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只掠过太阳、不绕回来,位置还能怎么算?

不用“走完一圈”的周期,改用最近距离和经过那一刻的时间。

行星与太阳系小天体

对于恰好呈抛物线的两体轨道,天体不会像椭圆那样有有限周期。我们仍能用近日点距离和相隔多少天,算出它在近日点之前与之后的位置。

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先猜一下

抛物线轨道能像椭圆那样指定一个有限公转周期吗?

查看答案与解释

不能 — 理想两体抛物线不是闭合周期轨道。

再把体验和科学连起来

轨道刚好不再闭合

e=1的抛物线没有有限公转周期,也不能照搬有限半长轴a和椭圆平运动。

使用近日点距离 q 与时间差

建立Barker方程

由q与距近日点日数计算W,求解三次方程。符号保留近日点前后。

s³+3s=W;W=3k(t−T)/(√2 q^(3/2))

把解变回位置

s=tan(ν/2),距离q(1+s²)。到达近日点时s=0,半径正好为q。

ν=2atan(s);r=q(1+s²)

比较前后与数值残差

正负时间的距离相同、方向镜像;另用双曲函数闭式解核对迭代。

s=2sinh(asinh(W/2)/3)

q用AU,t−T用日,k=0.01720209895。先得到无量纲W,再求无量纲s;s的正负区分近日点前后,ν=2atan(s)转回度后与图示对应。

试一试

先看原书Stonehouse彗星算例,再把时间改成相反数,比较镜像位置。

动手看一遍 →

符号不用背

q
近日点距离AU
W / s
Barker方程的无量纲量
ν
带正负号的真近点角

算法、精度与适用范围

第34章式34.1–34.4的Barker迭代,另用等价双曲函数闭式作独立核验。使用高斯常数k=.01720209895;书中0.03649116245是3k/√2的舍入值。例34.a C/1998 H1 q=1.487469,t−T=112.5642日,应得ν≈66.78862°、r≈2.133911AU。未补造原例未给出的完整方向参数或地心位置。

我的理解检查

近日点那一刻r等于?

q — q就是最近距离。

近日点前的s和ν有何符号?

通常为负 — 保留时间前后的符号有助于确定方向。

这里给出的投影轨迹就是地球上看到的星图吗?

不是 — 它是日心空间轨道投影,还没有地球观察者和光行时处理。

没有有限周期,也能计算位置:从近日点距离和时间差出发,求解Barker方程。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 34 章

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