攝動和航天动力学

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攝動和航天动力学之间的区别

攝動 vs. 航天动力学

攝動（Perturbation）是天文學上的一個術語（專有名詞），是用來描述一個大質量天體受到一個以上質量體的引力影響而可察覺的複雜運動。 這種天體的複雜運動可以分成不同的成分而加以描述。首先，假設它的運動只受到一個天體的引力影響，因此它的運動是必然的結果。以其它的方法表示，這種運動可視為二體問題的解，或是為受到攝動的克卜勒軌道。然後，假設上未受到攝動的運動和實際的運動之間的差別，這是由於來自額外的一個或多個物體的引力效應，就是所謂的攝動。如果只有另一個影響較顯著的天體，則這種攝動的解稱為三體問題；如果有多個物體都有顯著的影響，這種運動可以作為更高階的代表，稱為多體問題（N體問題）。 當年，牛頓在導出他的引力運動時，就已經承認攝動的存在，並知道這種計算的複雜和困難。從牛頓的時代開始，已經發展出一些數學上的技術來分析攝動，它們可以分為兩大類：一般攝動和特殊攝動。分析一般攝動的方法，運動的常微分方程可以得到解答，通常是一系列的逼近，還有使用三角函數或代數的結果，再使用許多不同的設定，通常就可以得到不同設定條件下的解。從歷史上看，一般攝動是先被研究的，因為特殊攝動的方法：數值資料、表示位置的值、速度和加速度的影響，是建立在微分方程數值積分的基礎上。 許多系統都涉及多體引力，存在於其中的一個物體是佔有引力優勢的主導者（例如，恆星系，在這樣的案例中是恆星和它的行星；或是行星系，在這樣的案例中是行星和它的衛星）。然後，其它的引力影響，相較於未受攝動的行星，可被視為導致行星受到攝動；或是，衛星，各自環繞著主要的天體。 在太陽系，許多的攝動是由周期性的元件造成的，所以攝動的天體依照軌道的周期性或準周期的，長時間的周期－像是月球在它的強擾動軌道，這是月球運動說的主題。 行星會在其它行星的軌道導致周期性的攝動，天王星的軌道受道攝動的結果，導致1846年的發現海王星。 行星相互間的攝動會導致其軌道要素長期的準周期變化。金星目前有著最小的離心率，也就是說它的軌道是行星軌道中最接近圓形的。再過約25,000年，地球的軌道將會比金星的更圓（低離心率）。 太陽系內許多小天體的軌道，像是彗星，經常會受到巨大的攝動，尤其是通過氣體巨星的引力場時。雖然這些攝動有很多是周期性的，但也有些不是，並且這些特別可能代表著混沌運動。例如在1996年4月，木星的引力場影響到海爾-博普彗星軌道的周期從4,206年縮減為2,380年，並且這些變化將不會在任何的周期基礎上被還原。 在太空動力學和人造衛星的事件中，軌道的攝動通常來自大氣拖曳和太陽輻射壓力。. 航天动力学是研究航天器和运载器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科，又称星际航行动力学、天文动力学和太空動力學。航天动力学研究的运动包括航天器的质心运动，称轨道运动；航天器相对于自身质心的运动和各部分的相对运动，称姿态运动；以及与航天器发射、航天器轨道机动飞行有关的火箭运动。航天器的飞行过程一般分为三个阶段。.

地球

地球是太阳系中由內及外的第三顆行星，距离太阳约1.5亿公里。地球是人類已知宇宙中唯一存在生命的天体，也是人類居住的星球，共有74.9億人口。地球质量约为5.97×1024公斤，半径约6,371公里，密度是太阳系中最高。地球同时进行自转和公转运动，分别产生了昼夜及四季的变化更替，一太陽日自转一周，一太陽年公转一周。自转轨道面称为赤道面，公转轨道面称为黄道面，两者之间的夹角称为黄赤交角。地球仅擁有一顆自然卫星，即月球。 地球表面有71%的面积被水覆盖，称为海洋或可以成为湖或河流，其余是陆地板块組成的大洲和岛屿，表面分布河流和湖泊等水源。南极的冰盖及北极存有冰。主體包括岩石圈、地幔、熔融态金属的外地核以及固态金属的內地核。擁有由外地核產生的地磁场。外部被氣體包圍，称为大氣層，主要成分為氮、氧、氬。 地球诞生于约45.4亿年前，42億年前開始形成海洋。并在35亿年前的海洋中出现生命，之后逐步涉足地表和大气，并分化为好氧生物和厌氧生物。早期生命迹象产生的具體证据包括格陵兰岛西南部中拥有约37亿年的历史的石墨，以及澳大利亚大陆西部岩石中约41亿年前的 Early edition, published online before print.。此后除去数次生物集群灭绝事件，生物种类不断增多。根据学界测定，地球曾存在过的50亿种物种中，已经绝灭者占约99%，据统计，现今存活的物种大约有1,200至1,400万个，其中有记录证实存活的物种120万个，而余下的86%尚未被正式发现。2016年5月，有科学家认为现今地球上大概共出现过1--种物种，其中人类正式发现的仅占十万分之一。2016年7月，科学家称现存的生物共祖中共存在有355种基因。地球上有约74亿人口，分成了约200个国家和地区，藉由外交、旅游、贸易、传媒或战争相互联系。.

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克卜勒軌道

克卜勒軌道是天體力學描述在三維空間的橢圓、拋物線或雙曲線軌道上運動的物體在二維軌道平面上的軌道運動（克卜勒軌道也可以是直線）。它只考慮兩個點狀物體之間的引力作用，而忽略與其它物體之間引力交互作用的攝動、大氣拖曳、太陽輻射壓、非球面的中心物體等等。因此說它是二體問題，也就是所謂的克卜勒問題的一個特殊解。在經典力學中，它也不會考慮到廣義相對論的影響。克卜勒軌道可以用六個軌道要素的參數呈現出各種不同型式的軌道。 在大多數的應用中，在中心的質量被假設為整個系統的質量中心所在。經過分析，兩個質量近似的物體可以用克卜勒軌道敘述它們繞著共同的質量中心，它們的引力中心（質心）。.

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