Первый закон Кеплера

Фундаментальный закон небесной механики — Закон эллипсов

Первый закон Кеплера — Эллиптические орбиты

Геометрия эллиптической орбиты: Солнце в одном из фокусов (F1), перигелий (P) и афелий (A)

Формулировка: Все планеты Солнечной системы движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Солнце.

Геометрия и ключевые точки орбиты

Эллипс имеет два фокуса. Расстояние между самой удалённой и самой близкой точкой траектории к фокусу составляет большую ось эллипса. Половина её длины — большая полуось (a) — принимается в астрономии за среднее расстояние от планеты до центрального светила.

Перигелий

Ближайшая к Солнцу точка P траектории планеты. Для Земли это расстояние минимально в начале января.

Афелий

Самая удалённая от Солнца точка A траектории. Земля проходит эту точку в начале июля.

В качестве эталона средней дистанции в небесной механике используется астрономическая единица (а. е.), равная среднему расстоянию от Земли до Солнца (около 150 млн км).

Эксцентриситет орбиты

Форму эллипса и степень его вытянутости (отличие от идеальной окружности) определяет безразмерная величина — эксцентриситет (e). Он вычисляется по формуле:

e = c / a

Где c — расстояние от центра эллипса до его фокуса, а a — большая полуось. Чем ближе значение e к нулю, тем более округлой является орбита космического тела. При e = 0 эллипс превращается в правильный круг.

Эксцентриситеты тел Солнечной системы:
  • Венера: Orbit практически круговая (e = 0,0068).
  • Земля: Слабо вытянутый эллипс (e = 0,0167).
  • Плутон (карликовая планета): Орбита обладает значительным сплющиванием и вытянутостью (e = 0,2488).

Движение спутников

Первому закону Кеплера подчиняются не только планеты, но и любые естественные или искусственные спутники, обращающиеся вокруг своих центральных планет. Для тел, движущихся вокруг Земли (например, Луны или МКС), терминология меняется:

  • Перигей: Ближайшая к центру Земли точка орбиты спутника.
  • Апогей: Самая удалённая от центра Земли точка орбиты спутника.