эксцентриситет

Описание

Эксцентриситет — это фундаментальная мера того, насколько орбита отклоняется от идеальной окружности. В астрономии это безразмерное число от 0 до 1 (или больше для гиперболических траекторий), которое описывает форму эллиптической орбиты. Эксцентриситет, равный 0, означает идеально круговую орбиту, а значения, близкие к 1, указывают на всё более вытянутые эллипсы. Этот единственный параметр содержит массу информации об истории небесного тела, его взаимодействиях с другими объектами и среде, в которой оно сформировалось.

История

Концепция была формализована Иоганном Кеплером в начале XVII века, который обнаружил, что орбиты планет являются эллипсами с Солнцем в одном из фокусов. Сам термин «эксцентриситет» происходит от древнегреческого «эккентрос», что означает «смещённый от центра», и относится к смещению центра эллипса относительно фокуса.

Как это работает

Эксцентриситет орбиты определяется орбитальной энергией и моментом импульса объекта. В системе из двух тел, подчиняющейся гравитации, форма орбиты фиксируется этими сохраняющимися величинами. Круговая орбита имеет минимально возможную энергию для данного момента импульса; любая дополнительная энергия растягивает орбиту в эллипс. При взаимодействии нескольких тел гравитационные возмущения могут обмениваться энергией и моментом импульса, изменяя эксцентриситет со временем. Например, пролетающая звезда или массивная планета могут «толкнуть» меньшее тело, увеличивая его эксцентриситет, в то время как приливные взаимодействия или динамическое трение могут округлять орбиты.

Где применяется

Эксцентриситет используется для обнаружения экзопланет (лёгкое колебание орбиты выдает компаньона), для предсказания времени транзитов и для анализа сигналов гравитационных волн от сливающихся чёрных дыр, где орбитальный эксцентриситет оставляет характерный отпечаток на форме волны.

Любопытный факт

Меркурий имеет самый высокий орбитальный эксцентриситет среди всех планет Солнечной системы (около 0,206), что сыграло решающую роль в подтверждении общей теории относительности Эйнштейна, поскольку объяснило аномальную прецессию его перигелия.

Формулы

$$e \cos \omega = \frac{\pi \Delta t}{2P}$$

Эксцентриситет и аргумент периастра из времени затмений.

Что в формуле

e	переменная	Орбитальный эксцентриситет — эксцентриситет
ω	переменная	Аргумент периастра — argument of periapsis рад
Δt	переменная	Временной сдвиг в моментах затмений — time offset с
P	переменная	Орбитальный период — period с
cos	оператор	Вычисляет косинус угла — косинус

$$\dot{\omega} = \frac{6\pi G M}{a(1-e^2)c^2}$$

Общая теория относительности предсказывает смещение периастра в двойных системах.

Что в формуле

\dot{\omega}	переменная	скорость смещения периастра — угловая скорость рад/с
M	переменная	суммарная масса двойной системы — масса кг
a	переменная	большая полуось орбиты — длина м
e	переменная	эксцентриситет орбиты — эксцентриситет
G	константа	Гравитационная постоянная. — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²)
c	константа	Скорость света в вакууме. — скорость света = 299792458 м/с

$$t_{\mathrm{GW}} = \frac{5}{256} \frac{c^5 a^4}{G^3 \mu M^2} (1-e^2)^{7/2}$$

Время слияния двойной системы за счёт испускания гравитационных волн.

Что в формуле

t_GW	переменная	Время слияния за счёт гравитационных волн — coalescence time с
a	переменная	Большая полуось орбиты двойной системы — semi major axis м
mu	переменная	Приведённая масса двойной системы — reduced mass кг
M	переменная	Полная масса двойной системы — total mass кг
e	переменная	Эксцентриситет орбиты — эксцентриситет
c	константа	Фундаментальная постоянная, связывающая расстояние и время в теории относительности — скорость света = 299792458 м/с
G	константа	Постоянная, определяющая силу гравитационного взаимодействия — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²)

$$j^2 = a(1-e^2)$$

Квадрат удельного момента импульса в кеплеровских орбитах.

Что в формуле

j	переменная	удельный момент импульса — specific angular momentum м²/с
a	переменная	большая полуось — semi major axis м
e	переменная	эксцентриситет орбиты — эксцентриситет

$$\Delta\Omega = \frac{4\pi\chi}{(1-e^2)^{3/2}} \left(\frac{r_g}{a}\right)^{3/2}$$

Увлечение инерциальных систем отсчёта вызывает прецессию узлов орбиты.

Что в формуле

\Delta\Omega	переменная	скорость прецессии узлов орбиты — угловая скорость рад/с
\chi	переменная	безразмерный параметр спина центрального тела — dimensionless spin parameter
e	переменная	эксцентриситет орбиты — эксцентриситет
r_g	переменная	гравитационный радиус центрального тела — длина м
a	переменная	большая полуось орбиты — длина м

Общая теория относительности2026-08-062 минarXiv:2608.05974экспресс

Гравитационная иголка в стоге сена: как ложные пики ведут к истине

Представьте тихую комнату, в которой нужно расслышать одну мелодию среди множества едва слышных шорохов. Примерно так выглядит поиск сигналов от экстремальных систем из двух чёрных дыр — объектов с настолько сильной гравитацией, что даже свет не может их покинуть. В таких системах одна дыра огромна, а вторая в миллионы раз меньше.

Xiaobo Zou·Xingyu Zhong·Wen-Biao Han·Soumya D. Mohanty

Albert Einstein Fritz Zwicky Jacob Bekenstein слияние чёрных дыр гравитационные волны LIGO гравитационная сингулярность чёрная дыра

Просто Популярно Подробно

Астрофизика высоких энергий2026-07-172 минarXiv:2607.16136

Эксцентриситет — увеличительное стекло гравитационных волн

В мае 2020 года детекторы LIGO и Virgo зафиксировали гравитационный всплеск GW200105. Среди множества подобных гравитационных волн этот выделялся странностью: орбита столкнувшихся нейтронной звезды и чёрной дыры оказалась не идеальным кругом, а вытянутым эллипсом.

Alberto Salvarese·Hsin-Yu Chen·Aaron Zimmerman·Snehal Tibrewal

формула квадрупольного излучения Subrahmanyan Chandrasekhar Bohdan Paczyński Fritz Zwicky двойная звезда шаровое скопление слияние нейтронных звёзд

Просто Популярно Подробно

Общая теория относительности2026-06-191 минarXiv:2606.21439экспресс

Чёрная дыра и облако-партнёр: танец на грани

В центре галактики огромная чёрная дыра окутана невидимым облаком — роем сверхлёгких частиц, которые она сама и породила. В это облако ныряет другая чёрная дыра, размером со звезду, и начинает долгий танец по спирали. Сближение длится миллионы лет, но самые драматичные события разворачиваются у самого горизонта. Орбита маленькой дыры редко бывает идеальным кругом.

Qi-Xuan Xu·Richard Brito·Riccardo Della Monica·Rodrigo Vicente·Chen Yuan

теорема об отсутствии волос излучение Хокинга Jacob Bekenstein John Archibald Wheeler Stephen Hawking чёрная дыра слияние чёрных дыр аккреционный диск излучение Хокинга гравитационная сингулярность

Просто Популярно Подробно

Общая теория относительности2026-05-072 минarXiv:2605.05537экспресс

Космический рокот кривых орбит

Оркестр из миллионов инструментов играет одну ноту, но каждый вступает в свой момент и со своей громкостью. Так звучит стохастический гравитационно-волновой фон — гул от неразличимых по отдельности слияний чёрных дыр. Долгое время считалось, что пары чёрных дыр кружатся почти по идеальным окружностям. Но орбиты могут быть и сильно сплюснутыми эллипсами.

Ran Chen·Rohit S. Chandramouli·Federico Pozzoli·Riccardo Buscicchio·Enrico Barausse

формула квадрупольного излучения Albert Einstein Barry Barish Kip Thorne слияние чёрных дыр гравитационные волны барионные акустические осцилляции LIGO гамма-всплеск

Просто Популярно Подробно

Экзопланеты2026-01-261 минarXiv:2601.18877экспресс

Почему у гигантских планет часто слегка вытянутые орбиты

Орбита планеты — это её путь вокруг звезды. Если путь идеально круглый, планета всегда на одном расстоянии от светила. Но у многих планет путь слегка вытянут, как беговая дорожка на стадионе. Астрономы изучили сотни гигантских планет у других звёзд и нашли любопытную закономерность.

Sarah Blunt·Jason Wang·Ruth Murray-Clay·Bruce Macintosh·Ryan A. Rubenzahl·B. J. Fulton

David Charbonneau Didier Queloz планетная миграция экзопланета галактика астероид свободно плавающая планета

Просто Популярно Подробно

Феноменология физики высоких энергий2026-01-131 минarXiv:2601.08451экспресс

Невидимая подпись частицы

След от короткоживущей частицы похож на подпись, оставленную в детекторе. Частица рождается и распадается за мгновение, но по её следу можно восстановить характер — компактная она, как камень, или рыхлая, как снежный ком. Именно этому посвящена работа: авторы предлагают новый способ читать такие подписи. Они заметили, что у каждой частицы есть угол, который связывает её массу и время жизни.

S. Ceci·R. Omerović·H. Osmanović·M. Uroić·M. Vukšić·B. Zauner

Adam Riess Alan Guth Albert Einstein нейтрино дифференциальная форма физика частиц

Просто Популярно Подробно

эксцентриситет

Описание

История

Как это работает

Где применяется

Любопытный факт

Формулы

Статьи по теме · 6