Движение по
гиперболической орбите
Для гиперболической орбиты выполняется условие V02
> 2*G*M/r0 .
|
Рис. 6. Параметры гиперболической орбиты.
|
При рассмотрении гиперболического движения
вводится особый параметр F, подобный эксцентричесой аномалии
у эллипса. На рис. 6 применены следующие обозначения: S - фокус
гиперболы, Р - ее вершина (перицентр), C - ее центр. Положение
на гиперболе произвольной точки В определяется углом между радиус-вектором
SB и направлением оси апсид SP - истинной аномалией u.
Если из точки В опустить перпендикуляр BN на линию апсид и из
точки их пересечения N провести касательную к окружности радиуса
a (длина действительной полуоси гиперболы) с центром в центре
гиперболы С, получим точку касания B'. Угол между радиусом этой
точки и направлением на перицентр и обозначается как угол F.
Уравнение движения по гиперболе - зависимость
параметра F от времени t (аналог уравнения Кеплера (7) для эллиптического
движения) выглядит так:
e*tg(F) - ln(tg(F/2+45њ))
= (G*M)1/2*a-3/2*(t-t)
(21)
Связь между различными параметрами эллиптической
орбиты может быть выражена следующими соотношениями [11]:
tg(u/2)
= ((e+1)/(e-1))1/2*tg(F/2)
(22)
V2 = G*M*(2/r
+ 1/a)
(23)
r = a*(e*sec(F) - 1)
(24)
При t = t
(прохождение перицентра) u = 0 и
радиус-вектор достигает минимального значения rmin
= q = a*(e-1), а скорость - максимального V2max=G*M/a*(e+1)/(e
-1). При возрастании r до бесконечности истинная аномалия увеличивается
до предельного значения umax
= arccos(-1/e), параметр F достигает максимального
значения Fmax= 90њ,
а скорость - минимального значения V2min=
G*M/a.
Зависимость эксцентриситета e гиперболы
от начальных радиус-вектора, скорости и угла между ними видна
из формулы (14). При изменении угла d0
от 0њ до 90њ
e растет от 1 до emax = (r0*V02
- G*M)/G/M, а при увеличении d0
от 90њ до 180њ
e снова уменьшается от emax до 1. Если через а обозначить
действительную ось гиперболы, то
a = G*M*r0/(r0*V02
- 2*G*M)
(25)
В предельном случае, аналогично параболе, при sin(d0)=0
гипербола вырождается в полупрямую, выходящую из начала координат,
которое является одновременно и вершиной, и фокусом вырожденной
гиперболы.
|