서로와 태양과 관련하여 행성의 올바른 위치 또는 정렬은 무엇입니까? 수직 중심, 기준선 또는 완전히 무작위입니까?
많은 삽화와 비디오에서 행성은 다음과 같이 수직 중앙에서 서로 정렬되는 것처럼 보입니다.
정말 사실인가요? 나는 행성이 실제로 서로 이상한 정렬 상태에 있다고 상상하고 싶습니다. 예를 들어 금성은 지구 바닥보다 50,000Km 아래에 있습니다.
답변
당신의 이미지처럼 행성을 정렬하는 것은 불가능합니다. 이는 설명 목적으로 만 수행됩니다. 그러한 이미지의 크기를 조절한다면 몸체가 매우 작아서 볼 수 없거나 이미지가 매우 커서 사용하기에 비실용적 일 것입니다.
예를 들어 태양의 지름은 약 1,392,000km입니다. 지구는 직경이 약 12,756km (약 110 배 더 작음)이며 평균 거리는 약 14 억 9,600,000km입니다. 태양이 40cm 공이라면 지구는 지름이 약 3.6mm이고 태양 공에서 약 43m 떨어진 곳에 위치합니다. 같은 규모에서 해왕성은 약 1.3km 떨어져 있습니다. (COVID 이전에는 몬트리올시에서 정기적으로“Solar System Walks”를 주최했으며, 그 규모가 제 스케일 모델의 크기였습니다.)
이제 "일렬로 정렬"행성으로 돌아가서… 기준면을 정의 해 보겠습니다. ECLIPTIC은 태양 주위를 도는 지구 궤도면입니다. 다른 모든 행성은 그 평면에 대해 기울어 진 궤도를 가지고 있습니다. 예를 들어 수성의 궤도는 황도에 대해 7 ° 기울어지고 금성의 궤도는 3.4 ° 기울어집니다.
따라서 행성의 궤도에 지구와 같은 평면에있는 지점이 있습니다. 노드라고 부르며, 행성이 황도의 "아래"(남쪽)에서 "위"(위)로 교차하는 상승 노드 (ASCENDING NODE)가 있습니다. 북쪽)뿐만 아니라 행성이 위에서 아래로가는 DESCENDING NODE.
하나…
1- 지구는 그 순간에 반드시 태양과 행성과 일치하지 않습니다 (예를 들어, 태양 앞에서 금성의 통과가 어떻게 그렇게 드문 사건인지 설명) [마지막 사건은 2004 년과 2012 년, 다음 사건 2117과 2125에있을 것입니다]);
2- 행성들은 다른 행성들과 같은 시간에 황도면을 [필연적으로] 횡단하지 않습니다. 과
3- 행성의 두 노드 사이의 가상의 선은 다른 행성의 선과 [필연적으로] 일치하지 않습니다. 예를 들어, Mercury의 상승 노드는 황도 48.33 °이고 Venus의 상승 노드는 76.68 °입니다.
4- 마지막으로, 각 행성의 궤도 (소위 "궤도 요소")의 다른 특성에 따라 행성의 궤도가 황도의 "위"와 "아래"사이에서 반드시 정확히 분할되는 것은 아닙니다.
그래서… 당신의 질문에 구체적으로 대답하기 위해… 행성들은 실제로“이상한”위치에 있고 일직선이 아닙니다. 그러나 그들의 특정한 위치는 지구-태양선의“위”또는“아래”에 시간이 지남에 따라 변합니다. 그리고 그것들은 기본적으로 불가능합니다 황도면에서 동시에 대략적으로 말하면.
(부록 : "위에서 본"행성 정렬에 적용되지만 Jean Meeus는 그의 저서 Mathematical Astronomy Morsels [chapter 31] 에서 동시에 두 개 이상의 행성을 정렬 할 수 없음에 대해 훌륭한 설명을했습니다 .)
Wikipedia 는 멋진 행성 분포 사진을 가지고 있지만 1 차원이며 aphelion (태양에 가장 먼 위치)과 근일점 (태양에 가장 가까운 위치)만을 기반으로합니다.
불행히도이 사진은 태양의 적도면에 대한 행성의 궤도 경사를 고려하지 않았습니다. 또한 근일점과 원점이 8 개 행성 모두에 대해 태양 평면의 반대편에 있다는 것도 고려하지 않습니다.
Keplerian 궤도 요소를 사용하여이 거리 사진의보다 정확한 2D 표현을 생성 할 수 있습니까?
타원의 반 단축을 계산하여 시작합니다. $b=a\sqrt{1-e^2}$ 어디 $a$ 준장 축이고 $e$편심입니다. 그런 다음 타원에 대한 표준 공식을 사용합니다.$x^2/a^2+y^2/b^2 = 1$포인트 세트를 생성합니다. 타원을 음수로 변환하여 원점에 초점을 맞출 수 있습니다.$x$ 방향 $a-p$ 어디 $p$근일점에서의 거리입니다. 그런 다음 설정된 점을 시계 반대 방향으로 회전해야합니다.$\omega-90$ 도, 어디서 $\omega$ 는 근일점 (근일점)의 인수로 여기에 표시된 참조 평면에 타원을 배치합니다.
기울기를 사용하여 타원을 3 차원으로 회전합니다. $i$ 좌표 변환 사용 : $x'=x\cos(i)$, $y'=y$, 및 $z'=x\sin(i)$.
궤도 타원의 점이 계산되면 위의 위키 백과 그림과 같이 다른 좌표 변환을 사용하여 플로팅 할 수 있습니다. $x''=\sqrt{x'^2+y'^2}$ 과 $y''=z'$, 태양이 원점에 있고 태양의 적도가 x 축 및 단위 (km)와 정렬됩니다. 이것은이 답변의 시작 부분에있는 Wikipedia 그림의보다 정확한 2D 표현입니다. 각 행성은 항상 해당 선의 어딘가에 있습니다.
그리고 여기 내부 네 개의 행성에 대한 '확대'가 있습니다.
이러한 궤도 중 하나에서 무작위로 샘플링 된 행성 위치가이 분포의 동일한 길이 영역에있을 가능성이 똑같습니까 (즉, 균일 한 확률 분포입니까)? 아니요, 케플러의 두 번째 법칙은 궤도가 동일한 시간에 동일한 영역을 휩쓸고 있다고 말하고 있기 때문에 태양에 더 가까운 영역에 착륙 할 가능성이 더 높습니다. 우리 태양계 행성의 편심 률이 낮기 때문에이 효과는 작습니다.
3 차원의 행성 위치 분포를 상상하고 싶다면 위의 이미지를 태양의 축을 중심으로 회전하기 만하면됩니다. 그 결과는 여기에 정사각형에서 그린 것과 같은 동심 원형 토 로이드 가됩니다 .
노트:
위는 Keplerian 기술을 사용한 1 차 근사치입니다. 정확도를 높이기 위해 계산에 중심을 포함하면 3 차원의 확률 표면이 태양의 일반적인 방향을 따라 두꺼워집니다 (10 ^ 5-10 ^ 6km 정도).
이러한 궤도 모양 중 일부는 확대 된 것처럼 보이지만 Nike Swoosh처럼 보이는 Neptune을 확인하십시오. 이 모양이 생성 된 것을 본 적이 없습니다.
- 요청시 이러한 플롯을 생성하기위한 MATLAB 코드를 제공 할 수 있습니다.
이 그림은 행성의 순서를 보여줍니다.
행성의 크기 나 위치는 표시되지 않습니다.
행성은 항상 태양 주위를 움직입니다. 주어진 시간에 그들은 본질적으로 서로에 대해 상대적으로 임의의 위치에 있습니다.