太陽の周りの月の軌道

地球は太陽の周りを公転し、月は地球の周りを公転します。好奇心から、私は太陽の周りの月の軌道について考え始め、それが次のようになると予想しました（想定された）。

しかし、ウィキペディアや他のいくつかのサイトで、軌道は実際には次のようなものであることがわかりました。

3つの質問があります。

1. 想定されるパスの変動と実際のパスの変動がこのように異なる理由は何ですか。
2. 月の形成以来、この道はこのようなものでしたか？
3. 他の惑星の自然衛星も太陽の周りの同じ軌道を追っていますか？

さらに調べてみたところ、興味のある方のために、YouTubeの軌道パスに関するより簡単でわかりやすい説明が見つかりました。必ず確認してください。

想定されるパスの変動と実際のパスの変動がこのように異なる理由は何ですか。

2番目の画像も正しくありません。たとえば、ある月を次の月に向けて、太陽の周りの月の軌道の小さな部分を拡大し、太陽を画像から縮小したとします。次に、1つの外側の尖点（満月）から次の尖点までを線分で描くことを想像してください。どちらの画像でも、その線分は曲線の外側を横切っています。つまり、両方のカーブが凹型です。

それを太陽に関する彼の月の軌道と比較してください。これは凸曲線です。その曲線上の任意の2点を選択し、それらの間に線セグメントを描画すると、そのセグメント全体が曲線上または曲線の内側になります。太陽を中心とした月の軌道が凸型である理由は、太陽が月に及ぼす重力が、地球が月に及ぼす重力よりも2倍以上大きいためです。月が259000 km（約40.6地球の半径）よりも地球に近い場合、軌道は凹面になります。月の軌道は約385000 km（地球の半径は約60.4半径）なので、太陽の周りの月の軌道は凸面です。

太陽を中心とした月の軌道が非単純（問題の最初の画像）、単純/凹（問題の2番目の画像）、単純/凸（太陽の月の軌道）のいずれであっても、楕円からの偏差は小さな。Earth-Moonシステムに関しては、偏差は非常に小さいため、プロットされた解像度（288x288ピクセル）では、地球の軌道、Earth-Moonの重心、および太陽の周りの月が1つの真上になります。別の。変動が非常に小さい（288x288ピクセルで1ピクセル未満）理由は、地球の月の軌道のサイズと比較した太陽の地球/月の軌道のサイズの比が非常に大きいためです。

最初の画像でのこれらの後方ループは、地球を周回するオブジェクトでは発生しません。それには、太陽の周りの地球の軌道速度よりも大きい地球の周りの軌道速度が必要です。太陽の周りの地球の軌道速度は約30 km /秒であり、低地球軌道にある物体の軌道速度が約7.8 km /秒であるよりもはるかに高速です。

月の形成以来、この道はこのようなものでしたか？

いいえ。月は4〜6個の地球半径で形成され、上記の40.6地球の半径の図よりもはるかに小さくなります。月の軌道は、最初は2番目の画像のように見えました。

他の惑星の自然衛星も太陽の周りの同じ軌道をたどりますか？

巨大な惑星は地球よりも太陽からはるかに遠く、地球よりもはるかに重いです。太陽に関する木星のほとんどの月の軌道は、凸面ではなく凹面です。木星の最も外側の月だけが太陽の周りに凸軌道を持っています。木星の最も内側のいくつかの衛星（メティス、アドラステア、アマルテア、テーベ、イオ、エウロパ）は、最初の画像に描かれている逆行運動を示しています。

太陽の軌道が凸面である月に関して、地球の259000 kmの値に対応する距離は、火星が129000 km、木星が2410万km、土星が2420万km、天王星が1900万km、32.3です。海王星の百万キロ。火星の両方の衛星が接近して周回しています。ただし、4つの巨大惑星すべてに衛星があり、その準長軸軌道は対応する限界の外側にあります。

答えではありませんが、これは太陽の周りの月の軌道の写真の良いスライスだと思いました。

出典：http : //www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/

想定されるパスの変動と実際のパスの変動がこのように異なる理由は何ですか。

太陽の周りの月の軌道は、惑星を周回する時間と、太陽を周回する惑星の時間に依存します。

月が地球を周回するのに長い時間がかかる場合（Earth-Moonのように）、軌道は円に沿って揺れます。

月が惑星の年に比べて軌道周期が短い場合（木星イオなど）、パスは最初の図で描いたようなものです。

月の形成以来、この道はこのようなものでしたか？

Earth-Moonシステムの場合、...
はい、それは常にそうでした。

他の惑星の自然衛星も太陽の周りの同じ軌道をたどりますか？

番号。

[注：アニメーションGIFは大きすぎてこの投稿にコピーできませんが、URLは機能するはずです]

編集：3つのアニメーションGIFがすべてYouTubeで利用できるようになりました。

• https://youtu.be/7xN5hwcxspg
• https://youtu.be/G5YfPQdNw5g
• https://youtu.be/qSbozfxAfDQ

編集を終了

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/farmoon.gif

上記の画像は、次の場合に適用されます。

• 地球と月は両方とも円軌道を持っていました（ほぼ真実）

• 月の恒星周期はちょうど1/12年でした（ほぼ真実）

• 地球から太陽までの距離は150（百万km）（ほぼ真実）

• 月の地球からの距離は30（100万km）（完全に偽）

ここでは、当初期待していたループ・デ・ループ軌道が表示されます。

ここで、距離を1000万km（まだ非常に大きい）に短縮するとどうなるでしょうか。

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/nearmoon.gif

ご覧のとおり、ループデループはなくなりましたが、軌道にはまだ「鋭い点」がいくつかあります。これは、月の実際の軌道にはありません。

距離を300万kmに減らすと、予想に近いものになります。

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/closemoon.gif

ここでは、実際に起こっていることに近い、ぐらついた円があります。

もちろん、月から地球までの実際の距離はわずか35万kmなので、実際の揺れははるかに小さくなります。私はそれらのグラフィックを作成しようとしましたが、2つの軌道は互いに重なり合ってしまいました。

これは非常に古い質問であり、縮尺に合わせて描かれた図を含め、すでに素晴らしい答えがあります。質問の両方の画像がどのように間違っているかを示す非常に単純な類推を追加したいだけです（2番目の画像は、疑わしい程度の間違っていることを認めれば、最初の画像よりも少なくなります）。以下は、一部の友人に月と太陽の動きを説明した方法です。友人はすぐにそれを理解したので、私の追加が役に立てば幸いです。

ロングトラックスピードスケートのオリンピックスポーツについて考えてみましょう。2人の競技者がほぼ同心円上で非常に高速で互いに接近しています（実際のスポーツのように楕円形ではなく、単純にするためにこのトラックを丸くしましょう）。スケーターの1人は少し長いトラックを走っているので、ルールでは、ラップごとにレーンを切り替える必要があるため、2人のうち1人が不利になることはありません。

^{画像クレジット：ウィキペディアファイル：Jan_Smeekens_（23-02-2008）.jpg}

突然、オリンピック委員会は規則を変更します。スケーターは400mのトラックではなく、なんと10kmの長さのトラック（直径約3.2kmの円）を走る必要があり、トラックを1周に1回ではなく13回変更する必要があります。スタジアムは大きく、トラックのカーブは非常に小さいため、変更中のアウターランナーは、トラックに沿って15 m / sの前進速度を維持しながら、0.2 m / sでインナートラックに向かって移動しても、凸状カーブをトレースします。注：これらの2つの図は、他とは異なり、類推には重要ではありません]。

さて、男の一人は完全に一貫していません。彼は少しスピードアップし、次に少しスローダウンしますが、2番目に追いつきます。実際、彼が外側に移動するとき、彼は2番目の後ろにいるのに、内側のトラックに移動するとき、彼は先に行くように起こります。上からランナーを追跡するドローンカメラから何が見えるかを想像してみてください。うわー、彼らはお互いを周回しています！また、2番目の画像のように、どちらのパスも凹状ではなく、最初の画像のように後方へのループもありません。彼らは常にメダルを持ち帰るために前進します！

上記の数値は地球と月の軌道を概算したものです。太陽の周りの地球の軌道は、地球の周りの月の軌道の約400倍です。4メートルの標準的な2車線の軌道幅は、スーパートラックの半径1.6 kmの1/400です。月は地球の1年で約13回転します。もちろん、より良い例えとして、地球はトラックの中央を走り、わずかに逸脱し、月は最も内側と最も外側の端の間をリズミカルに揺れています。また、月の設定ポイントでの突然の車線変更はありません（これにより、曲線はスケーターパスと比較して、凹面からさらに離れて滑らかになります）。しかし、私たちは思考実験をしているので、オリンピック委員会がこの特異なペアの例外を持っているとしましょう。