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Original file line number | Diff line number | Diff line change |
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@@ -0,0 +1,130 @@ | ||
第55章 双星 | ||
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双星的轨道要素如下: | ||
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P = 旋转周期,单位是平太阳年 | ||
T = 经过近点的时刻,一般表达形式为带小数点的年,如1945.62 | ||
e = 轨道离心率 | ||
a = 半长轴,单位是角秒 | ||
i = 真轨道面与视直线的垂直面之前的夹角。在视视道上由西向东(顺行)运动,i则在0到90度,逆行,则i在90到180度。当i=90度时,视轨道是一条经过主星的直线。 | ||
Ω= 升交点的位置角。 | ||
ω= 近星点的经度。这是直轨道上的一个角度,从升交点开如测量到近星点,总是沿运动方向测量。 | ||
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当轨道要素已知,t时刻的视位置角θ和角距离ρ可由下式计算: | ||
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n = 360°/P, M = n ( t - T ) | ||
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式中t的单位是年,与T类似,可带小数点;n是伴星的平每年运动,单位是度,总是正值。M是t时刻伴星的平近点角。 | ||
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然后,解开普勒方程:E = M + e sin E | ||
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解法详见第29章。然后由下式计算径矢r和真近点角v: | ||
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r = a ( 1 - e cos E ) | ||
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tan v/2 = √(1+e)/(1-e) tan(E/2) | ||
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然后由下式计算 (θ - Ω ) | ||
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tan (θ - Ω ) = [ sin ( v + ω) cos i ]/ cos ( v + ω) (55.1) | ||
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当然,公式可改写为: | ||
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tan (θ - Ω ) = tan ( v + ω ) cos i | ||
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但是,在这种情况下,(θ-Ω)的正确象限不好确定。而用上一式,则可以使用本书已提到过的ANT2函数,(55.1)式的分子和分母分别做为它的参数,这样得到的(θ-Ω)立刻在正确象限。 | ||
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当(θ-Ω)得到了,加上Ω就得到θ。如果需要,可把结果转到0到360度。 | ||
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应记住,根据定义,位置角为0度对应北方向,90度向东,180度向南,270向西。因此,如果0°<θ<180°,在天球的周日运动中,伴星“回绕”主星旋转(译者注:这是天顶的旋转引起的视效果);如果180°<θ<360°,则主星“回绕”伴星旋转。 | ||
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角度差由下式计算: | ||
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ρ = r cos ( v + ω ) / cos (θ - Ω) | ||
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例55.a:根据E.Silbernagel(1929),η Coronae Borealis的轨道要素: | ||
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P = 41.623年 i = 59°.025 | ||
T = 1934.008 Ω = 23°.717 | ||
e = 0.2763 ω =219°.907 | ||
a = 0".907 | ||
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试计算历元1980.0时的θ和ρ | ||
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我们依次得到: | ||
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n = 8.64906 | ||
t-T = 1980.0 - 1934.008 = 45.992 | ||
M = 397°.788 = 37°.788 | ||
E = 49°.897 | ||
r = 0".74557 | ||
v = 63°.416 | ||
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tan(θ-Ω) = (-0.500813)/(+0.230440) | ||
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θ-Ω = -65°.291 | ||
θ = -41°.574 = 318°.4 | ||
ρ = 0".411 | ||
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作为一个练习:计算γVirginis的星历,使用以下轨道要素[1]: | ||
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P = 168.68年 i = 148°.0 | ||
T = 2005.13 Ω = 36°.9 (2000.0) | ||
e = 0.885 ω = 256°.5 | ||
a = 3".697 | ||
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答案:——以下是每隔4年的星历,从1980年开始。位置角θ随时间减小,因为i介于90度到180度。 | ||
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年 θ(度) ρ(角秒) | ||
1980.0 296.65 3.78 | ||
1984.0 293.10 3.43 | ||
1988.0 288.70 3.04 | ||
1992.0 282.89 2.60 | ||
1996.0 274.41 2.08 | ||
2000.0 259.34 1.45 | ||
2004.0 208.67 0.59 | ||
2008.0 35.54 1.04 | ||
2012.0 12.72 1.87 | ||
最小距离(0".36)出现在历元2005.21。 | ||
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位置角θ涉及2000.0平赤道,角Ω也是同样的历元。 | ||
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视轨道的离心率 | ||
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双星的视轨道是一个椭圆,它的离心率e'一般与真轨道的离心率e不同。我们可能有兴趣知道e',虽然视离心率没有天体物理学意义。 | ||
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以下公式由作者[2]导出: | ||
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A = (1 - e2 cos2ω) cos2 i | ||
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B = e2 sin ω cos ω cos i | ||
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C = 1 - e2 sin2ω | ||
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D = ( A - C )2 + 4B2 | ||
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e'2 = 2√D / ( A + C +√D ) | ||
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应注意,e'不受轨道要素a和Ω约束,它可能大于或小于离心率e。 | ||
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例55.b:计算η Coronae Borealis的视轨道离心率。轨道要素在“例55.a”中已提供。 | ||
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我们得到: | ||
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A = 0.25298 | ||
B = 0.01934 | ||
C = 0.96858 | ||
D = 0.51358 | ||
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e' = 0.860 | ||
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因此,视轨道比真轨道偏长。 | ||
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参考资料 | ||
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1、W.D.Heintz,"15个可视双星的轨道",《天文学和天体物理学,补编系列》,卷82,第65—69页(1990)。 | ||
2、J.Meeus,"双星视轨道离心率",英国Astron杂志,副教授,卷89,第485—488页(8月19/9)。 |