На этой картинке из книги «Начала натуральной философии» Исаака Ньютона мы видим описание мысленного эксперимента, с помощью которого демонстрируется, по какой траектории можно запустить снаряд из пушки так, чтобы он никогда не упал на землю. Такая траектория движения под действием силы тяжести называется орбитой.

Можно заметить, что, двигаясь по вытянутой орбите, тело будет в одной из точек ❶ максимально приближаться к центру (это называется перицентр), а в другой максимально отдаляться ❷ (это называется апоцентр). Расстояние от притягивающего центра в апоцентре и перицентре задает размер орбиты. Но чаще используют не расстояние от центра, а высоту апоцентра и перицентра над уровнем моря (в случае Земли) или средним уровнем поверхности. Для круговой орбиты ❸ высоты апоцентра и перицентра будут совпадать.

Кроме высоты апоцентра и перицентра можно использовать большую и малую полуось орбиты: это особенно удобно для вытянутых (эллиптических) орбит. В качестве единиц измерения для орбит космических аппаратов и спутников планет обычно используют километры. Для планет и астероидов: астрономические единицы (одна а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), а для звезд в двойных и кратных системах — световые годы.

Минимальный размер орбиты ограничен радиусом поверхности небесного тела, высотой его рельефа и наличием атмосферы. Для Земли самая низкая круговая орбита будет иметь высоту около 160 км (выйдя на такую орбиту, вы успеете сделать хотя бы один полный виток).

Максимальный размер замкнутых орбит упирается в сферу Хилла — это область пространства, внутри которого сила притяжения планеты является доминирующей по сравнению с силой притяжения Солнца (для лун — с силой притяжения планеты, вокруг которой они обращаются). Например, для Луны радиус сферы Хилла около 56 тысяч километров, для Земли — полтора миллиона километров, а для Солнца — два световых года.

#орбитальнаямеханика