Орбиты небесных тел — траектории, по которым движутся в космическом пространстве Солнце, звезды, планеты, кометы, и неестественные космические аппараты (неестественные спутники Почвы, Луны и других планет, межпланетные станции и т. п.). Но для неестественных космических аппаратов термин «орбита» используют только к тем участкам их траекторий, на которых они движутся с отключённой двигательной установкой (так именуемые пассивные участки траектории).
скорости и Формы орбит, с которыми движутся по ним небесные тела, определяются в большинстве случаев силой глобального тяготения. При изучении перемещения небесных тел как правило возможно не принимать к сведенью их строение и форму, т. е. вычислять их материальными точками. Такое упрощение допустимо по причине того, что расстояние между телами в большинстве случаев многократно больше их размеров. Полагая небесные тела материальными точками, мы можем при изучении их перемещения конкретно использовать закон глобального тяготения (см. Гравитация). Помимо этого, во многих случаях возможно ограничиться рассмотрением перемещения лишь двух притягивающихся тел, пренебрегая влиянием вторых (см. Небесная механика). Так, к примеру, при изучении перемещения планеты около Солнца возможно с известной точностью предполагать, что планета движется лишь под действием сил солнечного тяготения. Совершенно верно так же при приближенном изучении перемещения неестественного спутника планеты возможно учесть только тяготение «собственной» планеты, пренебрегая не только притяжением вторых планет, но и солнечным.
Указанные упрощения приводят к так называемой задаче двух тел. Одно из ответов данной задачи было дано И. Кеплером, полное ответ задачи было получено И. Ньютоном. Ньютон доказал, что одна из притягивающихся материальных точек обращается около второй по орбите, имеющей форму эллипса (либо окружности, которая есть частным случаем эллипса), параболы либо преувеличения. В фокусе данной кривой находится вторая точка.
Форма орбиты зависит от весов разглядываемых тел, от расстояния между ними и от скорости, с которой одно тело движется довольно другого. В случае, если тело массой m1 (кг) находится на расстоянии r (м) от тела массой m0 (кг) и движется сейчас времени со скоростью v (м/с), то вид орбиты определяется величиной
h = v2—2f(m0+m1) / r
Постоянная тяготения f = 6,673 • 10-11 м3 кг-1с-2. В случае, если h0 — по гиперболической орбите.
Мельчайшая начальная скорость, которую необходимо сказать телу, дабы оно, начав перемещение вблизи поверхности Почвы, преодолело земное притяжение и окончательно покинуло Почву по параболической орбите, именуется второй космической скоростью. Она равна 11,2 км/с. Мельчайшая начальная скорость, которую необходимо сказать телу, дабы оно стало неестественным спутником Почвы, именуется первой космической скоростью. Она равна 7,91 км/с (см. Космические скорости).
По эллиптическим орбитам движется большая часть тел Нашей системы. Лишь кое-какие малые тела Нашей системы — кометы, быть может, движутся по параболическим либо гиперболическим орбитам. В задачах космического полета чаще всего видятся эллиптические и гиперболические орбиты. Так, межпланетные станции отправляются в полет, имея гиперболическую орбиту относительно Земли; после этого они движутся по эллиптическим орбитам относительно Солнца по направлению к планете назначения.
Ориентация орбиты в пространстве, ее форма и размеры, и положение небесного тела на орбите определяются шестью размерами, именуемыми элементами орбиты. Кое-какие характерные точки орбит небесных светил имеют личные заглавия. Так, ближайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела, движущегося около Солнца, именуется перигелием, а самый удаленная от него точка эллиптической орбиты — афелием. В случае, если рассматривается перемещение тела относительно Земли, то ближайшая к Почва точка орбиты именуется перигеем, а самая далекая — апогеем. В более неспециализированных задачах, в то время, когда под притягивающим центром возможно подразумевать различные небесные тела, употребляют заглавия: перицентр (ближайшая к центру точка орбиты) и апоцентр (самый удаленная от центра точка орбиты).
Случай сотрудничества лишь двух небесных тел есть несложным и практически не отмечается (не смотря на то, что и имеется довольно много случаев, в то время, когда притяжением третьего, четвертого и т. д. тел возможно пренебречь). В конечном итоге все обстоит куда сложнее: на каждое тело действуют многие силы. Планеты в собственном перемещении притягиваются не только к Солнцу, но и друг к другу. В звездных скоплениях любая звезда притягивается всеми остальными. На перемещение неестественных спутников Почвы влияют силы, вызываемые несферичностью фигуры Почвы и сопротивлением земной атмосферы, Солнца и притяжение Луны. Эти дополнительные силы именуют раздражающими, а эффекты, каковые они вызывают в движении небесных тел, — возмущениями. Из-за возмущений орбиты небесных тел непрерывно медлительно изменяются.
Изучением перемещения небесных тел с учетом раздражающих сил занимается раздел астрономии — небесная механика. Способы, созданные в небесной механике, разрешают весьма совершенно верно на много лет вперед выяснить положение любых тел Нашей системы. Более сложные способы вычислений употребляются при изучении перемещения неестественных небесных тел. Правильное ответ этих задач в аналитическом виде (т. е. в виде формул) взять очень сложно. Исходя из этого употребляются способы численного ответа уравнений перемещения с применением быстродействующих электронных вычислительных автомобилей. При таких вычислениях пользуются понятием сферы действия планеты.
Сферой действия именуют область околопланетного (либо окололунного) пространства, в которой при расчетах возмущенного перемещения тела (межпланетного космического корабля, спутника планеты, кометы) комфортно в качестве центрального тела вычислять не Солнце, а эту планету (либо Луну). В этом случае расчеты упрощаются потому, что в сферы действия раздражающее влияние притяжения Солнца в сравнении с притяжением планеты меньше, чем возмущение от планеты в сравнении с притяжением Солнца. Но необходимо не забывать, что и в сферы действия и за ее пределами — везде на тело действуют Солнца и силы притяжения, и планеты, и других тел, не смотря на то, что и в различной степени.
Радиус сферы действия зависит от расстояния между планетой и Солнцем. Орбиты небесных тел в сферы действия возможно рассчитывать на базе задачи двух тел. В случае, если небесное тело покидает планету, то перемещение этого тела в сферы действия происходит по гиперболической орбите. Радиус сферы действия Почвы равен около 1 млн. км; сфера действия Луны по отношению к Почва имеет радиус около 63 тыс. км.
Способ определения орбиты небесного тела с применением понятия сферы действия — один из способов приближенного определения орбит. Зная приближенные размеры элементов орбиты, возможно посредством вторых способов взять более правильные значения элементов орбиты. Такое постепенное улучшение определяемой орбиты есть обычным приемом, разрешающим вычислить параметры орбиты с высокой точностью. На данный момент круг задач по определению орбит существенно расширился, что разъясняется бурным развитием ракетной и космической техники.