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과학

궤도

궤도과학
영문명
Orbit
대표 대상
행성, 위성과 혜성
주요 힘
천체의 중력
이상화한 모형
두 물체 문제의 원뿔 곡선
궤도는 중력 등 힘의 작용을 받는 물체가 공간에서 움직이는 경로다. 천문학에서는 행성과 위성, 혜성 등의 운동을 설명할 때 쓰며, 경로의 모양뿐 아니라 속도와 기준 좌표계를 함께 고려한다.

떨어지면서 돌아가는 운동

지구 주위를 도는 위성에는 중력이 작용한다. 중력이 없어 떠 있는 것이 아니라, 옆으로 이동하는 속도와 지구 쪽으로 휘는 운동이 함께 궤도를 이룬다. 궤도에서는 속도의 크기뿐 아니라 방향도 중요하다.

원의 모양만 있는 것은 아니다

다른 영향이 없는 두 물체의 뉴턴 중력 모형에서는 상대 운동의 경로가 원뿔 곡선으로 나타난다. 묶인 운동은 타원으로, 특정 에너지 조건의 탈출 경로는 포물선이나 쌍곡선으로 설명할 수 있다. 원은 타원의 특별한 경우다.

고정된 선과 실제 운동

실제 천체는 다른 천체의 중력과 여러 효과를 함께 받는다. 따라서 단순한 타원 모형에서 조금씩 벗어나거나 궤도의 방향이 변할 수 있다. 정밀한 예측에서는 관측 자료와 여러 힘을 반영하며, 사용하는 기준 좌표계도 명시한다.

위치만으로 결정되지 않는다

같은 위치에 있는 물체라도 속도가 다르면 이후의 궤도가 달라질 수 있다. 궤도를 기술할 때는 어느 시점의 위치와 속도 또는 이에 대응하는 궤도 요소가 필요하다. 그림 속 선만으로 이동 시간과 속도 변화까지 모두 알 수 있는 것은 아니다.

관련 문서

중력 / 타원 / 쌍곡선 / 위성