軌道方程式から位置計算まで
Yahoo!知恵袋のQ&Aから。惑星の位置計算に,こんな解析的な方法があることを知った。
動径方向および方位角方向の運動方程式より,
両式から
を消去すれば
に関する微分方程式を得るから,それを積分すれば,惑星位置
を得ることは可能である。ただし,解析的に積分できるかどうかはわからない。いまや数値積分は常套手段であるから,これで目的は果たされているのではあるが,Yahoo!知恵袋への回答に挑戦して,以下のような解析的な解法があることを知った。
運動方程式から軌道方程式まで(1)~運動方程式から軌道方程式まで(3)において紹介したように,軌道方程式
は,変数変換
というテクニックはあるものの,常識的な手順で導出することができた。
続いて,これを
続いて,これを
に代入し,
に関する微分方程式をつくる。すなわち,
これを,かなりトリッキーな変数変換を用いて解析的に解く。
とおく。微分すると,
また,
を得る。これらを上の
に関する微分方程式に代入すると,
を得る。初期条件
のもとに積分すると,
時間
における
の変域
は,
の変域
に移るので,
のとき
すなわち,
結局
の結果に至る。
さて,この結果は
を示してはいるが,
は解析的には導けそうにない。このあとどう展開するのかは今のところ不明なので,ひとまず保留としておこう。
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