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。



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


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。

  ただし, 

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,


を書き戻して左辺をさらに計算すると,


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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