Astronomy · Kepler's third law

ケプラー第3法則・惑星軌道周期 計算機

中心星質量 μ、半長軸 a、周期 T のうち1つを T² = a³/μ から求め、太陽系惑星と同じ a–T グラフと軌道図でスケール感を確認できます。

ブラウザ内で完結。デフォルトは太陽 μ=1, a=1 AU で地球の1年公転を自動表示します。

使い方(3ステップ)

  1. 周期 T を求めるか、半長軸 a を求めるかを選ぶ。
  2. 中心星の質量比 μ(太陽質量基準)をプリセットまたは入力し、既知の値(a または T)を入れる。
  3. Compute を押すともう一方の量を計算し、ステップ表示と太陽系との比較グラフが得られます。Copy URL で同じ設定を共有できます。

入力

初期値で地球軌道を自動計算するので、開いてすぐ結果が見られます。計算はすべてブラウザ内で完結します。

目安として、恒星質量はおよそ 0.1〜10 M☉、惑星軌道の半長軸 a は 0.01〜100 AU、周期 T は数時間〜数千年程度に収まることが多いです。極端な値は現実的でない場合があります。

「半長軸を求める」モードでは自動計算されます。
「周期を求める」モードでは自動計算されます。

結果

項目

太陽系との a–T 比較(ロググラフ)

log10(a) と log10(T) をプロット。ケプラー則によりほぼ一直線に並び、計算した軌道を強調表示します。

上から見た軌道スケール

円軌道で近似し、半径は log スケールで圧縮しています。内惑星と外惑星を一画面で比較できます。

軌道 a (AU) T (year)

計算の流れ

    FAQ

    ケプラー第3法則とは何ですか?

    同じ天体のまわりを回る惑星では、周期 T の2乗と半長軸 a の3乗が比例する(T² = a³)という法則です。重力定数 G と中心星質量 M を入れると T² = 4π² a³ / (G M) と書けます。

    なぜ T² = a³/μ と書けるのですか?

    地球軌道(a = 1 AU, T = 1 年)を基準にし、中心星質量の比 μ = M/M☉ を使うと定数が整理され、T² = a³/μ というシンプルな形になります。このツールはこの比の式を使って計算します。

    軌道は本当に円軌道なのですか?

    実際の惑星軌道は楕円ですが、多くは偏心率が小さいので、半長軸だけを使った円軌道の近似でも周期のスケーリングを考えるには十分です。この軌道図も円で近似しています。

    このモデルの精度はどのくらいですか?

    このツールは理想化されたケプラー軌道モデルを使っています。単一の重い中心天体と点質量の惑星を仮定し、T² = a³/μ に一般相対論効果や共鳴・強い摂動は含めていません。太陽系のような軌道では周期やスケール感をつかむには十分ですが、厳密な軌道計算を置き換えるものではありません。

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