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天文学·开普勒第三定律

开普勒第三定律和轨道周期计算器

根据 T2 = a3/μ 求解轨道周期或半长轴,然后在双对数 a-T 图和自上而下的轨道图上查看您的轨道与太阳系行星的位置。

一切都在您的浏览器中运行;默认值使用太阳 (μ = 1)、a = 1 AU 自动计算地球 1 年轨道。

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使用方法(3步)

  1. 选择是否求解轨道周期 T 或半长轴 a。
  2. 选择预设的中心质量 μ(以太阳质量为单位)或键入它,然后输入已知值(a 或 T)。
  3. 按计算以获得其他数量,查看步骤,并与太阳系进行比较。复制 URL 共享相同的设置。

输入

快速:默认自动计算地球轨道,因此结果立即显示。计算保留在您的浏览器中。

典型范围:对于许多恒星,μ ≈ 0.1-10;对于行星轨道,a ≈ 0.01-100 AU;T 从几小时到几千年。极端值可能不太现实。

在“半长轴”模式下自动求解。
在“周期”模式下自动解决。

结果

数量 价值

太阳系比较(a-T 对数图)

点显示 log10(a) 与 log10(T)(以年为单位);开普勒定律使它们接近于一条直线。您的轨道会突出显示。

自上而下的轨道尺度

从上面看,轨道显示为圆圈。半径使用对数缩放,因此内行星和外行星适合在一个视图中。

轨道 一个(AU) T(年)

计算步骤

    常见问题解答

    开普勒第三定律是什么?

    开普勒第三定律指出,对于绕同一中心天体运行的物体,周期 T2 的平方与半长轴 a3 的立方成正比。使用万有引力常数 G 和中心质量 M,可写为 T² = 4π² a³ / (G M)。

    为什么可以写成T² = a³/μ?

    以地球轨道(a = 1 AU,T = 1 年)为参考并定义质量比 μ = M/M☉,将常数组合起来使得 T² = a³/μ。该计算器使用该比率形式进行快速缩放。

    这里的轨道真的是圆形吗?

    真实的行星轨道是椭圆形的,但许多都有适度的偏心率。为了学习 a 和 T 之间的缩放比例,使用半长轴的圆形近似就足够了,并且该工具将轨道绘制为圆形。

    这个模型的准确度如何?

    该工具使用理想化的开普勒模型:它假设一个巨大的中心天体、点质量行星,并且 T² = a³/μ,没有相对论效应、共振或强扰动。对于类太阳系轨道,它给出了良好的近似周期和尺度,但它不是一个精确的轨道积分器。

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