№ 11.2Задача 11.2
В таблице представлены удельные (в расчете на единицу массы) энергия и момент импульса для нескольких малых тел Солнечной системы. Упорядочите тела по увеличению эксцентриситета их траектории.
| Обозначение | $E, \text{ a. e.}^2/\text{год}^2$ | $L$ , a. e. $^2$ /год |
|---|---|---|
| A | -4.93 | 7.54 |
| В | -6.58 | 10.38 |
| C | -7.89 | 8.16 |
| D | 5.63 | 13.16 |
| E | 13.16 | 18.49 |
Решение
Заметим, что в условии численные значения приведены в гауссовой системе единиц «а. е. — год — масса Солнца». В такой системе гравитационный параметр Солнца численно равен $4\pi^2$ :
$$\frac{T^2}{a^3} = \frac{4\pi^2}{GM_{\odot}} \implies GM_{\odot} = 4\pi^2 \text{ a. e.}^3/\text{год}^2.$$
Полная удельная энергия астероида, движущегося по кривой второго порядка, составляет в гауссовой системе
$$E = -\frac{GM_{\odot}}{2a} = -\frac{2\pi^2}{a \,[\text{a. e.}]} \,\text{a. e.}^2/\text{год}^2.$$
Отсюда
$$a = -\frac{2\pi^2}{E} \,.$$
Запишем выражение для удельного углового момента:
$$L = \sqrt{GM_{\odot}a(1-e^2)} = 2\pi\sqrt{a\,[\text{a. e.}](1-e^2)}\,\,\text{a. e.}^2$$ год.
Отсюда
$$e = \sqrt{1 - \frac{L^2}{4\pi^2 a}} = \sqrt{1 + \frac{L^2 E}{8\pi^4}}$$ .
Рассчитаем большую полуось и эксцентриситет для всех астероидов, внесем результаты в таблицу.
| Обозначение | $E, \text{ a. e.}^2/\text{год}^2$ | $L, a.e.^2/$ год | a, a. e. | e |
|---|---|---|---|---|
| A | -4.93 | 7.54 | 4.0 | 0.80 |
| В | -6.58 | 10.38 | 3.0 | 0.30 |
| C | -7.89 | 8.16 | 2.5 | 0.57 |
| D | 5.63 | 13.16 | -3.5 | 1.50 |
| E | 13.16 | 18.49 | -1.5 | 2.60 |
Ответ
BCADE