高傾斜の衛星軌道
極軌道

極軌道とは、衛星が周回する天体（通常は地球などの惑星だが、月や太陽などの他の天体も含まれる）の両極の上またはほぼ上を一周する軌道である。軌道傾斜角は天体の赤道に対して約80～90度である。[ 1 ]

極軌道に衛星を打ち上げるには、地球の自転速度を利用できないため、同じ高度で赤道付近の軌道に打ち上げる場合よりも、所定のペイロードを所定の高度まで打ち上げるために、より大きな打ち上げ機が必要となる。打ち上げ場所の位置と極軌道の傾斜角によっては、打ち上げ機のデルタvが最大460 m/s低下する可能性がある。これは、低地球軌道に到達するために必要なデルタvの約5%に相当する。

使用法

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極軌道は地球地図作成衛星や偵察衛星、一部の気象衛星に利用されている。[ 2 ] イリジウム衛星群は通信サービスを提供するために極軌道を利用している。

近極軌道衛星は一般に太陽同期軌道を選択する。この軌道では、各軌道通過の地方時は同じになる。リモートセンシングなどの用途では、経時変化が地方時の変化によってエイリアシングされないことが重要である。ある通過で地方時を同じに保つには、軌道周期を短く保つ必要があり、そのためには低い軌道が必要となる。しかし、非常に低い軌道は大気の抵抗によって急速に減衰する。一般的に用いられる高度は700～800kmで、軌道周期は約100分となる。[ 3 ]太陽側の半周はわずか50分で、その間地方時はあまり変化しない。

地球が一年を通して太陽の周りを公転する間、太陽同期軌道を維持するためには、衛星は地球の周りを同じ速度で歳差運動する必要がある（衛星が真北の極上を通過する場合は不可能である）。地球の赤道面の隆起により、わずかに傾斜した軌道はトルクを受け、歳差運動を引き起こす。極から約8°の角度で軌道を周回すると、100分周期で所望の歳差運動が得られる。[ 3 ]

太陽系外惑星

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褐色矮星連星 2M1510AB (青色の軌道) の周りの惑星 (オレンジ色の軌道)。

主星の自転面と惑星の公転面のずれは黄道傾斜角と呼ばれ、通常はロシター・マクローリン効果で測定されます。太陽系外惑星の約10％は80°から125°のずれを持っています。[ 4 ]これらの約半分は海王星サイズか超海王星サイズの暖かい惑星です。[ 5 ]ほぼ極性軌道を持つ太陽系外惑星の例としては、GJ 3470b、TOI-858Bb、WASP-178b、[ 6 ] HD 3167c+d、[ 7 ] TOI-640b、[ 8 ] MASCARA-1 b、[ 9 ] GJ 436bなどがあります。[ 10 ]

一つの説明は、惑星を形成する周連星系円盤のずれを説明しています。中心の連星が単一の恒星に合体すると、円盤と形成された惑星は極軌道上に残ります。 [ 11 ]ある研究では、周連星系円盤は、20日未満の短い公転周期を持つ連星と一直線に並ぶことが示されています。公転周期が30日を超える連星の周りの周連星系円盤は、極円盤を含む幅広い配置を示しています。[ 6 ]もう1つの説明は、海王星サイズの惑星が惑星形成の終わりに極軌道に入る可能性がある理由を説明しています。これは、追加の外惑星を持つシステムにおける原始惑星系円盤との共鳴によって発生します。 [ 12 ] [ 5 ]

2025年4月、ESOの超大型望遠鏡（VLT）に搭載されたUVES装置を用いた天文学者たちは、褐色矮星対2M1510 ABを周回する周連星系惑星の存在を示す強力な証拠を発見したと発表しました。この惑星は2M1510(AB)b、あるいは単に2M1510bと名付けられています。この惑星の軌道は連星系を周回する異例の極軌道を描いており、このような例が発見されたのは初めてです。この発見は、視線速度測定によって褐色矮星対の逆行遠心歳差運動が示されたことに支えられており、これは外側の伴星では説明できませんでした。

参照

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参考文献

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  1. ^ 「ESA - 軌道の種類」 2020年3月30日. 2021年1月10日閲覧。
  2. ^ サイエンスフォーカス第2版2、297ページ
  3. ^ a b Stern, David P. (2001-11-25). 「極軌道衛星」 . 2009年1月21日閲覧。
  4. ^ Albrecht, Simon H.; Marcussen, Marcus L.; Winn, Joshua N.; Dawson, Rebekah I.; Knudstrup, Emil (2021年7月). 「垂直惑星の優勢」 . The Astrophysical Journal . 916 (1): L1. arXiv : 2105.09327 . Bibcode : 2021ApJ...916L...1A . doi : 10.3847/2041-8213/ac0f03 . ISSN 0004-637X . 
  5. ^ a b ラウデン、エマ・M.; ミルホランド、サラ・C. (2024年10月). 「極域海王星は潮汐に対して安定している」 .アストロフィジカル・ジャーナル. 974 (2): 304. arXiv : 2409.03679 . Bibcode : 2024ApJ...974..304L . doi : 10.3847/1538-4357/ad74ff . ISSN 0004-637X . 
  6. ^ a b Czekala, Ian; Chiang, Eugene; Andrews, Sean M.; Jensen, Eric LN; Torres, Guillermo; Wilner, David J.; Stassun, Keivan G.; Macintosh, Bruce (2019年9月). 「周連星系円盤とその連星系ホスト間の整列度」 .アストロフィジカルジャーナル. 883 (1): 22. arXiv : 1906.03269 . Bibcode : 2019ApJ...883...22C . doi : 10.3847/1538-4357/ab287b . ISSN 0004-637X . 
  7. ^ Dalal, S.; Hébrard, G.; Lecavelier des Étangs, A.; Petit, AC; Bourrier, V.; Laskar, J.; König, P.-C.; Correia, ACM (2019年11月). 「亜海王星HD 3167 cのほぼ極軌道：多惑星系の力学的履歴に対する制約」 .天文学と天体物理学. 631 : A28. arXiv : 1906.11013 . Bibcode : 2019A&A...631A..28D . doi : 10.1051/0004-6361/201935944 . ISSN 0004-6361 . 
  8. ^ クヌッドストラップ、エミール;アルブレヒト、サイモン H.ガンドルフィ、ダビデ。マーカッセン、マーカス L.ゴッフォ、エリサ。セラーノ、ルイーザ M.ダイ、フェイ。セス、レッドフィールド。平野輝幸シズマディア、シラード。コクラン、ウィリアム D.ディーグ、ハンス J.フリドルンド、マルコム。ラム、クリスティン WF。ジョン・H・リビングストン（2023年3月）。「ふわふわした極惑星。低密度の熱い木星 TOI-640 b は極軌道上にあります。 」天文学と天体物理学。671 : A164。arXiv : 2302.01702。Bibcode : 2023A&A...671A.164K。doi : 10.1051/0004-6361/202245301 . ISSN 0004-6361 . 
  9. ^ Hooton, MJ; Hoyer, S.; Kitzmann, D.; Morris, BM; Smith, AMS; Collier Cameron, A.; Futyan, D.; Maxted, PFL; Queloz, D.; Demory, B.-O.; Heng, K.; Lendl, M.; Cabrera, J.; Csizmadia, Sz; Deline, A. (2022年2月). 「Spi-OPS: SpitzerとCHEOPSがMASCARA-1 bの極軌道付近の軌道を確認し、昼側反射の可能性を示唆」 .天文学と天体物理学. 658 : A75. arXiv : 2109.05031 . Bibcode : 2022A&A...658A..75H . doi : 10.1051/0004-6361/202141645 . ISSN 0004-6361 . 
  10. ^ ブーリエ、V.;サパテロ・オソリオ氏、MR。アラート、R.アティア、M.クレティニエ、M.デュムスク、X。ロヴィス、Ｃ．アディベキアン、V.ボルサ、F.フィゲイラ、P.ゴンサレス・ヘルナンデス、ジリビア;メーナー、A.ノースカロライナ州サントス。シュミット、T.ザイデル、合弁会社（2022 年 7 月）。「VLT/ESPRESSOで見た暖かい海王星GJ 436bの​​極軌道」 .天文学と天体物理学。663 : A160。arXiv : 2203.06109。ビブコード: 2022A&A...663A.160B。doi : 10.1051/0004-6361/202142559 . ISSN 0004-6361 . 
  11. ^ Chen, Cheng; Baronett, Stanley A.; Nixon, CJ; Martin, Rebecca G. (2024年9月). 「単一恒星の周りの極惑星の起源について」 . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 533 (1): L37 – L42 . arXiv : 2406.16169 . Bibcode : 2024MNRAS.533L..37C . doi : 10.1093/mnrasl/slae058 . ISSN 0035-8711 .  
  12. ^ Petrovich, Cristobal; Muñoz, Diego J.; Kratter, Kaitlin M.; Malhotra, Renu (2020年10月). 「近距離惑星の高傾斜角の起源としてのディスク駆動共鳴」 . The Astrophysical Journal . 902 (1): L5. arXiv : 2008.08587 . Bibcode : 2020ApJ...902L...5P . doi : 10.3847/2041-8213/abb952 . ISSN 0004-637X . 
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