Орбіти небесних тіл , траєкторії, по яких рухаються небесні тіла в космічному просторі. Форми О. н. т. і швидкості, з якими по ним рухаються небесні тіла, визначаються силоміць тяжіння, а також силоміць світлового тиску, електромагнітними силами, опором середовища, в якому відбувається рух, приливними силами, реактивними силами (в разі руху ядра комети ) і багато що ін. В русі планет, комет і супутників планет, а також в русі Сонця і зірок в Галактиці вирішальне значення має сила усесвітнього тяжіння. На активних ділянках орбіт штучних космічних об'єктів поряд з силами тяжіння визначальне значення має реактивна сила рухової установки. Орієнтація орбіти в просторі, її розміри і форма, а також положення небесного тіла на орбіті визначаються величинами (параметрами), званими елементами орбіти . Елементи орбіт планет, комет і супутників визначаються за результатами астрономічних спостережень в три етапи: 1) обчислюються елементи т.з. попередньої орбіти без врахування обурень (див. Обурення небесних тіл ), тобто вирішується двох тіл завдання . Для цієї мети в більшості випадків досить мати три спостереження (тобто координати трьох крапок на небесній сфері) небесного тіла (наприклад, малої планети), що охоплюють проміжок часу в декілька днів або тижнів. 2) Здійснюється поліпшення попередньої орбіти (тобто обчислюються точніші значення елементів орбіти) за результатами тривалішого ряду спостережень. 3) Обчислюється остаточна орбіта, яка щонайкраще узгоджується зі всіма наявними спостереженнями.
Для багатьох тіл Сонячної системи, у тому числі для великих планет, Луни і деяких супутників планет, є вже тривалі ряди спостережень. Для обчислення за цими спостереженнями остаточної орбіти (або, як то кажуть, для розробки теорії руху небесного тіла) застосовуються аналітичні і чисельні методи небесної механіки .
В результаті першого етапу орбіта визначається у вигляді конічного перетину (еліпса, інколи також параболи або гіперболи), у фокусі якого знаходиться інше (центральне) тіло. Такі орбіти називаються необуреними або кеплеровимі, т.к. двіженіє небесного тіла по ним відбувається по Кеплера законам . Шістьма елементами, що визначають геліоцентричну необурену О. н. т. Р ( мал. ), є: 1) нахил орбіти до плоскості екліптики i . Може мати будь-яке значення від 0 до 180°; нахил вважається меншим 90°, якщо для спостерігача, що знаходиться в північному полюсі екліптики, рух планети має прямий напрям (проти годинникової стрілки), і великим 90° при зворотному русі. 2) Довгота вузла W. Це — геліоцентрична довгота крапки, в якій планета пересікає екліптику, переходячи з Південної півкулі в Північну (висхідний вузол орбіти). Довгота вузла може набувати значень від 0 до 360°. 3) Велика піввісь орбіти а . Інколи замість а як елемент орбіти приймається середній добовий рух n (дуга орбіти, прохідна тілом за добу). 4) Ексцентриситет орбіти е . Якщо b – мала піввісь орбіти, то е = / а . Замість ексцентриситету інколи приймають кут ексцентриситету j, який визначається співвідношенням sin j = е . 5) Відстань перигелія від вузла (або аргументу перигелія) w. Це геліоцентричний кут між висхідним вузлом орбіти і напрямом на перигелій орбіти, вимірюваний в плоскості орбіти у напрямі руху планети; може мати будь-які значення від 0 до 360°. Замість елементу w застосовується також довгота перигелія p = W + w. 6) Елемент часу, тобто епоха (дата), в яку планета знаходиться в певній точці орбіти. Як такий елемент може служити, наприклад, момент t , в який планета проходіт перигелій. Положення планети на орбіті визначається аргументом широти і , який є кутовою відстанню планети уздовж орбіти від висхідного вузла, або дійсною аномалією v — кутовою відстанню планети від перигелія. Аргумент широти міняється від 0 до 360° у напрямі руху планети. Аналогічними елементами визначаються орбіти комет, Луни, супутників планет, компонентів подвійних зірок, Сонця в Галактиці і ін. небесних тіл. Проте замість терміну «перигелій» в цих випадках уживається або загальніший термін — «перицентр», або спеціалізовані назва «перигей» (для Луни, рухомої по геоцентричній орбіті), «періастр» (для компонентів подвійної зірки) і т.п.
Завдання поліпшення (уточнення) попередньої орбіти за допомогою додаткових спостережень вирішується шляхом послідовних наближень. Чим більше інтервал часу, що охоплюється спостереженнями, тим надійніше визначаються елементи покращуваної орбіти. У реальному випадку, коли діють не лише сили тяжіння, але і ін. (що обурюють) сили, рух небесного тіла не відповідає законам Кеплера. Проте відхилення руху від необуреного невелике і тому його описують формулами необуреного руху, але при цьому передбачають, що елементи орбіти не зберігають постійні значення, а змінюються з часом. Т. о. реальна орбіта розглядається як що огинає сімейства кеплерових орбіт, що безперервно змінюються; при цьому в кожен момент часу положення і швидкість небесного тіла на реальній орбіті збігаються із значеннями положення і швидкості, які небесне тіло мало б, рухаючись по кеплерової орбіті з елементами, обчисленими саме для цього моменту. Орбіта, визначена таким методом для заданого моменту часу t , називається оскулюючою орбітою, а момент t — епохою оськуляциі. Оскулююча орбіта безперервно змінює своє положення в просторі і форму.
Метод визначення первинної параболічної орбіти був розроблений Р. Ольберсом (1797), а еліптичною — До. Гаусом (1809). Методам поліпшення орбіт і визначення остаточних орбіт були присвячені багаточисельні роботи в 19—20 вв.(століття) Елементи орбіт планет, малих планет, комет регулярно публікуються в астрономічних щорічниках і ін. виданнях.
Класичні методи небесної механіки з успіхом застосовуються також і для обчислення орбіт штучних супутників Землі (ІСЗ). В цьому випадку враховуються вікові зміни велика піввісь орбіти, довготи вузла і аргументу широти, що викликаються гальмівною дією атмосфери, несферичністю Землі, а в деяких випадках і світловим тиском Сонця. Радіотехнічні, радіолокації і лазерні далекомірні методи спостережень ІСЗ(штучний супутник Землі) дозволяють безпосередньо визначати відстані до супутника і його радіальну швидкість. Аналогічні методи спостережень застосовуються і до природних небесних тіл (наприклад, радіолокація Венери і Марса, лазерна локація Луни). Тому в середині 20 ст розроблені нові способи визначення орбіт, спеціально пристосовані для спостережень, виконаних сучасними технічними засобами.
Літ.: Еськобал П. Р., Методи визначення орбіт, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1970. Див. також літ.(літературний) при ст. Небесна механіка .
