Schéma znázorňujúca dráhu telies vystrelených vodorovne rôznymi rýchlosťami. Vplyv trenia atmosféry je tu zanedbaný. Predmet A bol vystrelený malou rýchlosťou a preto preletel najkratšiu balistickú dráhu. Predmet B bol vystrelený väčšou rýchlosťou a preto preletel dlhšiu dráhu, kým dopadol na povrch. Predmet C bol vystrelený prvou únikovou rýchlosťou. Jeho klesanie pod vplyvom gravitácie má rovnakú hodnotu, ako zakrivenie Zeme a preto nikdy na Zem nedopadne – dostalo sa na kruhovú obežnú dráhu. Predmet D bol vystrelený vyššou ako prvou únikovou, ale nižšou ako druhou uníkovou rýchlosťou – jeho stúpanie je väčšie, ako zakrivenie Zeme, ale pod vplyvom jej gravitácie sa aj tak vracia do východiskového bodu. Predmet E bol vystrelený takou veľkou rýchlosťou, že z gravitačného pôsobenia Zeme unikol.

Obežná dráha alebo orbita je dráha, po ktorej obieha kozmické teleso okolo ťažiska sústavy. Ťažisko je v blízkosti centrálneho telesa (napríklad v sústave Zem – Mesiac je asi 1 400 km pod povrchom Zeme). Aby sa teleso dostalo z povrchu väčšieho telesa na jeho obežnú dráhu, musí vyvinúť prvú únikovú rýchlosť, napr. prostredníctvom raketových motorov. Aby teleso dopadlo, resp. pristálo na povrchu centrálneho telesa, musí časť svojej rýchlosti stratiť. Po navedení na obežnú dráhu sa teleso pohybuje už len zotrvačnosťou, bez činnosti motorov a nachádza sa v stave blízkom dynamickému stavu beztiaže.

Nijaké hmotné teleso neobieha presne okolo ťažiska iného telesa. Aj keď je hmotnosť ľahšieho telesa oveľa menšia ako hmotnosť hmotnejšieho, v skutočnosti obe telesá obiehajú spoločné ťažisko, ktoré je spravidla pod povrchom hmotnejšieho telesa. Stred Zeme preto obieha okolo spoločného ťažiska obehu s Mesiacom, čo z vonkajšieho pohľadu spôsobuje kývavý pohyb Zeme počas jej obehu okolo Slnka. Ak je rozdiel hmotností centrálneho a obiehajúceho telesa dostatočne malý, alebo ak je obiehajúce teleso od centrálneho veľmi ďaleko, môže sa ťažisko ich spoločného obehu dostať mimo obidve telesá. V prípade, že sú vzájomne sa obiehajúce telesá planéty, hovoríme o dvojplanéte; v prípade planétok ide o dvojplanétky, v prípade hviezdy o dvojhviezdu, atď.

Dráhové elementy

Bližšie informácie v hlavnom článku: Elementy dráhy

Aby bola obežná dráha telesa presne určená, je potrebné poznať všetky elementy dráhy: veľká polos, excentricita – výstrednosť dráhy, sklon dráhy, dĺžka výstupného uzla, argument šírky pericentra (pri obežniciach Slnka sa nazýva argument perihélia) a okamih prechodu telesa pericentrom (stredná anomália). Dva z nich definujú polohu obežnej roviny, ďalšie dva určujú elipsu, piaty určuje orientáciu elipsy v obežnej rovine a šiesty je čas, kedy teleso prešlo najbližším bodom k centrálnemu telesu na svojej dráhe. Ak sú tieto veličiny známe, možno vypočítať polohu telesa v ľubovoľnom čase – minulom aj budúcom.

Umelé družice Zeme

V prípade umelých družíc Zeme sa pridáva ešte siedmy dráhový element, takzvaná epocha. Tá definuje čas, ku ktorému sa vzťahujú ostatné elementy dráhy. Na rozdiel od dráhových elementov planét alebo hviezd dráhové elementy družíc majú zvyčajne len krátku platnosť. Nerovnomernosti v rozložení hmoty Zeme, príťažlivé sily ostatných telies, trenie atmosféry a ďalšie faktory spôsobujú, že obežné dráhy družíc sa rýchlo menia. Dráha družice okolo Zeme je preto v skutočnosti neuzavretá krivka, ktorá sa len pri prvom priblížení dá považovať za elipsu. Najrýchlejšia zmena sa prejavuje v orientácii roviny obežnej dráhy. Platnosť dráhových elementov je preto obmedzená len na krátky časový interval – zvyčajne nie dlhší než niekoľko dní.

Druhy obežných dráh

• 

  Kuželosečky opisujú možné orbity (žlté - kruhová, eliptická a hyperbolická) malých objektov okolo Zeme. Projekcia týchto dráh na gravitačný potenciál Zeme (modrá) umožňuje stanoviť orbitálnu energiu v každom bode priestoru.
  Podľa tvaru krivky
  • kruhová dráha
  • eliptická dráha
  • parabolická dráha
  • hyperbolická dráha

Obežná dráha telesa má tvar kužeľosečky. Teleso obiehajúce centrálne teleso po eliptickej dráhe (v slnečnej sústave ide o najčastejší prípad) sa po zanedbaní gravitačného vplyvu iných telies riadi Keplerovými zákonmi. To znamená, že centrálne teleso nie je v strede, ale v jednom z ohnísk jeho eliptickej dráhy. Ak sa obiehajúce teleso dostáva do najbližšieho bodu svojej obežnej dráhy nazývaného všeobecne pericentrum, zrýchľuje. Naopak v najvzdialenejšom bode dráhy, v apocentre spomaľuje. Teleso obiehajúce po ideálnej kružnici sa pohybuje konštantnou rýchlosťou, ak naň nepôsobia iné vplyvy. Teleso pohybujúce sa po dráhe v tvare paraboly alebo hyperboly prejde pericentrom iba raz. Potom sa bude navždy nenávratne vzďaľovať od centrálneho telesa (ak naň nepôsobia vonkajšie vplyvy). Takýmito telesami sú napríklad niektoré neperiodické kométy.

Vzdialenejšie obiehajúce telesá sa pohybujú oveľa menšími rýchlosťami ako bližšie obiehajúce, preto im jeden obeh trvá dlhšie (okrem toho, že sa pohybujú po oveľa dlhšej dráhe ako bližšie obiehajúce).

• Podľa roviny
  • rovníková dráha – dráha umiestnená nad rovníkom centrálneho telesa
  • polárna dráha – dráha prechádzajúca ponad geografické póly centrálneho telesa
• Podľa smeru obehu
  • prográdna dráha – nazývaná tiež priama dráha – dráha, po ktorej sa obiehajúce teleso pohybuje v smere rotácie obiehaného telesa.
  • retrográdna dráha – opak prográdnej dráhy
• Podľa polohy voči centrálnemu telesu
  • parkovacia dráha
  • geostacionárna dráha – špeciálny typ rovníkovej dráhy, pričom je obežná rýchlosť telesa rovná rýchlosti rotácie centrálneho telesa. Obiehajúce teleso tak zostáva nehybne "zavesené" nad určitým bodom centrálneho telesa.

Často používané označenia

Pre označenie dráh umelých družíc Zeme sa často používajú zaužívané anglické skratky

SUB = Suborbital = suborbitálna dráha
FTO = Failed to Orbit = družica/nosná raketa nedosiahla plánovanú dráhu

LEO = Low Earth Orbit = nízka obežná dráha okolo Zeme (do výšky cca 2 000 km)
LEO/S = Sun Synchronous Low Earth Orbit = heliosynchrónna nízka obežná dráha okolo Zeme
LEO/P = Polar Low Earth Orbit = polárna nízka obežná dráha okolo Zeme

MEO = Medium Earth Orbit = stredne vysoká obežná dráha okolo Zeme (výška od 2 000 km do 35 786 km, najčastejšie ale 20 200 km – 20 650 km)
MTO = Medium Earth Transfer Orbit = prechodová dráha na stredne vysokú obežnú dráhu okolo Zeme

EEO = Elliptical Earth Orbit = eliptická dráha okolo Zeme
EEO/M = Elliptical Earth Orbit / Molynia (12-hr) = eliptická dráha okolo Zeme typu Molnija 12 hodinová (podľa dráhy sovietskych telekomunikačných družíc Molnyja)

GTO = Geosynchronous Transfer Orbit = prechodová dráha na geosynchrónnou/geostacionárnu dráhu
GTO+ = Supersynchronous Transfer Orbit = prechodová dráha na dráhu nad geosynchrónnou/geostacionárnu dráhou
GTO- = Subsynchronous Transfer Orbit = prechodová dráha na dráhu pod geosynchrónnou/geostacionárnu dráhou
GSO = Geosynchronous Orbit = geosynchrónna dráha okolo Zeme
GEO = Geostationary orbit = geostacionárna dráha okolo Zeme (špeciálny typ geosynchrónnej dráhy)

HTO = High Earth Transfer Orbit = prechodová dráha na vysokú obežnú dráhu okolo Zeme
HEO = High Earth Orbit = vysoká obežná dráha okolo Zeme (dráha nad geosynchrónnou dráhou)

LPO = Lagrangian Point Orbits = dráhy v Lagrangeho bodoch
HCO = Heliocentric (solar) Orbit = helicentrická dráha, obežná dráha okolo Slnka
LLO = Low Lunar Orbit = nízka obežná dráha okolo Mesiaca

TLI = Trans Lunar Injection = manéver navedenia na dráhu k Mesiacu
TEI = Trans Earth Injection = manéver navedenia na dráhu k Zemi

Rušenie pohybu obiehajúcich telies

Existuje množstvo porúch v pohybe kozmických telies. Jeden z najzávažnejších faktorov, ktoré ovplyvňujú napríklad obeh umelých družíc okolo Zeme je odpor prostredia. Zemská atmosféra siaha až do výšok niekoľko tisíc kilometrov nad zemským povrchom, oveľa vyššie, ako sú položené najvyššie dráhy družíc. Hoci v týchto výškach jej jej hustota veľmi malá, v dlhých časových obdobiach nemá zanedbateľný vplyv a spôsobuje pomalé brzdenie obiehajúceho telesa vedúce napokon k jeho dopadu na povrch alebo zhoreniu v atmosfére.

Ďalším faktorom meniacim obežnú dráhu telesa je gravitačný vplyv iných telies Nerovnomerné rozloženie hmoty v centrálnom telese spôsobuje stáčanie roviny obežnej dráhy a pericentra. V slnečnej sústave pôsobí na obiehajúce telesá tiež tlak slnečného žiarenia, ktorý má v blízkosti Zeme hodnotu 4,5.10⁻⁸ N/m³. Je to veľmi malá sila a preto zreteľne pôsobí len na veľmi rozmerné a pritom ľahké družice.

Pozri aj

Externé odkazy

Fyzikálny portál Astronomický portál Kozmonautický portál

• Nebeská mechanika v malej encyklopédii kozmonautiky (po česky)