궤도 [orbit, 軌道]

운동하는 물체를 표시하는 점이 공간에 그리는 일정한 길의 곡선. 물체의 운동은 일반적으로 기준좌표계를 잡는 방법에 따라 다르게 표시되므로, 다른 어떤 물체를 움직이지 않는다고 정한 기준좌표계에서 정해진다. 주기 운동에서는 폐곡선이 되며 궤도가 한 평면 안에 있을 때 그 면을 궤도면이라 한다.
〔천체의 궤도〕 천체가 그리는 운동 경로. 행성 · 소행성 · 혜성은 태양에 대한 운동, 위성은 모행성에 대한 운동 경로를 궤도라 한다. 태양에 대한 행성의 궤도, 행성에 대한 위성의 궤도는 타원이다. 뉴튼 역학에 따르면 두 질점이 만유인력에 의해 시로 끌면서 운동할 때 질점의 궤도는 다른 질점을 하나의 초점으로 하는 2차독선이 된다. 이 2차 곡선은 타원 · 포물선 · 쌍곡선이 되며 극히 일부의 혜성을 제외하고는 타원궤도가 된다(실제로는 태양의 인력 이외에 다른 행성의 인력이 작용하므로 타원과는 약간 다르나 일반적으로 타원궤도로 다룬다). 행성 운동의 경우, 태양은 초점에 있으므로 행성이 장축상의 A점에 오면 태양과 행성의 거리는 최소가 된다. 이 점을 근일점(近日點)이라 하고 이에 대해 B점을 원일점(遠日點)이라 한다. 타원궤도의 방향은 장축의 방향, 즉 근일점의 방향으로 결정된다. 궤도 긴 반지름(長半經)의 길이, 이심률(離心率), 근일점의 방향, 궤도면 경사각, 숭교점의 방향, 근일점 통과의 6가지 궤도요소를 타원궤도의 요소라 하며 이 6가지 요소를 알면 천체의 궤도상의 위치를 시간의 함수로 계산할 수 있다. 한편 지상에서 던진 물체의 초속도(初速度)가 매초 7.8km를 넘으면 물체는 지구 둘레를 타원궤도를 그리며 도는데 인공위성의 경우가 이에 해당된다(다만 지구는 구가 아니기 때문에 엄밀하게는 타원에서 약간 벗어난다). 또 초속도를 매초 11.1km 이상으로 하면 포물선이나 쌍곡선을 그리면서 지구로 되돌아오지 않는다. 이것이 태양에게 잡히면 인공행성이 되고 타원궤도를 그리며 돌게 된다.
〔전자의 궤도〕 보어-조머펠트의 고전이론은 전자가 원자핵 둘레를 원궤도 또는 타원궤도를 그리며 도는 것으로 설명했다. 그러나 양자역학의 발전에 따라 전자에는 명확한 궤도가 존재하지 않는다는 것이 밝혀졌다. 현재는 전자의 존재 확률 여하에 따라 확률이 가장 높은 공간의 각점을 편이상 궤도라 부른다.


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- 구트 하인리히 마이어 [Kurt Heinrich Meyer, 1883~1952] 2016.12.01
