Co to są perturbacje orbitalne?
Perturbacje orbitalne to zakłócenia ruchu orbitalnego ciała niebieskiego powodowane grawitacyjnym oddziaływaniem innych ciał niż dominujące centrum grawitacyjne. Czysta orbita Keplera (elipsa, parabola lub hiperbola) istnieje tylko w układzie dwuciałowym (gwiazda i jedna planeta bez innych oddziaływań). W rzeczywistości wszystkie planety, księżyce, asteroidy i komety są perturbowane przez wzajemne oddziaływania grawitacyjne, przez co ich orbity powoli się zmieniają.
Rodzaje perturbacji: precesja linii apsyd (peryhelium obraca sie w przestrzeni), precesja węzłów orbitalnych, zmiany ekscentryczności i nachylenia orbity, rezonanse orbitalne (2:1, 3:2 itp.) powodujące regularne wzrost lub tłumienie zaburzeń. Historyczne odkrycie oparte na perturbacjach: astronomowie w połowie XIX wieku zaobserwowali, że Uran odchyla sie od przewidywanej orbity Keplera. John Couch Adams (1845) i Urbain Le Verrier (1846) niezależnie obliczyli matematycznie, gdzie powinna znajdować sie nieznana planeta odpowiedzialna za te perturbacje. Johann Galle odkrył Neptuna 23 września 1846 roku w odległości zaledwie 1 stopień od przewidzianego miejsca – jeden z największych sukcesów mechaniki klasycznej. Podobne obliczenia perturbacji led do odkrycia Plutona (Percival Lowell, 1906 obliczenia, Clyde Tombaugh 1930 obserwacja), choć okazało sie później, że zbieżność była przypadkowa – Pluton jest zbyt mały, by perturbować Urana. Efemerydy współczesne: komputerowe obliczenia perturbacji dla wszystkich planet do milionów lat wstecz i wprzód (JPL Horizons, INPOP, EPM) uwzgledniają dziesiątki tysięcy ciał i teorię wzgledności OTW.
Perturbacje przez rezonans: luki Kirkwooda w pasie asteroid, pierscienie Saturna (rezonanse z księżycami), reznonanse trojańskie (luki libragowania Laplace’a), rezonanse komet z Jowiszem. Efekt Kozai-Lidova: perturbacje od dalekiego ciała trzeciego mogą powodować oscylacje ekscentryczności i inklinacji orbity bliskiemu ciału – istotne dla układów podwójnych z towarzyszem trzecim, planet egzosolarnych i orbit komet. Współczesne obliczenia perturbacji dla małych ciał Układu Słonecznego (asteroidy NEA, komety) sa kluczowe dla oceny ryzyka zderzenia z Ziemią – prowadzone przez JPL (Center for Near Earth Object Studies, CNEOS) i ESA (Space Situational Awareness).