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4.1 圆型限制性三体问题的平动解

显然,在会合坐标系中讨论问题比较简单,相应的基本方程即式(3.20)。所谓平动解,即满足下列条件的特解,即

式中x 0 ,y 0 ,z 0 由初始条件给定,相应地有

这表明由式(4.1)所确定的空间点是旋转坐标系中的平衡点,通常称为平动点。由式(3.20)不难看出,这种平动点处应满足

这里的Ω x ,Ω y ,Ω z 分别表示Ω(x,y,z)对x,y,z的偏导数。条件式(4.2)的具体形式为

由式(4.3)的z分量可知,要求

即平动点在x-y平面上。由z=0,条件式(4.3)将有下列两种情况:

4.1.1 三个共线平动解

对于第一种情况,式(4.5)有三个实解:x 1 (μ),x 2 (μ),x 3 (μ)。相应的三个平动点在x轴上,分别记作L 1 ,L 2 ,L 3 ,称为共线平动点,其分布如图4.1所示。

图4.1 三个共线平动点L 1 ,L 2 ,L 3 与两个主天体P 1 ,P 2 的相对位置

图中ξ (1) 和ξ (2) 各为平动点L 1 和L 2 到主天体P 2 的距离,ξ (3) 是平动点L 3 到主天体P 1 的距离,分别由下列三个μ的幂级数表达,即

相应的三个共线平动解x i (μ)为

这里要说明一点,上述三个共线平动点中L 1 和L 2 的位置排列顺序与本章参考文献[1]和[2]的排列顺序有个前后互换,这里不是按平动点在x轴上的顺序排列,而是按相应的能量大小来排列的,当今在航天等应用领域中均采用了这种排列顺序,请读者注意。

当μ=0时,有

而当μ=1 /2 时,则有

三个共线平动解的位置x i (μ),以及两个主天体的位置x(P 1 )和x(P 2 ),在x轴上将随μ值的变化而变化,其变化趋势容易看出,这里不再详述。

4.1.2 两个三角平动解

对于第二种情况,式(4.6)的解为

这表示相应平动点与两个主天体呈等边三角形,故称此平动解为等边三角形解,简称三角平动解。该解有两个对称平动点L 4 和L 5 ,各对应 R7c1UvZn0dZCNzKHigo2IiiVvk8r4cSd+oQMxcHPsdY0k4n4mdGi1l7oraKiFQEP

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