뉴턴의 운동법칙을 적용하기 위해서는 관성좌표계가 필요하다. 태양계 내에서 태양 주위를 공전하는 행성이나 혜성, 그리고 행성간 우주 탐사선 등의 운동에는 '태양중심 관성좌표계'를 사용하고, 지구 주위를 공전하는 인공위성의 운동에는 '지구중심 관성좌표계'를 사용하는 것이 편리하다.
태양도 은하계 중심을 기준으로 공전하고, 지구 역시 태양 중심을 기준으로 공전하기 때문에 엄밀한 의미에서 두 좌표계는 관성좌표계가 아니지만, 해당 운동 영역에서는 관성좌표계로 간주해도 정확도면에서 충분하기 때문이다.
지구가 태양주위를 공전하면서 만드는 평면을 황도면 (또는 공전궤도면)이라고 한다. 지구의 적도면은 이 황도면을 기준으로

춘분선의 방향은 지구 중심에서 태양 중심을 향하고 기호로

지구는 자전으로 인하여 적도 부분이 부풀어 오른 타원 형태의 모양을 갖고 있는데 이 부분에 미치는 태양과 달의 인력 불균형이 모멘트를 만들고 이 모멘트는 자이로스코프 효과를 만들어 내 지구의 자전축을 회전하게 만든다.
지구의 자전축은 황도면과 수직인 축을 중심으로 약 26,000년의 주기로 회전하고 있는데 이를 세차운동이라고 한다. 또한 자전축은 세차운동하는 와중에 달의 인력의 영향으로 18.6년을 주기로 아주 작은 진동 운동도 하는데 이를 장동(nutation) 이라고 한다.

이와 같이 세차운동으로 인하여 춘분선이 서서히 변하고 있지만, 관성좌표계의 한 축으로 사용해야 하는 목적 상, 춘분선을 특정 싯점의 위치로 고정시킨다. 현재는 2000년도 평균 춘분선 위치를 사용하고 있다(J2000 시스템이라고 한다).
태양중심 관성좌표계(SCI, sun-centered inertial frame)는 태양의 중심에 고정되어 있으며

지구중심 관성좌표계(ECI, earth-centered inertial frame)는 지구의 중심에 고정되어 있으며
ECI 좌표계는 지구의 중심에 고정되어 있기 때문에 지구와 함께 태양 주위를 공전하지만 좌표축의 방향은 SCI 좌표계를 기준으로 변하지 않는데 주의해야 한다.

'항공우주 > 우주역학' 카테고리의 다른 글
ECEF-LLH 좌표계 상호 변환 매트랩 코드 (1) | 2022.01.01 |
---|---|
ECEF 좌표계와 LLH 좌표계 (0) | 2021.12.30 |
기본 궤도 미분 방정식의 무차원화 (0) | 2021.12.30 |
궤도 에너지와 속도 (0) | 2021.12.14 |
케플러(Kepler) 법칙의 증명 (0) | 2021.12.13 |
댓글