In orbital mechanics (a subfield of celestial mechanics), Gauss's method is used for preliminary orbit determination from at least three observations (more observations increases the accuracy of the determined orbit) of the orbiting body of interest at three different times. The required information are the times of observations, the position vectors of the observation points (in Equatorial Coordinate System), the direction cosine vector of the orbiting body from the observation points (from Topocentric Equatorial Coordinate System) and general physical data.
Carl Friedrich Gauss developed important mathematical techniques (summed up in Gauss's methods) which were specifically used to determine the orbit of Ceres. The method shown following is the orbit determination of an orbiting body about the focal body where the observations were taken from, whereas the method for determining Ceres' orbit requires a bit more effort because the observations were taken from Earth while Ceres orbits the Sun.
The observer position vector (in Equatorial coordinate system) of the observation points can be determined from the latitude and local sidereal time (from Topocentric coordinate system) at the surface of the focal body of the orbiting body (for example, the Earth) via either:
or
where,
is the respective observer position vector (in Equatorial Coordinate System)
is the equatorial radius of the central body (e.g., 6,378 km for Earth)
is the geocentric distance
is the oblateness (or flattening) of the central body (e.g., 0.003353 for Earth)
is the eccentricity of the central body (e.g., 0.081819 for Earth)
is the geodetic latitude (the angle between the normal line of horizontal plane and the equatorial plane)
is the geocentric latitude (the angle between the radius and the equatorial plane)
is the geodetic altitude
is the local sidereal time of observation site
The orbiting body direction cosine vector can be determined from the right ascension and declination (from Topocentric Equatorial Coordinate System) of the orbiting body from the observation points via:
where,
is the respective unit vector in the direction of the position vector (from observation point to orbiting body in Topocentric Equatorial Coordinate System)
is the respective declination
is the respective right ascension
The initial derivation begins with vector addition to determine the orbiting body's position vector.
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En astronautique, l'orbitographie désigne la détermination des éléments orbitaux d'un satellite artificiel. Deux problèmes célèbres d'orbitographie sont : le problème de Gauss qui consiste à déterminer l'orbite, puis le mouvement d'un corps, connaissant 3 positions successives, , et . C'est en retrouvant Cérès en 1801, à partir de données parcellaires recueillies en , que Gauss se fait connaître. Ce problème a donc été baptisé en son honneur.
En astronomie, plus précisément en mécanique céleste, le mouvement képlérien correspond à une description du mouvement d'un astre par rapport à un autre respectant les trois lois de Kepler. Pour cela il faut que l'interaction entre les deux astres puisse être considérée comme purement newtonienne, c'est-à-dire qu'elle varie en raison inverse du carré de leur distance, et que l'influence de tous les autres astres soit négligée.
Cérès, officiellement désignée par (1) Cérès (désignation internationale (1) Ceres), est une planète naine du Système solaire. C'est la seule planète naine située dans la ceinture d'astéroïdes et sa masse représente environ le tiers de la masse totale de cette ceinture. Son diamètre est d'environ . Elle est découverte le par Giuseppe Piazzi et porte le nom de la déesse romaine Cérès. Avec une magnitude apparente qui évolue entre 6,7 et 9,3 dans le spectre visible, Cérès n'est pas observable à l'œil nu.