
軌道傾斜角とは、天体の周りを回る物体の軌道の傾きを表すものです。これは、基準面と軌道面(または軌道上の物体の進行方向軸)との間の角度として表されます。
地球の赤道直上を周回する人工衛星の場合、衛星の軌道面は地球の赤道面と同じであり、軌道傾斜角は0°です。円軌道の一般的なケースでは、軌道は傾いており、北半球上空を半周し、南半球上空を半周します。軌道が北緯20°と南緯20°の間を移動すると、軌道傾斜角は20°になります。
軌道傾斜角は、天体の軌道の形状と向きを表す6 つの軌道要素の 1 つです。軌道面と基準面との間の角度であり、通常は度で表されます。惑星を周回する衛星の場合、基準面は通常、惑星の赤道を含む面です。太陽系の惑星の場合、基準面は通常、地球が太陽の周りを公転する面である黄道です。 [ 1 ] [ 2 ]この基準面は、地球上の観測者にとって最も実用的です。したがって、地球の軌道傾斜角は、定義によりゼロです。
傾斜角は、太陽の赤道面や不変面(太陽系の角運動量を表す面であり、おおよそ木星の軌道面)など、別の面を基準として測定することもできる。
自然衛星または人工衛星の軌道傾斜角は、それらが周回する天体の赤道面を基準として測定されます。ただし、その天体が十分に接近して周回している場合に限ります。赤道面とは、中心天体の自転軸に垂直な平面のことです。
30°の傾斜角は、150°の角度で表すこともできます。慣例として、通常の軌道は順行軌道、つまり惑星の自転方向と同じ方向の軌道です。90°を超える傾斜角は逆行軌道(逆向き)を表します。したがって、次のようになります。
恒星からそれほど遠くない地球型惑星の衝突によって生成された衛星の場合、惑星と衛星の距離が大きいと、恒星からの潮汐の影響で衛星の軌道面は恒星の周りの惑星の軌道と一致する傾向がありますが、惑星と衛星の距離が小さい場合は、傾いている可能性があります。ガス惑星の場合、衛星の軌道は惑星の周回円盤で形成されたため、巨大惑星の赤道と一致する傾向があります。[ 4 ]厳密に言えば、これは通常の衛星にのみ適用されます。遠方の軌道で捕獲された天体は傾斜角が大きく異なりますが、比較的近い軌道で捕獲された天体は、潮汐効果と大きな通常の衛星による摂動のため、傾斜角が小さい傾向があります。
系外惑星や多重星系の天体の傾斜角は、軌道面と天球面(地球から天体への視線に垂直な面)とのなす角である。[ 5 ]
系外惑星の研究では、この視線方向の傾斜を表すのに「傾斜角」という言葉が使われるため、惑星の軌道と恒星の自転軸との間の角度は、「スピン軌道角」または「スピン軌道アライメント」という用語で表されます。[ 5 ]ほとんどの場合、恒星の自転軸の向きは不明です。
視線速度法は、軌道が地球の真横に近い惑星を見つけやすいため、この方法で発見された系外惑星のほとんどは軌道傾斜角が45°から135°の間ですが、多くの場合、軌道傾斜角は不明です。したがって、視線速度法で発見された系外惑星のほとんどは、実際の質量が最小質量の40%増以下です。軌道がほぼ地球の真横に近い場合、特に視線速度法で検出された超木星型惑星の場合、それらの天体は実際には褐色矮星、あるいは赤色矮星である可能性があります。
惑星の軌道がほぼ真横から恒星に接している場合、惑星が恒星を通過する様子を観測することができる。

天体力学では、傾斜角軌道運動量ベクトルから計算できる(または軌道面に垂直な任意のベクトル) どこは、。
2 つの軌道の相互傾斜は、角度の余弦定理を使用して、別の平面に対するそれらの傾斜から計算できます。
太陽系内のほとんどの惑星の軌道は、互いの軌道に対しても、太陽の赤道面に対しても、比較的小さな傾斜角を持っている。
一方、準惑星の冥王星とエリスは、黄道面に対してそれぞれ17度と44度の傾斜角を持ち、大型小惑星パラスは34度の傾斜角を持つ。
1966年、ピーター・ゴールドライヒは、月の軌道の進化と太陽系の他の衛星の軌道に関する古典的な論文を発表した。[ 8 ]彼は、各惑星には、惑星からの距離があり、その距離よりも近い衛星は惑星の赤道に対してほぼ一定の軌道傾斜角を維持し(軌道歳差は主に惑星の潮汐の影響による)、それよりも遠い衛星は黄道に対してほぼ一定の軌道傾斜角を維持する(歳差は主に太陽の潮汐の影響による)ことを示した。海王星の衛星トリトンを除いて、最初のカテゴリーの衛星は赤道面付近を公転している。彼は、これらの衛星は赤道降着円盤から形成されたと結論付けた。しかし、月はかつて地球から臨界距離の内側にあったにもかかわらず、その起源に関するさまざまなシナリオから予想されるような赤道軌道を一度も持ったことがないことを発見した。これは月の傾斜角問題と呼ばれ、その後様々な解決策が提案されてきた。[ 9 ]
惑星やその他の回転する天体の場合、軌道面に対する赤道面の角度(例えば、地球の極が太陽に向かって傾いたり、太陽から遠ざかったりする角度)は、傾斜角と呼ばれることもありますが、より明確な用語としては、地軸傾斜角や傾斜角があります。