3. Вырожденные системы.
Совсем иначе действует возмущение на траектории вырожденной системы. Предположим, что наша невозмущенная система с и степенями свободны
-кратно вырождена в смысле гл.
§ 6, 3, т. е. она периодична в точности
-кратно, причем
Введем переменные состояния, определенные в заключении гл. II, § 6, 3, несобственные угловые переменные
затем собственные
соответствующие переменные действия
Тогда движение невозмущенной системы на основании гл. II, § 6, (15) определяется уравнениями:
где
постоянные интегрирования и
Если теперь все траектории невозмущенной системы периодичны только
-кратно, то величины
вообще не содержатся в
Если, наоборот, только та траектория, которая рассматривается как исходная траектория возмущения, вырождена в предположенной степени, то
а следовательно, согласно (26), также
зависят от
и только при
Если мы выразим возмущающую функцию
определенную уравнением (15), в этих обозначениях, то сумма, стоящая в правой части, вполне может содержать члены, в которых коэффициенты
всех собственных угловых переменных
обращаются в нуль, т. е. члепы, которые, так же как и
остаются постоянными при невозмущенном движении.
Поэтому мы вынесем эти члепы за знак суммирования и напишем:
В этой сумме уже не содержатся члены, в которых все
к равны нулю. Если мы обозначим их для краткости через
и положим:
то дифференциальные уравнения (16) возмущенного движения распадаются на две группы:
Если мы сделаем относительно величин
предположения, аналогичные (4), причем в качестве невозмущенного движения
положим в основу уравнения (25), то из (30) для первого приближения
получается точно такой же вид (22), как и из уравнений (16). Действительно, коль скоро для и
будут вставлены постоянные значения (нулевые приближения), уравнения
и (16) имеют одинаковый вид. Следовательно, постоянные траектории
изменяются в первом приближении опять только на периодические члены, под которыми подразумеваются теперь члены вида:
где
остаются при движении постоянными. Среднее значение таких членов за приближенный период невозмущенного движения опять равно нулю.
Если мы, наоборот, в правую часть (31) вставим нулевое приближение (25), то члены, содержащие В, будут постоянны, члены, содержащие
периодичны и интегрирование даст в первом приближении:
Следовательно, величины
постоянные при невозмущепном движении, испытывают
только периодические, по также и вековые возмущения. Эти возмущения происходят также только от первых членов в правой части (31). Поэтому
называют вековой частью возмущающей функции.
Если мы вставим первые приближепия для
в правые части уравнений (30), (31) и для этой системы уравнений найдем второе
следующие приближения по тем же точно методам, как и в 2 для уравнений (16), то мы придем точно так же, как и там, к результату, что в разложениях величин
если принять в расчет только члены, происходящие от производных функции
входят только периодические члены или такие, которые хотя и пропорциональны
но при этом оказываются помноженными по крайней мере на
это означает, что члены, происходящие от V, ничего не прибавляют к вековым возмущениям величин
Точно так же ничего
прибавляют и те выражения, происходящие от В, в которые вместо величин
вставлены невековые члены; при этом постоянные во времени члены все время причисляются к вековым. Если совокупность всех вековых членов мы обозначим
и соответственно
то на основании вышесказанного мы их получим и в том случае, если в системе (30), (31) все члены с
совсем зачеркнем, а в В вместо
вставим
Следовательно, вековые возмущения являются решениями следующей системы дифференциальных уравнений:
Если мы будем искать такие решения этой системы уравнений, которые при
сводятся к
то из первых (а уравнений мы сразу получим
т. е. величины
остаются при вековом возмущении постоянными, Эти значения можно вставить в остальные уравнения, причем для вычисления вековых возмущений получается система из
совокупных дифференциальных уравнений первого порядка относительно
переменных
Если мы в правые части везде подставим нулевое приближение, то, интегрируя, мы получим первое приближение:
в точности совпадающее с (32), если в нем опустить периодические члены и постоянные
Сопоставляя все сказанное, можно сказать, что переменные действия
соответствующие собственным угловым переменным, не испытывают вековых возмущений также и в случае вырожденных систем. Наоборот, несобственные угловые переменные
и соответствующие им переменные действия испытывают вековые возмущения
которые в первом приближении определяются уравнениями (34), в общем же случае удовлетворяют дифференциальным уравнениям (33).