В астрофизикеперигелийэто точка на орбите объекта, когда он находится ближе всего к Солнцу. Оно происходит от греческого для близкого (пери) и солнце (Гелиос). Его противоположность - этоафелий, точка на своей орбите, в которой объект находится дальше всего от Солнца.
Концепция перигелия, вероятно, наиболее известна в связи скометы. Орбиты комет имеют форму длинных эллипсов с Солнцем, расположенным в одной точке фокуса. В результате комета проводит большую часть времени вдали от Солнца.
Однако по мере приближения кометы к перигелию они приближаются к Солнцу настолько, что его тепло и излучение вызывают приближающаяся комета, из которой выросла яркая кома и длинные светящиеся хвосты, которые делают их одними из самых известных небесных объекты.
Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как перигелий связан с орбитальной физикой, включаяперигелийформула.
Эксцентриситет: большинство орбит на самом деле не круглые
Хотя многие из нас несут идеализированное изображение пути Земли вокруг Солнца в виде идеального круга, в действительности очень мало (если таковые имеются) орбиты на самом деле являются круговыми - и Земля не является исключением. Почти все они на самом деле
эллипсы.Астрофизики описывают разницу между гипотетически совершенной круговой орбитой объекта и его несовершенной эллиптической орбитой как егоэксцентриситет. Эксцентриситет выражается значением от 0 до 1, иногда преобразованным в проценты.
Нулевой эксцентриситет указывает на идеально круговую орбиту, а большие значения указывают на все более эллиптическую орбиту. Например, не совсем круговая орбита Земли имеет эксцентриситет около 0,0167, тогда как чрезвычайно эллиптическая орбита кометы Галлея имеет эксцентриситет 0,967.
Свойства эллипсов
Говоря об орбитальном движении, важно понимать некоторые термины, используемые для описания эллипсов:
- фокусы: две точки внутри эллипса, характеризующие его форму. Фокусы, которые расположены ближе друг к другу, означают более круглую форму, чем дальше друг от друга, тем более продолговатую форму. При описании солнечных орбит одним из фокусов всегда будет солнце.
- центр: каждый эллипс имеет одну центральную точку.
- большая ось: прямая линия, пересекающая наибольшую ширину эллипса, она проходит как через фокусы, так и через центр, ее концы - вершины.
- большая полуось: половина большой оси или расстояние между центром и одной вершиной.
- вершины: точка, в которой эллипс делает свой самый крутой поворот, и две наиболее удаленные друг от друга точки эллипса. При описании солнечных орбит они соответствуют перигелию и афелию.
- малая ось: прямая линия пересекает самую короткую ширину эллипса, она проходит через центр. Его концы - это совпадения вершин.
- Малая полуось:половина малой оси или кратчайшее расстояние между центром и совершиной эллипса.
Расчет эксцентриситета
Если вам известна длина большой и малой осей эллипса, вы можете рассчитать его эксцентриситет по следующей формуле:
\ text {эксцентриситет} ^ 2 = 1.0- \ frac {\ text {малая полуось} ^ 2} {\ text {большая полуось} ^ 2}
Обычно длина орбитального движения измеряется в астрономических единицах (AU). Одна а.е. равна среднему расстоянию от центра Земли до центра Солнца, или149,6 миллиона километров. Конкретные единицы измерения осей не имеют значения, если они одинаковы.
Давайте найдем расстояние до перигелия Марса
С учетом всего этого, вычислить расстояния перигелия и афелия на самом деле довольно просто, если вы знаете длину орбиты.большая осьи этоэксцентриситет. Используйте следующую формулу:
\ text {perihelion} = \ text {большая полуось} (1- \ text {эксцентриситет}) \\\ text {} \\ \ text {aphelion} = \ text {большая полуось} (1 + \ text {эксцентриситет})
У Марса большая полуось 1,524 а.е. и низкий эксцентриситет 0,0934, поэтому:
\ text {перигелий} _ {Марс} = 1,524 \ text {AU} (1-0,0934) = 1,382 \ text {AU} \\\ text {} \\ \ text {aphelion} _ {Марс} = 1,524 \ text { AU} (1 + 0,0934) = 1,666 \ text {AU}
Даже в самых крайних точках своей орбиты Марс остается примерно на таком же расстоянии от Солнца.
Земля также имеет очень низкий эксцентриситет. Это помогает поддерживать относительно постоянное поступление солнечной радиации на планету в течение всего года. и означает, что эксцентриситет Земли не оказывает очень заметного влияния на нашу повседневную жизни. (Наклон Земли вокруг своей оси оказывает гораздо более заметное влияние на нашу жизнь, вызывая существование времен года.)
Теперь давайте вместо этого вычислим расстояния перигелия и афелия Меркурия от Солнца. Меркурий гораздо ближе к Солнцу, его большая полуось составляет 0,387 а.е. Его орбита также значительно более эксцентрична, с эксцентриситетом 0,205. Если мы подставим эти значения в наши формулы:
\ text {перигелий} _ {Меркурий} = 0,387 \ text {AU} (1-0,206) = 0,307 \ text {AU} \\\ text {} \\ \ text {aphelion} _ {Меркурий} = 0,387 \ text { AU} (1 + 0,206) = 0,467 \ text {AU}
Эти цифры означают, что Меркурий почтидве третиближе к Солнцу во время перигелия, чем в афелии, что создает гораздо более драматические изменения в том, как много тепла и солнечного излучения, которому обращенная к Солнцу поверхность планеты подвергается в течение своего орбита.