Av Kenrick Vezina – Uppdaterad 24 mars 2022

Inom astrofysiken är perihelionen är den punkt i en omloppsbana där en himlakropp kommer närmast solen. Termen kommer från de grekiska orden peri (nära) och Helios (Sol). Dess motsvarighet, aphelion , markerar det längsta avståndet från solen. Även om kometer är det mest ikoniska exemplet – som visar ljusa koma och glödande svansar när de är nära perihelion – gäller samma principer för alla objekt i kretslopp.

Excentricitet:varför de flesta banor inte är cirkulära

Vår gemensamma bild av jordens väg som en perfekt cirkel är en förenkling. I verkligheten är nästan alla planetbanor, inklusive jordens, något elliptiska. Avvikelsen från en perfekt cirkel kvantifieras av banans excentricitet , ett dimensionslöst tal mellan 0 och 1. En excentricitet på 0 anger en perfekt cirkel; högre värden indikerar allt mer långsträckta ellipser. Till exempel är jordens excentricitet cirka 0,0167, medan Halleys komets bana har en excentricitet på 0,967.

Nyckelegenskaper för en ellips

• Fokus :Två punkter som definierar ellipsens form; solen upptar ett fokus i en heliocentrisk bana.
• Center :Mittpunkten av ellipsen.
• Huvudaxel :Den längsta diametern som går genom både härdar och centrum; dess slutpunkter är hörnen.
• Halvstor axel :Halva huvudaxeln, avståndet från centrum till en vertex.
• Vertices :De mest extrema punkterna på ellipsen; motsvarar perihelion och aphelion i orbitala termer.
• Småaxel :Den kortaste diametern, vinkelrät mot huvudaxeln och som går genom mitten; dess ändpunkter är bihörnen.
• Halvmollaxel :Halva småaxeln, det kortaste avståndet från mitten till ett bivertex.

Beräkna excentricitet från axlar

När längden på semi-major och semi-moll axlar är kända, kan excentriciteten beräknas med:

\(\text{excentricitet}^2 =1.0-\frac{\text{semi-minor-axel}^2}{\text{semi-major axis}^2}\)

Astronomiska avstånd uttrycks vanligtvis i astronomiska enheter (AU), där 1 AU ≈ 149,6 miljoner km. Enheterna för axlarna måste vara konsekventa, men de behöver inte vara AU.

Bestämma perihelion och Aphelion avstånd

När den halvstora axeln (a) och excentriciteten (e) är kända, beräknas de närmaste och längsta omloppsavstånden från solen som:

\(\text{perihelion} =a(1- e)\)

\(\text{aphelion} =a(1+ e)\)

Exempel:Mars

Mars har en halvstor axel på 1,524 AU och en excentricitet på 0,0934.

\(\text{perihelion}_{\text{Mars}} =1,524\,(1-0,0934) =1,382\,\text{AU}\)

\(\text{aphelion}_{\text{Mars}} =1,524\,(1+0,0934) =1,666\,\text{AU}\)

Dessa blygsamma variationer håller Mars på ett relativt stabilt avstånd från solen, och jordens lika låga excentricitet upprätthåller en konsekvent solinstrålning under hela året.

Exempel:Kvicksilver

Merkurius semi-storaxel är 0,387 AU och dess excentricitet är 0,205.

\(\text{perihelion_{\text{Mercury}} =0,387\,(1-0,205) =0,307\,\text{AU}\)

\(\text{aphelion}_{\text{Mercury}} =0,387\,(1+0,205) =0,467\,\text{AU}\)

Merkurius bana för den nästan två tredjedelar närmare solen vid perihelium jämfört med aphelion, vilket orsakar dramatiska förändringar i temperatur och solflöde över dess bana.

Varför excentricitet är viktigt

Att förstå orbital excentricitet och dess inverkan på perihelion och aphelion avstånd är avgörande för exakt modellering av planetariska klimat, rymdfarkoster bana planering och studiet av kometaktivitet. Medan jordens lätta excentricitet har minimala dagliga effekter, producerar mer excentriska banor – som Merkurius – betydande säsongsbetonade extremer.