Inhoud
- Excentriciteit: de meeste banen zijn niet echt circulair
- De eigenschappen van ellipsen
- Excentriciteit berekenen
- Laten we de Perihelion-afstand van Mars vinden
In de astrofysica, de perihelium is het punt in de baan van een object wanneer het zich het dichtst bij de zon bevindt. Het komt uit het Grieks voor bijna (peri) en zon (Helios). Het tegenovergestelde is de aphelium, het punt in zijn baan waarop een object het verst van de zon staat.
Het concept van perihelium is waarschijnlijk het meest bekend in relatie tot kometen. De banen van kometen zijn meestal lange ellipsen met de zon op één brandpunt. Als gevolg hiervan wordt de meeste tijd van de komeet ver weg van de zon doorgebracht.
Wanneer kometen echter perihelium naderen, komen ze dicht genoeg bij de zon zodat de hitte en straling ervoor zorgen dat de naderende komeet de heldere coma en lange gloeiende staarten ontspruit die hen tot enkele van de beroemdste hemellichamen maken.
Lees verder voor meer informatie over hoe perihelion zich verhoudt tot orbitale fysica, waaronder een perihelium formule.
Excentriciteit: de meeste banen zijn niet echt circulair
Hoewel velen van ons een geïdealiseerd beeld van het pad van de aarde rond de zon als een perfecte cirkel hebben, is de realiteit heel weinig (of geen) banen zijn eigenlijk cirkelvormig - en de aarde is geen uitzondering. Bijna allemaal zijn ze eigenlijk ellipsen.
Astrofysici beschrijven het verschil tussen de hypothetisch perfecte, cirkelvormige baan van een object en zijn imperfecte, elliptische baan als zijn excentriciteit. Excentriciteit wordt uitgedrukt als een waarde tussen 0 en 1, soms omgezet in een percentage.
Een excentriciteit van nul duidt op een perfect cirkelvormige baan, met grotere waarden die in toenemende mate elliptische banen aangeven. De niet-behoorlijk cirkelvormige baan van de aarde heeft bijvoorbeeld een excentriciteit van ongeveer 0,0167, terwijl de extreem elliptische baan van de komeet van Halley een excentriciteit heeft van 0,967.
De eigenschappen van ellipsen
Wanneer we het hebben over baanbeweging, is het belangrijk om enkele van de termen te begrijpen die worden gebruikt om ellipsen te beschrijven:
Excentriciteit berekenen
Als u de lengte van de hoofd- en kleine assen van een ellips kent, kunt u de excentriciteit ervan berekenen met de volgende formule:
excentriciteit2 = 1.0 - (semi-kleine as)2 / (semi-hoofdas)2
Typisch worden lengtes in baanbeweging gemeten in termen van astronomische eenheden (AU). Eén AU is gelijk aan de gemiddelde afstand van het middelpunt van de aarde tot het middelpunt van de zon, of 149,6 miljoen kilometer. De specifieke eenheden die worden gebruikt om de assen te meten, doen er niet toe zolang ze hetzelfde zijn.
Laten we de Perihelion-afstand van Mars vinden
Met al dat uit de weg, is het berekenen van perihelium- en aphelion-afstanden eigenlijk vrij eenvoudig, zolang je de lengte van een baan kent hoofdas en zijn excentriciteit. Gebruik de volgende formule:
perihelion = semi-hoofdas (1 - excentriciteit)
aphelion = semi-hoofdas (1 + excentriciteit)
Mars heeft een semi-hoofdas van 1.524 AU en een lage excentriciteit van 0.0934, daarom:
periheliumMars = 1.524 AU (1 - 0.0934) = 1.382 AU
apheliumMars = 1.524 AU (1 + 0.0934) = 1.666 AU
Zelfs op de meest extreme punten in zijn baan, blijft Mars ongeveer op dezelfde afstand van de zon.
De aarde heeft eveneens een zeer lage excentriciteit. Dit helpt om het aanbod van zonnestraling op aarde het hele jaar door relatief consistent te houden en betekent dat de excentriciteit van de aarde geen extreem merkbare invloed heeft op ons dagelijks leven. (De kanteling van de aarde op zijn as heeft een veel merkbaarder effect op ons leven door het bestaan van seizoenen te veroorzaken.)
Laten we nu in plaats daarvan de perihelium- en aphelion-afstanden van Mercurius berekenen tot de zon. Mercurius staat veel dichter bij de zon, met een semi-hoofdas van 0,387 AU. Zijn baan is ook aanzienlijk excenter, met een excentriciteit van 0,205. Als we deze waarden in onze formules stoppen:
periheliumKwik = 0,387 AU (1 - 0,206) = 0,307 AU
apheliumKwik = 0,387 AU (1 + 0,206) = 0,467 AU
Die cijfers betekenen dat Mercurius bijna is tweederde dichter bij de zon tijdens perihelium dan bij aphelion, waardoor veel meer dramatische veranderingen ontstaan in de hoeveelheid warmte en zonnestraling waaraan het zonoppervlak van de planeet in de loop van zijn baan wordt blootgesteld.