Inhalt
- Exzentrizität: Die meisten Umlaufbahnen sind nicht kreisförmig
- Die Eigenschaften von Ellipsen
- Berechnung der Exzentrizität
- Finden wir die Entfernung des Mars zum Perihel
In der Astrophysik ist die Perihel ist der Punkt in der Umlaufbahn eines Objekts, an dem es der Sonne am nächsten ist. Es kommt aus dem Griechischen für nahe (peri) und Sonne (Helios). Das Gegenteil ist das AphelDer Punkt in seiner Umlaufbahn, an dem ein Objekt am weitesten von der Sonne entfernt ist.
Das Konzept des Perihels ist wahrscheinlich am bekanntesten in Bezug auf Kometen. Die Umlaufbahnen von Kometen sind in der Regel lange Ellipsen, wobei sich die Sonne an einem Brennpunkt befindet. Infolgedessen wird der größte Teil der Zeit des Kometen fern von der Sonne verbracht.
Nähern sich Kometen jedoch dem Perihel, nähern sie sich der Sonne so weit, dass der sich nähernde Komet aufgrund seiner Hitze und Strahlung das helle Koma und die langen leuchtenden Schwänze sprießen lässt, die sie zu den berühmtesten Himmelsobjekten machen.
Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren, wie sich das Perihel auf die Orbitalphysik auswirkt, einschließlich a Perihel Formel.
Exzentrizität: Die meisten Umlaufbahnen sind nicht kreisförmig
Obwohl viele von uns ein idealisiertes Bild des Erdwegs um die Sonne als perfekten Kreis haben, gibt es nur sehr wenige (wenn überhaupt) kreisförmige Umlaufbahnen - und die Erde ist keine Ausnahme. Fast alle von ihnen sind tatsächlich Ellipsen.
Astrophysiker beschreiben den Unterschied zwischen der hypothetisch perfekten, kreisförmigen Umlaufbahn eines Objekts und seiner unvollständigen, elliptischen Umlaufbahn Exzentrizität. Die Exzentrizität wird als Wert zwischen 0 und 1 ausgedrückt und manchmal in Prozent umgerechnet.
Eine Exzentrizität von Null zeigt eine perfekt kreisförmige Umlaufbahn an, wobei größere Werte zunehmend elliptische Umlaufbahnen anzeigen. Zum Beispiel hat die nicht ganz kreisförmige Umlaufbahn der Erde eine Exzentrizität von etwa 0,0167, während die extrem elliptische Umlaufbahn des Halleyschen Kometen eine Exzentrizität von 0,967 hat.
Die Eigenschaften von Ellipsen
Wenn Sie über Orbitalbewegungen sprechen, ist es wichtig, einige der Begriffe zu verstehen, die zur Beschreibung von Ellipsen verwendet werden:
Berechnung der Exzentrizität
Wenn Sie die Länge der Haupt- und Nebenachse einer Ellipse kennen, können Sie ihre Exzentrizität mit der folgenden Formel berechnen:
Exzentrizität2 = 1,0 - (semi-minor Achse)2 / (Halbmajorachse)2
Normalerweise werden Längen in der Umlaufbahn in astronomischen Einheiten (AU) gemessen. Eine AE entspricht der mittleren Entfernung vom Erdmittelpunkt zum Sonnenmittelpunkt oder 149,6 Millionen Kilometer. Die spezifischen Einheiten, die zum Messen der Achsen verwendet werden, spielen keine Rolle, solange sie gleich sind.
Finden wir die Entfernung des Mars zum Perihel
Mit all dem ist das Berechnen von Perihel- und Aphelentfernungen ziemlich einfach, solange Sie die Länge einer Umlaufbahn kennen Hauptachse und sein Exzentrizität. Verwenden Sie die folgende Formel:
Perihel = Semi-Major-Achse (1 - Exzentrizität)
Aphel = Semi-Major-Achse (1 + Exzentrizität)
Mars hat eine Halbmajorachse von 1,524 AE und eine geringe Exzentrizität von 0,0934, daher:
PerihelMars = 1,524 AU (1 - 0,0934) = 1,382 AU
AphelMars = 1,524 AU (1 + 0,0934) = 1,666 AU
Selbst an den extremsten Punkten seiner Umlaufbahn bleibt der Mars ungefähr in der gleichen Entfernung von der Sonne.
Die Erde hat ebenfalls eine sehr geringe Exzentrizität. Dies trägt dazu bei, die Sonneneinstrahlung des Planeten das ganze Jahr über relativ konstant zu halten, und bedeutet, dass die Exzentrizität der Erde keinen spürbaren Einfluss auf unser tägliches Leben hat. (Die Neigung der Erde um ihre Achse wirkt sich viel deutlicher auf unser Leben aus, indem sie die Existenz von Jahreszeiten verursacht.)
Berechnen wir stattdessen die Perihel- und Aphel-Entfernungen von Merkur von der Sonne. Merkur ist der Sonne viel näher, mit einer Halbmajorachse von 0,387 AE. Die Umlaufbahn ist mit einer Exzentrizität von 0,205 ebenfalls wesentlich exzentrischer. Wenn wir diese Werte in unsere Formeln einfügen:
PerihelQuecksilber = 0,387 AU (1 - 0,206) = 0,307 AU
AphelQuecksilber = 0,387 AU (1 + 0,206) = 0,467 AU
Diese Zahlen bedeuten, dass Merkur fast ist zwei Drittel Während des Perihels näher an der Sonne als im Aphel, was dramatischere Veränderungen der Wärme- und Sonneneinstrahlung zur Folge hat, der die Sonnenoberfläche des Planeten im Verlauf ihrer Umlaufbahn ausgesetzt ist.