Perihelijs — definīcija, Zemes piemērs un nozīme
Perihelijs: uzzini, kas tas ir, kā Zeme ap 3. jan. kļūst vistuvāk Saulei, atšķirības no afēlija un perihelija nozīme gada laikos, orbītās un klimata procesos.
Perihelijs ir planētas, asteroīda vai komētas orbītas punkts, kas atrodas vistuvāk Saulei. Tas ir pretstats afēlijam, kas ir punkts, kurš atrodas vistālāk no Saules.
Vārds perihelijs cēlies no grieķu vārda "peri", kas nozīmē "tuvumā", un "Helios", kas nozīmē grieķu saules dievs. Tāpēc to dēvē par periheliju. (Līdzīgs vārds - perigejs - apzīmē tuvāko punktu kāda objekta Zemes orbītā.)
Kas nosaka perihelija atrašanās vietu
Visām mūsu Saules sistēmas planētām, komētām un asteroīdiem ir aptuveni eliptiskas (sava veida neapaļas) orbītas. Tādējādi tām visām ir tuvākais un tālākais punkts no Saules: perihelijs un afēlijs. Orbītas izteiksmē perihelija attālumu r_p var aprēķināt kā r_p = a(1 − e), kur a ir orbītas lielākā puse jeb semimajor ass, bet e ir orbītas ekscentricitāte. Savukārt afēlija attālums r_a = a(1 + e).
Jebkuram objektam orbītā ap Sauli ideāla elipse reāli arī mainās — tādēļ te bieži minēta perihelija precesija (orbītas orientācijas lēna mainība telpā). Precesija ir daļēji sekas no gravitācijas mijiedarbībām ar citiem planētu ķermeņiem, kā arī no relatīvistiskām efektiem (tas bija nozīmīgi, piemēram, pētot Merkura perihelija precesiju). Orbītas ilgtermiņa izmaiņas veicina arī Milankoviča ciklus, kas ietekmē Zemes klimata ilgtermiņa svārstības.
Zemes perihelija piemērs
Katru gadu aptuveni 3. janvārī Zeme atrodas vistuvāk Saulei. Tā ir vistālāk no Saules katru gadu ap 4. jūliju. Attāluma starpība starp Zemes tuvāko punktu Saulei janvārī un vistālāko punktu no Saules jūlijā ir apmēram 3,1 miljons jūdžu (5 miljoni kilometru). Janvāra sākumā Zeme atrodas aptuveni 91,4 miljonu jūdžu (147,1 miljonu kilometru) attālumā no Saules, savukārt jūlija sākumā — aptuveni 94,5 miljonu jūdžu (152 miljonu kilometru) attālumā.
Zemes orbītas ekscentricitāte ir relatīvi maza — aptuveni 0,0167. Tas nozīmē, ka atšķirība starp periheliju un afēliju ir salīdzinoši neliela. Tomēr precīzie datumi un attālumi mainās no gada uz gadu, jo orbītas elements tiek ietekmēts ar citu planētu gravitāciju un Zemes apgriešanās laika korekcijām (kalendāra sistēmas, prestesija). Tāpēc faktiskais perihelija datums var svārstīties par dažām dienām (parasti ap 2.–5. janvāri).
Perihelija ietekme uz ātrumu un klimatu
Saskaņā ar Keplera likumiem orbītā kustības ātrums ir lielāks perihelijā un mazāks afēlijā. Zemei to var attēlot ar ātrumu apmēram 30,3 km/s perihelijā un apmēram 29,3 km/s afēlijā — atšķirība nav liela, bet tā ir nozīmīga precīzām dinamiskām aprēķinām.
Kad Zeme ir vistuvāk Saulei, ziemeļu puslodē ir ziema, bet dienvidu puslodē — vasara. Tādējādi var redzēt, ka Zemes attālums no Saules nerada pamanāmas gadalaiku maiņas; attāluma atšķirību relatīvi nelielo ietekmi nedaudz maskē galvenokārt okeāniskā dienvidu puslode pret puskontinentālo ziemeļu puslodi. Zemes gadalaiki galvenokārt mainās tāpēc, ka Zeme nesagriežas ar savu asi vertikāli attiecībā pret mūsu planētas orbītas plakni ap Sauli — Zemes ass slīpums ir aptuveni 23,5 grādi. Tādējādi decembrī un janvārī Saule atrodas tālāk uz dienvidiem, tāpēc ziemeļos ir ziema, bet dienvidos — vasara. Ziema iestājas tajā zemeslodes daļā, uz kuru saules gaisma krīt vismazāk tieši; vasara — tur, kur saules gaisma krīt vistiešāk.
Astronomiskā un praktiskā nozīme
- Perihelijs ir svarīgs, plānojot kosmiskās misijas un precīzas navigācijas aprēķinus, jo orbītas elementu zināšanas ietekmē degvielas patēriņu un trajektorijas.
- Saistībā ar perihelija un afēlija maiņām tiek pētīts ilgtermiņa klimata uzvedības modelis (Milankoviča teorija), kas saista orbītas parametrus ar ledus laikmetu un citiem klimata svārstību cikliem.
- Perihelija precesijas novērojumi (piemēram, Merkura perihelija iepriekšējā neatbilstība Newtona gravitācijas prognozēm) bija viens no pierādījumiem vispārīgās relativitātes teorijas nepieciešamībai.
Kopsavilkums
Perihelijs ir orbītas punkts, kas atrodas vistuvāk Saulei. To nosaka orbītas semimajor ass un ekscentricitāte (r_p = a(1 − e)). Zemes perihelijs notiek ap 3. janvāri, bet šis datums un precīzais attālums var mainīties, ietekmējot orbītas dinamiku, taču neizmainot galveno iemeslu, kāpēc mainās gadalaiki — to nosaka Zemes ass slīpums. Perihelija izpēte ir būtiska gan astronomijā, gan klimata zinātnē un kosmosa misiju plānošanā.
1. Planēta pie afēlija 2. Planēta perihēlijā 3. Saule
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir perihelijs?
A: Perihelijs ir planētas, asteroīda vai komētas orbītas punkts, kas atrodas vistuvāk Saulei. Tas ir pretstats afēlijam, kas ir punkts, kurš atrodas vistālāk no Saules.
J: Ko nozīmē "peri"?
A: Peri nāk no grieķu valodas un nozīmē "tuvu".
J: Ko apzīmē vārds "Helios"?
A: Helios ir grieķu saules dievs.
J: Ar ko orbītas atšķiras no riņķiem?
A: Orbītas ir aptuveni eliptiskas (sava veida ne-apaļas), bet apļi ir slēgtas līknes, piemēram, elipse.
J: Kad Zeme atrodas vistuvāk Saulei?
A: Katru gadu Zeme ir vistuvāk Saulei ap 3. janvāri.
Visattālāk no Saules katru gadu ap 4. jūliju.
J: Cik liela ir atšķirība starp Zemes tuvāko un tālāko punktu no Saules? A: Attāluma starpība starp Zemes tuvāko punktu Saulei janvārī un tālāko punktu no Saules jūlijā ir 3,1 miljons jūdžu (5 miljoni kilometru).
J: Vai Zemes attālums no Saules izraisa gadalaiku maiņu? At: Nē, Zemes gadalaiki mainās un mainās galvenokārt tāpēc, ka Zemes rotācijas ass nav precīzi vertikāla attiecībā pret mūsu planētas orbītas plakni ap Sauli, nevis tāpēc, ka Zemes un Saules attālums ir atšķirīgs.
Meklēt