Apsis — orbitaalse orbiidi lähim (periapsis) ja kaugeim (apoapsis) punkt

Apsis: selge ülevaade periapsisest ja apoapsisest — orbitaalse orbiidi lähim (periapsis) ja kaugeim (apoapsis) punkt, koos perigee/apogee ning perihelion/aphelion näidetega.

Astronoomias on apsis (mitmuses apsid, IPA: /apsɪdɪːz/) punkt, kus astronoomilise objekti elliptilise orbiidi kaugus tema tõmbekeskusest on kas maksimaalne või minimaalne. Tõmbekeskuseks on tavaliselt süsteemi massikeskpunkt. Apsid määravad orbiidi suurima ja väikseima kauguse keskobjektist ning on olulised nii teoreetilises, kui ka rakenduslikus astronoomias.

Mõisted: periapsis ja apoapsis

Kõige lähemal asuvat punkti nimetatakse periapsiseks (või peritsentriksapoapsiseks (sageli ka apotsentriks või harvemini apapsiks). Kreeka päritolu eesliideid kasutatakse erinevates spetsiifilistes nimetustes: kreeka από (lähtub kreeka keelest) on üks neist. Apside vahele tõmmatud sirgjoont kutsutakse apsiidide jooneks või apsiidi jooniks — see on ellipsi peatelg, mis läbib ellipsi pikima osa ja keskpunkti ehk tõmbekeskuse.

Matemaatika lühidalt

Kui orbiidi kuju on ellips, siis saab periapsise ja apoapsise kaugused arvutada pooltelje ja eksentrilisuse abil. Kui a on pooltelg (semi-major axis) ja e on eksentrilisus, siis:

• Periapsise kaugus: r_peri = a(1 − e)
• Apoapsise kaugus: r_apo = a(1 + e)

Ringorbiidil (e = 0) langevad periapsis ja apoapsis kokku. Paraboolsel või hüperboolsel trajektooril puudub lõplik apoapsis (objekt ei pöördu tagasi), kuid periapsis olemasolul räägitakse endiselt lähimast lähenemispunktist.

Nimetused sõltuvalt keskobjektist

Spetsiifilised terminid moodustatakse sageli eesliidestest, mis viitavad keskobjektile. Levimatu üldterm on pericenter/apocenter või inglise keeles periapsis/apoapsis, kuid igal keskobjektil on oma tavakasutus:

• Perigee ja apogee — tiirlemisel ümber Maa.
• Perihelion ja aphelion — tiirlemisel ümber Päikese (kreeka keelest ἥλιος hēlios, „päike“).
• Umbes samal põhimõttel on näiteks perijove/apojove (Jupiteri puhul) ja periastron/apastron (tähe ümber tiirlemisel).
• Historiaalselt ja konkreetsetes missioonides on kasutatud ka spetsiifilisi termineid: Apollo programmi ajal viidati Kuu suhtes mõisteitele perikünion ja apokünion (inglise keeles pericynthion/apocynthion).

Orbiidi dünaamika ja tähtsus

Apside asend ja kaugused mõjutavad tihedalt orbiidis toimuvat: lähedalasuvas periapsises on tavaliselt objekt kiirem (Kepleri teisest seadusest tulenev pinnaling), kaugeimas punktis aeglasem. Apside liikumine — apsidide joone eellaine või pretsessioon — tekib teiste taevakehade gravitatsioonimõju, mass jaotuse asümmeetriate ning relativistlike efektide tõttu. Kuulus näide on Merkuuri perihelioni pretsessioon, mida osaliselt seletab üldrelatiivsusteooria.

Kasutusvaldkonnad

• Satelliitide ja kosmosmissioonide planeerimisel on apsid kriitilised: manöövrid, sisenemised ja põgenemised lähtuvad peri- või apoapsisest.
• Astronoomilistes mõõtmistes ja kepleri elementide määramises annavad apsid informatsiooni orbiidi eksentrilisuse ja orientatsiooni kohta.
• Planeetide ja tähtede süsteemide dünaamika ning pikkajaline stabiilsus sõltub apside käitumisest ja nende omavahelistest sekkumistest.

Kokkuvõtlikult tähistab apsis orbitaalse orbiidi lähimat ja kaugeimat punkti keskobjektist; nende täpne määramine ja nimetamine sõltub orbiidi kujust, keskkeskkonnast ja keskobjekti iseloomust ning on tähtis nii teoreetiliselt kui praktiliselt.

Perihelion ja aphelion

Periheel on objekti orbiidi punkt, mis on Päikesele kõige lähemal. Aphelion on objekti orbiidi punkt, kus see on Päikesest kõige kaugemal.

Kõik meie päikesesüsteemi planeedid, komeedid ja asteroidid on ligikaudu elliptilise (mitte-ringikujulise) orbiidiga. Seega on neil kõigil Päikesele lähim ja kaugem punkt: periheel ja aphel. Orbiidi ekstsentrilisus mõõdab orbiidi tasasust. Keha ükskõik milline üksik tiirlemine ümber Päikese on ainult ligikaudselt elliptiline, sest periheli pretsessioon takistab orbiidi kujunemist lihtsaks suletud kõveraks, näiteks ellipsiks. See põhjustab Milankovitši tsükleid.

Maa jõuab Päikesele kõige lähemale igal aastal 3. jaanuari paiku. Kõige kaugemal Päikesest on ta igal aastal umbes 4. juulil. Jaanuaris on Maa ja juulis Päikesele kõige lähemal asuva punkti vahemaa 3,1 miljonit mi (5,0 miljonit km). Jaanuari alguses on Maa Päikesest umbes 147,1 miljoni km kaugusel, juuli alguses aga umbes 152,1 miljoni km.

Kui Maa on Päikesele kõige lähemal, on põhjapoolkeral talv ja lõunapoolkeral suvi. Seega on võimalik näha, et Maa kaugus Päikesest ei põhjusta märgatavalt aastaaegade muutumist; kauguse erinevuse suhteliselt väike mõju on mõnevõrra varjatud peamiselt ookeanilise lõunapoolkera ja pooleldi kontinentaalse põhjapoolkera vahel. Seega tulevad ja lähevad Maa aastaajad peamiselt seetõttu, et Maa ei pöörle oma teljega täpselt püstiselt Maa orbiidi tasandi suhtes ümber Päikese. Maa telje kalle on 23,5 kraadi. See asetab Päikese detsembris ja jaanuaris kaugemale lõunasse, nii et põhjas on talv ja lõunas suvi. Seega langeb talv sellele osale maakera, kuhu päikesevalgus langeb kõige vähem otse. Suvi langeb sellele osale maakera, kuhu päikesevalgus kõige otsesemalt langeb.

1. Planeet afelionil 2. Planeet periheelis 3. Päike

Küsimused ja vastused

K: Mis on apsis astronoomias?

K: Kuidas nimetatakse elliptilise orbiidi lähima lähenemise punkti?

K: Kuidas nimetatakse elliptilise orbiidi kõige kaugema ekskursiooni punkti?

K: Mis on ellipsi peatelg?

K: Milliseid sarnaseid sõnu kasutatakse tiirleva keha identifitseerimiseks?

K: Milliseid mõisteid kasutati Apollo programmi ajal Kuu tähistamiseks?

K: Mida tähendab termin apoapsis etümoloogiliselt?

Otsing