Periheel (perihelion): Päikesele lähim orbiidipunkt ja tähendus

Periheel on planeedi, asteroidi või komeedi orbiidi punkt, mis on Päikesele kõige lähemal. See on vastupidine aphelionile, mis on Päikesest kõige kaugemal asuv punkt. Periheel on oluline mõiste nii taevamehaanikas kui ka astronoomiliste sündmuste kirjeldamisel (näiteks komeetide ja planeetide lähimad lähenemised Päikesele).

Periheli ja apheli tähendus ning põhjustatud nähtused

Sõltuvalt orbiidi kujust on periheelil tähtis roll sellel, kui palju Päikeseenergiat keha vastaval orbiidiosas saab. Kui keha liigub elliptilisel orbiidil, siis periheelil on kiirus suurim, kuna gravitatsiooniline potentsiaal on väikseim (energia konversioon seaduspärasus — energia säilimine tekitab suurima õla kiiruse periheelil).

Sõna päritolu

Sõna perihelion tuleneb kreekakeelsetest sõnadest "peri", mis tähendab lähedal, ja "Helios", mis tähendab kreeka päikesejumalat. Seega nimetatakse seda perihelioniks. (Sarnane sõna, perigee, viitab mõne objekti Maa orbiidi lähimale punktile).

Orbiidi kuju ja matemaatiline kirjeldus

Kõik meie päikesesüsteemi planeedid, komeedid ja asteroidid liiguvad üldjuhul ligikaudselt elliptilise (mitte täpselt ringikujulise) orbiidi mööda. Sellistel orbiitidel eristatakse kahte põhiväärtust: suurepooltelje pikkust (a) ja orbiidi ekstsentrilisust (e). Periheelile vastav kaugus q arvutatakse lihtsa valemiga:

q = a × (1 − e)

Kus a on poolpikk telg (semimajor axis) ja e on ekstsentrilisus (0 = ring, 0 < e < 1 = ellips). Vastupidine kaugus, apheel, on a × (1 + e).

Orbiidi pretsessioon ja pikaajalised muutused

Orbiitide liikumine ei ole täpselt püsiv ega jää samaks igavesti. Keha ükskõik milline üksik tiirlemine ümber Päikese on ainult ligikaudselt elliptiline, sest periheli pretsessioon (orbiidi pöördumine pikemal ajal) takistab orbiidi kujunemist lihtsaks suletud kõveraks, näiteks täiuslikuks ellipsiks. See pretsessioon võib olla põhjustatud teiste taevakehade gravitatsioonilisest häiringustest ning osaliselt relatiivistlikest efektidest (näiteks Merkuri periheeliprotsessioon on klassikaline üldrelatiivsuse test). Periheelide nihkumine on üks teguritest, mis kaasaaitab pikaajalistele klimaatilistele tsüklitele, nagu Milankovitši tsüklid, mis mõjutavad Maa kliimi sajandite- ja aastatuhandete jooksul.

Maa näide — millal ja kui palju?

Maa jõuab Päikesele kõige lähemale igal aastal tavaliselt umbes 3. jaanuari paiku (periheel) ja kõige kaugemale umbes 4. juuli paiku (apheel). Jaanuari alguses on Maa Päikesest umbes 147,1 miljoni kilomeetri kaugusel (ligikaudu 147 095 000 km), juuli alguses aga umbes 152,1 miljoni kilomeetri kaugusel (ligikaudu 152 100 000 km). Neid kahte punkti eraldab ligikaudu 5 miljoni kilomeetri ehk umbes 3,1 miljoni miili vahe. See toob kaasa ka Päikese kiirguse muutuse: periheelil saab Maa umbes 6–7% rohkem päikesekiirgust kui apheelil (kiirgus sõltub kauguse ruudust).

Kas periheel põhjustab aastaajad?

Kuigi Maa on jaanuaris Päikesele lähemal ja juulis kaugemal, ei põhjusta see Maa aastaajad. Aastaaegade peamine põhjus on Maa telje kalle: Maa telje kalle on ligikaudu 23,5 kraadi, mis tähendab, et üks poolkerad on Päikese suhtes kallemaid kui teine sõltuvalt aastaajast. Selle tõttu on põhjapoolkeral detsembris ja jaanuaris talv ja lõunapoolkeral suvi. Kauguse erinevus Päikesest (periheel vs apheel) mõjutab aastaaegu väga vähe ja selle mõju on suures osas tasakaalustatud maakera geograafilise ja ookeanilise jaotuse erinevustega. Seega tulevad ja lähevad Maa aastaajad peamiselt seetõttu, et Maa ei pöörle oma teljega täpselt püstiselt meie maakera orbiidi tasandi suhtes ümber Päikese. 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.

Periheel teistel taevakehadel

Periheel mõistet kasutatakse laialdaselt kõikide Päikese ümber liikuvate kehade puhul — planeedid, asteroidid, komeedid ja isegi kunstlikud satelliidid, mis liiguvad piisavalt kaugel, et Päike oleks orbiidi keskpunkt. Komeedi puhul näeme tihti, et kui komeet jõuab periheelile, suurenevad gaasi ja tolmu vabanemised (sublimatsioon), mis tekitab ilusa koolri ja sabasid. Periheelide ja apheelide kauguste ning ajastuste jälgimine on tähtis, et prognoosida selliste objektide lähenemisi ja võimalikke mõjuolukordi (näiteks lähimineku planeedile või Maa lähedaseid missioone).

Kokkuvõte

Periheel on orbiidi punkt, mis on Päikesele kõige lähemal; vastand on aphel.
Orbiidi omadused (pooltelg a ja ekstsentrilisus e) määravad periheelikauguse: q = a × (1 − e).
Maa periheel on jaanuari alguses (~147,1 mln km) ja apheel juuli alguses (~152,1 mln km); kiirguse erinevus on ~6–7%.
Aastaajad ei sõltu kaugusest Päikesest, vaid Maa telje kalletest ja orbiidi sättest.
Periheelide jälgimine on oluline nii teaduslikel kui praktilistel eesmärkidel (komeetide aktiivsus, planeetide orbiitide pikkajalisem muutumine, üldrelatiivsuse testid jms).

1. Planeet afelionil 2. Planeet periheelis 3. Päike

Küsimused ja vastused

K: Mis on perihelion?

V: Perihelion on planeedi, asteroidi või komeedi orbiidi punkt, mis on Päikesele kõige lähemal. See on vastupidine aphelionile, mis on Päikesest kõige kaugemal asuv punkt.

K: Mida tähendab "peri"?

V: Peri pärineb kreeka keelest ja tähendab "lähedal".

K: Mida tähendab "Helios"?

V: Helios viitab Kreeka päikese jumalale.

K: Mille poolest erinevad orbiidid ringidest?

V: Orbiidid on ligikaudu elliptilised (mingi mittekõver), samas kui ringid on suletud kõverad, näiteks ellips.

K: Millal on Maa kõige lähemal Päikesele?

V: Maa jõuab Päikesele kõige lähemale igal aastal umbes 3. jaanuaril.
Kõige kaugemal Päikesest igal aastal umbes 4. juulil.

K: Kui suur on vahemaa Maa lähima ja kaugema punkti vahel Päikesest? V: Maale kõige lähemal asuva punkti ja Päikesele kõige kaugemal asuva punkti vahemaa vahemaa jaanuaris on 3,1 miljonit miili (5 miljonit kilomeetrit).

K: Kas Maa kaugus Päikesest põhjustab aastaaegade muutumist? V: Ei, Maa aastaajad tulevad ja lähevad peamiselt seetõttu, et Maa ei pöörle oma teljega täpselt püstiselt meie maailma orbiidi tasandi suhtes ümber Päikese, mitte aga selle ja Päikese vahelise kauguse erinevuse tõttu.