Perihelion – definition: när planeter, asteroider och kometer är närmast solen
Perihelion (ibland också kallat perihelium) är den punkt i en planets, asteroids eller komets bana som ligger närmast solen. Det är motsatsen till afelion, som är den punkt som ligger längst bort från solen. Termen tillhör en större familj av begrepp för närmaste och längst bort i omloppsbanor: generellt används ordet periapsis för närmaste punkt runt vilken kropp som helst, medan exempelvis perigee hänvisar till den närmaste punkten i ett föremåls omloppsbana runt jorden.
Ursprung och beteckningar
Ordet perihelion kommer från de grekiska orden "peri", som betyder nära, och "Helios", som betyder solguden. Därför kallas det för perihelion. I astronomi används ofta olika ändelser beroende på centralobjekt: perihelion (runt solen), perigee (runt jorden), perijove (runt Jupiter) med flera.
Bana, excentricitet och formel
Alla planeter, kometer och asteroider i vårt solsystem har i stort sett elliptiska banor. En ellips definieras av två huvudparametrar: halvaxeln a (medelavståndet) och excentriciteten e (ett mått på hur avlång banan är). Perihelions avstånd från solen, ofta betecknat q, kan beräknas med formeln q = a(1 − e). På samma sätt ges afelions avstånd av a(1 + e).
Varje enskilt varv som en kropp gör runt solen är dock bara ungefärligt elliptiskt eftersom banans orientering förändras med tiden. Denna vridning kallas perihelions precession (eller apsidal precession) och gör att banan inte är en exakt sluten ellips. Både gravitationella störningar från andra planeter och relativistiska effekter (särskilt märkbara för planeter med nära solnära banor som Merkurius) bidrar till denna förskjutning. Sådana förändringar är en av flera faktorer som påverkar klimatcykler på mycket långa tider, bland annat de så kallade Milankovich-cyklerna.
Hastighet och energiförändringar vid perihelion
Enligt Keplers andra lag sveper en planet lika stora areor på lika lång tid. Det innebär att en kropp rör sig snabbare när den är nära solen (vid perihelion) och långsammare när den är långt bort (vid afelion). Denna hastighetsvariation har observerbara effekter, till exempel något kortare orbitalperioder sett i detalj och förändrat solljus per tidsenhet. För jorden är orbitalhastigheten ungefär 30 km/s, med ett litet högre värde vid perihelion och något lägre vid afelion.
Jorden: när perihelion inträffar och effekter på årstider
Jorden kommer närmast solen varje år runt den 3 januari. Skillnaden i avstånd mellan jordens närmaste punkt till solen i januari och den längst bort från solen i juli är ungefär 5 miljoner kilometer (3,1 miljoner miles). Jorden befinner sig ungefär 91,4 miljoner miles (147,1 miljoner kilometer) från solen i början av januari, till skillnad från ungefär 94,5 miljoner miles (152 miljoner kilometer) i början av juli. Dessa datum och avstånd varierar något från år till år på grund av perturbationer i planeternas banor.
När jorden står närmast solen är det vinter på norra halvklotet och sommar på södra halvklotet. Detta visar tydligt att jordens avstånd från solen inte är den huvudsakliga orsaken till årstiderna. De relativt små skillnaderna i solavstånd ger endast en marginell förändring i globalt insläpp av solenergi, och effekterna påverkas ytterligare av skillnader i kontinenter och hav: det relativt stora oceanområdet på södra halvklotet utjämnar temperaturvariationer jämfört med det mer kontinentaldominerade norra halvklotet. Jordens årstider beror främst på dess axiella lutning (ungefär 23,5 grader), som gör att solens strålar träffar olika delar av jordytan mer eller mindre direkt under året. Vintern inträffar där solljuset träffar minst direkt; sommaren där det träffar mest direkt.
Observationer, betydelse och exempel
- Praktisk betydelse: Perihelion påverkar ljusstyrkan och synligheten hos kometer (de blir ofta mer aktiva nära solen) och små förändringar i solinstrålning på årsbasis.
- Vetenskapliga konsekvenser: Förskjutningen av perihelion har använts historiskt för att testa gravitationsteori — den extra förskjutning av Merkurius perihelion som inte förklarades av Newtons gravitation var en av de tidiga bekräftelserna av Einsteins allmänna relativitetsteori.
- Variationer över tid: Perihelions tidpunkt och avstånd förändras gradvis på grund av påverkan från andra planeter och långsiktiga variationer i tidvattensliknande växelverkan mellan systemets kroppar.
Sammanfattningsvis är perihelion ett grundläggande begrepp i himmelsmekaniken: det beskriver banans närmaste punkt till solen, bestäms av banparametrarna a och e, påverkar orbital hastighet och energifördelning, och dess långsiktiga förändringar har både astronomiska och klimatrelaterade implikationer.
1. Planet vid afelion 2. Planet vid perihelium 3. Solen
Frågor och svar
F: Vad är perihelium?
S: Perihelion är den punkt i en planets, asteroids eller komets bana som är närmast solen. Det är motsatsen till afelion, som är den punkt som ligger längst bort från solen.
F: Vad betyder "peri"?
S: Peri kommer från grekiskan och betyder "nära".
F: Vad betyder "Helios"?
S: Helios är den grekiska solguden.
F: Hur skiljer sig banor från cirklar?
S: Banor är ungefär elliptiska (ett slags icke-cirkelformade banor) medan cirklar är slutna kurvor, t.ex. en ellips.
F: När kommer jorden närmast solen?
S: Jorden kommer närmast solen varje år runt den 3 januari.
Längst bort från solen varje år runt den 4 juli.
F: Hur stor skillnad är det i avstånd mellan jordens närmaste och längst bort belägna punkt från solen? S: Skillnaden i avstånd mellan jordens närmaste punkt till solen i januari och den mest avlägsna punkten från solen i juli är 5 miljoner kilometer (3,1 miljoner miles).
F: Orsakar jordens avstånd från solen att årstiderna förändras? S: Nej, jordens årstider kommer och går främst på grund av att jorden inte roterar med sin axel exakt upprätt i förhållande till planet för vår världs bana runt solen, snarare än på grund av skillnader i avstånd mellan jorden och solen.
