Apsidė (apsis) — orbitos artimiausias ir tolimiausias taškas

Astronomijoje apsis, daugiskaita apsides (IPA: /apsɪdɪːz/) – tai astronominio objekto elipsinės orbitos didžiausio arba mažiausio atstumo taškas nuo jo traukos centro, kuris paprastai yra sistemos masės centras. Apsis nurodo konkrečius orbitos taškus, kuriuose keičiasi tiek atstumas, tiek orbitinis greitis, ir yra svarbus tiek teorinėje, tiek praktinėje orbitų analitikoje.

Artimiausias priartėjimo taškas vadinamas periapsis arba pericentras, o tolimiausias nutolimo taškas – apoapsis (graikiškai από, nuo, kuris prieš balsį tampa απ, o prieš šiurkštų kvėpavimą – αφ), apocentras arba apapsis (pastarasis terminas, nors etimologiškai teisingesnis, vartojamas daug rečiau). Tiesė, nubrėžta per periapsį ir apoapsį, vadinama apsidės linija (angl. line of apsides) – tai elipsės didžioji ašis, einanti per ilgiausią elipsės dalį. Periapsyje orbitinis greitis yra didžiausias, o apoapsyje – mažiausias; tai atitinka energijos ir momentumo tvermės dėsnius orbitalinėje mechanikoje.

Specifiniai terminai pagal centrinį kūną

Panašūs žodžiai vartojami ir skriejančiam kūnui apibūdinti, pakeičiant „peri-“ ir „apo-“ galūnes konkrečiu centro pavadinimu. Dažniausiai vartojami šie terminai:

• perigėjus ir apogėjus – orbitos aplink Žemę;
• perihelis ir afelis – orbitos aplink Saulę (graikiškai "ήλιος" hēlios – saulė);
• periastron ir apastron – orbitos aplink kitą žvaigždę;
• kiti pavyzdžiai: perijovion/apojovion (Jupiteriui), perikenas/apokenas (Kentauro tipo kūnui) ir pan.;
• Vykdant "Apollo" programą, kalbant apie Mėnulį, buvo vartojami terminai pericintionas ir apocintionas.

Matematinė reikšmė ir formulės

Elipsinės orbitos atstumas r nuo centro (masės centro) ties bet kuriuo tašku priklauso nuo pusmačio a ir ekscentriciteto e. Artimiausias ir tolimiausias atstumai apskaičiuojami paprastomis formulėmis:

• r_peri = a(1 − e)
• r_apo = a(1 + e)

Čia a – elipsės pusmačio ilgio (semi-major axis), e – ekscentricitetas (0 ≤ e < 1 elipsei). Jei e = 0 (apskrita orbita), periapsis ir apoapsis sutampa ir yra lygūs a.

Orbitos greičiui taikomas vis‑viva lygtis:

v² = μ(2/r − 1/a),

kur μ = G M (G – gravitacijos konstanta, M – centro masė), r – atstumas iki centro. Iš ten matyti, kad periapsyje (mažiausias r) greitis v yra didžiausias, o apoapsyje – mažiausias.

Fizinės pasekmės ir praktinis panaudojimas

Apsidės turi didelę reikšmę astrodinamikai ir kosminių misijų planavimui:

• Periapsyje veikia didžiausios pasipriešinimo ir tidalinės jėgos (priklausomai nuo atstumo), todėl jis svarbus artimų praskridimų ir atmosferinių įžeminimų planavimui.
• Keičiant orbitos energiją pritaikytais manevrais (pvz., variklio įžiebtuvais) dažnai sąmoningai keičiami periapsio arba apoapsio parametrai (pvz., perigee-raise, perigee-lower), kad būtų optimizuotas kuro sąnaudos arba pasiektas reikiamas greitis.
• Apsidžių linijos precesija (apsidės poslinkis) – orbitos didžiosios ašies poslinkis per laiką – yra svarbus reiškinys, kurį lemia planetų trauka, nereguliarumai centro masės pasiskirstyme (pvz., planetų nesimetrinis laukas) ir relatyvistiniai efektai.

Istorija ir etimologija

Terminas kilęs iš lotyniškos/graikiškos tradicijos apibūdinti artimiausią ir tolimiausią tašką orbitose. Dėl daugybės astronominių centrų susiformavo daugybė specializuotų terminų (pvz., perihelis/afelis, perigejus/apogėjus), o bendriniai žodžiai periapsis ir apoapsis naudojami, kai nereikia nurodyti konkretaus centro.

Apibendrinant: apsidės – tai orbitos geometriniai ir dinaminiai orientyrai, nusakantys artimiausius ir tolimiausius atstumus iki traukos centro; šie taškai yra esminiai analizuojant orbitos elgesį, greičio kitimus ir planuojant kosmines misijas.

Perihelis ir afelis

Perihelis - tai objekto orbitos taškas, esantis arčiausiai Saulės. Afelis - tai objekto orbitos taškas, kuriame jis yra labiausiai nutolęs nuo Saulės.

Visos Saulės sistemos planetos, kometos ir asteroidai skrieja apytiksliai elipsės formos orbitomis. Taigi visos jos turi artimiausią ir tolimiausią tašką nuo Saulės: perihelį ir afelį. Orbitos ekscentricitetas rodo orbitos plokštumą. Bet kuris vienas kūno apsisukimas aplink Saulę yra tik apytiksliai elipsinis, nes perihelio precesija neleidžia orbitai būti paprasta uždara kreive, pavyzdžiui, elipse. Dėl to atsiranda Milankovičiaus ciklai.

Žemė kasmet arčiausiai Saulės priartėja apie sausio 3 d. Toliausiai nuo Saulės ji nutolsta kasmet apie liepos 4 d. Atstumo skirtumas tarp artimiausio Žemės taško prie Saulės sausio mėn. ir tolimiausio taško nuo Saulės liepos mėn. yra 3,1 mln. mylių (5,0 mln. km). Sausio pradžioje Žemė nuo Saulės nutolusi apie 91,4 mln. mylių (147,1 mln. km), o liepos pradžioje - apie 94,5 mln. mylių (152,1 mln. km).

Kai Žemė yra arčiausiai Saulės, šiauriniame pusrutulyje būna žiema, o pietiniame - vasara. Taigi galima pastebėti, kad Žemės atstumas nuo Saulės nedaro pastebimos metų laikų kaitos; palyginti nedidelį atstumo skirtumų poveikį šiek tiek maskuoja daugiausia vandenynų turintis pietų pusrutulis ir pusiau žemynų turintis šiaurės pusrutulis. Taigi Žemės metų laikai keičiasi ir praeina daugiausia dėl to, kad Žemės ašis nesisuka tiksliai vertikaliai Žemės orbitos aplink Saulę plokštumos atžvilgiu. Žemės ašies posvyris yra 23,5 laipsnio. Dėl to gruodį ir sausį Saulė yra labiau į pietus, todėl šiaurėje būna žiema, o pietuose - vasara. Taigi žiema tenka tai Žemės rutulio daliai, į kurią Saulės šviesa krinta mažiausiai tiesiogiai. Vasara būna toje Žemės rutulio dalyje, į kurią saulės šviesa krinta labiausiai.

1. Planeta afelyje 2. Planeta perihelyje 3. Saulė

Klausimai ir atsakymai

K: Kas astronomijoje yra apsis?

K: Kaip vadinamas elipsinės orbitos artimiausio priartėjimo taškas?

K: Kaip vadinamas tolimiausio nutolimo taškas elipsinėje orbitoje?

K: Kaip vadinama pagrindinė elipsės ašis?

Klausimas: Kokie panašūs žodžiai vartojami kūnui, aplink kurį skrieja orbita, įvardyti?

K: Kokie terminai buvo vartojami kalbant apie Mėnulį "Apollo" programos metu?

K: Ką etimologiškai reiškia terminas apoapsis?

Paieška pagal raidę