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Un apsis (plural ápsides / æ p s ɪ d i z / AP-SiH deez , del griego "órbita") es el punto más lejano o más cercano en la órbita de un cuerpo planetario alrededor de su cuerpo principal . Los ábsides de la órbita terrestre del Sol son dos: el afelio , donde la Tierra está más alejada del sol, y el perihelio , donde está más cerca. "Apsides" también puede referirse a la distancia del rango extremo de un objeto que orbita un cuerpo anfitrión.
Hay dos ábsides en cualquier órbita elíptica . Cada uno se nombra seleccionando el prefijo apropiado : ap- , apo- (de ἀπ (ό) , (ap (o) -) 'lejos de'), o peri- (de περί (peri-) 'cerca') - luego uniéndolo al sufijo de referencia del cuerpo "anfitrión" en órbita . (Por ejemplo, el sufijo de referencia para la Tierra es -gee , por lo tanto, apogeo y perigeo son los nombres de los ábsides de la Luna y de cualquier otro satélite artificial de la Tierra. El sufijo del Sol es -helion , por lo tantoafelio y perihelio son los nombres de los ábsides de la Tierra y de los demás planetas, cometas, asteroides, etc. del Sol (ver tabla, figura superior).)
De acuerdo con las leyes del movimiento de Newton, todas las órbitas periódicas son elipses, que incluyen: 1) la elipse orbital única, donde el cuerpo primario está fijo en un punto focal y el cuerpo planetario orbita alrededor de ese foco (ver figura superior); y 2) el sistema de dos cuerpos de órbitas elípticas interactuantes : ambos cuerpos orbitan su centro de masa articular (o baricentro ), que se encuentra en un punto focal que es común a ambas elipses (ver segunda figura). Para tal sistema de dos cuerpos, cuando una masa es suficientemente mayor que la otra, la elipse más pequeña (del cuerpo más grande) alrededor del baricentro comprende uno de los elementos orbitales de la elipse más grande (del cuerpo más pequeño).
El baricentro de los dos cuerpos puede estar bien dentro del cuerpo más grande; por ejemplo, el baricentro Tierra-Luna está aproximadamente al 75% del camino desde el centro de la Tierra hasta su superficie. Si, en comparación con la masa más grande, la masa más pequeña es despreciable (por ejemplo, para los satélites), entonces los parámetros orbitales son independientes de la masa más pequeña.
Cuando se usa como sufijo, es decir, -apsis , el término puede referirse a las dos distancias desde el cuerpo primario al cuerpo en órbita cuando este último está ubicado: 1) en el punto de periapsis , o 2) en el punto de apoapsis (comparar ambos gráficos, segunda figura). La línea de ábsides denota la distancia de la línea que une los puntos más cercanos y más lejanos a través de una órbita; también se refiere simplemente al rango extremo de un objeto en órbita alrededor de un cuerpo anfitrión (ver figura superior; ver tercera figura).
En mecánica orbital , los ábsides se refieren técnicamente a la distancia medida entre los baricentros del cuerpo central y el cuerpo en órbita. Sin embargo, en el caso de una nave espacial , los términos se usan comúnmente para referirse a la altitud orbital de la nave espacial sobre la superficie del cuerpo central (asumiendo un radio de referencia estándar constante).
Las palabras "pericentro" y "apocentro" se ven a menudo, aunque se prefieren periapsis / apoapsis en el uso técnico.
Las palabras perihelio y afelio fueron acuñadas por Johannes Kepler [4] para describir los movimientos orbitales de los planetas alrededor del Sol. Las palabras se forman a partir de los prefijos peri- (griego: περί , cerca) y apo- (griego: ἀπό , lejos de), adjuntos a la palabra griega para el sol, ( ἥλιος , o hēlíou ). [1]
Se utilizan varios términos relacionados para otros objetos celestes . Los sufijos -gee , -helion , -astron y -galacticon se utilizan con frecuencia en la literatura astronómica cuando se refieren a la Tierra, el Sol, las estrellas y el centro galáctico, respectivamente. El sufijo -jove se usa ocasionalmente para Júpiter, pero -saturnio se ha usado muy raramente en los últimos 50 años para Saturno. La forma -gee también se usa como un término genérico de aproximación más cercana a "cualquier planeta", en lugar de aplicarlo solo a la Tierra.
Durante el programa Apolo , los términos pericintión y apocynthion se utilizaron para referirse a la órbita de la Luna ; hacen referencia a Cynthia, un nombre alternativo para la diosa griega de la luna Artemisa . [5] Con respecto a los agujeros negros, los términos perimelasma y apomelasma (de una raíz griega) fueron utilizados por el físico y autor de ciencia ficción Geoffrey A. Landis en una historia de 1998; [6] que ocurrió antes de que el perinigricon y el aponigricon (del latín) aparecieran en la literatura científica en 2002, [7] y antes peribothron (del griego Bothros , que significa hoyo o hoyo) en 2015. [8]
Los sufijos se muestran a continuación pueden añadirse a los prefijos peri- o apo- para formar nombres únicos de ápsides para los cuerpos que orbitan del huésped indicada / (primario) del sistema. Sin embargo, solo para los sistemas Tierra y Sol son los sufijos únicos que se usan comúnmente. Normalmente, para otros sistemas host , se utiliza en su lugar el sufijo genérico -apsis . [9] [ verificación fallida ]
Objeto anfitrión astronómico | sol | Mercurio | Venus | tierra | Luna | Marte | Ceres | Júpiter | Saturno |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Sufijo | -elión | -hermión | -cythe | -Caramba | -luna [3] -cintión -seleno [3] | -areion | -demetro [10] | -Júpiter | -crón [3] -kronos -saturnio -krone [11] |
Origen del nombre | Helios | Hermes | Cytherean | Gaia | Luna Cynthia Selene | Ares | Demeter | Zeus Júpiter | Cronos Saturno |
Objeto anfitrión astronómico | Estrella | Galaxia | Baricentro | Calabozo |
---|---|---|---|---|
Sufijo | -astron | -galacticon | -centro -enfoque -apsis | -melasma -bothron -nigricon |
Origen del nombre | Lat: astra ; estrellas | Gr: galaxias; galaxia | Gr: melos; negro Gr: Bothros ; agujero Lat: niger ; negro |
El perihelio (q) y el afelio (Q) son los puntos más cercanos y más lejanos, respectivamente, de la órbita directa de un cuerpo alrededor del Sol .
Comparar los elementos osculantes en una época específica con los de una época diferente generará diferencias. El tiempo de paso del perihelio como uno de los seis elementos osculantes no es una predicción exacta (aparte de un modelo genérico de 2 cuerpos ) de la distancia mínima real al Sol utilizando el modelo dinámico completo . Las predicciones precisas del paso del perihelio requieren integración numérica .
La imagen de abajo a la izquierda muestra los planetas internos : sus órbitas, nodos orbitales y los puntos de perihelio (punto verde) y afelio (punto rojo), como se ve desde arriba del polo norte de la Tierra y el plano eclíptico de la Tierra , que es coplanar con el orbital de la Tierra. avión . Desde esta orientación, los planetas están situados hacia afuera del Sol como Mercurio, Venus, Tierra y Marte, con todos los planetas viajando sus órbitas en sentido antihorario alrededor del Sol. La órbita terrestre de referencia es de color amarillo y representa el plano orbital de referencia.. Para Mercurio, Venus y Marte, la sección de la órbita inclinada sobre el plano de referencia está aquí sombreada en azul; la sección debajo del plano está sombreada de violeta / rosa.
La imagen de abajo a la derecha muestra los planetas exteriores : las órbitas, los nodos orbitales y los puntos de perihelio (punto verde) y afelio (punto rojo) de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, como se ve desde arriba del plano orbital de referencia. todos viajando sus órbitas en sentido antihorario. Para cada planeta, la sección de la órbita inclinada sobre el plano orbital de referencia es de color azul; la sección debajo del avión es violeta / rosa.
Los dos nodos orbitales son los dos puntos finales de la "línea de nodos" donde una órbita inclinada se cruza con el plano de referencia; [12] aquí se pueden 'ver' donde la sección azul de una órbita se vuelve violeta / rosa.
Las dos imágenes siguientes muestran las posiciones del perihelio (q) y el afelio (Q) en las órbitas de los planetas del Sistema Solar. [13]
Los puntos de perihelio y afelio de los planetas internos del Sistema Solar.
Los puntos del perihelio y afelio de los planetas exteriores del Sistema Solar.
El gráfico muestra el rango extremo, desde la aproximación más cercana (perihelio) hasta el punto más lejano (afelio), de varios cuerpos celestes en órbita del Sistema Solar : los planetas, los planetas enanos conocidos, incluido Ceres , y el cometa Halley . La longitud de las barras horizontales corresponde al rango extremo de la órbita del cuerpo indicado alrededor del Sol. Estas distancias extremas (entre el perihelio y el afelio) son las líneas de los ábsides de las órbitas de varios objetos alrededor de un cuerpo huésped.
Actualmente, la Tierra alcanza el perihelio a principios de enero, aproximadamente 14 días después del solsticio de diciembre . En el perihelio, el centro de la Tierra está aproximadamente0,983 29 unidades astronómicas (AU) o 147,098,070 km (91,402,500 millas) del centro del Sol. En contraste, la Tierra alcanza el afelio actualmente a principios de julio, aproximadamente 14 días después del solsticio de junio . La distancia del afelio entre los centros de la Tierra y el Sol es actualmente de aproximadamente1.016 71 AU o 152,097,700 km (94,509,100 mi).
Las fechas del perihelio y afelio cambian con el tiempo debido a la precesión y otros factores orbitales, que siguen patrones cíclicos conocidos como ciclos de Milankovitch . A corto plazo, dichas fechas pueden variar hasta 2 días de un año a otro. [14] Esta variación significativa se debe a la presencia de la Luna: mientras que el baricentro Tierra-Luna se mueve en una órbita estable alrededor del Sol, la posición del centro de la Tierra que está en promedio a unos 4.700 kilómetros (2.900 millas) del baricentro, podría desplazarse en cualquier dirección, y esto afecta el momento de la aproximación más cercana real entre los centros del Sol y de la Tierra (que a su vez define el momento del perihelio en un año dado). [15]
Debido a la mayor distancia en el afelio, solo el 93,55% de la radiación del Sol cae sobre un área determinada de la superficie de la Tierra, como ocurre en el perihelio, pero esto no tiene en cuenta las estaciones , que resultan en cambio de la inclinación del eje de la Tierra de 23,4 ° desde la perpendicular al plano de la órbita de la Tierra. [16] De hecho, tanto en el perihelio como en el afelio es verano en un hemisferio mientras que es invierno en el otro. El invierno cae en el hemisferio donde la luz solar incide menos directamente, y el verano cae donde la luz solar incide más directamente, independientemente de la distancia de la Tierra al Sol.
En el hemisferio norte, el verano ocurre al mismo tiempo que el afelio, cuando la radiación solar es más baja. A pesar de esto, los veranos en el hemisferio norte son en promedio 2,3 ° C (4 ° F) más cálidos que en el hemisferio sur, porque el hemisferio norte contiene masas de tierra más grandes, que son más fáciles de calentar que los mares. [17]
Sin embargo, el perihelio y el afelio tienen un efecto indirecto en las estaciones: debido a que la velocidad orbital de la Tierra es mínima en el afelio y máxima en el perihelio, el planeta tarda más en orbitar desde el solsticio de junio hasta el equinoccio de septiembre que desde el solsticio de diciembre hasta el equinoccio de marzo. Por lo tanto, el verano en el hemisferio norte dura un poco más (93 días) que el verano en el hemisferio sur (89 días). [18]
Los astrónomos comúnmente expresan el tiempo del perihelio en relación con el primer punto de Aries, no en términos de días y horas, sino más bien como un ángulo de desplazamiento orbital, la llamada longitud de la periapsis (también llamada longitud del pericentro). Para la órbita de la Tierra, esto se llama la longitud del perihelio , y en 2000 era de aproximadamente 282,895 °; para el año 2010, esto había avanzado en una pequeña fracción de grado a aproximadamente 283.067 °. [19]
Para la órbita de la Tierra alrededor del Sol, el tiempo de apsis se expresa a menudo en términos de un tiempo relativo a las estaciones, ya que esto determina la contribución de la órbita elíptica a las variaciones estacionales. La variación de las estaciones está controlada principalmente por el ciclo anual del ángulo de elevación del Sol, que es el resultado de la inclinación del eje de la Tierra medida desde el plano de la eclíptica . La excentricidad de la Tierra y otros elementos orbitales no son constantes, sino que varían lentamente debido a los efectos perturbadores de los planetas y otros objetos del sistema solar (ciclos de Milankovitch).
En una escala de tiempo muy larga, las fechas del perihelio y del afelio progresan a través de las estaciones, y hacen un ciclo completo en 22.000 a 26.000 años. Existe un movimiento correspondiente de la posición de las estrellas vistas desde la Tierra que se denomina precesión absidal . (Esto está estrechamente relacionado con la precesión de los ejes ). Las fechas y horas de los perihelios y afelios durante varios años pasados y futuros se enumeran en la siguiente tabla: [20]
Año | Perihelio | Afelio | ||
---|---|---|---|---|
Fecha | Hora ( UT ) | Fecha | Hora ( UT ) | |
2010 | 3 de enero | 00:09 | 6 de julio | 11:30 |
2011 | 3 de enero | 18:32 | 4 de julio | 14:54 |
2012 | 5 de enero | 00:32 | 5 de julio | 03:32 |
2013 | 2 de enero | 04:38 | 5 de julio | 14:44 |
2014 | 4 de enero | 11:59 | 4 de julio | 00:13 |
2015 | 4 de enero | 06:36 | 6 de julio | 19:40 |
2016 | 2 de enero | 22:49 | 4 de julio | 16:24 |
2017 | 4 de enero | 14:18 | 3 de julio | 20:11 |
2018 | 3 de enero | 05:35 | 6 de julio | 16:47 |
2019 | 3 de enero | 05:20 | 4 de julio | 22:11 |
2020 | 5 de enero | 07:48 | 4 de julio | 11:35 |
2021 | 2 de enero | 13:51 | 5 de julio | 22:27 |
2022 | 4 de enero | 06:55 | 4 de julio | 07:11 |
2023 | 4 de enero | 16:17 | 6 de julio | 20:07 |
2024 | 3 de enero | 00:39 | 5 de julio | 05:06 |
2025 | 4 de enero | 13:28 | 3 de julio | 19:55 |
2026 | 3 de enero | 17:16 | 6 de julio | 17:31 |
2027 | 3 de enero | 02:33 | 5 de julio | 05:06 |
2028 | 5 de enero | 12:28 | 3 de julio | 22:18 |
2029 | 2 de enero | 18:13 | 6 de julio | 05:12 |
La siguiente tabla muestra las distancias de los planetas y los planetas enanos del Sol en su perihelio y afelio. [21]
Tipo de cuerpo | Cuerpo | Distancia del Sol en el perihelio | Distancia del Sol en el afelio | diferencia (%) | diferencia de insolación (%) |
---|---|---|---|---|---|
Planeta | Mercurio | 46,001,009 km (28,583,702 mi) | 69.817.445 km (43.382.549 millas) | 34% | 57% |
Venus | 107,476,170 km (66,782,600 millas) | 108,942,780 km (67,693,910 millas) | 1,3% | 2,8% | |
tierra | 147,098,291 km (91,402,640 millas) | 152,098,233 km (94,509,460 millas) | 3,3% | 6,5% | |
Marte | 206,655,215 km (128,409,597 mi) | 249,232,432 km (154,865,853 mi) | 17% | 31% | |
Júpiter | 740,679,835 km (460,237,112 millas) | 816,001,807 km (507,040,016 millas) | 9,2% | 18% | |
Saturno | 1,349,823,615 km (838,741,509 millas) | 1,503,509,229 km (934,237,322 millas) | 10% | 19% | |
Urano | 2,734,998,229 km (1,699449110 × 10 9 mi) | 3.006.318.143 km (1.868039489 × 10 9 mi) | 9,0% | 17% | |
Neptuno | 4.459.753.056 km (2,771162073 × 10 9 mi) | 4.537.039.826 km (2.819185846 × 10 9 mi) | 1,7% | 3,4% | |
Planeta enano | Ceres | 380,951,528 km (236,712,305 mi) | 446,428,973 km (277,398,103 millas) | 15% | 27% |
Plutón | 4.436.756.954 km (2.756872958 × 10 9 mi) | 7,376,124,302 km (4,583311152 × 10 9 mi) | 40% | 64% | |
Haumea | 5,157,623,774 km (3.204798834 × 10 9 mi) | 7,706,399,149 km (4,788534427 × 10 9 mi) | 33% | 55% | |
Makemake | 5,671,928,586 km (3,524373028 × 10 9 mi) | 7,894,762,625 km (4,905578065 × 10 9 mi) | 28% | 48% | |
Eris | 5.765.732.799 km (3,582660263 × 10 9 mi) | 14,594,512,904 km (9.068609883 × 10 9 mi) | 60% | 84% |
Estas fórmulas caracterizan el pericentro y apocentro de una órbita:
Si bien, de acuerdo con las leyes del movimiento planetario de Kepler (basadas en la conservación del momento angular ) y la conservación de la energía, estas dos cantidades son constantes para una órbita determinada:
donde:
Tenga en cuenta que para la conversión de alturas sobre la superficie a distancias entre una órbita y su principal, se debe sumar el radio del cuerpo central y viceversa.
La media aritmética de las dos distancias límite es la longitud del semieje mayor a . La media geométrica de las dos distancias es la longitud del eje semi-menor b .
La media geométrica de las dos velocidades límite es
que es la velocidad de un cuerpo en una órbita circular cuyo radio es .
Los elementos orbitales , como el momento del paso del perihelio, se definen en la época elegida utilizando una solución de dos cuerpos sin perturbaciones que no tiene en cuenta el problema de los n cuerpos . Para obtener una hora exacta del pasaje del perihelio, debe usar una época cercana al pasaje del perihelio. Por ejemplo, usando una época de 1996, el cometa Hale-Bopp muestra perihelio el 1 de abril de 1997. [22] Usando una época de 2008 muestra una fecha de perihelio menos precisa del 30 de marzo de 1997. [23] Los cometas de período corto pueden ser incluso más sensible a la época seleccionada. Usando una época de 2005 muestra 101P / Chernykh llegando al perihelio el 25 de diciembre de 2005,[24] pero el uso de una época de 2011 produce una fecha del perihelio no perturbado menos precisa del 10 de enero de 2006. [25]
La integración numérica muestra que el planeta enano Eris llegará al perihelio alrededor de diciembre de 2257. [26] Usando una época de 2020, que es 237 años antes, muestra con menos precisión que Eris llegará al perihelio en 2259. [27]
Los objetos transneptunianos como 2013 FS 28 con un arco de observación de 1 año que no llegan al perihelio durante aproximadamente 100 años pueden tener una incertidumbre 3 sigma de más de 20 años en la fecha del perihelio. [28]
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