Перигелий

Перигелий на эл­лип­тической ор­бите

Периге́лий (др.-греч. περί — вокруг, около, ἥλιος — Солнце) — ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты или любого другого астрономического объекта Солнечной системы, дви­жу­ще­го­ся во­круг Солн­ца по од­но­му из ко­нических се­че­ний — эл­лип­су, па­ра­бо­ле или ги­пер­бо­ле.

Для эл­лип­тических ор­бит по­ло­же­ние перигелия в про­стран­ст­ве из­ме­ня­ет­ся (пре­цес­сия перигелия) под дей­ст­ви­ем воз­му­щаю­щих сил пла­нет.

Описание

Перигелий — наиболее близкая к Солнцу точка эллиптической орбиты небесного тела. Вместе с афелием, антонимом перигелия, термины объединяются в понятие апсиды (см. ниже).

Термин долгота перигелия обозначает один из элементов орбиты небесного тела, равный сумме долготы восходящего узла, которая отсчитывается вдоль эклиптики, и аргумента перигелия, отсчитываемого вдоль орбиты. Обозначается знаками ϖ или π.

Расстояние перигелия от центра Солнца называется перигелийным расстоянием.

Основные формулы

• Перигелийное расстояние рассчитывается по формуле:

$r_{\mathrm {p} }=a(1-e)$, где:

a — большая полуось;

е — эксцентриситет орбиты.

• Скорость в перигелии рассчитывается по формуле:

$v_{\mathrm {p} }={\sqrt {\frac {GM(1+e)}{a(1-e)}}}^{\frac {1}{2}}$, где:

$GM$ — гравитационный параметр;

$a$ — большая полуось;

$e$ — эксцентриситет орбиты.

Перигелии планет Солнечной системы

Земля

Из-за гравитационных возмущений, действующих на Землю, дата прохождения перигелия нашей планетой каждый год смещается — Земля ежегодно приходит в точку перигелия спустя 2 недели после зимнего солнцестояния, примерно 2-5 января, когда в северном полушарии зима.

В 2024 году Земля прошла перигелий 3 января в 03:38 по московскому времени. Расстояние между планетой и Солнцем составило 147 100 632 км.

Согласно законам Кеплера, максимальная скорость движения Земли по орбите составляет 30,4 км/с и наблюдается в перигелии.

История и прогноз прохождения перигелия Землёй

Год	Дата	Время (московское)	Расстояние (км)
2020	5 января	10:47	147 091 144
2021	2 января	16:50	147 093 163
2022	4 января	9:52	147 105 052
2023	4 января	19:17	147 098 925
2024	3 января	03:38	147 100 632
2025	4 января	16:28	147 103 686
2026	3 января	20:15	147 099 894
2027	3 января	05:32	147 104 592
2028	5 января	15:28	147 100 687

Смена дат перигелия связана с присутствием Луны. Земля и Луна каждый месяц вращаются вокруг точки, называемой барицентром Земля — Луна, которая находится в среднем на расстоянии около 4700 км от центра Земли. Поскольку перигелий определяется расстоянием между центром Солнца и центром Земли, положение Земли в её ежемесячном движении вокруг барицентра Земля — Луна сильно влияет на время перигелия. В связи с тем, что положение Луны не повторяется из года в год в одну и ту же дату, не повторяется и положение Земли относительно барицентра. Это приводит к тому, что кажется квазислучайным изменением дат перигелия.

Другие планеты

Ниже приведены перигелии планет Солнечной системы на основании информации НАСА:

Планета	Расстояние (км)
Меркурий	46 001 009
Венера	107 476 170
Земля	147 098 291
Марс	206 655 215
Юпитер	740 679 835
Сатурн	1 349 823 615
Уран	2 734 998 229
Нептун	4 459 753 056

Прецессия перигелия небесных тел

Схема прецессии эллиптической орбиты

Параметры орбит планет Солнечной системы из-за взаимовлияния этих планет со временем претерпевают медленные изменения. В частности, ось орбиты постепенно поворачивается (в плоскости орбиты) в сторону орбитального движения, соответственно, смещается и перигелий. Перигелий Меркурия возвращается в исходное положение каждые 260 тысяч земных лет, для Юпитера этот период составляет около 300 тысяч лет.

В середине XIX века астрономы обнаружили, что указанное смещение для Меркурия происходит несколько быстрее, чем предсказывает Закон всемирного тяготения, позже аналогичную аномалию обнаружили и в движении других небесных тел.

Причина объясняется общей теорией относительности (ОТО); из уравнений ОТО вытекает именно такое значение смещения, которое наблюдается фактически. Добавочное смещение (релятивистская поправка) была посчитана и проверена для нескольких планет и астероидов:

Небесное тело	Эксцентриситет орбиты	Добавочное смещение перигелия, угловые секунды за столетие
		теоретическое	наблюдаемое
Меркурий	00000,205	00000043,0	00043,1 ± 0,5
Венера	00000,007	00000008,6	00008,4 ± 4,8
Земля	00000,017	00000003,8	00005,0 ± 1,2
Марс	00000,094	00000001,35	00001,1 ± 0,3
(1566) Икар	00000,827	00000010,1	00009,8 ± 0.8

Этимология

Термин происходит из составления двух древнегреческих слов: περί — вокруг, около, и ἥλιος — Солнце.

Английское слово perihelion появилось, предположительно, благодаря Иоганну Кеплер, который в 1596 году латинизировал ранее упомянутые слова в perihelium. Позднее, в 1680-х годах, термин приобрёл современный вид.

Подобные термины

Помимо антонима перигелия — афелия, существуют другие астрономические термины, указывающие на отдаление рассматриваемого объекта от Солнца. Так, есть термины апоцентр и перицентр, использующиеся для описания любых астрономических объектов, а не тех, что находятся на орбите вокруг Солнца.

Существуют более узкие понятия, связанные с конкретными небесными телами — апогей (астрономия) или перигей (Земля), апоиовий (Юпитер), апосатурний (Сатурн) и так далее.

Кроме того, разные исследователи создавали уникальные термины, такие как периботрон (англ. peribothron), перицинтион (англ. pericynthion) и перилун (англ. perilune).

См. также

• Апоцентр и перицентр
• Небесная механика
• Апогей (астрономия)

Примечания

Литература

• Субботин М. Ф. Введение в теоретическую астрономию (рус.). — Наука, 1968. — 800 с.
• Dendy R., Zeleznikar D., Zemba M. NASA Lunar Exploration – Gateway's Power and Propulsion Element Communications Links (англ.) // 38th International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC). Arlington, VA.. — 2021. Архивировано 29 марта 2022 года.
• Роузвер Н. Т. Перигелий Меркурия. От Леверье до Эйнштейна (рус.). — Мир, 1985. — 246 с.
• Богородский А. Ф. Всемирное тяготение (рус.). — Наукова думка, 1971. — 354 с.

Ссылки

• Земля в перигелии и афелии до 2100 года  (неопр.). Astropixels.com. Дата обращения: 17 января 2024.