Perihélium — a Naphoz legközelebbi pont és hatása a Földre

Perihélium: a Naphoz legközelebbi pont magyarázata, hatása a Földre, januári közelség, évszakok és Milankovics-ciklusok áttekintése.

A perihélium egy bolygó, aszteroida vagy üstökös pályájának az a pontja, amely a legközelebb van a Naphoz. Ez az aphélium ellentéte, amely a Naptól legtávolabbi pont.

A perihélium szó a görög "peri", azaz közel, és a "Héliosz", azaz a Nap görög istene szavakból származik. Ezért nevezik perihéliumnak. (A hasonló szó, a perigeum, valamilyen objektum Föld körüli pályájának legközelebbi pontjára utal).

Naprendszerünkben minden bolygó, üstökös és aszteroida megközelítőleg elliptikus (egyfajta nem kör alakú) pályán kering. Így mindegyiknek van egy Naphoz legközelebbi és egy Naptól legtávolabbi pontja: a perihélium és az afélium. A pálya excentricitása a pálya laposságát méri. Egy égitestnek a Nap körüli egyetlen keringése csak megközelítőleg elliptikus, mivel a perihélium precessziója miatt a pálya nem lehet egyszerű zárt görbe, például ellipszis. Ez okozza a Milankovich-ciklusokat.

A Föld minden évben január 3. körül kerül a legközelebb a Naphoz. A Föld januárban a legközelebbi és júliusban a legtávolabbi pontja között 3,1 millió mérföld (5 millió kilométer) a távolságkülönbség. A Föld január elején mintegy 147,1 millió kilométerre (91,4 millió mérföldre) van a Naptól, míg július elején mintegy 152 millió kilométerre (94,5 millió mérföldre).

Amikor a Föld a legközelebb van a Naphoz, az északi féltekén tél van, a déli féltekén pedig nyár. Így látható, hogy a Föld Naptól való távolsága nem okoz észrevehető változást az évszakokban; a távolságbeli különbségek viszonylag csekély hatását némileg elfedik a főként óceáni déli félteke és a félig kontinentális északi félteke közötti különbségek. A földi évszakok tehát főként azért jönnek és mennek, mert a Föld nem pontosan függőleges tengellyel forog a Nap körüli pályánk síkjához képest. A Föld tengelyferdülése 23,5 fok. Ezáltal a Nap decemberben és januárban délebbre kerül, így északon tél van, délen pedig nyár. Így a tél a földgömbnek arra a részére esik, ahol a legkevésbé közvetlenül éri a napfény. A nyár a földgömbnek arra a részére esik, ahová a legközvetlenebbül esik a napfény.

Részletesebb magyarázat és fogalmi kiegészítések

A perihélium az égitest pályájának abszolút geometriai jellemzője: ha a pálya ellipszis, akkor a perihélium távolsága a Naptól egyszerűen kiszámítható a fél nagytengely (a) és az excentricitás (e) segítségével:

r_peri = a (1 − e),

és az afélium távolsága: r_aph = a (1 + e). Itt az a az ellipszis fél nagytengelye, az e pedig a pálya excentricitása (0 esetén kör, nagyobb értékeknél egyre lapítottabb ellipszis).

Perihélium hatása az égitest mozgására és a Napból érkező energiára

• Sebesség változása: Kepler második törvénye miatt egy égitest gyorsabban halad a pálya azon szakaszán, amely a perihéliumhoz közelebb van, és lassabban, amikor az afélium közelébe ér. Ezért az égitestek kisebb időt töltenek a pálya Naphoz közeli részén.
• Naperősség és hőmérséklet: A Napból érkező sugárzás intenzitása az átlagos távolság négyzetével fordítottan arányos. A Föld esetében ez a különbség perihel és afel helyzet között közel 6–7% az érkező napsugárzásban — tehát a Föld a perihélium környékén valamivel több energiát kap a Naptól, de ez önmagában nem okozza az évszakok váltakozását.
• Üstökösök és kisbolygók: üstökösök perihéliuma különösen fontos: a Nap közelébe kerülve a jég és por intenzíven párologni kezd, ami fényes koma és csóva kialakulásához vezet. Kis excentricitású pályákon a perihélium nagymértékben befolyásolja az objektum aktivitását.

A Föld perihéliuma: időpontok és éghajlati szerep

Bár a Föld perihéliuma általában minden évben január elejére esik (jellemzően január 2. és 5. közé), ez a pontos napévig változik a naptári rendszer (szökőévek) és a bolygóközi gravitációs hatások miatt. Ezek a hatások a perihélium időpontját és a pálya elemeit lassan módosítják évezredek alatt.

Fontos megjegyezni, hogy a Föld évszakait túlnyomórészt a tengelyferdülés (a tengely dőlése a pályasíkhoz képest) és ennek évenkénti pozíciója határozza meg, nem pedig a Naptól való pillanatnyi távolság. A perihélium elhelyezkedése a naptári éven belül azonban befolyásolja azt, hogy az északi és déli félteke milyen távolságon osztozik a Nap energiájából hosszabb időszakokra vetítve — ez a hatás Milankovics-ciklusok komponensei közé tartozik, amelyek több tízezer éves skálán alakítják a földi éghajlatot.

Perihélium precessziója és hosszú távú hatások

A perihélium helyzete a pályán nem állandó: a pálya argumentuma (azaz a perihélium iránya) lassan elfordul, ezt hívjuk perihélium precessziójának (vagy apszidális precessziónak). Ezt a jelenséget a bolygók közötti gravitációs kölcsönhatások, valamint kisebb relativisztikus hatások is befolyásolják. A perihélium precessziója együtt hat az ún. tengelyprecesszióval (az évszakok és a pálya relatív helyzete közötti viszony hosszú távú változásai), és így közrejátszik a glaciális–interglaciális ciklusok kialakulásában.

Összefoglalás

• A perihélium a Naphoz legközelebbi pont egy égitest pályáján.
• Matematikailag r_peri = a (1 − e), az afélium pedig r_aph = a (1 + e).
• Perihelion közelében az égitest gyorsabban mozog, és a Napból érkező sugárzás intenzívebb; a Földön ez azonban nem az évszakok fő oka.
• Perihélium helyzete és ideje évezredek alatt lassan változik, ami hosszú távon befolyásolja az éghajlatot.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a perihélium?

K: Mit jelent a "peri" szó?

K: Mit jelent a "Helios" kifejezés?

K: Miben különbözik a keringési pálya a körtől?

K: Mikor van a Föld a legközelebb a Naphoz?

Keresés betűvel