Apsis (astronomi)

Bir cismin yörüngesindeki en uzak ve en yakın nokta
(Günberi ve günöte sayfasından yönlendirildi)

Apsis (Grekçeἁψίς (hapsís) kemer veya tonoz; /ˈæpsɪˌdz/ AP-sih-deez),[1][2] gök mekaniğinde, eliptik yörüngedeki bir cismin genelde sistemin kütle merkezi durumunda da olan çekim merkezine yörünge boyunca en yakın ve en uzak olduğu noktalara verilen addır.

Yörünge elemanlarını gösteren bir diyagram. F ve H sırasıyla enberi (Periapsis) ve enöte (Apoapsis) noktaları, aralarındaki kırmızı çizgi ise apsis çizgisidir

Genel anlamda cismin yörüngede, merkeze en yakın olduğu noktaya periapsis (enberi), en uzak olduğu noktaya ise apoapsis (enöte) denir. Dilimizde bu sözcükler, teknik adlandırmalarına uygun şekilde günberi, günöte, ayberi ve ayöte şeklinde de nitelenebilmektedir.

Periapsis ve apoapsis arasında çizilen düz çizgi apsis çizgisi olarak isimlendirilir. Bu çizgi elipsin ana eksenidir ve elips boyunca olan en uzun çizgiyi oluşturur.

Yörüngenin çevresinde bulunduğu gök cismine bağlı olarak apsis noktaları için farklı isimler türetilmiştir. En yaygın olanı Dünya çevresindeki bir yörüngeyi betimlerken kullanılan apoje ve perijedir. Apoje, Dünya çevresindeki yörüngelerde apoapsisi tanımlarken, perije de periapsisi belirtir. Ayrıca Güneş merkezli yörüngeler için benzer şekilde perihelion (günberi) ve aphelion (günöte) terimleri kabul edilmiş olup, Ay merkezli yörüngeler için de Apollo Projesi esnasında pericynthion ve apocynthion sözcükleri tercih edilmiştir.

Bir gök cisminin kütleçekiminde bulunduğu ana cisme olan en uzak ve en yakın noktalarına verilen isimler
(1) en uzak(X) ikincil cisim(3) birincil cisim(2) en yakın
apogeeAyDünyaperigee
apojoveGanymedeJüpiterperijove
aphelionDünyaGüneşperihelion
aphelionJüpiterGüneşperihelion
aphelionHalley Kuyruklu Yıldızı Güneşperihelion
apoastronötegezegenyıldızperiastron
apocenterkuyruklu yıldızlar v.b.birincil cisimpericenter
apoapsiskuyruklu yıldızlar v.b.birincil cisimperiapsis

Genel tanım

değiştir
 
Etkileşimli eliptik yörüngelerden oluşan iki gövdeli sistem: Daha küçük olan uydu cisim (mavi) ana cismin (sarı) yörüngesinde dönmektedir; her ikisi de ortak kütle merkezleri (ya da barycenter) (kırmızı +) etrafında eliptik yörüngelerdedir. ∗Mesafe olarak periapsis ve apoapsis: Yörünge aracı ile ana gövdesi arasındaki en küçük ve en büyük mesafeler.

Herhangi bir eliptik yörüngede iki apsis bulunur. Her bir apsis için tanımlama en uzak nokta için apo- (Grekçeἀπ(ό), (ap(o)-)) gibi öneklerden veya en yakın nokta için peri- (Grekçeπερί (peri-)), gibi ön eklerden oluşturulmaktadır. Bu ön eklere birincil cisme ilişkin niteleyici ibarelerin eklenmesiyle referans alınan cisme en uzak veya en yakın noktalar belirtilmektedir. Örneğin Dünya için Yunan mitolojisindeki Gaia'ya atıfla son ek -gee'dir ve "apogee" ve "perigee" olarak en uzak veya en yakın noktalar nitelenmektedir. Güneş için ise yine Yunan mitolojisindeki Helios'a atıfla son ek -helion kullanılır ve bu nedenle Güneş'e en uzak ve en yakın konumları nitelemek için "aphelion" ve "perihelion" adları kullanılır.

Newton'un hareket yasalarına göre, tüm periyodik yörüngeler elips şeklindedir. İki cismin ağırlık merkezi(barycenter) büyük cismin içindeki bir noktada yer alabilir - örneğin, Dünya-Ay ağırlık merkezi Dünya'nın merkezinden yüzeyine kadar olan yolun yaklaşık %75'i noktasındadır. Büyük kütleye kıyasla küçük kütle ihmal edilebilir düzeydeyse (örneğin uydular için), yörünge parametreleri küçük kütleden bağımsızdır.

Son ek olarak kullanıldığında -apsis- terimi birincil cisimden yörüngede bulunan cisme olan iki mesafeyi ifade edebilir: Bunlar; 1) periapsis noktası veya 2) apoapsis noktasıdır. Apsis çizgisi, bir yörünge boyunca en yakın ve en uzak noktaları birleştiren çizginin mesafesini belirtir; aynı zamanda basitçe bir ana cismin yörüngesinde dönen bir cismin en uç aralığını ifade eder.

Yörünge mekaniğinde, apsisler teknik olarak merkezi cismin kütle merkezi ile yörüngedeki cismin kütle merkezi arasında ölçülen mesafeyi ifade eder. Bununla birlikte, bir uzay aracı söz konusu olduğunda, bu terimler genellikle uzay aracının merkezi gövdenin yüzeyi üzerindeki yörünge yüksekliğini ifade etmek için kullanılır.

Terminoloji

değiştir

Teknik kullanımda periapsis/apoapsis (enberi/enöte) tercih edilmesine rağmen "pericenter" ve "apocenter" ("galaktik enberi" ve "galaktik enöte") kelimeleri de sıklıkla görülür.

  • Birincil cismin belirtilmediği genel durumlarda, yörüngelerin en uç noktalarını adlandırmak için pericenter ve apocenter terimleri kullanılır; periapsis ve apoapsis (veya apapsis) eşdeğer alternatiflerdir, ancak bu terimler aynı zamanda sıklıkla mesafelere, yani yörünge aracı (orbiter) ile ana cisim arasındaki en küçük ve en büyük mesafelere atıfta bulunur.
  • Güneş etrafında dönen bir cisim için en az mesafe noktası perihelion (günberi), en büyük mesafe noktası ise aphelion'dur (günöte). Diğer yıldızların etrafındaki yörüngeler söz konusu olduğunda ise bu terimler periastron ve apastron olur.
  • Ay da dahil olmak üzere Dünya'nın bir uydusu söz konusu olduğunda, en yakın mesafe noktası perigee (yerberi) ve en uzak mesafe noktası apogee'dir (yeröte) (Grekçe: Γῆ (), "kara" veya "yeryüzü" anlamına gelir).[3]
  • Ay yörüngesindeki nesneler için, en yakın mesafe noktası pericynthion (ayberi) ve en uzak mesafe apocynthion (ayöte) olarak adlandırılır. Perilune ve apolune terimlerinin yanı sıra periselene ve aposelene terimleri de kullanılmaktadır.[4] Ay'ın doğal uyduları olmadığı için bu sadece insan yapımı nesneler için geçerlidir.

Etimoloji

değiştir

Türkçede genellikle bir cismin ana cisme en uzak konumu nitelenirken enöte, en yakın konumu nitelenirken enberi terimleri kullanılmakta olup, bununla birlikte Güneş'e referanslı mesafeler için günöte ve günberi; Ay referanslı mesafeler için ise ayöte ve ayberi kullanımına da rastlanmaktadır.

Perihelion ve aphelion sözcükleri Johannes Kepler[5] tarafından gezegenlerin Güneş etrafındaki yörünge hareketlerini tanımlamak için türetilmiştir. Bu sözcükler, Yunanca Güneş anlamına gelen ἥλιος ya da hēlíos sözcüğüne peri- (Yunanca: περί, yakın) veya apo- (Yunanca: ἀπό, uzak) ön eklerinin eklenmesiyle oluşturulmuştur.

Diğer gök cisimleri için çeşitli terimler kullanılmaktadır. Astronomi literatüründe -gee, -helion, -astron ve -galacticon sonekleri sırasıyla Dünya, Güneş, yıldızlar ve galaksi merkezlerinden bahsederken sıklıkla kullanılır. Jüpiter için zaman zaman -jove eki kullanılır, ancak Satürn için son 50 yılda çok nadiren de olsa -saturnium eki kullanılmıştır. Ayrıca -gee formu, sadece Dünya'ya uygulamak yerine, "herhangi bir gezegen" terimine en yakın genel bir yaklaşım olarak da kullanılmaktadır.

Apollo programı sırasında, Ay'ın yörüngesinde dönmekten bahsederken pericynthion ve apocynthion terimleri kullanılmıştır; bu adlandırma Yunan mitolojisindeki ay tanrıçası Artemis'in alternatif bir adı olan Cynthia'ya atıfta bulunur.[6] Daha yakın zamanlarda, Artemis programı sırasında perilune ve apolune terimleri de kullanılmıştır.[7]

Kara deliklerle ilgili olarak, Yunanca "bothron", çukur ifadesinden türetilen peribothron terimi ilk kez J. Frank ve M. J. Rees tarafından 1976 tarihli bir makalede kullanılmıştır.[8] W. R. Stoeger'e Yunanca çukur kelimesini kullanarak bir terim yaratmayı önerdiği için teşekkür ederler:

Günberi (perihelion) ve Günöte (aphelion)

değiştir
 
Bir cismin en yakın (perihelion) ve en uzak (aphelion) noktalarıyla Güneş etrafındaki doğrudan yörüngesinin şeması.

Günberi (perihelion) (q) ve günöte (aphelion) (Q), bir cismin Güneş etrafındaki doğrudan yörüngesinin sırasıyla en yakın ve en uzak noktalarıdır.

Belirli bir devirdeki salınım unsurlarının farklı bir devirdeki salınım unsurlarıyla etkin bir şekilde karşılaştırılması bazı farklılıklar yaratacaktır. Altı salınım unsurundan biri olarak günberi-geçiş zamanı, iki cisim modeli dışında tam dinamik model kullanılarak Güneş'e olan gerçek minimum mesafenin kesin bir tahmini değildir. Günberi geçişinin kesin tahminleri ise sayısal entegrasyon gerektirmektedir.

Gezegenler (İç ve Dış Güneş Sistemi Elemanları)

değiştir

Aşağıdaki iki resim Güneş Sistemi gezegenlerinin yörüngelerini, yörünge düğümlerini ve perihelion (q) ve aphelion (Q) konumlarını[9] Dünya'nın yörünge düzlemiyle eş düzlemde olan Dünya'nın ekliptik düzleminin kuzey kutbunun üstünden görüldüğü şekliyle göstermektedir. Gezegenler Güneş'in etrafında saat yönünün tersine hareket ederler ve her gezegen için yörüngelerinin mavi kısmı ekliptik düzlemin kuzeyinde, pembe kısmı ise güneyinde hareket eder ve noktalar perihelion (yeşil) ile aphelion'u (turuncu) gösterir.

İlk görüntü (sol altta) Güneş'ten dışa doğru Merkür, Venüs, Dünya ve Mars olarak konumlanmış iç gezegenleri göstermektedir. Dünya yörüngesi sarı renklidir ve yörünge referans düzlemini temsil eder. İlkbahar ekinoksu zamanında Dünya şeklin en altındadır. İkinci görüntü (sağ altta) Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün olmak üzere dış gezegenleri göstermektedir.

Yörünge düğümleri, bir gezegenin eğik yörüngesinin referans düzlemiyle kesiştiği "düğümler çizgisinin" iki uç noktasıdır;[10] burada bir yörüngenin mavi bölümünün pembe ile buluştuğu noktalar olarak 'görülebilirler'.

Dünya'nın günberi ve günöte mesafeleri

değiştir

Günümüzde Dünya, Aralık gündönümünden yaklaşık 14 gün sonra, Ocak ayı başlarında günberi mesafesine ulaşır. Günberi noktasında Dünya'nın merkezi Güneş'in merkezinden yaklaşık 0.98329 astronomik birim (AU) veya 147.098.070 km (91.402.500 mi) uzaklıktadır. Buna karşılık, Dünya Temmuz ayı başlarında, Haziran gündönümünden yaklaşık 14 gün sonra günöte mesafesine ulaşmaktadır. Dünya'nın ve Güneş'in merkezleri arasındaki günöte mesafesi yaklaşık 1,01671 AU veya 152.097.700 km (94.509.100 mi)'dir.

Günberi ve günöte noktaları, Milankovitch döngüleri olarak bilinen döngüsel kalıpları takip eden devinim ve diğer yörüngesel faktörler nedeniyle zaman içinde değişir. Kısa vadede, bu tarihler bir yıldan ötekine 2 güne kadar değişebilir.[11] Bu önemli değişim Ay'ın varlığından kaynaklanmaktadır: Dünya-Ay barycenteri Güneş etrafında sabit bir yörüngede hareket ederken, bundan ortalama 4.700 kilometre (2.900 mil) uzaklıkta olan Dünya'nın kütle merkezinin konumu herhangi bir yöne kayabilir ve bu da Güneş'in ve Dünya'nın merkezleri arasındaki gerçek en yakın yaklaşımın zamanlamasını etkiler.[12]

Günöte noktasında artan mesafe nedeniyle, Güneş'ten gelen radyasyonun yalnızca %93,55'i Dünya yüzeyinin belirli bir alanına günberi noktasında olduğu kadar düşer, ancak bu, Dünya'nın ekseninin Dünya'nın yörünge düzlemine göre 23,4° eğik olmasından kaynaklanan mevsimleri hesaba katmaz.[13] Nitekim, hem günberi hem de günöte noktasında bir yarımkürede yaz olurken diğerinde kış olur. Kış, Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığına bakılmaksızın, güneş ışığının en az doğrudan vurduğu yarımkürede, yaz ise güneş ışığının en doğrudan vurduğu yerde yaşanır.

Kuzey yarımkürede yaz, güneş radyasyonunun en düşük olduğu günöte noktasıyla ile aynı zamanda gerçekleşir. Buna rağmen, kuzey yarımküredeki yazlar güney yarımküredekinden ortalama 23 °C (41 °F) daha sıcaktır, çünkü kuzey yarımküre denizlerden daha kolay ısıtılabilen daha büyük kara kütleleri içerir.[14]

Ancak günberi ve günötenin mevsimler üzerinde dolaylı bir etkisi vardır: Dünya'nın yörünge hızı günötede minimum ve günberide ise maksimum olduğundan, gezegenin Haziran gündönümünden Eylül ekinoksuna kadar yörüngede dönmesi, Aralık gündönümünden Mart ekinoksuna kadar dönmesinden daha uzun sürer. Bu nedenle kuzey yarımküredeki yaz, güney yarımküredeki yazdan (89 gün) biraz daha uzun sürer (93 gün).[15]

Astronomlar genellikle Koç'un İlk Noktası'na göre günberi zamanlamasını gün ve saat cinsinden değil, enberi boylamı (periapsis boylamı da denir) olarak adlandırılan bir yörünge yer değiştirme açısı olarak ifade ederler. Dünya'nın yörüngesi için bu değer 2000 yılında yaklaşık 282,895° olarak gerçekleşmiş; 2010 yılına gelindiğinde ise, bir derecenin küçük bir kesri kadar ilerleyerek yaklaşık 283,067° olmuştur.[16]

Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesi için apsis zamanı genellikle mevsimlere göre bir zaman olarak ifade edilir, çünkü bu eliptik yörüngenin mevsimsel değişimlere katkısını belirler. Mevsimlerin değişimi esas olarak, ekliptik düzlemden ölçülen Dünya ekseninin eğiminin bir sonucu olan Güneş'in yükselme açısının yıllık döngüsü tarafından kontrol edilir. Dünya'nın eksantrikliği ve diğer yörünge unsurları sabit değildir, ancak gezegenlerin ve güneş sistemindeki diğer nesnelerin bozucu etkileri nedeniyle yavaşça değişir (Milankoviç döngüleri).

Çok uzun bir zaman ölçeğinde, günberi ve günöte tarihleri mevsimler boyunca ilerler ve 22.000 ila 26.000 yılda bir tam döngü yaparlar. Yıldızların Dünya'dan görülen konumlarında apsidal presesyon(kubbemsi yalpalanma) olarak adlandırılan ve yörüngesel salınıma benzeyen bir duruma karşılık gelen bir hareket görülür. Geçmiş ve gelecek yıllara ait günberi ve günöte tarih ve saatleri aşağıdaki tabloda listelenmiştir:[17]

Yıl Günberi Günöte
Tarih Saat (UT) Tarih Saat (UT)
2010 3 Ocak 00:09 6 Temmuz 11:30
2011 3 Ocak 18:32 4 Temmuz 14:54
2012 5 Ocak 00:32 5 Temmuz 03:32
2013 2 Ocak 04:38 5 Temmuz 14:44
2014 4 Ocak 11:59 4 Temmuz 00:13
2015 4 Ocak 06:36 6 Temmuz 19:40
2016 2 Ocak 22:49 4 Temmuz 16:24
2017 4 Ocak 14:18 3 Temmuz 20:11
2018 3 Ocak 05:35 6 Temmuz 16:47
2019 3 Ocak 05:20 4 Temmuz 22:11
2020 5 Ocak 07:48 4 Temmuz 11:35
2021 2 Ocak 13:51 5 Temmuz 22:27
2022 4 Ocak 06:55 4 Temmuz 07:11
2023 4 Ocak 16:17 6 Temmuz 20:07
2024 3 Ocak 00:39 5 Temmuz 05:06
2025 4 Ocak 13:28 3 Temmuz 19:55
2026 3 Ocak 17:16 6 Temmuz 17:31
2027 3 Ocak 02:33 5 Temmuz 05:06
2028 5 Ocak 12:28 3 Temmuz 22:18
2029 2 Ocak 18:13 6 Temmuz 05:12

Diğer gezegenler

değiştir

Aşağıdaki tablo, gezegenlerin ve cüce gezegenlerin günberi ve günöte konumlarında Güneş'e olan uzaklıklarını göstermektedir.[18]

Cisim tipi Cisim Günberide Güneş'e olan mesafe Günötede Güneş'e olan mesafe Fark

(%)

Güneş ışınımı

farkı (%)

Gezegenler Merkür 46.001.009 km (28.583.702 mi) 69.817.445 km (43.382.549 mi) 34% 57%
Venüs 107.476.170 km (66.782.600 mi) 108.942.780 km (67.693.910 mi) 1.3% 2.8%
Dünya 147.098.291 km (91.402.640 mi) 152.098.233 km (94.509.460 mi) 3.3% 6.5%
Mars 206.655.215 km (128.409.597 mi) 249.232.432 km (154.865.853 mi) 17% 31%
Jüpiter 740.679.835 km (460.237.112 mi) 816.001.807 km (507.040.016 mi) 9.2% 18%
Satürn 1.349.823.615 km (838.741.509 mi) 1.503.509.229 km (934.237.322 mi) 10% 19%
Uranüs 2.734.998.229 km (1,699449110×109 mi) 3.006.318.143 km (1,868039489×109 mi) 9.0% 17%
Neptün 4.459.753.056 km (2,771162073×109 mi) 4.537.039.826 km (2,819185846×109 mi) 1.7% 3.4%
Cüce

gezegenler

Ceres 380.951.528 km (236.712.305 mi) 446.428.973 km (277.398.103 mi) 15% 27%
Plüton 4.436.756.954 km (2,756872958×109 mi) 7.376.124.302 km (4,583311152×109 mi) 40% 64%
Haumea 5.157.623.774 km (3,204798834×109 mi) 7.706.399.149 km (4,788534427×109 mi) 33% 55%
Makemake 5.671.928.586 km (3,524373028×109 mi) 7.894.762.625 km (4,905578065×109 mi) 28% 48%
Eris 5.765.732.799 km (3,582660263×109 mi) 14.594.512.904 km (9,068609883×109 mi) 60% 84%

Formüller

değiştir

Şu formüller ile bir yörüngenin apoapsis ve periapsisi karakterize edilebilir:

  • Periapsis: Yörünge boyunca en yüksek hız   şeklindedir ve merkeze uzaklığı   olan periapsis noktasında sağlanır.
  • Apoapsis: Yörünge boyunca en düşük hız   şeklindedir ve merkeze uzaklığı
  •   olan dolma noktasında sağlanır.

Burada

  •   yarı ana eksen.
  •   standart yer çekimsel parametre.
  •   ise yörünge eğikliğidir ve   şeklinde tanımlanır.

Kaynakça

değiştir
  1. ^ "apsis". Dictionary.com Unabridged. Random House. 
  2. ^ "apsis". The American Heritage Dictionary of the English Language. 5. Boston: Houghton Mifflin Harcourt. 
  3. ^   Chisholm, Hugh, (Ed.) (1911). "Perigee". Encyclopædia Britannica. 21 (11. bas.). Cambridge University Press. s. 149. 
  4. ^ "Basics of Space Flight". NASA. 30 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Mayıs 2017. 
  5. ^ Klein, Ernest, A Comprehensive Etymological Dictionary of the English Language, Elsevier, Amsterdam, 1965. (Archived version)
  6. ^ "Apollo 15 Mission Report". Glossary. 19 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Ekim 2009. 
  7. ^ R. Dendy; D. Zeleznikar; M. Zemba (27 Eylül 2021). NASA Lunar Exploration – Gateway's Power and Propulsion Element Communications Links. 38th International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC). Arlington, VA. 29 Mart 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: Haziran 18, 2022. 
  8. ^ Frank, J.; Rees, M.J. (1 Eylül 1976). "Effects of massive black holes on dense stellar systems". MNRAS. 176 (6908): 633-646. Bibcode:1976MNRAS.176..633F. doi:10.1093/mnras/176.3.633. 
  9. ^ "the definition of apsis". Dictionary.com. 8 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Kasım 2015. 
  10. ^ Darling, David. "line of nodes". The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight. 23 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Mayıs 2007. 
  11. ^ "Perihelion, Aphelion and the Solstices". timeanddate.com. Ocak 3, 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: Ocak 10, 2018. 
  12. ^ "Variation in Times of Perihelion and Aphelion". Astronomical Applications Department of the U.S. Naval Observatory. 11 Ağustos 2011. Ocak 11, 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: Ocak 10, 2018. 
  13. ^ "Solar System Exploration: Science & Technology: Science Features: Weather, Weather, Everywhere?". NASA. 29 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Eylül 2015. 
  14. ^ "Earth at Aphelion". Space Weather. Haziran 2008. 17 Temmuz 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Temmuz 2015. 
  15. ^ Rockport, Steve C. "How much does aphelion affect our weather? We're at aphelion in the summer. Would our summers be warmer if we were at perihelion, instead?". Planetarium. University of Southern Maine. 6 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Temmuz 2020. 
  16. ^ "Data.GISS: Earth's Orbital Parameters". data.giss.nasa.gov. 2 Ekim 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  17. ^ Espenak, Fred. "Earth at Perihelion and Aphelion: 2001 to 2100". astropixels. 13 Temmuz 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Haziran 2021. 
  18. ^ "NASA planetary comparison chart". 4 Ağustos 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Ağustos 2016. 

Dış bağlantılar

değiştir