Apsyda (astronomia)

Apsyda – jeden z dwóch skrajnych punktów orbity eliptycznej. Apsydami są:

• perycentrum (peryapsis) – punkt orbity najbliższy środkowi masy układu, zwykle ciału centralnemu o masie znacznie większej od mniejszego ciała obiegającego, tzw. punkt największego zbliżenia; grecki przedrostek pery- oznacza w tym kontekście „przy”^[1]
• apocentrum (apoapsis) – punkt orbity najdalszy środkowi masy układu, tzw. punkt największego oddalenia; grecki przedrostek apo- oznacza w tym kontekście „odległy” lub „oddalony”^[2].

Elementy eliptycznej orbity ciała niebieskiego (A) krążącego wokół Ziemi (B). Literami G i H zaznaczono, kolejno, perycentrum (perygeum) i apocentrum (apogeum), a czerwony odcinek GH to linia apsyd.

Apogeum i perygeum

Linia prosta łącząca apsydy orbity – perycentrum z apocentrum – nazywa się linią apsyd^[3] (na rysunku obok czerwony odcinek GH).

Ujęcie matematyczne

Wartości apsyd można wyznaczyć z następujących równań:

• Perycentrum:

maksymalna prędkość ${\displaystyle v_{\mathrm {per} }={\sqrt {\frac {(1+e)\mu }{(1-e)a}}}}$ przy najmniejszej odległości, co daje ${\displaystyle r_{\mathrm {per} }=(1-e)a}$ (odległość perycentrum)

• Apocentrum:

najmniejsza prędkość ${\displaystyle v_{\mathrm {ap} }={\sqrt {\frac {(1-e)\mu }{(1+e)a}}}}$ przy największej odległości ${\displaystyle r_{\mathrm {ap} }=(1+e)a}$ (odległość apocentrum),

gdzie:

${\displaystyle a}$ – długość półosi wielkiej

${\displaystyle e}$ – mimośród orbity (ekscentryczność)

${\displaystyle \mu }$ – standardowy parametr grawitacyjny

Własności

${\displaystyle e={\frac {r_{\mathrm {ap} }-r_{\mathrm {per} }}{r_{\mathrm {ap} }+r_{\mathrm {per} }}}=1-{\frac {2}{{\frac {r_{\mathrm {ap} }}{r_{\mathrm {per} }}}+1}}}$

• Średnia arytmetyczna obu odległości daje wielkość półosi wielkiej orbity, ${\displaystyle a}$
• Średnia geometryczna obu odległości daje wielkość półosi małej orbity, ${\displaystyle b}$
• Średnia geometryczna obu prędkości ${\displaystyle (v_{\mathrm {per} },v_{\mathrm {ap} }),}$ równa ${\displaystyle {\sqrt {-2\epsilon }},}$ mówi o ile trzeba zwiększyć prędkość ciała obiegającego, by osiągnęło, tzw. prędkość ucieczki, czyli drugą prędkość kosmiczną.

Nazewnictwo

Apsydy ważnych ciał niebieskich, w szczególności Układu Słonecznego, mają własne nazwy. Pochodzą one od greckiej lub łacińskiej, nazwy ciała niebieskiego.

Ciało centralne	Nazwa peryapsis	Nazwa apoapsis
Czarna dziura	perinigricon, perimelasma[a]	aponigricon, apomelasma[a]
Galaktyka	perygalacticon	apogalacticon
Gwiazda	peryastron (periastron)[4]	apastron[5] (apoastron[6])[b]
Jowisz	peryjowium, peryzene	apjowium, apozene
Księżyc	perycyntion[c], peryselenium, perylune[c], perysel, peryselene	apocyntion[c], aposelenium[6], apolune[c], aposel, aposelene
Mars	peryreum, periareion	apareum, apoareion
Merkury	peryhermion	apohermion
Neptun	peryposeidion	apoposeidion
Pluton[d]	peryhadion	apohadion
Saturn	perysaturnium, perykrone	apsaturnium, apokrone
Słońce	peryhelium	aphelium, apfelium
Uran	peryuranion	apouranion
Wenus	peryafrum, perycytherion, perycytherean, perikrition	apafrum, apocytherion, apocytherean, apokrition
Ziemia	perygeum	apogeum

Apsydy orbity Ziemi

Schemat położenia i oświetlenia Ziemi w peryhelium i aphelium

Ziemia przechodzi przez aphelium i peryhelium swojej orbity, odpowiednio, w lipcu i w styczniu. Z powodu zjawiska precesji, związek apsyd z porami roku na Ziemi ulega stopniowemu odwróceniu z okresem 25 765 lat (rok platoński).

Daty i godziny przejścia Ziemi przez apsydy w latach 2000–2025^[7]

Rok Peryhelium (UTC+1) Aphelium (UTC+2) 2000 3 stycznia, 06:18 4 lipca, 01:49 2001 4 stycznia, 09:52 4 lipca, 15:37 2002 2 stycznia, 15:09 6 lipca, 05:47 2003 4 stycznia, 06:02 4 lipca, 07:40 2004 4 stycznia, 18:42 5 lipca, 12:54 2005 2 stycznia, 01:35 5 lipca, 06:58 2006 4 stycznia, 16:30 4 lipca, 01:10 2007 3 stycznia, 20:43 7 lipca, 01:53 2008 3 stycznia, 00:51 4 lipca, 09:41 2009 4 stycznia, 16:30 4 lipca, 03:40 2010 3 stycznia, 01:09 6 lipca, 13:30 2011 3 stycznia, 19:32 4 lipca, 16:54 2012 5 stycznia, 01:32 5 lipca, 05:32

Rok Peryhelium (UTC+1) Aphelium (UTC+2) 2013 2 stycznia, 05:38 5 lipca, 16:44 2014 4 stycznia, 12:59 4 lipca, 02:13 2015 4 stycznia, 07:36 6 lipca, 21:40 2016 2 stycznia, 23:49 4 lipca, 18:24 2017 4 stycznia, 15:18 3 lipca, 22:11 2018 3 stycznia, 06:35 6 lipca, 18:47 2019 3 stycznia, 06:20 5 lipca, 00:11 2020 5 stycznia, 08:48 4 lipca, 13:35 2021 2 stycznia, 14:51 6 lipca, 00:27 2022 4 stycznia, 07:55 4 lipca, 09:11 2023 4 stycznia, 17:17 6 lipca, 22:07 2024 3 stycznia, 01:39 5 lipca, 07:06 2025 4 stycznia, 14:28 3 lipca, 21:55

Uwagi

1. Terminy pery- i apomelasma (z greckiego) zostały użyte przez Geoffreya Landisa w 1998, nim w literaturze naukowej (w 2002) pojawiły się terminy peri- i aponigricon (z łaciny).
2. Najczęściej nazwa ta odnosi się do gwiazd podwójnych.^{[potrzebny przypis]}
3. Formy z -cynthion, według niektórych, zarezerwowane są dla sztucznych satelitów Księżyca. Inni rezerwują końcówkę -lune dla obiektów wystrzelonych z Księżyca, zaś -cynthion dla wystrzelonych spoza Księżyca. Forma -cynthion była używana w programie Apollo, zgodnie z decyzją NASA z 1964.
4. Od 2006 roku Pluton nie jest uznawany za planetę.