Di Kenrick Vezina – Aggiornato il 24 marzo 2022

In astrofisica, il perielio è il punto dell'orbita in cui un corpo celeste si avvicina di più al Sole. Il termine deriva dalle parole greche peri (vicino) e Helios (Sole). La sua controparte, l'afelio , segna la distanza massima dal Sole. Anche se le comete rappresentano l'esempio più iconico (mostrano chiome luminose e code luminose quando sono vicine al perielio), gli stessi principi si applicano a ogni oggetto in orbita.

Eccentricità:perché la maggior parte delle orbite non sono circolari

La nostra immagine comune del percorso della Terra come un cerchio perfetto è una semplificazione. In realtà quasi tutte le orbite planetarie, compresa quella della Terra, sono leggermente ellittiche. La deviazione da un cerchio perfetto è quantificata dall'eccentricità dell'orbita , un numero adimensionale compreso tra 0 e 1. Un'eccentricità pari a 0 denota un cerchio perfetto; valori più alti indicano ellissi sempre più allungate. Ad esempio, l'eccentricità della Terra è di circa 0,0167, mentre l'orbita della cometa di Halley ha un'eccentricità di 0,967.

Proprietà chiave di un'ellisse

• Foci :Due punti che definiscono la forma dell'ellisse; il Sole occupa un fuoco in un'orbita eliocentrica.
• Centro :Il punto medio dell'ellisse.
• Asse maggiore :il diametro più lungo che passa per entrambi i fuochi e per il centro; i suoi punti finali sono i vertici.
• Semiasse maggiore :Metà dell'asse maggiore, la distanza dal centro a un vertice.
• Vertici :I punti più estremi dell'ellisse; corrispondono al perielio e all'afelio in termini orbitali.
• Asse minore :il diametro più corto, perpendicolare all'asse maggiore e passante per il centro; i suoi punti finali sono i co‑vertici.
• Asse semi-minore :metà dell'asse minore, la distanza più breve dal centro a un co-vertice.

Calcolo dell'eccentricità dagli assi

Conoscendo le lunghezze del semiasse maggiore e del semiasse minore, l'eccentricità può essere calcolata con:

\(\text{eccentricità}^2 =1.0-\frac{\text{semiasse minore}^2}{\text{semiasse maggiore}^2}\)

Le distanze astronomiche sono solitamente espresse in unità astronomiche (UA), dove 1 AU ≈ 149,6 milioni di km. Le unità degli assi devono essere coerenti, ma non è necessario che siano AU.

Determinazione delle distanze del perielio e dell'afelio

Una volta noti il semiasse maggiore (a) e l'eccentricità (e), le distanze orbitali più vicina e più lontana dal Sole vengono calcolate come:

\(\text{perielio} =a(1- e)\)

\(\text{afelio} =a(1+ e)\)

Esempio:Marte

Marte ha un semiasse maggiore di 1,524 UA e un'eccentricità di 0,0934.

\(\text{perielio}_{\text{Marte}} =1,524\,(1-0,0934) =1,382\,\text{AU}\)

\(\text{afelio}_{\text{Marte}} =1,524\,(1+0,0934) =1,666\,\text{AU}\)

Queste modeste variazioni mantengono Marte a una distanza relativamente stabile dal Sole, e l'eccentricità altrettanto bassa della Terra mantiene un'irradiazione solare costante durante tutto l'anno.

Esempio:Mercurio

Il semiasse maggiore di Mercurio è 0,387 AU e la sua eccentricità è 0,205.

\(\text{perielio}_{\text{Mercurio}} =0,387\,(1-0,205) =0,307\,\text{AU}\)

\(\text{afelio}_{\text{Mercurio}} =0,387\,(1+0,205) =0,467\,\text{AU}\)

L'orbita di Mercurio lo avvicina di quasi due terzi al Sole al perielio rispetto all'afelio, causando drammatici cambiamenti nella temperatura e nel flusso solare attraverso la sua orbita.

Perché l'eccentricità è importante

Comprendere l'eccentricità orbitale e il suo impatto sulle distanze del perielio e dell'afelio è essenziale per la modellazione accurata dei climi planetari, la pianificazione della traiettoria dei veicoli spaziali e lo studio dell'attività delle comete. Mentre la leggera eccentricità della Terra ha effetti giornalieri minimi, orbite più eccentriche, come quella di Mercurio, producono estremi stagionali significativi.