İçeriğe atla

Dış merkezlik (astronomi)

Vikipedi, özgür ansiklopedi
(Dışmerkezliksayfasından yönlendirildi)
Eliptik, parabolik ve hiperbolikKepler yörüngelerieliptik (dışmerkezlik= 0.7)parabolik (dışmerkezlik = 1)hyperbolik (dışmerkezlik = 1.3)
Eksantrikliğe göre eliptik yörüngeler0.0·0.2·0.4·0.6·0.8

Astrodinamikte,birastronomik cisminyörünge eksantrikliği (dış merkezlilik), başka cisim etrafındakiyörüngesininmükemmel birdairedenne kadar saptığını belirleyenboyutsuzbir parametredir.

0 değeridairesel yörüngeolup 0 ile 1 arasındaki değerlereliptik bir yörüngeçizer, 1 iseparabolik kaçış yörüngesi(veya yakalama yörüngesidir) ve 1'den büyük değerlerhiperboldür.

HerKepler yörüngesibirkonik kesitolduğundan, terim adını konik kesitlerin parametrelerinden alır. Normalde izole edilmişiki cisim problemiiçin kullanılır, ancakGalaksiboyunca bir rozet yörüngesini takip eden nesneler için uzantılar da vardır.

Ters-kare-yasa kuvvetine sahipiki cisim probleminde,her yörünge birKepler yörüngesidir.Bu Kepler yörüngesinin eksantrikliği, şeklini tanımlayan negatif olmayan bir sayıdır.

Eksantriklik aşağıdaki değerleri alabilir:

Dairesel yörünge:e = 0

Eliptik yörünge:0 < e < 1

Parabolik yörünge:e = 1

Hiperbolik yörünge:e > 1

Eksantriklik (e) şu şekilde hesaplanır:

[1]

BuradaEtoplam yörünge enerjisi,Laçısal momentum,mredindirgenmiş kütleveαklasik fiziktekiyerçekimiveyaelektrostatikteorisinde olduğu gibi ters-kare yasasımerkezi kuvvetkatsayısıdır:

(Bu, çekici bir kuvvet için negatif, itici bir kuvvet için pozitiftir; Kepler problemi ile ilgilidir.)

veya yerçekimi kuvveti durumunda;

[2]

buradaεözgül yörünge enerjisi (toplam enerjinin indirgenmiş kütleye bölümü),μtoplam kütleye dayalıstandart yerçekimi parametresivehözgül göreli açısal momentumdur (açısal momentumunindirgenmiş kütleye bölümü).[3]

0'dan 1'e kadar olan e değerleri için yörüngenin şekli giderek uzayan (veya düzleşen) bir elipstir;

1'den sonsuza kadar olan e değerleri için yörünge, 180'den 0 dereceye azalan 2arccsc(e) toplam dönüş yapan bir hiperbol dalıdır.

Burada toplam dönüş, dönüş sayısına benzer ancak açık eğriler (hız vektörü tarafından kapsanan açıdır) içindir. Elips ve hiperbol arasındaki sınır durum, e=1 olduğundaki paraboldür.

Radyal yörüngeler, eksantrikliğe göre değil yörüngenin enerjisine göre eliptik, parabolik veya hiperbolik olarak sınıflandırılır. Radyal yörüngelerin açısal momentumu sıfırdır dolayısıyla bire eşit eksantrikliği vardır. Enerji sabit tutulup açısal momentum azaltıldığında eliptik, parabolik ve hiperbolik yörüngelerin her biri karşılık gelen radyal yörünge tipine yönelirken e=1' e yönelir (veya parabolik durumda 1 olarak kalır).

İtici bir kuvvet için, radyal versiyon da dahil olmak üzere sadece hiperbolik yörünge geçerlidir.

Eliptik yörüngeler için basit bir kanıt;'nin mükemmel dairenin eksantrikliğieolanelips'e izdüşüm açısı verdiğini gösterir.

Örneğin, Merkür gezegeninin eksantrikliğini (e= 0,2056) görmek üzere, 11,86 derece izdüşüm açısını bulmak içinters sinüsühesaplamak yeterlidir. Sonra herhangi dairesel nesneyi bu açıyla eğildiğinde, izleyicinin gözüne yansıtılan bu nesnenin görünen elipsi aynı eksantrikliğe sahip olur.

Önümüzdeki 50.000 yıl içindeMerkür,Venüs,DünyaveMars'ın değişen yörünge eksantrikliğinin grafiği. Merkür ve Mars'ın eksantriklikleri Venüs ve Dünya'nınkilerden çok daha fazla olduğundan oklar kullanılan farklı ölçekleri göstermektedir. Bu grafikteki 0 noktası 2007 yılıdır.

Dünya'nın yörünge eksantrikliği yaklaşık0,0167'dir ve yörüngesi neredeyse daireseldir.VenüsveNeptün'ün eksantriklikleri daha da azdır. Yüz binlerce yıl boyunca Dünya yörünge eksantrikliği, gezegenler arasındaki yerçekiminin sonucunda yaklaşık0,0034ile neredeyse 0,058 arasında değişmiştir.[4]

Güneş sistemi cisimlerinin dışmerkezliği
Cisim Dışmerkezlik
Triton 0,00002
Venus 0,0068
Neptün 0,0086
Dünya 0,0167
Titan 0,0288
Uranüs 0,0472
Jüpiter 0,0484
Satürn 0,0541
Ay 0,0549
1 Ceres 0,0758
4 Vesta 0,0887
Mars 0,0934
10 Hygiea 0,1146
Makemake 0,1559
Haumea 0,1887
Merkür 0,2056
2 Pallas 0,2313
Pluto 0,2488
3 Juno 0,2555
324 Bamberga 0,3400
Eris 0,4407
Nereid 0,7507
Sedna 0,8549
Halley Kuy. Yıl. 0,9671
Hale-Bopp Kuy. Yıl 0,9951
Ikeya-Seki Kuy. Yıl. 0,9999
C/1980 E1 1,057
ʻOumuamua 1,20[a]
C/2019 Q4 (Borisov) 3,5[b]

Tabloda tüm gezegenler ve cüce gezegenler ile seçilmiş asteroitler, kuyruklu yıldızlar ve uydular için değerler listelenmektedir.Merkür'ün,Güneş Sistemi'ndeki herhangi bir gezegenden daha büyük yörünge eksantrikliği vardır (e=0,2056). Bu eksantriklik, Merkür'ün perihelion'da aphelion'a kıyasla iki kat daha fazlagüneş radyasyonualması için yeterlidir.

2006'dagezegen statüsündendüşürülmeden önce,Plütonen eksantrik yörüngeli gezegen olarak kabul ediliyordu (e= 0,248).

DiğerNeptün ötesi nesneler,özellikle cüce gezegenEris(0,44) eksantrikliğ vardır. Daha da uzaktakiSedna'nın tahmini 937AUenöteve yaklaşık 76 AUenberinedeniyle0,855gibi çok büyük eksantrikliği vardır.

Güneş Sistemi'ndeki asteroitlerin çoğunun yörünge eksantriklikleri 0 ile 0,35 arasında olup ortalama değer 0,17'dir.[5]Nispeten büyük eksantriklikleri muhtemelen Jüpiter'in etkisinden ve geçmişteki çarpışmalardan kaynaklanır.

Ay'ın değeri0,0549olup, Güneş Sistemi'nin büyük uyduları arasında en eksantriklisidir. DörtGalilei uydusununeksantrikliği 0,01'den daha azdır.

Neptün'ün en büyük uydusuTriton'un eksantrikliği1,6×10-5'dir. (0,000016),[6]Güneş Sistemi'ndeki bilinen uydular arasında en küçük eksantrikli olandır; yörüngesi mükemmel bir daire gibidir. Ancak, daha küçük uyduların, özellikle Neptün'ün üçüncü büyük uydusuNereid(0,75) gibidüzensiz uydularınönemli eksantriklikleri olabilir.

Kuyruklu yıldızlarçok farklı eksantrik değerlidir. Periyodik kuyruklu yıldızların eksantriklikleri çoğunlukla 0,2 ile 0,7 arasındadır[7]ancak bazılarının eksantriklikleri 1'in biraz altında olup oldukça eksantrik eliptik yörüngelidir; örneğinHalley Kuyruklu Yıldızı0,967 değerlidir.

Periyodik olmayan kuyruklu yıldızlar neredeyseparabolik yörüngeizler ve bu nedenle 1'e daha da yakın eksantriklikleri vardır. 0,995 değerliHale-Bopp kuyruklu yıldızı[8]ve1,000019değerliC/2006 P1(McNaught) kuyruklu yıldızı bunun örekleridir.[9]Hale–Bopp'un değeri 1'den küçük olduğunda yörüngesi eliptiktir ve sisteme geri dönecektir.[8]

McNaughtgezegenlerin etkisi altındaykenhiperbolik bir yörüngeliidir[9]ancak yine de yaklaşık 105yıllık bir yörünge periyoduyla Güneş'e bağlıdır.[10]C/1980 E1Kuyruklu Yıldızı 1,057 eksantriklik ile Güneş kökenli bilinen hiperbolik kuyruklu yıldızlar arasında en büyük eksantrikliğe sahiptir,[11]ve sonunda Güneş Sistemi'ni terk edecektir.

ʻOumuamua,Güneş sistemi'nden geçtiği tespit edilen ilkyıldızlararası nesne'dir. Yörünge dış merkezliliğinin 1,20 olması, ʻOumuamua'nın Güneş'e hiçbir zaman kütleçekimsel olarak bağlı olmadığını gösterir. Dünya'dan 0,2 AU (30000000km;19000000mi) uzaklıkta keşfedilmiştir ve yaklaşık 200 metre çapındadır. Yıldızlararası hızı (sonsuzdaki hızı) 26,33 km/s (58900mph)'dir.

Ortalama eksantriklik

[değiştir|kaynağı değiştir]

Bir nesnenin ortalama eksantrikliği, belirli bir zaman aralığındapertürbasyonlarsonucu oluşan ortalama eksantrikliktir. Neptün'ün halen0,0113anlık (günceldevir) eksantrikliği vardır[12]ancak 1800'den 2050'ye kadar ortalama eksantriklik0,00859'dur.[13]

Yörünge mekaniği, mevsimlerin süresinin Dünya'nın yörüngesiningündönümleriveekinokslararasında taranan alanıyla orantılı olmasını gerektirir. Bu nedenle yörünge eksantrikliği aşırı olduğunda, yörüngenin uzak tarafında (enöte) meydana gelen mevsimlerin süresi çok daha uzun olabilir.Kuzey yarımküredesonbahar ve kış, Dünya'nın maksimum hızda hareket ettiği en yakın yaklaşmada (enberi) meydana gelirken,güney yarımküredebunun tam tersi olur. Sonuçta, kuzey yarımkürede sonbahar ve kış, ilkbahar ve yazdan biraz daha kısadır; ancak küresel anlamda bu durum ekvatorun altında daha uzun olmaları ile dengelenir. 2006 yılındaMilankovitch döngülerinedeniyle kuzey yarımkürede yaz, kıştan 4,66 gün, ilkbahar ise sonbahardan 2,9 gün daha uzundu.[14][15]

Kubbemsi yalpalanmada Dünya'nın yörüngesinde gündönümlerini ve ekinoksların oluştuğu yeri yavaşça değiştirir. Bu,yörüngesel salınımda denilen dönme ekseninde değil, Dünya'nın yörüngesindeki yavaş bir değişimdir. Önümüzdeki10000yıl boyunca, kuzey yarımkürede kışlar giderek uzayacak ve yazlar kısalacaktır. Ancak, bir yarımküredeki soğuma etkisi diğer yarımküredeki ısınma ile dengelenecek ve Dünya'nın yörüngesinin eksantrikliğinin neredeyse yarı yarıya azalacak olması nedeniyle genel değişikliklere karşı koyulacaktır.[16]Bu durum ortalama yörünge yarıçapını azaltacak ve her iki yarımküredeki sıcaklıkları orta buzul zirvesine yaklaştıracaktır.

Keşfedilen birçokötegezegeninçoğu Güneş sistemi'ndeki gezegenlerden daha çok yörünge eksantriklikleri vardır. Az yörünge eksantrikliği olan (dairesele yakın yörüngeler) ötegezegenler yıldızlarına çok yakındır ve yıldızakütleçekim kilididurumdadır.

Güneş Sistemi'ndeki sekiz gezegenin tümü dairesele yakın yörüngeliidir. Keşfedilen ötegezegenler, alışılmadık derecede az eksantriklikte Güneş Sistemi'nin nadir ve benzersiz olduğunu gösterir.[17]Bir teori bu az eksantrikliği Güneş Sistemi'ndeki çok sayıda gezegene bağlarken; bir diğeri bunun benzersiz asteroit kuşakları nedeniyle ortaya çıktığını öne sürer. Başka çok gezegenli sistemler de bulunmuştur ancak hiçbiri Güneş Sistemi'ne benzemez. Güneş Sistemi, gezegenlerin neredeyse dairesel yörüngeli olmasına yol açan benzersizplanetesimalsistemlere sahiptir.

Güneş sistemindeki gezegenimsi sistemlerasteroid kuşağı,Hilda ailesi,Kuiper kuşağı,Hills bulutuveOort bulutu'nu içerir. Keşfedilenötegezegensistemlerinde ya hiç gezegenimsi sistem yoktur ya da çok büyük bir tane vardır. Yaşanabilirlik özellikle de gelişmiş yaşam için az eksantriklik gereklidir.[18]Çok sayıda gezegen sistemlerinin yaşanabilir ötegezegenleri olma olasılığı daha çoktur.[19][20]Güneş Sistemi'ne ilişkinBüyük göç hipotezi,dairesel yörüngelerini ve diğer benzersiz özelliklerini anlamaya da yardımcı olur.[21][22][23][24][25][26][27][28]

Ayrıca bakınız

[değiştir|kaynağı değiştir]
  1. ^Oumuamua hiçbir zaman Güneş'e bağlı olmamıştır, bu nedenle yörüngesi hiperboliktir: e ≈ 1.20 > 1.
  2. ^C/2019 Q4 (Borisov) hiçbir zaman Güneş'e bağlı olmamıştır, bu nedenle yörüngesi hiperboliktir: e ≈ 3,5 >> 1.
  1. ^Abraham, Ralph (2008).Foundations of mechanics(2.2diğerleri=Jerrold E. Marsden bas.). Providence, R.I.: AMS Chelsea Pub./American Mathematical Society.ISBN978-0-8218-4438-0.OCLC191847156.
  2. ^Bate et al. 2020,s. 24.
  3. ^Bate et al. 2020,ss. 12–17.
  4. ^A. Berger; M.F. Loutre (1991)."Graph of the eccentricity of the Earth's orbit".Illinois State Museum (Insolation values for the climate of the last 10 million years). 6 Ocak 2018 tarihindekaynağındanarşivlendi.
  5. ^"Asteroids".web.archive.org.4 Mart 2007. 4 Mart 2007 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi:4 Nisan2023.
  6. ^David R. Williams (22 Ocak 2008)."Neptün Uydusu Bilgi Formu".NASA. 19 Aralık 1996 tarihindekaynağındanarşivlendi.
  7. ^Lewis, John (2 Aralık 2012).Physics and Chemistry of the Solar System.Academic Press.ISBN9780323145848.
  8. ^ab"JPL Small-Body Database Browser: C/1995 O1 (Hale-Bopp)"(2007-10-22 last obs). 19 Ağustos 2011 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 5 Aralık 2008.
  9. ^ab"JPL Small-Body Database Browser: C/2006 P1 (McNaught)"(2007-07-11 last obs). 5 Aralık 2020 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 17 Aralık 2009.
  10. ^"Comet C/2006 P1 (McNaught) - facts and figures".Perth Observatory in Australia. 22 Ocak 2007. 18 Şubat 2011 tarihindekaynağındanarşivlendi.
  11. ^"JPL Küçük Gövde Veritabanı Tarayıcısı: C/1980 E1 (Bowell)"(1986-12-02 son gözlem). 12 Mayıs 2011 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi:22 Mart2010.
  12. ^Williams, David R. (29 Kasım 2007)."Neptün Bilgi Formu".NASA. 19 Aralık 1996 tarihindekaynağındanarşivlendi.
  13. ^"S.S. 1800'den 2050'ye kadar olan dönem için Seplerian elementler".JPL Güneş Sistemi Dinamiği. 22 Eylül 2008 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 17 Aralık 2009.
  14. ^"Earth's Seasons".web.archive.org.13 Ekim 2007. 21 Mart 2022 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi:4 Nisan2023.
  15. ^Berger A.; Loutre M.F.; Mélice J.L. (2006)."Ekvatoral güneşlenme: presesyon harmoniklerinden eksantriklik frekanslarına"(PDF).Clim. Past Discuss.2(4): 519-533.doi:10.5194/cpd-2-519-2006.12 Mayıs 2013 tarihinde kaynağındanarşivlendi(PDF).Erişim tarihi:4 Nisan2023.
  16. ^"Long Term Climate".ircamera.as.arizona.edu.4 Mayıs 2007 tarihindekaynağındanarşivlendi.
  17. ^"ECCENTRICITY".exoplanets.org.22 Ocak 2001 tarihindekaynağındanarşivlendi.
  18. ^Ward, Peter; Brownlee, Donald (2000).Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe.Springer. ss.122-123.ISBN0-387-98701-0.
  19. ^Limbach, MA; Turner, EL (2015)."Exoplanet orbital eccentricity: multiplicity relation and the Solar System".Proc Natl Acad Sci U S A.112(1): 20-4.arXiv:1404.2552 $2.Bibcode:2015PNAS..112...20L.doi:10.1073/pnas.1406545111.PMC4291657 $2.PMID25512527.
  20. ^Youdin, Andrew N.; Rieke, George H. (15 Aralık 2015). "Planetesimals in Debris Disks".arXiv:1512.04996 $2.
  21. ^Zubritsky, Elizabeth."Jupiter's Youthful Travels Redefined Solar System".NASA.9 Haziran 2011 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 4 Kasım 2015.
  22. ^Sanders, Ray (23 Ağustos 2011)."How Did Jupiter Shape Our Solar System?".Universe Today.22 Eylül 2011 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 4 Kasım 2015.
  23. ^Choi, Charles Q. (23 Mart 2015)."Jupiter's 'Smashing' Migration May Explain Our Oddball Solar System".Space.com. 23 Mart 2015 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 4 Kasım 2015.
  24. ^Davidsson, Dr. Björn J. R."Mysteries of the asteroid belt".The History of the Solar System.14 Temmuz 2015 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 7 Kasım 2015.
  25. ^Raymond, Sean (2 Ağustos 2013)."The Grand Tack".PlanetPlanet.12 Nisan 2014 tarihindekaynağındanarşivlendi.Erişim tarihi: 7 Kasım 2015.
  26. ^O'Brien, David P.; Walsh, Kevin J.; Morbidelli, Alessandro; Raymond, Sean N.; Mandell, Avi M. (2014). "Water delivery and giant impacts in the 'Grand Tack' scenario".Icarus.239:74-84.arXiv:1407.3290 $2.Bibcode:2014Icar..239...74O.doi:10.1016/j.icarus.2014.05.009.
  27. ^Loeb, Abraham; Batista, Rafael; Sloan, David (August 2016). "Relative Likelihood for Life as a Function of Cosmic Time".Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.2016(8): 040.arXiv:1606.08448 $2.Bibcode:2016JCAP...08..040L.doi:10.1088/1475-7516/2016/08/040.
  28. ^"Is Earthly Life Premature from a Cosmic Perspective?".Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 1 Ağustos 2016.

{{