Apsis (astronomi)

Apsis ( kemer veya tonoz; ), 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.
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.
Genel tanım
Herhangi bir eliptik yörüngede iki apsis bulunur. Her bir apsis için tanımlama en uzak nokta için apo- () gibi öneklerden veya en yakın nokta için 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
Teknik kullanımda periapsis/apoapsis tercih edilmesine rağmen "pericenter" ve "apocenter" kelimeleri de sıklıkla görülür.
Ana merkezin 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 ile ana gövdesi arasındaki en küçük ve en büyük mesafelere atıfta bulunur.
Güneş etrafında dönen bir cisim için en az mesafe noktası perihelion (), en büyük mesafe noktası ise aphelion'dur (); 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 () ve en uzak mesafe noktası apogee'dir (Grekçe: Γῆ (Gē), "arazi" or "toprak") .
Ay yörüngesindeki nesneler için, en yakın mesafe noktası pericynthion () ve en uzak mesafe apocynthion () olarak adlandırılır. Perilune ve apolune terimlerinin yanı sıra periselene ve apselene terimleri de kullanılmaktadır. Ay'ın doğal uyduları olmadığı için bu sadece insan yapımı nesneler için geçerlidir.
Etimoloji
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 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. Daha yakın zamanlarda, Artemis programı sırasında perilune ve apolune terimleri de kullanılmıştır.
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. W. R. Stoeger'e Yunanca çukur kelimesini kullanarak bir terim yaratmayı önerdiği için teşekkür ederler:
Günberi (perihelion) ve Günöte (aphelion)
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)
Aşağıdaki iki resim Güneş Sistemi gezegenlerinin yörüngelerini, yörünge düğümlerini ve perihelion (q) ve aphelion (Q) konumlarını 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; burada bir yörüngenin mavi bölümünün pembe ile buluştuğu noktalar olarak 'görülebilirler'.
Dünya'nın günberi ve günöte mesafeleri
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 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 veya '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. 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.
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. 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 daha sıcaktır, çünkü kuzey yarımküre denizlerden daha kolay ısıtılabilen daha büyük kara kütleleri içerir.
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).
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.
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:
Diğer gezegenler
Aşağıdaki tablo, gezegenlerin ve cüce gezegenlerin günberi ve günöte konumlarında Güneş'e olan uzaklıklarını göstermektedir.
Formüller
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.