Афелій

Орбіта планети навколо Сонця (3), її перигелій (2) та афелій (1)

Афе́лій або апоге́лій (грец. αφ від απο — вдалині та ηλιος — Сонце) — найвіддаленіша від центра Сонця точка еліптичної орбіти планети, комети або іншого небесного тіла, що рухається навколо Сонця. Афелій є окремим випадком апоцентру для орбіти тіла, що рухається навколо Сонця. Антонимом афелія є перигелій — найближча до Сонця точка орбіти. Уявну лінію між афелієм та перигелієм називають лінією апсид.

Земля проходить свій афелій між 3 і 7 липня. Тобто вона знаходиться на найбільшій відстані від Сонця тоді, коли в північній півкулі літо, а в південній - зима. (Причиною зміни сезонів є не еліптичність земної орбіти, а нахил земної осі і повʼязана з цим зміна висоти Сонця над горизонтом.)

Походження назви

Кеплер у своїх роботах назвав найдальшу і найближчу до Сонця точки орбіти апогелій і перигелій. Однак, в міру перевидань і перекладів накопичувалися помилки та друкарські помилки та помилкові переклади. Так зі слова apohelium випала буква o, і воно перетворилося на aphelium (афелій)[1].

Основні формули

Афелій орбіти розраховується за формулою ${\displaystyle r_{\mathrm {af} }=(1+e)a,}$ де

a — велика піввісь;

е — ексцентриситет орбіти.

Лінійна швидкість планети в афелії розраховується за формулою

${\displaystyle v_{\mathrm {af} }={\sqrt {\frac {GM_{\odot }(1-e)}{a(1+e)}}},}$ де

G — гравитаційна стала;

${\displaystyle M_{\odot }}$— маса Сонця;

a — велика піввісь;

е — ексцентриситет орбіти.

Кутова швидкість планети в афелії щодо Сонця, виражена в радіанах за секунду, розраховується за формулою

${\displaystyle {\dot {\varphi }}_{\mathrm {af} }={\frac {v_{\mathrm {af} }}{r_{\mathrm {af} }}}={\sqrt {\frac {GM_{\odot }(1-e)}{a^{3}(1+e)^{3}}}}.}$

І лінійна, і кутова швидкість в афелії досягають свого мінімуму, тоді як у перигелії вони максимальні.

Афелій Землі

В афелії відстань від Сонця до барицентру системи Земля—Місяць у середньому становить 152 098 233 кілометри (на епоху J2000.0). Земля проходить афелій між 3 і 7 липня (через пару тижнів після літнього сонцестояння, хоча це випадковий збіг)[2]. Зміна дати проходження афелію та коливання афелійної відстані обумовлені збуреннями від Місяця та (меншою мірою) від планет. На них накладається також періодичне зміщення календарного моменту проходження афелію в межах однієї доби, обумовлене високосним циклом. Довгота барицентру системи Земля—Місяць в афелії на епоху J2000.0 становила −77,06231807° (довгота перигелію мінус 180°) і вона збільшувалася зі швидкістю 0,32327364° за юліанське століття[3]. Ексцентриситет земної орбіти протягом останніх століть зазнає поступового зменшення (зі швидкістю −0,00004392 за юліанське століття)[3], і орбіта наближається до кругової. Хоча велика піввісь орбіти при цьому зростає (5,62×10^−6 а.о. за юліанське століття), цей приріст відносно повільніший, тому афелій, який дорівнює ${\displaystyle (1+e)a,}$ поступово зменшується на 38,3×10^−6 а.о.(5,73 тис. км) за юліанське століття. Ці зміни є частиною набагато триваліших, з характерним часом у десятки тисячоліть, періодичних змін елементів орбіти Землі[3].

У таблиці вказані моменти проходження афелію Землею на 2010—2029 роки та відстань від Сонця у ці моменти, обчислені в межах моделі JPL DE405^[en][4].

Рік	Дата	Час (UTC)	Відстань (а.о.)	Відхилення від середнього афелію (км)
2010	6 липня	11:30	1,0167020	−1246
2011	4 липня	14:54	1,0167404	4501
2012	5 липня	03:32	1,0166751	−5270
2013	5 липня	14:44	1,0167085	−268
2014	4 липня	00:13	1,0166816	−4287
2015	6 липня	19:40	1,0166821	−4214
2016	4 липня	16:24	1,0167509	6080
2017	3 липня	20:11	1,0166756	−5190
2018	6 липня	16:47	1,0166961	−2129
2019	4 липня	22:11	1,0167543	6590
2020	4 липня	11:35	1,0166943	−2399
2021	5 липня	22:27	1,0167292	2832
2022	4 липня	07:11	1,0167154	760
2023	6 липня	20:07	1,0166806	−4444
2024	5 липня	05:06	1,0167255	2273
2025	3 липня	19:55	1,0166437	−9957
2026	6 липня	17:31	1,0166440	−9920
2027	5 липня	05:06	1,0167289	2786
2028	3 липня	22:18	1,0166798	−4566
2029	6 липня	05:12	1,0167127	362

Афелій інших планет Сонячної системи

Нижче наведені афелії інших планет Сонячної системи на основі інформації НАСА[5]:

• Меркурій — 69 817 445 км;
• Венера — 108 942 780 км;
• Марс — 249 232 432 км;
• Юпітер — 816 001 807 км;
• Сатурн — 1503509229 км;
• Уран — 3006318143 км;
• Нептун — 4537039826 км.

Примітки

1. Ernest Klein. A Comprehensive Etymological Dictionary Of The English Language By Ernest Klein. — 1971.
2. Earth's Seasons: Equinoxes, Solstices, Perihelion, and Aphelion, 2000-2020. USNO. Архів оригіналу за 13 жовтня 2007. Процитовано 27 червня 2014. [Архівовано 2007-10-13 у Wayback Machine.]
3. Standish E. M., Williams J. G. Orbital ephemerides of the Sun, Moon, and Planets // Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac / Ed. by S. E. Urban, P. K. Siedelmann. — 3rd Edn. — University Science Books, 2012. — С. 305—346.
4. Earth at Perihelion and Aphelion: 2001 to 2100. Архівна копія на сайті Wayback Machine. Earth perihelion and aphelion Table Courtesy of Fred Espenak, www.Astropixels.com
5. Solar System Exploration: Planets: Comparison Chart. Архів оригіналу за 14 січня 2015. Процитовано 27 червня 2014. [Архівовано 2015-01-14 у Wayback Machine.]

Див. також

• Апоцентр — узагальнення поняття афелію для орбіт тіл, які обертаються не навколо Сонця.
• Перигелій — антонім афелію, найближча до Сонця точка орбіти.

Джерела

• Афелій // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1977. — Т. 1 : А — Борона. — С. 300.
• Апоцентр // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1977. — Т. 1 : А — Борона. — С. 225.
• Афелій // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 43. — ISBN 966-613-263-X.