Астрономия - увлекательная наука, позволяющая лучше понять устройство Вселенной. Одним из ключевых понятий в небесной механике является "перигей". Давайте разберемся, что это такое и почему это важно.
Определение понятия "перигей"
Перигей - это ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела, движущегося вокруг нашей планеты под действием гравитации. Например, перигей Луны - точка на лунной орбите, где расстояние от центра Луны до центра Земли минимально.
Периге́й (греч. περίγειος, букв. «земной») — ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела, обычно Луны или искусственного спутника Земли.
Положение перигея на орбите определяется гравитационным полем Земли. Из-за неравномерности этого поля траектория движения небесных тел представляет собой эллипс, а не идеальную окружность. В одном из фокусов этого эллипса находится центр Земли. Ближайшая к этому фокусу точка орбиты и называется перигеем.
- Перигей противоположен точке апогей - наиболее удаленной от Земли точке орбиты.
- Расстояние между перигеем и апогеем называется линией апсид. Это большая ось эллиптической орбиты.
- Под действием возмущающих сил Солнца и планет положение перигея со временем меняется.
| Перигей | Ближайшая к Земле точка орбиты |
| Апогей | Наиболее удаленная от Земли точка орбиты |
Давайте теперь более подробно разберем, какое значение имеет перигей для орбиты Луны и искусственных спутников Земли.
Значение перигея для орбиты Луны
Луна движется по эллиптической орбите с периодом обращения около 27 дней. Расстояние от Луны до Земли при этом меняется от 356 400 км в перигее до 406 700 км в апогее. Эти колебания расстояния оказывают заметное влияние на различные лунные явления.
Влияние перигея на приливы
Когда Луна находится в перигее, она оказывает наибольшее гравитационное воздействие на земные воды, вызывая усиление приливов. Амплитуда приливов в перигейные периоды может достигать 10-15 см, а во время так называемых «сизигийных» (новолуний или полнолуний в перигее) приливов - до 30 см.
Связь перигея с лунным затмением
Вероятность лунного затмения выше, когда Луна находится вблизи одного из узлов своей орбиты (точек пересечения плоскости лунной орбиты с плоскостью земной орбиты) в период новолуния или полнолуния. Поскольку узлы лунной орбиты медленно дрейфуют, положение перигея Луны относительно узлов тоже меняется. Когда перигей совпадает с узлом в момент новолуния или полнолуния, вероятность затмения максимальна.
Изменение орбиты Луны со временем
Орбита Луны не является строго фиксированной. Под действием возмущающих сил Солнца и планет она испытывает бесконечный ряд вариаций: медленно меняется эксцентриситет орбиты, наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики, положение линии апсид. Период обращения перигея Луны составляет 8,85 года. То есть каждые 8-9 лет точка перигея смещается на 360° по орбите и возвращается в исходную позицию относительно Солнца и Земли.
Прогноз динамики перигея
Современные астрономические модели позволяют довольно точно рассчитать положение лунного перигея на многие десятилетия вперед. Однако для корректного долгосрочного прогноза нужно учитывать и другие параметры орбиты, а также притяжение всех планет Солнечной системы. Кроме того, возмущающее влияние оказывают форма Земли, приливные силы Земли и Луны, солнечная радиация и даже эффекты общей теории относительности.
Влияние перигея на характеристики спутниковой связи
Положение искусственного спутника Земли в точке перигея или апогея оказывает существенное влияние на его функционирование, в частности - на характеристики спутниковой связи.
- В перигее мощность сигнала выше из-за меньшего расстояния до поверхности Земли.
- Однако в апогее спутник находится в поле зрения бо́льшей части поверхности планеты.
- Выбор высоты орбиты - компромисс между этими факторами.
Использование гравитационных маневров в перигее
При пролетах космических аппаратов вблизи планет или их спутников применяют эффект гравитационных маневров. Максимальный выигрыш скорости достигается в точках наименьшего расстояния - перицентрах.
Примеры гравитационных маневров в перигее
- АМС «Кассини» совершила гравиманевры у Венеры, Земли и Юпитера.
- Зонд New Horizons использовал гравитацию Юпитера для ускорения к Плутону.
- Будущие миссии к внешним планетам могут включать множественные гравиманевры.
Перспективы использования эффекта перигея
Управление движением космических аппаратов с использованием гравитационных маневров в перигее открывает новые возможности для исследования Солнечной системы при минимальных затратах топлива.
