Synodisk periode

Den synodiske periode eller den synodiske rotationsperiode (fra det antikke græske σύνοδος synodos ' møde ') er tidsrummet mellem tidspunkterne for successive identiske positioner af et himmellegeme med hensyn til jord og sol . Set fra jorden er himmellegemet efter sin synodiske periode igen i samme vinkel med solen ( forlængelse ), for eksempel igen i modsætning (180 °) modsat eller igen i forbindelse (0 °).

I astronomi er den gennemsnitlige synodiske periode den gennemsnitlige tidsperiode, beregnet fra opposition til opposition eller fra en forbindelse til den næste, fx fra nymåne til nymåne for månen.

Grundlæggende

Efter en synodisk periode er planeter A og B igen i samme konstellation i forhold til solen; de har dækket stier markeret med pile.

Hvor lang tid det tager, indtil et himmellegeme observeret fra jorden igen indtager den samme position i forhold til solen kaldes varigheden af ​​dens synodiske periode . Det afhænger af dets periode og retning. Med den samme rotationsretning for himmellegemet og jorden omkring solen, skal en af ​​de to fuldføre nøjagtigt en mere bane, indtil en vinkel, der er den samme med hensyn til forlængelse, er nået igen, for eksempel sammenhæng eller modsætning (se tilstødende figur ).

Den tid, der forløber indtil da, kan beregnes ud fra cirkulationshastigheden. De planeter det solsystemet alle kredser om Solen i samme retning ( prograd ), og jo længere væk, jo længere deres bane varer. Hvis et himmellegeme bevæger sig tre gange hurtigere end jorden omkring solen, kredser det halvanden kreds i løbet af et halvt år på jorden. Hvis jorden er tre gange hurtigere end et himmellegeme, vil den have dækket en halv revolution efter halvandet år. Den synodiske periode er et halvt år i det ene tilfælde og et og et halvt år i det andet.

Hvis en himmellegeme derimod bevæger sig i den modsatte retning (retrograd), resulterer dette i en kortere varighed i sin synodiske periode: hvis den roterer tre gange hurtigere end jorden, dækker den tre fjerdedele af sin bane i løbet af en fjerdedel af jordens årlige cyklus; hvis det er tre gange langsommere, tager det tre fjerdedele af året, indtil den samme konstellation i forhold til solen nås igen. Den synodiske periode er derfor et kvart eller et trekvart år.

Til observation af himmelske fænomener, den astronomiske fænomenologi , er ikke kun kendskabet til synodiske perioder af interesse. Sidetidsperioder er også vigtige for himmelske mekaniske opgaver : himmellegemernes omløbstider, bestemt for en fast stjerne (uendeligt fjernt) som referencepunkt. På den anden side, tropiske perioder henvises til den forårsjævndøgn , mens anomalistic perioder henvises til apses af den bane .

Nuværende og mellemste synodiske periode

Den aktuelle synodiske periode svinger omkring en middelværdi. Dette menes, når den synodiske periode nævnes uden yderligere detaljer . På grund af himmellegemernes elliptiske baner er opholdstiderne i de enkelte kredsløbssektorer forskellige. Jorden - som en synodisk periode ofte betegnes som et observationssted - bevæger sig på sin bane omkring solen med forskellige kredsløbs- og vinkelhastigheder. I det nordlige vinterhalvår er det tættere på solen ( passage af perihelion , på det sted, der er tættest på solen, falder på en dato mellem 2. og 5. januar), og dens kredsløbshastighed er derfor højere end i det nordlige sommerhalvår ( aphelion passage mellem 3. og 6. juli). Det samme gælder for de andre himmellegemer, hvorfor tidsperioden for en nuværende synodisk periode også afhænger af, hvor jorden og det andet objekt er placeret på deres bane. Uregelmæssigheder opstår også som følge af baneforstyrrelser forårsaget af de resterende masser i solsystemet. For mere komplicerede baner som månen og andre objekter, der kredser om jorden (satellitter) eller andre mindre massive himmellegemer, er beregningerne endnu mere komplekse.

Dimensionering og modifikation

For en gennemsnitlig synodisk periode resulterer også forskellige værdier afhængigt af hvilken referenceværdi der bruges som grundlag for forlængelsen. Fælles er den geocentriske forbindelse med solen, med planeterne nær jorden eller med jordmånen ved nymåne. Middelværdierne afhænger også af den periode, hvor gennemsnittet tages. Fordi himmellegemernes bevægelser er udsat for langsigtede periodiske ændringer på den ene side og ikke-periodiske ændringer på den anden side, som bliver klare på lang sigt (sekulær ændring): Månen bevæger sig længere og længere væk fra jorden, stiger dens gennemsnitlige synodiske periode derfor kontinuerligt.

De synodiske periodeværdier, der er givet i litteraturen, er generelt - skønt en typisk observatørrelateret størrelse - relateret til en heliocentrisk ekliptisk forskel i længden af planetariske centre og til centrum af jorden ( geocentrisk ), mere præcist til jorden- månens tyngdepunkt . Derefter er den synodiske periode uafhængig af, om og hvor observatøren er på planet A eller B eller på solen. ${\ displaystyle \ Delta \ lambda = 0}$

Afhængighed af varigheden af ​​den himmelske legems synodiske periode på dens gennemsnitlige afstand til solen - i astronomiske enheder (AU) forudsat cirkulære baner - for observatører på jorden

For placeringen jorden afhænger de observerede himmellegemers synodiske periode af deres gennemsnitlige afstand fra solen, sat i forhold til afstanden mellem jorden og solen (1 AU ). Med en progradebane på en kortere afstand - ligesom de indre planeter - øges perioden jo tættere afstanden fra solen nærmer sig jordens. Med en progradebane i større afstand - ligesom de ydre planeter - falder perioden med stigende afstand fra solen. Illustrationen modsat viser disse forhold for forenklede forhold under forudsætning af cirkulære stier.

Selvfølgelig kunne synodiske perioder også bestemmes for alle himmellegemer i solsystemet, for eksempel i forhold til Mars. Du vil fortælle en astronaut på en mission til Mars i hvilke tidsintervaller de respektive himmellegemer skinner særligt stærkt, når du er på den nærliggende planet. Set derfra ville den “synodiske periode” for rumstationen ISS være forskellig fra den set fra Jorden; en rummand om bord oplever dette som tidsrummet fra solopgang til solopgang, omkring 1 ¹ ⁄ ₂   timer. Af særlig videnskabelig betydning er den synodiske periode for en exoplanet målt i forhold til dens centrale stjerne: Denne bruges til at bestemme dens sideriske periode, omkring hvilken den synodiske periode svinger i forhold til den årlige parallaks af den fjerne “sol”. Kepler- kredsløbsperioden bestemmes derefter ud fra modellering af masserne på exoplaneten og dens sol.

Synodiske perioder i solsystemet

jorden

En synodisk periode skal ikke gives for jorden , da dens definition er relateret til himmellegemernes positioner i forhold til jord og sol.

De periodisk gentagne bevægelser af jorden, solen kommer med hensyn til ved daglig rotation ( rotation og årlig cirkulation () Revolution ) sammen omkring. En solskinsdag er det tidsrum, indtil den samme meridian peger mod solen igen, og solen kulminerer igen på de steder, der vender mod solen på denne længdegrad . Et solår som et tropisk år er tidsperioden, indtil jordens skrå akse indtager den samme position til solen, og en dato, der er den samme sæsonbestemt, nås igen; det tager mindre end en komplet bane af jorden omkring solen baseret på fast stjernebaggrund, et siderisk år .

måne

I tilfælde af måner er den synodiske periode tiden mellem to identiske faser af månen . I tilfælde af jordens måne kaldes det også lunation . Afviger fra planetdefinitionen er den synodiske periode på månen baseret på den geocentriske længdeforskel. I dag er det sædvanligt at måle lunations fra nymåne til nymåne (eller fra sammenhæng til konjunktion) - i historisk astronomi var fuldmåne den valgte reference af grunde til observerbarhed .

Middelværdien kaldes den synodiske måned og er 29,5306 d eller 29 dage, 12 timer, 44 minutter; den repræsenterer basisværdien for måneden for tidsberegningen De individuelle lunations svinger imidlertid og afviger fra denne gennemsnitlige varighed med op til omkring 7 timer; med det hidtil observerede udsvingsområde (op til 6 timer 12 minutter kortere og op til 7 timer og 15 minutter længere end gennemsnitsværdien) er en lunation, da den sande synodiske periode er mellem 29,27 d og 29,83 d.

Planeter

For planeter, der kredser om solen i en gennemsnitlig afstand mindre end 2 ^2/3 ≈ 1,59 gange så langt som jorden (1,00 AU ) - det vil sige Kviksølv , Venus og Mars - er deres sideriske omløbstid kortere end den respektive synodiske periode . Tidsperioden indtil tilbagevenden af ​​den samme fase med den samme forlængelsesvinkel jord-sol-planet varer derfor længere end himmellegemernes siderbane omkring solen.

Synodisk periode (lilla) og sidereal periode (blå stiplet) af planeter afhænger på forskellige måder af kredsløbets radius (antages cirkulære baner) - hvis afstanden fra solen er mere end ca. 1,59 AU, er den synodiske periode kortere end den siderisk periode

Venus kredser for eksempel om solen i samme retning som jorden, men med en gennemsnitlig afstand på ca. 0,72 AU som den indre planet , løber den meget hurtigere væk (se tredje Keplers lov ) og tager den tilbage efter næsten 2,6 sideriske kredsløb a . I løbet af denne tid dækkede jorden 1,6 baner, den synodiske periode for Venus varer 1,6 år, cirka 584 dage. En tilsvarende lang synodisk periode ville også resultere i en fiktiv himmellegeme, der dækkede lige under 0,6 baner på knap 1,6 år, dvs. ville have en siderisk kredsløbsperiode på næsten 1000 dage. Mars kredser om solen på omkring 687 dage med en gennemsnitlig solafstand på 1,52 AU som en ydre planet, betydeligt langsommere end jorden. Dette cirkler solen 2.135 gange på 780 dage, Mars 1.135 gange i løbet af denne tid, indtil en konstellation med den samme forlængelsesvinkel nås igen. Mars synodiske periode er således også større end dens sideriske periode.

En fiktiv indre planet eller solsatellit, hvis kredsløb omkring solen varede ⁹ ⁄ _{10 af} et år, ville have en betydeligt højere synodisk periode. Fra sit vinkelhastighed af ¹⁰ / ₉ runder om året i forhold til Jorden med præcis en omdrejning om året, ville en relativ vinkelhastighed resultere i ¹ / ₉ kredser om året. Ergo ville det tage 9 år, indtil det ville have fanget jorden igen efter 10 af dens solbaner. Det samme gælder for en fiktiv ydre planet med en kredsperiode på ⁹ ⁄ ₁₀ år, som jorden ville indhente efter 10 kredsløb, mens den ville have kredset solen ni gange. I begge tilfælde varer den synodiske cyklus længere end den sideriske.

Kun med fjernere himmellegemer med en gennemsnitlig afstand på mere end 1,59 AU til solen, såsom de store ydre planeter, er den synodiske periode mindre end den sidestedsperiode, som nu er mere end to år. I løbet af denne tid går jorden mere end to baner og overhaler således himmellegemet. På grund af sin lave omløbshastighed bestemmer jordens omløbstid i stigende grad den synodiske periode, når afstanden øges. Jo fjernere en planet er, jo langsommere skifter den mod stjernehimlen; den synodiske periode nærmer sig 1 år med stigende afstand, da planeten næsten er stationær set fra jorden .

For himmellegemer, der kredser om solen i mindre end 0,5 ^2/3 ≈ 0,63 AU, er den synodiske periode kortere end 1 år, da de kræver mindre end et halvt års kredsløb, og så efter to baner på mindre end et år allerede er skudt jorden. Set fra jorden kan disse himmellegemer være i lavere sammenhæng mere end en gang inden for et år. For organer i en bane med en semi-hovedakse på mere end 0,63 AU varer den synodiske periode dog over et år. Den bliver større jo mindre den gennemsnitlige afstand fra solen adskiller sig fra jordens (se eksemplet ovenfor med 9 eller 10 år). Med en stor halvakse på ca. 1 AU er den synodiske rotationsperiode meget lang. For ydre planeter aftager den synodiske periode igen med stigende afstand og nærmer sig endelig et år.

bord

Nedenstående tabel indeholder tider for varigheden af de gennemsnitlige synodiske perioder af planeter i det solsystemet , en krop i asteroidebæltet og trans-Neptunes , samt jordens måne (givet i dag og kalenderår ); til sammenligning angives den respektive gennemsnitlige periode i dage i den anden kolonne fra venstre :

Kulturel betydning

Solens daglige højde er let at observere, månens er ikke så let. Hvad der er mere synlig her er ændringen i månens faser , som afhænger af den vinkel, hvor den solbelyste halvdel af månen vises. Set fra jorden står solen og månen overfor hinanden, når månen er fuld, i modsætning kulminerer månen derefter ved midnat. Dette er igen tilfældet efter en synodisk periode af månen, en måned senere.

I månekalenderne i forskellige kulturer bliver denne tidsperiode grundlæggende for en referenceramme for forskellige socialt organiserede processer. Den aktuelle månedsperiode stammer også fra denne periode som et tidsrum, der opdeler årets forløb i sektioner med sæsonbestemte gentagelser. Selv religiøse festivaler som påske eller påske adresseres endnu af månen eller fuldmånen om foråret (se påskedato ). Den kalender af mayaerne betragtes derudover synoderne af planeten Venus . Opnåelsen af ​​de tidlige indiske astronomer afspejles i kalendersystemet for den vediske tradition, hvor man får en detaljeret opdeling af måneden ved at observere den daglige sideriske bevægelse af månen.

Men hverken de månestående eller synodiske perioder af månen har konstant varighed. Gennemsnitlige værdier bruges derfor til orientering.

Se også

• Draconit periode
• Saros cykler