Perigee ve apogee

Perigee, Yer çevresinde elips biçimli bir yörüngede dolanan bir cismin Yer'e en yakın olduğu noktadır; apogee ise Yer'den en uzak olduğu noktadır. Türkçede bazen "yer yakını" ve "yer uzağı" denir. İki terim Ay, yapay uydular ve uzay araçları için ortak kullanılır.

Nasıl işler?

Kepler'in birinci yasasına göre yörüngeler elipstir: Dairenin tersine, cismin merkezden uzaklığı yörünge boyunca değişir. Elipsin bir odağında Yer bulunur. Cisim Yer'e yaklaşırken hızlanır, uzaklaşırken yavaşlar; çünkü Yer ile cismi birleştiren doğru eşit sürelerde eşit alan tarar (Kepler'in ikinci yasası). Bu yüzden hız perigeede en yüksek, apogeede en düşüktür. Bir elipsin uzun yarı ekseni, perigee ve apogee uzaklıklarının ortalaması olarak düşünülebilir ve yörünge süresini belirler.

İki değerin farkı yörüngenin ne kadar basık olduğunu söyler. Eşitseler yörünge daireseldir. Perigee, atmosferin yoğun olduğu bölgede kalırsa cisim her turda biraz sürtünme yaşar; bu durum özellikle apogeeyi düşürerek yörüngeyi zamanla daireselleştirir. Roket mühendisleri perigee veya apogeede kısa motor ateşlemeleriyle yörüngeyi değiştirir: apogeede ateşleme perigeeyi yükseltir, perigeede ateşleme apogeeyi yükseltir.

Güneş çevresi için aynı fikre günberi (perihelion) ve günöte (aphelion) denir. Ay çevresi için perilune ve apolune, Mars için periareion ve apoareion gibi kelimeler kullanılır; ama genel biçimde "periapsis ve apoapsis" demek en kapsayıcıdır.

Örnekler

Ay'ın Yer'e uzaklığı yaklaşık 363.000 km (perigee) ile 405.000 km (apogee) arasında değişir. Perigeeye yakın zamana denk gelen dolunay "süper ay" olarak anılır ve Ay'ın göksel çapı biraz daha büyük görünür. Uluslararası Uzay İstasyonu yaklaşık 400 km yükseklikte neredeyse dairesel bir yörüngede olduğundan perigee ve apogee değerleri birbirine çok yakındır. Hubble Uzay Teleskobu da yaklaşık 540 km yükseklikte benzer şekilde dairesel bir yörüngededir.

Elips biçimli yörüngeler özel amaçlarla seçilir. Rus Molniya uyduları yüksek eğimli, çok basık bir yörüngede dolanır; apogeede yükseklikleri yaklaşık 40.000 km'ye çıkar; yüksek enlemlerdeki bölgelere uzun süre apogee civarında yavaş yavaş yaklaşıp çok saat boyunca görünürler. İlk ABD uydusu Explorer 1 (1958) ise yaklaşık 358 km perigee ve yaklaşık 2.550 km apogeeye sahipti ve bu yörüngesi sayesinde Van Allen kuşaklarını keşfetti. Yerdurağan yörüngeye çıkacak bir uydu önce "transfer yörüngesi"nde dolanır; perigeesi alçak, apogeesi 35.786 km civarındadır.

Bu iki değer, bir yörüngeyi tarif eden altı yörünge elemanının da kolay anlaşılır bir özeti sayılır. Perigee ve apogee uzaklıkları bilindiğinde elipsin yarı büyük ekseni ve dışmerkezliği hesaplanır; bunlara ek olarak eğim ve yönelim açıları yörüngeyi tamamen belirler. Hız farkını sezgiyle görmek için bir sarkaç düşünülebilir: en alt noktada en hızlıdır, en üst noktada neredeyse durur. Aynı şekilde bir uydunun perigeedeki hızı, apogeedekinin birkaç katı olabilir.

Tarihçe

Kelimeler Yunancadan gelir: peri "yakın", apo "uzak", gē ise "Yer" anlamındadır. Yörüngelerin elips olduğunu Johannes Kepler 1609'da Mars gözlemlerinden çıkarmıştır; Isaac Newton ise 1687'de bu yasaların çekim kuvvetinden türediğini gösterdi. Uzay çağı başladığında aynı terimler yapay uydular için olduğu gibi kullanıldı.

Neden önemli?

Bir uzay görevi planlanırken perigee ve apogee, yakıt harcamasını, iletişim kesintilerini ve ömrü belirler. Uydunun atmosfere ne kadar yaklaştığı, ne kadar süre yörüngede kalacağını söyler. Uzay çöpü takibinde de bir cismin başka bir cisimle kesişme olasılığı bu iki değerden hesaplanır.

İlgili terimler

• Yörünge dışmerkezliği
• Transfer yörüngesi
• Günberi ve günöte
• Kepler yasaları
• Yerdurağan yörünge