Synodisk periode

Den synodiske perioden eller den synodiske rotasjonsperioden (fra antikkens greske σύνοδος synodos ' møte ') er tidsperioden mellom tidspunktene for påfølgende identiske posisjoner til et himmellegeme med hensyn til jord og sol . Sett fra jorden er himmellegemet etter sin synodiske periode igjen i samme vinkel mot solen ( forlengelse ), for eksempel igjen i opposisjon (180 °) motsatt eller igjen i forbindelse (0 °).

I astronomi er den gjennomsnittlige synodiske perioden den gjennomsnittlige tidsperioden, beregnet fra motstand mot opposisjon eller fra en forbindelse til den neste, f.eks. Fra nymåne til nymåne for månen.

Grunnleggende

Etter en synodisk periode er planet A og B igjen i samme konstellasjon i forhold til solen; de har dekket stiene som er markert med piler.

Hvor lang tid det tar til et himmellegeme som er observert fra jorden tar den samme posisjonen i forhold til solen igjen, kalles varigheten av dens synodiske periode . Det avhenger av periode og retning. Med samme rotasjonsretning av himmellegemet og jorden rundt solen, må en av de to fullføre nøyaktig en bane til en vinkel som er den samme når det gjelder forlengelse, er nådd igjen, for eksempel sammenheng eller motstand (se tilstøtende figur ).

Tiden som går frem til da kan beregnes ut fra sirkulasjonshastigheten. De planetene den solenergi systemet alt bane rundt solen i samme retning ( prograd ), og jo lenger unna, varer lenger sin bane. Hvis et himmellegeme beveger seg tre ganger raskere enn jorden rundt solen, gjør det en og en halv bane i løpet av et halvt år på jorden. Hvis jorden er tre ganger raskere enn et himmellegeme, vil den ha dekket en halv revolusjon etter halvannet år. Den synodiske perioden er et halvt år i det ene tilfellet og det ene og et halvt år i det andre.

Hvis en himmellegeme derimot beveger seg i motsatt retning (retrograd), resulterer dette i kortere varighet i sin synodiske periode: hvis den roterer tre ganger raskere enn jorden, dekker den tre fjerdedeler av sin bane i løpet av et kvartal av jordens årlige syklus; hvis det er tre ganger tregere, tar det tre fjerdedeler av året til samme konstellasjon i forhold til solen er nådd igjen. Den synodiske perioden er derfor et kvart eller et trekvart år.

For observasjon av himmelske fenomener, den astronomiske fenomenologien , er ikke bare kunnskapen om synodiske perioder av interesse. Sidereale perioder er også viktige for himmelske mekaniske oppgaver : himmellegemers omløpstid, bestemt for en fast stjerne (uendelig fjernt) som referansepunkt. På den annen side, tropiske perioder refererer til den vårjevndøgn , mens anomalistic perioder viser til apsidene av den bane .

Nåværende og middelste synodiske periode

Den nåværende synodiske perioden svinger rundt en middelverdi. Dette er hva som menes når den synodiske perioden nevnes uten nærmere detaljer . På grunn av de elliptiske banene til himmellegemene, er oppholdstiden i de enkelte sektorene av banen. Jorden - som en synodisk periode ofte blir referert til som observasjonssted - beveger seg på sin bane rundt solen med forskjellige bane- og vinkelhastigheter. I det nordlige vinterhalvåret er det nærmere solen ( passasjen til perihelion , på det punktet nærmest solen, faller på en dato mellom 2. og 5. januar), og banehastigheten er derfor høyere enn i det nordlige sommerhalvåret ( aphelion passasje mellom 3. og 6. juli). Det samme gjelder for de andre himmellegemene, og derfor avhenger tidsperioden for en nåværende synodisk periode også av hvor jorden og det andre objektet befinner seg i bane. Uregelmessigheter oppstår også av baneforstyrrelser forårsaket av de gjenværende massene i solsystemet. For mer kompliserte baner som månen og andre gjenstander som kretser rundt jorden (satellitter), eller andre mindre massive himmellegemer, er beregningene enda mer komplekse.

Dimensjonering og modifisering

For en gjennomsnittlig synodisk periode oppstår også forskjellige verdier avhengig av hvilken referanseverdi som brukes som grunnlag for forlengelsen. Vanlig er den geosentriske forbindelse med solen, med planetene nær jorden eller med jordmånen ved nymåne. Gjennomsnittsverdiene avhenger også av perioden gjennomsnittet tas over. Fordi himmellegemens bevegelser er utsatt for langsiktige periodiske endringer på den ene siden, og ikke-periodiske endringer på den andre siden, som blir tydelige på lang sikt (sekulær endring): Månen beveger seg lenger og lenger bort fra jorden, øker dens gjennomsnittlige synodiske periode derfor kontinuerlig.

De synodiske tidsverdiene gitt i litteraturen er generelt - selv om det er en typisk observatørrelatert størrelse - relatert til en heliosentrisk ekliptisk forskjell i lengde på planetariske sentre og til sentrum av jorden ( geosentrisk ), nærmere bestemt til jorden - månens tyngdepunkt . Da er den synodiske perioden uavhengig av om og hvor observatøren er på planeten A eller B, eller på solen.

Avhengighet av varigheten av en himmellegems synodiske periode på dens gjennomsnittlige avstand til solen - i astronomiske enheter (AU) forutsatt sirkulære baner - for observatører på jorden

For plasseringen jorden avhenger den synodiske perioden for de observerte himmellegemene av deres gjennomsnittlige avstand fra solen, satt i forhold til avstanden mellom jorden og solen (1 AU ). Med en progradebane på kortere avstand - som de indre planetene - øker perioden jo nærmere avstanden fra solen nærmer seg jordens. Med en progradebane på større avstand - som de ytre planetene - avtar perioden med økende avstand fra solen. Illustrasjonen motsatt viser disse forholdene for forenklede forhold forutsatt sirkulære stier.

Selvfølgelig kan synodiske perioder også bestemmes for alle himmellegemer i solsystemet, for eksempel i forhold til Mars. Du vil fortelle en astronaut på oppdrag til Mars i hvilke tidsintervaller de respektive himmellegemene skinner spesielt sterkt når du er på naboplaneten. Sett derfra vil den “synodiske perioden” til romstasjonen ISS være forskjellig fra den sett fra jorden; en romfarer ombord opplever dette som tidsrommet fra soloppgang til soloppgang, rundt 1 12  timer. Av særlig vitenskapelig betydning er den synodiske perioden til en eksoplanet , målt i forhold til dens sentrale stjerne: Denne brukes til å bestemme dens sideriske periode, rundt hvilken den synodiske perioden svinger i forhold til den årlige parallaksen til den fjerne “solen”. Kepler- omløpsperioden bestemmes deretter ut fra modellering av massene til eksoplaneten og dens sol.

Synodiske perioder i solsystemet

jord

En synodisk periode skal ikke gis for jorden , siden dens definisjon er relatert til posisjonene til himmellegemene i forhold til jord og sol.

De jevnlige repeterende bevegelsene på jorden solen kommer med daglig rotasjon ( rotasjon og årlig sirkulasjon () revolusjon ) sammen om. En solskinnsdag er tidsperioden til samme meridian peker mot solen igjen og solen kulminerer igjen på stedene som vender mot solen på denne lengdegraden . Et solår som et tropisk år er tidsperioden til den skrånende aksen på jorden tar samme posisjon til solen og en dato som er den samme sesongmessige, nås igjen; det tar mindre enn en fullstendig bane rundt jorden rundt solen basert på fast stjerne bakgrunn, et siderisk år .

måne

Når det gjelder måner , er den synodiske perioden tiden mellom to identiske faser av månen . Når det gjelder jordens måne , kalles det også lunasjon . Avvik fra planetdefinisjonen, er den synodiske perioden av månen basert på den geosentriske lengdeforskjellen. I dag er det vanlig å måle lunasjonene fra nymåne til nymåne (eller fra sammenheng til konjunktjon) - i historisk astronomi var fullmånen den valgte referansen av hensyn til observerbarhet .

Gjennomsnittsverdien kalles den synodiske måneden og er 29,5306 d eller 29 dager, 12 timer, 44 minutter; den representerer grunnverdien for måneden for tidsberegningen. De individuelle lunasjonene svinger imidlertid og avviker fra denne gjennomsnittlige varigheten med opptil rundt 7 timer; med svingningsområdet som hittil er observert (opptil 6 timer 12 minutter kortere og opptil 7 timer 15 minutter lenger enn gjennomsnittsverdien), er en lunasjon som den virkelige synodiske perioden mellom 29,27 d og 29,83 d.

Planeter

For planeter som kretser rundt solen på en gjennomsnittlig avstand mindre enn 2 2/3 ≈ 1,59 ganger så langt som jorden (1,00 AU ) - det vil si Merkur , Venus og Mars - er deres siderale omløpstid kortere enn den respektive synodiske perioden . Tidsperioden til retur av samme fase med samme forlengelsesvinkel jord-sol-planet varer derfor lenger enn den himmelske kroppens siderbane rundt solen.

Synodisk periode (lilla) og sidereal periode (blå stiplet) av planeter avhenger på forskjellige måter av bane-radien (antatt sirkulære baner) - hvis avstanden fra solen er mer enn ca. 1,59 AU, er den synodiske perioden kortere enn den siderisk periode

Venus kretser for eksempel om solen i samme retning som jorden, men med en gjennomsnittlig avstand på ca. 0,72 AE som den indre planeten , løper den mye raskere (se tredje Keplers lov ) og tar den tilbake etter nesten 2,6 sidebaner a . I løpet av denne tiden dekket jorden rundt 1,6 baner, den synodiske perioden til Venus varer 1,6 år, omtrent 584 dager. En tilsvarende lang synodisk periode vil også resultere for en fiktiv himmellegeme som dekket i underkant av 0,6 baner på i underkant av 1,6 år, dvs. ville ha en siderisk bane-periode på nesten 1000 dager. Mars kretser rundt solen på rundt 687 dager med en gjennomsnittlig solavstand på 1,52 AU som en ytre planet, betydelig langsommere enn jorden. Dette sirkler sola 2.135 ganger på 780 dager, Mars 1.135 ganger i løpet av denne tiden, til en konstellasjon med samme forlengelsesvinkel er nådd igjen. Mars synodiske periode er dermed også større enn sin sideriske periode.

En fiktiv indre planet eller solsatellitt med en bane rundt solen som varte 910 av et år, ville ha en betydelig høyere synodisk periode. Fra sin vinkelhastighet av 10 / 9 runder årlig i forhold til jorden med nøyaktig en omdreining pr år, vil en relativ vinkelhastighet resultatet ved 1 / 9 baner pr år. Ergo ville det ta 9 år før den ville ha tatt igjen jorden etter ti av solens baner. Det samme gjelder en fiktiv ytre planet med en omløpstid på 910 år, som jorden ville innhente etter 10 baner, mens den ville ha gått rundt solen ni ganger. I begge tilfeller varer den synodiske syklusen lenger enn den sideriske.

Bare med fjernere himmellegemer med en gjennomsnittlig avstand på mer enn 1,59 AE til solen, slik som de store ytre planetene, er den synodiske perioden mindre enn den sidetiden, som nå er mer enn to år. I løpet av denne tiden går jorden mer enn to baner og overgår dermed himmellegemet. På grunn av sin lave banehastighet bestemmer jordens omløpstid i økende grad den synodiske perioden når avstanden øker. Jo fjernere en planet er, jo langsommere skifter den mot stjernehimmelen; den synodiske perioden nærmer seg 1 år med økende avstand, siden planeten er nesten stasjonær sett fra jorden .

For himmellegemer som kretser rundt solen på mindre enn 0,5 2/3 ≈ 0,63 AU, er den synodiske perioden kortere enn 1 år, siden de krever mindre enn et halvt års bane og så etter at to baner på mindre enn et år allerede har lappet jorden. Sett fra jorden kan disse himmellegemene være i lavere sammenheng mer enn en gang i løpet av et år. For kropper i en bane med en semi-hovedakse på mer enn 0,63 AU, varer imidlertid den synodiske perioden over et år. Den blir større jo mindre den gjennomsnittlige avstanden fra solen skiller seg fra jordens (se eksemplet ovenfor med 9 eller 10 år). Med en stor halvakse på omtrent 1 AU er den synodiske rotasjonsperioden veldig lang. For ytre planeter synker den synodiske perioden igjen med økende avstand og nærmer seg til slutt et år.

bord

Følgende tabell inneholder tider for varigheten av de gjennomsnittlige synodiske periodene for planetene i solsystemet , et legeme i asteroidebåndet og trans-Neptunes , samt jordens måne (gitt i dager og kalenderår ); til sammenligning er den respektive gjennomsnittlige sideriske perioden i dager angitt i den andre kolonnen fra venstre :

gjenstand midtre
sidereal periode
midtre
synodiske periode
ekte
synodisk periode
svingning
måne 00027,32 dager 029,53 dager 0,081 0år 29,27 til 29,83 dager ± 0,9%
Kvikksølv 00087,97 dager 115,88 dager 0,317 0år 106 til 130 dager
Venus 00224,7 0dager 583,92 dager 1.599 0år 0=
1 år 218,7 0dager
579 til 589 dager ± 1%
Mars 00687,0 0dager 779,94 dager 2.135 0år 0=
2 år 49,5 0dager
764 til 811 dager ± 3%
Ceres 01682 , 00dager 466,72 dager 1,278 0år 0=
1 år 101,5 0dager
Jupiter 04333 , 00dager 398,88 dager 1.092 0år 0=
1 år 033,6 0dager
Saturn 10750 , 00dager 378,09 dager 1.035 0år 0=
1 år 012,8 0dager
Uranus 30690 , 00dager 369,66 dager 1.012 0år 0=
1 år 4,4 dager 000
Neptun 60190 , 00dager 367,49 dager 1,006 0år 0=
1 år 2,2 dager 000
Pluto 90500 , 00dager 366,73 dager 1,004 0år 0=
1 år 1,5 dager 000
Quaoar 1,05 x 10 5 dager 366,54 dager 1,0036 år 0=
1 år 1,3 dager 000
Sedna 04,0 × 10 6 dager 365,29 dager 1.0001 år 0=
1 år 0,05 dager 00

Kulturell betydning

Den daglige høyden av solen er lett å observere, den for månen er ikke så lett. Det som mer merkes her er endringen i månens faser , som avhenger av vinkelen som den solbelyste halvdelen av månen vises i. Sett fra jorden står solen og månen overfor hverandre når månen er full, i opposisjon kulminerer månen da ved midnatt. Dette er tilfelle igjen etter en synodisk periode på månen, en måned senere.

I månekalenderne til forskjellige kulturer blir denne tidsperioden grunnleggende for en referanseramme for forskjellige sosialt organiserte prosesser. Den nåværende månedsperioden er også avledet fra denne perioden, som en tidsperiode som deler årets løpet opp i seksjoner med sesongmessige repetisjoner. Selv religiøse festivaler som påske eller påske adressert av månen eller fullmånen om våren (se påskedag ). Den kalender av Mayans betraktet i tillegg, synodene av planeten Venus . Oppnåelsen av de tidlige indiske astronomene gjenspeiles i kalendersystemet til den vediske tradisjonen, hvor man får en detaljert oversikt over måneden ved å observere den daglige sideriske bevegelsen til månen.

Men verken de sideriske eller synodiske periodene på månen har konstant varighet. Gjennomsnittsverdier brukes derfor for orientering.

Se også