En la mecánica celeste , la precesión del perihelio, la precesión del ábside o de precesión orbital es la precesión (rotación) de la órbita de un cuerpo celeste. Más precisamente, es la rotación gradual de la línea que une los ábsides de una órbita, que son los puntos de enfoque más cercano y más lejano. Perihelio es el punto más cercano al sol .
Hay una variedad de factores que pueden conducir a la precesión periastro, como la relatividad general, los momentos estelares de cuadrupolo, mutua de estrella planeta deformaciones de marea, y las perturbaciones de otros planetas.
˙ ωtotal = ˙ ωGR + ˙ ωquad + ˙ ωtide + ˙ ωpert,
Para Mercurio, la tasa de precesión del perihelio por efectos relativistas generales es de 43'' por siglo. En comparación, la precesión debida a las perturbaciones de los otros planetas del sistema solar es 532 "por siglo, mientras que el achatamiento del Sol (momento de tetrapolo) hace una contribución insignificante de 0" .025 por siglo.
De la mecánica clásica, si las estrellas y los planetas se consideran masas puramente esféricas, entonces van a obedecer una sencilla ley de la fuerza r -2 y por lo tanto ejecutar órbitas elípticas cerrados. Efectos de masa no esféricas son causados por la aplicación de potencial externo (s): el potencial centrífuga de los cuerpos de hilatura provoca aplanamiento de rotación y el potencial de las mareas de una masa cercana plantea protuberancias de marea. Protuberancias rotacionales y las mareas crean campos gravitatorios cuadrupolo (r -3) que conducen a la precesión orbital
Precesión absidal total en términos generales en orden de importancia para los aislados muy Júpiter calientes se (considerando sólo los efectos de orden más bajo)
ωtot = ̇ωtid, p + + ̇ωGR ̇ωrot, p + ̇ωrot, * + ̇ωtid, *
con abultamiento de la marea planetaria es el término dominante, superando los efectos de la relatividad general y la cuadrupolo estelar en más de un orden de magnitud y por lo tanto nos puede ayudar en la comprensión de sus interiores. Para los planetas más corto de período, el interior del planeta induce precesión de unos pocos grados por año y hasta 19 ◦ 0,9 por año para WASP-12b .
Teorema de órbitas giratorias de Newton
Newton deriva un teorema intrigante que muestra que las variaciones en el movimiento angular de una partícula pueden ser explicadas por la adición de una fuerza que varía como el cubo de inversa de la distancia, sin afectar el movimiento radial de una partícula. El uso de un precursor de la serie de Taylor , Newton generalizó su teorema a todas las leyes de la fuerza siempre que las desviaciones de las órbitas circulares es pequeño, lo que es válido para
Los antiguos astrónomos griegos señalaron la precesión del ábside de la órbita de la Luna, la precesión de los ábsides solar fue descubierto en el siglo XI por al-Zarqali .
la mayoría de los planetas del Sistema Solar. Sin embargo, su teorema no explicaba la precesión del ábside de la Luna, sin renunciar a la ley de la inversa del cuadrado de la ley de la gravitación universal de Newton .
La tasa esperada de precesión del ábside se puede calcular con mayor precisión utilizando los métodos de la teoría de perturbaciones .
Problema de Kepler en la relatividad general
Un precesión absidal del planeta Mercurio fue notado por Urbain Le Verrier , en el siglo de mid-19th y explicado por Einstein teoría de larelatividad general . Para primera aproximación, esta teoría añade una fuerza central que varía como el inverso cuarta potencia de la distancia.
Einstein demostró que para un planeta, el semieje mayor de su órbita es
, La excentricidad de la órbita de correo y el período de la revolución T, entonces la precesión del ábside debido a los efectos relativistas, durante un período de revolución en radianes , es
cambio en la órbita en el tiempo
donde c es la velocidad de la luz . En el caso de Mercurio, la mitad del eje mayor es alrededor de 57,9 millones de kilómetros o 57,9 · 10 9 m, la excentricidad de su órbita es 0,206 y el período de la revolución 87,97 días, o 7,6 10 6s. De éstas y la velocidad de la luz (que es 3 10 8 m / s), se puede calcular que la precesión apsidial durante un período de revolución es
= 5,028 · 10 -7 radianes, 2,88 · 10 -5 grados o 0,104 segundos de arco. En cien años, el Mercurio hace alrededor de 415 revoluciones alrededor del Sol, y por tanto, en ese momento, el perihelio del ábside debido a los efectos relativistas es alrededor de 43 segundos de arco, lo que corresponde casi exactamente a la parte no explicada anteriormente del valor medido.
Debido a la precesión del ábside de la Tierra argumento del perigeo aumenta lentamente, sino que toma sobre más de 134.000 años para que la elipse a girar una vez con respecto a las estrellas fijas. El eje de la Tierra polar, y por lo tanto los solsticios y equinoccios, precesión con un período de aproximadamente 25,771.4 años en relación con las estrellas fijas. Estas dos formas de "precesión" se combinan de modo que tome más de 21.600 años de la elipse a girar una vez en relación con el equinoccio de primavera, es decir, por el perihelio para volver a la misma fecha (dado un calendario que sigue las estaciones perfectamente).
Esta interacción entre el ciclo anomalistico y tropical es importante en las variaciones del clima a largo plazo de la Tierra, llamado los ciclos de Milankovitch . Un equivalente es también conocido en Marte .
La figura ilustra los efectos de la precesión en las estaciones del hemisferio norte, en relación con el perihelio y el afelio. Observe que las áreas barridas durante unos cambios específicos de la temporada a través del tiempo. Mecánica orbital requieren que la duración de las temporadas de ser proporcional a las áreas barridas de los cuadrantes de temporada, así que cuando la excentricidad orbital es extrema, las estaciones en el lado lejano de la órbita puede ser sustancialmente mayor duración.
Efectos de la precesión del ábside en las estaciones