Pengertian Aphelion dan Perihelion

Malaikat Zamora Ramirez
Gelar dalam fisika

Aphelion dan perihelion adalah dua titik yang termasuk dalam orbit planet mengelilingi Matahari. Aphelion adalah titik yang sesuai dengan jarak maksimum yang dicapai planet terhadap Matahari. Sebaliknya, perihelion, disebut juga perigee, adalah titik di mana planet tersebut berada pada jarak minimum dari Matahari.

Orbit yang ditelusuri planet-planet dalam pergerakan translasinya berbentuk elips dan Matahari terletak di salah satu fokus elips. Keunikan pergerakan planet ini membuat jarak antara planet dan Matahari tidak selalu sama. Ada dua titik di mana sebuah planet dalam jalurnya mengelilingi Matahari berada pada jarak tertentu jarak maksimum dan minimum darinya, titik-titik ini dikenal sebagai “aphelion” dan “perihelion”, masing-masing.

Hukum Pertama Kepler: Orbit berbentuk elips

Sekitar abad ke-16, salah satu revolusi besar dalam sejarah ilmu pengetahuan terjadi adalah diterbitkannya model heliosentris Copernicus. Nicolás Copernicus adalah seorang matematikawan dan astronom Polandia yang, setelah bertahun-tahun mempelajari dan melakukan penelitian di bidang Astronomi Matematika menyimpulkan bahwa Bumi dan planet-planet lainnya bergerak dalam jalur melingkar mengelilingi Matahari.

Model heliosentris Copernicus ini tidak hanya menantang model geosentris Ptolemy dan berabad-abad yang lalu pengamatan dan pengukuran, tetapi juga menantang tradisi antroposentris yang ditetapkan oleh gereja Katolik. Yang terakhir ini membuat Copernicus menegaskan bahwa modelnya hanyalah sebuah strategi untuk menentukan dengan lebih baik presisi posisi bintang-bintang di ruang angkasa tetapi itu bukan representasi dari realitas. Meskipun demikian, buktinya jelas dan model heliosentrisnya menyebabkan revolusi Copernicus yang mengubah Astronomi selamanya.

Pada abad yang sama, astronom Denmark Tycho Brahe melakukan pengukuran yang sangat tepat terhadap posisi planet dan benda langit lainnya. Selama karirnya, Tycho Brahe mengundang ahli matematika Jerman Johannes Kepler untuk bekerja bersamanya dalam penelitiannya, yang diterima oleh Kepler. Brahe terlalu bersemangat dengan data yang dikumpulkannya, sehingga akses Kepler terhadap data tersebut sangat terbatas. Lebih jauh lagi, Brahe memperlakukan Kepler sebagai bawahannya, yang sama sekali tidak disukai Kepler dan hubungan di antara mereka menjadi rumit.

Setelah kematian Tycho Brahe pada tahun 1601, Kepler mengambil data dan pengamatannya yang berharga sebelum diklaim oleh ahli warisnya. Kepler sadar bahwa Brahe tidak memiliki alat analisis dan matematika untuk memahami gerak planet dari pengamatannya. Oleh karena itu, studi Kepler yang cermat terhadap data Brahe menjawab beberapa pertanyaan mengenai gerak planet.

Kepler sangat yakin bahwa model heliosentris Copernicus benar, namun, Ada beberapa perbedaan dengan posisi nyata planet-planet di ruang angkasa sepanjang masa tahun. Setelah menganalisis dengan cermat data yang dikumpulkan oleh Brahe, Kepler menyadari bahwa observasi tersebut paling sesuai a model heliosentris di mana planet-planet mengikuti orbit elips mengelilingi Matahari, dan bukan orbit melingkar seperti yang diusulkan Copernicus. Ini dikenal sebagai “Hukum Pertama Kepler” dan diterbitkan bersamaan dengan Hukum Kedua Kepler pada tahun 1609 dalam karyanya “Astronomía Nova”.

Untuk lebih memahaminya kita harus terlebih dahulu memahami definisi dan struktur elips. Elips didefinisikan sebagai kurva tertutup yang titik-titik pembentuknya memenuhi jumlah jarak antara titik-titik tersebut dan titik-titik lain yang disebut “fokus” selalu sama. Mari kita perhatikan elips berikut:

Dalam elips ini titik \({F_1}\) dan \({F_2}\) disebut “fokus”. Elips mempunyai dua sumbu simetri yang saling tegak lurus dan berpotongan di pusatnya. Panjang \(a\) disebut “sumbu semimajor” dan sesuai dengan jarak antara pusat elips dan titik ekstremnya, yaitu sepanjang sumbu simetri mayor. Demikian pula, panjang \(b\) yang dikenal sebagai “sumbu semi minor” adalah jarak antara pusat elips dan titik ekstremnya yang terletak di sepanjang sumbu simetri minor. Jarak \(c\) yang ada antara pusat elips dan salah satu fokusnya dikenal sebagai “semijarak fokus”.

Berdasarkan definisinya sendiri, jika kita mengambil titik mana pun \(P\) yang termasuk dalam elips dan memplot jarak \({d_1}\) antara elips titik \(P\) dan fokus \({F_1}\), dan jarak lain \({d_2}\) antara titik \(P\) dan fokus lainnya \({F_2}\), kedua jarak ini memuaskan:

\({d_1} + {d_2} = 2a\)

Yang berlaku untuk titik mana pun pada elips. Besaran lain yang dapat kami sebutkan adalah “eksentrisitas” elips yang dilambangkan dengan huruf \(\varepsilon \) dan menentukan seberapa pepat elips tersebut. Eksentrisitas diberikan oleh:

\(\varepsilon = \frac{c}{a}\;;\;0 \le \varepsilon \le 1\)

Dengan semua ini di tangan kita, sekarang kita dapat berbicara tentang orbit elips planet-planet mengelilingi Matahari. Diagram orbit planet mengelilingi Matahari yang agak berlebihan adalah sebagai berikut:

Pada diagram ini kita dapat menyadari bahwa Matahari berada pada salah satu fokus orbit elips planet. Perihelion (\({P_h}\)) adalah jarak yang diberikan oleh:

\({P_h} = a – c\)

Sebaliknya, aphelion (\({A_f}\)) adalah jarak:

\({A_f} = a + c\)

Atau, kedua jarak dalam eksentrisitas orbitnya adalah:

\({P_h} = \kiri( {1 – \varepsilon } \kanan) a\)

\({A_f} = \kiri( {1 + \varepsilon } \kanan) a\)

Orbit planet, setidaknya di Tata Surya kita, memiliki eksentrisitas yang sangat kecil. Misalnya, orbit bumi mempunyai perkiraan eksentrisitas sebesar \(\varepsilon \kira-kira 0,017\). Sumbu semimayor orbit bumi adalah sekitar \(a \kira-kira 1,5 \kali {10^8}\;km\). Dengan semua yang disebutkan di atas kita dapat menghitung bahwa perihelion dan aphelion Bumi adalah: \({P_h} \kira-kira 1,475 \kali {10^8}\;km\) dan \({A_f} \kira-kira 1,525 \kali { 10^8}\;km\).