Par Kenrick Vézina – Mis à jour le 24 mars 2022

En astrophysique, le périhélie est le point d'une orbite où un corps céleste se rapproche le plus du Soleil. Le terme vient des mots grecs peri (à proximité) et Hélios (Soleil). Son homologue, l'aphélie , marque la distance la plus éloignée du Soleil. Bien que les comètes soient l'exemple le plus emblématique (affichant une coma brillante et des queues brillantes à proximité du périhélie), les mêmes principes s'appliquent à chaque objet en orbite.

Excentricité :pourquoi la plupart des orbites ne sont pas circulaires

Notre image commune de la trajectoire de la Terre comme un cercle parfait est une simplification. En réalité, presque toutes les orbites planétaires, y compris celle de la Terre, sont légèrement elliptiques. L’écart par rapport à un cercle parfait est quantifié par l’excentricité de l’orbite. , un nombre sans dimension compris entre 0 et 1. Une excentricité de 0 désigne un cercle parfait; des valeurs plus élevées indiquent des ellipses de plus en plus allongées. Par exemple, l'excentricité de la Terre est d'environ 0,0167, tandis que l'orbite de la comète de Halley a une excentricité de 0,967.

Propriétés clés d'une ellipse

• Foyers :Deux points qui définissent la forme de l’ellipse; le Soleil occupe un foyer sur une orbite héliocentrique.
• Centre  :Le milieu de l'ellipse.
• Axe majeur :Le diamètre le plus long passant par les foyers et le centre; ses extrémités sont les sommets.
• Axe semi-majeur :La moitié du grand axe, la distance du centre à un sommet.
• Sommets :Les points les plus extrêmes de l'ellipse; correspondent au périhélie et à l'aphélie en termes orbitaux.
• Axe mineur :Le diamètre le plus court, perpendiculaire au grand axe et passant par le centre; ses extrémités sont les sommets.
• Axe semi-mineur  :La moitié du petit axe, la distance la plus courte entre le centre et un co-sommet.

Calcul de l'excentricité à partir des axes

Lorsque les longueurs des axes semi-grands et semi-mineurs sont connues, l'excentricité peut être calculée avec :

\(\text{excentricité}^2 =1,0-\frac{\text{semi-petit axe}^2}{\text{semi-grand axe}^2}\)

Les distances astronomiques sont généralement exprimées en unités astronomiques (UA), où 1 UA ≈ 149,6 millions km. Les unités des axes doivent être cohérentes, mais elles ne doivent pas nécessairement être AU.

Détermination des distances du périhélie et de l'aphélie

Une fois le demi-grand axe (a) et l'excentricité (e) connus, les distances orbitales les plus proches et les plus éloignées du Soleil sont calculées comme suit :

\(\text{périhélie} =a(1- e)\)

\(\text{aphelion} =a(1+ e)\)

Exemple :Mars

Mars a un demi-grand axe de 1,524 UA et une excentricité de 0,0934.

\(\text{périhélie}_{\text{Mars}} =1,524\,(1-0,0934) =1,382\,\text{AU}\)

\(\text{aphelion}_{\text{Mars}} =1,524\,(1+0,0934) =1,666\,\text{AU}\)

Ces variations modestes maintiennent Mars à une distance relativement stable du Soleil, et l'excentricité tout aussi faible de la Terre maintient un rayonnement solaire constant tout au long de l'année.

Exemple :Mercure

Le demi-grand axe de Mercure est de 0,387 UA et son excentricité est de 0,205.

\(\text{périhélie}_{\text{Mercure}} =0,387\,(1-0,205) =0,307\,\text{AU}\)

\(\text{aphelion}_{\text{Mercure}} =0,387\,(1+0,205) =0,467\,\text{AU}\)

L'orbite de Mercure la rapproche près des deux tiers du Soleil au périhélie par rapport à l'aphélie, provoquant des changements spectaculaires de température et de flux solaire sur son orbite.

Pourquoi l'excentricité est importante

Comprendre l'excentricité orbitale et son impact sur les distances du périhélie et de l'aphélie est essentiel pour une modélisation précise des climats planétaires, la planification de la trajectoire des engins spatiaux et l'étude de l'activité cométaire. Même si la légère excentricité de la Terre a des effets quotidiens minimes, des orbites plus excentriques, comme celle de Mercure, produisent des extrêmes saisonniers importants.