Die Frage, ob die "große Halbachse" der Planetenbahnen ähnelt ist mit der "mittleren Entfernung von der Sonne", führt oft zu Missverständnissen. Die Begrifflichkeiten müssen präzise erörtert werden. Es ist entscheidend zu verstehen, dass die große Halbachse und die mittlere Entfernung zur ☀️ nicht genauso viel sind. Sie unterscheiden sich grundlegend in der Definition und Berechnung.
Die große Halbachse bezieht sich auf die längste Achse einer elliptischen Umlaufbahn eines Planeten. Sie erstreckt sich vom Perihel — dem sonnennächsten Punkt — bis zum Aphel — dem sonnenfernsten Punkt. Die mittlere Entfernung hingegen stellt den Durchschnittswert aller Entfernungen dar die ein Planet während seines gesamten Umlaufs um die Sonne zurücklegt. Die Berechnung des zeitlichen Mittelwerts der diese unterschiedlichen Entfernungen berücksichtigt, spielt hier eine zentrale Rolle.
Ein besonders wichtiger Aspekt ist die variable Umlaufgeschwindigkeit der Planeten. Diese Geschwindigkeiten ändern sich je nach Standort in der elliptischen Umlaufbahn. Zudem ist die Gravitationskraft der Sonne im Perihel stärker. Der Planet bewegt sich also schneller. Folglich verbringt er weniger Zeit in der Umgebung der Sonne. Auf der anderen Seite ist die Bewegung im Aphel langsamer was bedeutet, dass der Planet länger benötigt um diese größere Strecke zurückzulegen.
Die mit diesen Bewegungen verbundenen Jahreszeiten sind ein anschauliches Beispiel. Während der Sommermonate ist die Erde von der Sonne weiter entfernt. Daraus folgt: Die Erde weiterhin Zeit in dieser größeren Entfernung verbringt, mittels welchem längere Sommermonate entstehen. Im Winter befinden wir uns näher an der Sonne. Dies führt zu kürzeren Wintermonaten.
Statistisch betrachtet ist die mittlere Entfernung von der Sonne größer als die große Halbachse der Planetenbahnen. Planeten verbringen aufgrund der variierenden Umlaufgeschwindigkeit mehr Zeit in der größeren Distanz. Der Unterschied zwischen der großen Halbachse und der mittleren Entfernung wird bei langperiodischen Kometen noch deutlicher.
Ein Blick auf die unterschiedlichen Mittelwerte beleuchtet die Thematik zusätzlich. Der geometrische Mittelwert, bei welchem die mittlere Entfernung der großen Halbachse entspricht, weicht vom zeitlichen Mittelwert ab. Letzterer berücksichtigt die gesamte Umlaufzeit und ist komplexer zu berechnen. Dies geschieht – weil hier die Zeit in verschiedenen Entfernungen zur Sonne eine Rolle spielt.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass es irreführend ist die große Halbachse der Planetenbahnen als mittlere Entfernung von der Sonne zu verkleinern. Die variable Umlaufgeschwindigkeit der Planeten und die unterschiedlichen Zeitspannen in verschiedenen Positionen erfordern eine differenziertere Betrachtungsweise. So entsteht ein klareres Bild der dynamischen Beziehungen zwischen Planeten und ihrer zentralen Sonne.
Ist die "große Halbachse" der Planetenbahnen identisch mit der "mittleren Entfernung von der Sonne"?
Warum ist die Beschreibung der großen Halbachse als mittlere Entfernung von der Sonne irreführend?