Perihelio y afelio. Perigeo y apogeo

La Tierra está sometida a la acción de una fuerza gravitatoria ejercida por el Sol. Esta fuerza es la causante de que la trayectoria de la Tierra se curve, puesto que origina una aceleración normal o centrípeta, que contrarresta a la fuerza centrífuga de la Tierra al girar alrededor del astro rey.

Todos los planetas de nuestro sistema solar se mueven alrededor del Sol. Las órbitas de algunos planetas son prácticamente un perfecto círculo, pero otras no lo son. Algunas órbitas tienen forma ovalada o parecen estar "estiradas". A estas formas ovaladas se les llama "elipses". La órbita de cualquier planeta es una elipse y el Sol se encuentra en uno de los focos de dicha elipse, que no es el centro, explicado por la primera ley de Kepler: "todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos".

Debido a que el Sol no es el centro de una órbita elíptica, a medida que los planetas giran alrededor del Sol, estos se acercan y se alejan del Sol. El lugar donde un planeta se encuentra más cerca del Sol se llama perihelio, y en el caso de la Tierra se produce sobre el 3 de enero. El lugar donde el planeta se encuentra más lejos del Sol se llama afelio, y en el caso de la Tierra se produce sobre el 4 de julio. A lo largo de los milenios van cambiando las fechas del perihelio y del afelio de la Tierra, debido a su movimiento de precesión, similar al de una peonza. Hace 11.000 años el perihelio ocurría en junio y el afelio en diciembre, lo contrario de ahora. Las palabras "afelio" y "perihelio" provienen del griego. En griego "helios" significa Sol, "peri" significa cerca y "apo" significa lejos.

Cuando la Tierra se encuentra en el perihelio, está a aproximadamente 147 millones de km del Sol. Cuando se encuentra en el afelio, está a aproximadamente 152 millones de km del Sol. Durante el afelio, la Tierra se encuentra a unos 5 millones de km más distante del Sol que durante el perihelio.

Se podría pensar que esta es la razón por la cual tenemos estaciones, pero no es así. Cuando la Tierra alcanza el perihelio, esta alcanza su mayor aproximación al Sol y es fácil pensar que debería hacer más calor durante el mes de enero, justo a mitad del invierno en el hemisferio norte. La diferencia de distancias no es lo que origina las estaciones. Las estaciones son producto de la inclinación del eje de la Tierra, respecto al plano en el que se encuentra su órbita alrededor del Sol, que origina un movimiento de dicho eje respecto al Sol denominado precesión de los equinoccios, cuya explicación puedes encontrar visitando el artículo "La estrella polar y el polo norte celeste".

Algunos planetas tienen órbitas bastante "estiradas". Por ejemplo, en Plutón el Sol se encuentra mucho más lejos durante el afelio que durante el perihelio, es decir, la elipse que describe su órbita alrededor del Sol tiene gran excentricidad. Esta órbita es muy alargada y no es redonda como un círculo. La órbita de la Tierra alrededor del Sol es una elipse poco "estirada", realmente casi una circunferencia, dado que tiene una excentricidad de 0,0167. Los asteroides y gran cantidad de cometas también viajan alrededor del Sol en órbitas elípticas. A lo largo de sus órbitas tienen puntos de perihelio y de afelio. Cualquier objeto que se desplace en una órbita elíptica, se mueve más rápidamente en el perihelio, y más lentamente en el afelio. Esto se explica mediante la segunda ley de Kepler: "el radio vector que une el planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales". Esta ley de las áreas es equivalente a la constancia del momento angular, es decir, cuando el planeta está más alejado del Sol (afelio) su velocidad de traslación es de 28,76 km/s, menor que cuando está más cercano a él (perihelio), dado que entonces su velocidad es de 30,75 km/s. La velocidad media de traslación de la Tierra es de 29,8 km/s. En el afelio y en el perihelio, el momento angular es el producto de la masa del planeta, por su velocidad y por su distancia al centro del Sol.

La Tierra disminuye la velocidad de traslación cuando se encuentra más alejada del Sol (porque la atracción del mismo es menor al encontrarse más lejos) y la acelera al acercarse. Si no existiera esta diferencia de velocidad, la Tierra se escaparía del sistema solar cuando se encontrara más lejos o chocaría con el Sol al acercarse.

Cuando un cuerpo (natural o artificial) recorre una órbita elíptica alrededor de la Tierra, los términos anteriores se sustituyen por perigeo (punto de la órbita más cercano a la Tierra) y por apogeo (punto más lejano). Así, por ejemplo, se habla del perigeo y del apogeo de la Luna.

Cuando la Luna se encuentra a la mayor distancia de la Tierra (apogeo), se aleja hasta una media de 405.696 km y cuando llega al punto de mínima distancia (perigeo) se encuentra a una media de 363.104 km, datos que nos dan una distancia media entre los centros de la Tierra y de la Luna de 384.400 km. Tenemos que hablar de distancias medias porque la órbita que sigue la Luna no es fija, debido a las perturbaciones que influyen en ella, principalmente la gran atracción que ejerce el Sol sobre la Luna, e incluso los otros planetas, aunque en mucha menor medida.

Esta variación de la distancia entre la Luna y la Tierra en su traslación a lo largo de su órbita alrededor de la Tierra, hace que se vea más grande o más pequeña, aunque este fenómeno es casi inapreciable por el ojo humano.

La ilustración de la izquierda, basada en las imágenes de la sonda Galileo, nos muestra la diferencia aproximada entre una luna llena en el perigeo o "superluna" (izquierda) y en el apogeo o "miniluna" (derecha).

 

En otro artículo de este blog podrás conocer las fechas y horas en las que se producen las "minilunas" y las "superlunas".

Tenemos un perigeo y un apogeo cada periodo de traslación lunar (tiempo en describir la Luna una órbita alrededor de la Tierra, tomando como referencia las estrellas fijas). Este periodo orbital es de 27,32 días. A este tiempo se le denomina mes sidéreo o sideral.

Otro concepto diferente es el mes sinódico o lunar, que es el periodo que transcurre entre dos mismas fases consecutivas de la Luna, siendo su duración aproximada de 29,53 días. La causa de las fases de la Luna es que vemos la parte de la Luna que es iluminada por el Sol y ello depende de su posición relativa respecto al Sol (vista desde la Tierra). Ya que la Tierra gira alrededor del Sol, la Luna tarda un tiempo "extra" (después de completar un mes sideral) en volver a la misma posición con respecto al Sol. Este periodo más largo se llama sinódico. Debido a las perturbaciones de las órbitas de la Tierra y Luna, el tiempo real entre lunaciones puede variar entre 29,27 y 29,83 días aproximadamente.

Para entender mejor la razón de la diferencia de duración del mes sidéreo y el sinódico, diremos que el mes sinódico es más largo debido al avance de la Tierra durante ese periodo en su órbita alrededor del Sol, ya que ello obliga a la Luna a avanzar el mismo ángulo que avanzó la Tierra alrededor del Sol para ocupar la misma posición relativa entre ambos y mostrar así la misma fase que al comienzo del ciclo. En contraposición, el mes sideral es algo más corto porque la Tierra parece estar fija respecto a las estrellas, por estar estas mucho más lejanas que el Sol, con lo que el ángulo que gira la Tierra respecto a ellas a lo largo del mes es prácticamente nulo y, por lo tanto, inapreciable. La diferencia entre ambos meses deberá ser aproximadamente la doceava parte del mes sidéreo, es decir, la doceava parte de 27,32 días.

En el siguiente vídeo podrás observar cómo el planeta se mueve más rápidamente alrededor del Sol en el perihelio, y más lentamente en el afelio. Lo mismo sucede con la velocidad de la Luna, en su giro alrededor de la Tierra, en el perigeo y el apogeo.

Si lo deseas puedes consultar el calendario hasta el 2025 con las fechas y horas exactas en las que se produce el afelio y el perihelio, así como los solsticios y los equinoccios. Téngase en cuenta que las horas están expresadas en Tiempo Universal (UT o, lo que es lo mismo, GMT).