Exzentrizität (Astronomie)

Die Exzentrizität, eine dimensionslose Zahl, kann folgende Werte annehmen:

• 0 für exakt kreisförmige Bahnen,
• zwischen 0 und 1 für elliptische Bahnen (wobei Werte nahe 0 kreisähnliche Bahnen auszeichnen, und die Ellipse umso langgestreckter erscheint, je näher die Exzentrizität bei 1 liegt),
• 1 für exakt parabolische Bahnen,
• größer als 1 für hyperbolische Bahnen (je größer der Wert, desto offener die Hyperbel).

Während Werte unter 1 geschlossene Bahnen (also Umlaufbahnen) beschreiben, bezeichnen Werte ab 1 offene Bahnen, die so nur einmalig durchlaufen werden.

Für die Exzentrizität ${\displaystyle e}$  einer Umlaufbahn in Form einer Ellipse gilt:

• ${\displaystyle e={\frac {FF'}{2a}}={\frac {r_{\mathrm {max} }-r_{\mathrm {min} }}{r_{\mathrm {max} }+r_{\mathrm {min} }}}}$ , wobei ${\displaystyle FF'}$  die Entfernung zwischen den beiden Brennpunkten bezeichnet, ${\displaystyle a}$  die Länge der großen Halbachse sowie ${\displaystyle r_{\mathrm {min} }}$  bzw. ${\displaystyle r_{\mathrm {max} }}$  die minimale bzw. maximale Entfernung des Brennpunkts zur Ellipse.
• Periapsisdistanz = große Halbachse mal (1 − Exzentrizität): ${\displaystyle r_{\mathrm {min} }=a(1-e)}$ 
• Apoapsisdistanz = große Halbachse mal (1 + Exzentrizität): ${\displaystyle r_{\mathrm {max} }=a(1+e)}$ 

 

Der Exzentrizitätswinkel α ist ein aus der Exzentrizität e abgeleitetes Bahnelement:

${\displaystyle \alpha =\arcsin(e)}$ 

Er ist der vom Nebenscheitel (B) aus gesehene Winkel zwischen Brennpunkt (F) und Mittelpunkt (O) (siehe nebenstehende Abbildung).

Unter den Bahnen der Planeten im Sonnensystem hat die Bahn der Venus mit 0,0068 die geringste Exzentrizität (ist also am kreisähnlichsten) und die Bahn des Merkurs mit 0,2056 die größte. Die Exzentrizität der Erdbahn beträgt 0,0167. Die Werte für die anderen Planetenbahnen können in der Liste der Planeten des Sonnensystems nachgelesen werden.

Deutlich größere Exzentrizität weisen die Bahnen einiger transneptunischer Objekte auf: Pluto mit 0,2502, Eris mit 0,4383 und Sedna mit 0,8587, es gibt dort aber auch Objekte mit niedriger Exzentrizität wie (486958) Arrokoth mit 0,051.

Kometenbahnen haben generell sehr unterschiedliche Werte der Exzentrizität. Bei (kurz-)periodischen Kometen liegt die Exzentrizität meist zwischen 0,2 und 0,7,^[1] wobei es unter ihnen einige gibt, die sehr hoch exzentrische elliptische Bahnen haben, beispielsweise hat der Komet Halley die Exzentrizität 0,967. Bei fast allen nicht- oder lang-periodischen Kometen mit einer Umlaufzeit von mehr als 200 Jahren liegt der Wert nur knapp unter 1, so hat der Komet 153P/Ikeya-Zhang bei einer Umlaufzeit von rund 366 Jahren eine Bahnexzentrizität von 0,990.

Der Asteroid 1I/ʻOumuamua stammt aus dem interstellaren Raum und bewegt sich auf einer Hyperbelbahn durch das Sonnensystem. Seine Exzentrizität von 1,1995 ist also deutlich größer als 1.^[2] Der Komet C/1980 E1 (Bowell) stammt aus dem Sonnensystem, wurde aber durch einen nahen Vorbeiflug an Jupiter auf eine hyperbolische Bahn mit einer Exzentrizität von 1,0577 abgelenkt und wird das Sonnensystem verlassen.^[3][4] Der im August 2019 entdeckte Komet 2I/Borisov hat eine deutlich höhere Exzentrizität von etwa 3,4 und ist das zweite im Sonnensystem entdeckte interstellare Objekt.^[5]

• Erdnähe
• Exzentrizität (Mathematik)
• Keplersche Gesetze

1. ↑ John S. Lewis: Physics and Chemistry of the Solar System. Academic Press, San Diego CA u. a. 1995, ISBN 0-12-446740-7 (englisch, online [abgerufen am 29. März 2015]). 
2. ↑ 'Oumuamua (A/2017 U1). In: JPL Small-Body Database Browser. Abgerufen am 2. Dezember 2017 (englisch). 
3. ↑ Michael F. Ahearn, D. G.Schleicher, R. L.Millis, P. D.Feldman, D. T. Thompson: Comet Bowell 1980b. In: Astronomical Journal. Nr. 89, 1984, S. 579–591, doi:10.1086/113552, bibcode:1984AJ.....89..579A. 
4. ↑ JPL Small-Body Database Browser: C/1980 E1 (Bowell)
5. ↑ MPEC 2019-S72 : 2I/Borisov = C/2019 Q4 (Borisov). In: Minor Planet Center. 24. September 2019, abgerufen am 24. September 2019 (englisch).