Aphel

Wer sich die Bahn der Erde um die Sonne als perfekten Kreis vorstellt, liegt daneben. Die Umlaufbahn ist eine Ellipse, und das bedeutet: Es gibt einen Punkt, an dem die Erde der Sonne am nächsten kommt (Perihel), und einen, an dem sie am weitesten entfernt ist. Dieser sonnenfernste Punkt heißt Aphel, abgeleitet vom griechischen apo (weg von) und helios (Sonne).

Für die Erde fällt das Aphel auf Anfang Juli. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Abstand zur Sonne rund 152,1 Millionen Kilometer, also etwa 1,017 Astronomische Einheiten. Im Perihel (Anfang Januar) sind es nur 147,1 Millionen Kilometer. Der Unterschied von fünf Millionen Kilometern klingt gewaltig, macht aber weniger als 3,3 Prozent der Gesamtdistanz aus. Deshalb beeinflusst das Aphel die Jahreszeiten der Erde kaum. Dass es auf der Nordhalbkugel im Juli trotzdem Sommer ist, liegt an der Achsneigung von 23,4 Grad, nicht an der Entfernung.

In der Himmelsmechanik hat das Aphel eine wichtige Eigenschaft: Am sonnenfernsten Punkt ist die Bahngeschwindigkeit eines Himmelskörpers am geringsten. Das folgt direkt aus dem zweiten Keplerschen Gesetz, nach dem ein Planet in gleichen Zeitabschnitten gleiche Flächen überstreicht. Weil der Radius im Aphel größer ist, muss die Geschwindigkeit kleiner sein, um die gleiche Fläche zu erzeugen.

Für die Raumfahrt ist das Aphel-Konzept praktisch relevant. Wenn eine Sonde einen Asteroiden oder Kometen anfliegen soll, muss die Flugbahn so geplant werden, dass der Treibstoffverbrauch minimal ist. Sogenannte Hohmann-Transfers nutzen die Apsiden (Aphel und Perihel) von Übertragungsorbits, um mit möglichst wenig Energie zwischen zwei Umlaufbahnen zu wechseln. Das Aphel einer Transferellipse fällt dabei idealerweise mit der Umlaufbahn des Zielkörpers zusammen.

In der Science Fiction spielt das Aphel vor allem in Hard-SF-Romanen eine Rolle, in denen realistische Orbitmechanik zur Handlung gehört. In Kim Stanley Robinsons Mars-Trilogie beeinflusst die elliptische Marsbahn das Klima auf dem teilweise terraformten Planeten. In der Expanse-Reihe von James S.A. Corey bestimmen die Positionen von Planeten und Stationen auf ihren Umlaufbahnen die Reisezeiten und damit die politischen und militärischen Möglichkeiten der Fraktionen. Der Unterschied zwischen Erde-Mars-Distanz im Perihel (55 Millionen km) und Aphel (über 400 Millionen km) ist in dieser Welt keine akademische Frage, sondern entscheidet über Nachschublinien und Kriegsstrategien.