Perdiódusidő alatt azt az időtartamot értjük, amennyi idő alatt a rendszer újra és újra ugyanolyan állapotba jut. Az "ugyanolyan állapot" egy inga vagy egy rugón rezgő test esetében elég egyértelmű: például az egyik szélső helyzet. Itt nem jelent prolémát, hogy "vajon mihez képest" kell néznünük a test mozgását, mivel van egy "kézenfekvő" vonatkoztatási rendszerünk, a földfelszínhez, talajhoz rögzített koordinátarendszer. A csillagászatban azonban az égitestek mozgásainál nincsen efféle, egyértelműen kitüntetett viszonyítási objektum, rendszer, hanem nekünk kell eldöntenünk, hogy mihez képet nézünk egy mozgást.
Két lehetőség azonban kitűnik a végtelen sok közül:
- az állócsillgakhoz képest nézzük a testet (sziderikus; sidus = csillag latinul)
- a saját, földi megfigyelői helyzetünkhöz képest nézzük (szinodikus; $\sigma \upsilon \nu \omicron \delta \omicron \varsigma$ = találkozni, itt: ugyanolyan helyzetbe kerülni)
Nézzünk néhány példát!
A Föld tengelyforgása (a nap)
- A állócsillagokhoz képest a Föld forgási periódusideje alatt azt az időt érjük, amennyi idő múlva rögzített irányba nézve ugyanazt az állócsillagot látjuk. Ez a szidrikus nap nem 24 óra, hanem közel 4 perccel rövidebb, 23,93447 óra. Ha a rögzített irányú távcsövünket ráállítjuk egy csillagra, akkor kereken 24 óra múlva nem ugyanazt fogjuk látni, de egy sziderikus nap múlva újra az előző csillag lesz látható a távcsőben. Persze nem tökéletesen, hiszen ezalatt a közel 24 óra alatt a Föld "arrébb megy az űrben", így ugyanaz a csillag már egy picikét más irányba lesz tőlünk, ez a parallaxis jelensége. Minél közelebb van hozzánk a kiszemelt csillag, annál nagyobb a parallaxis effektus, de még a legközelebbi csillag esetén is csupán század ívásodperc nagyságrendű az irányváltozás egy nap alatt.
- A másik lehetőségünk, hogy a Föld tengelyforgásának látványos következményét, a Nap látszólagos mozgását.figyeljük. Tehát például megmérjük a Nap két egymást követő delelése között eltelt időt. Ez a szinodikus nap, ami kereken 24 óra. Ez amiatt nagyobb a sziderikus napnál, mert amíg a Föld az állócsillagokhoz képest egy teljeset forgott a tengelye körül, addig a Nap körüli pályájának ívén előrehaladt, emiatt a Nap ekkor már más irányba van tőle, mint a folyamat elején volt.
forrás: https://youtu.be/WWw4JY2dNXM
A Hold keringése a Föld körül (a hónap)
- A Hold keringését vizsgálhatjuk úgy, hogy mennyi idő múlva lesz a Földet a Holddal összekötő szakasz újra ugyanolyan irányú, azaz újra ugyanazon (távoli) állócsillag felé néző. Ez a sziderikus hónap, ami 27,32 nap.
- A Hold keringését vizsgálhatjuk úgy is, hogy a Földről nézve mit látunk, például telihold megfigyelése után mennyi idővel lesz megint telihold. Ez a szinodikus hónap, ami 29,53 nap
forrás: https://youtu.be/93z3QC1pzCA
A Föld Nap körüli keringése (az év)
Az előző két példa háttere az volt, hogy a főhős égitest (az 1-ben a Föld a 2.-ban pedig a Hold) összetett mozgást végzett: egyrészt forgott a saját tengelye körül, másrészt keringett egy másik égitest körül. Ha a Földnek a Nap körüli keringését nézzük, akkor ilyen okokból nem lesz két különböző év.
Az itteni bonyodalmat az oozza, hogy az év egyrészt azt jelentheti, hogy a Föld a Nap körüli keringése során az állócsillagokhoz képest ogyanolyan helyzetbe kerül (a Nap-Föld szakaszt meghosszabbító egyenes újra ugyanazon állócsillag felé mutat). De számunkra nem ez jelenti az évet, hanem az évszakok váltakozása, azaz például hogy mikor lesz újra nyár. Az évszakok váltakozása nemcsak amiatt van, mert a Föld kering a Nap körül, hanem mert a forgástengelye nem merőleges a keringési síkra. Azonban a Föld forgástengelye nem állandóan a Sarkcsillag felé mutat, hanem a Föld Nap körüli keringési síkjára merőleges tengely körül szüntelenül körbejár (precesszál) 26 ezer éves periódusidővel. Ezt már az ókori görög csillagászok is megfigyelték, például i.e. 2700 körül a Föld forgástengelye a Sárkány csillagkép Thuban nevű csillaga felé mutatott. (A tengelyprecessziót a Föld egyenítői kidudorodására ható gravitációs erők forgatónyomatékai okozzák.)
- Amíg a Föld az állócsillagokhoz képest megtesz egy teljes kört, az a sziderikus év, ami 365,256363 nap (nem ezt az "igazi" év).
- Az évszakok váltakozásának periódusideje a tropikus év (precízen két tavaszpont között eltelt idő), ami 365,2422 nap. Ezt tekintjük a hétköznapi életben évnek, mert ez az évszakok váltakozásának periódusideje. Ez a Föld forgástengelyének precessziója miatt rövidebb kb. 20 perccel a sziderikus évnél.
- A Föld Nap körüli keringése során két napközeli (perihélium) helyzet között eltelt időtartam az animalisztikus év, ami 365,259636 nap. Ennek eltérése a sziderikus évtől a Jupiter és egyéb naprendszerbeli égitestek gravitációjának eredménye.
forrás: https://youtu.be/adzx547ptck
A Vénusz Nap körüli keringése
A Vénusz majdnem kötött keringésű, azaz a Nap körül majdnem ugyanannyi idő alatt jár körbe, mint amennyi idő alatt a tengelye körül egyet forog:
- a sziderikus keringési ideje 224,7 földi nap
- a sziderikus forgási periódusideje 243 földi nap
Tehát a Vénusz alig forog, vagyis hosszasan ugyanazt látnánk a felszínén felnézve (már ha átlátnánk a kénsavcseppekből álló, átláthatatlan felhőrétegen). Kötött keringés esetén a bolygó egy adott pontján vagy mindig nappal lenne, vagy mindig éjszaka, azaz a nappalok, éjszakák váltakozásának periódusideje végtelen hosszú. Mivel itt majdnem kötött a keringés, így a nappalok igen hosszúak, konkrétan egy nappal-éjjel periódus 117 földi nap hosszúságú. Na, a Vénuszon számít igazán romantikázásnak, hogy "nézzük meg együtt a naplementét, napfelkeltét!". A helyzetet tovább bonyolítja, hogy a Vénusz tengelyforgása retrográd, vagyis ellentétes irányú a Nap körüli keringésének irányával.