Halbachsen der Ellipse

Die große Halbachse ist die halbe Länge des größten Durchmessers einer Ellipse, der auch Hauptachse genannt wird. Der kürzeste halbe Durchmesser, der genau im Winkel von 90° dazu steht, wird kleine Halbachse genannt. Der Kreis ist eine spezielle Ellipse, bei der diese beide Halbachsen gleich lang sind, in diesem Fall entspricht die Halbachse dem Radius des Kreises.

Parameter einer Ellipse:

S1,S2	Hauptscheitel	S3,S4	Nebenscheitel
S1S2	Hauptachse	S3S4	Nebenachse
a	Große Halbachse	b	Kleine Halbachse
F1,F2	Brennpunkte	e	lin. Exzentrizität
M	Mittelpunkt	p	Parameter (semi-latus rectum)

Die Hauptachse (hier S₁S₂) und die Nebenachse (der kleinste Durchmesser, hier S₃S₄) werden manchmal auch gemeinsam als die Hauptachsen der Ellipse bezeichnet. Haupt- und Nebenachse sind konjugierte Durchmesser. Diese Beziehung bleibt auch bei „schräger“ Betrachtungsweise der Ellipse erhalten, was zur geometrischen Konstruktion von anderen konjugierten Durchmessern genutzt werden kann.

Astronomie

In der Astronomie ist die große Halbachse einer keplerschen Umlaufbahn eines der sechs sogenannten Bahnelemente und wird oft auch als „mittlere Entfernung“ angegeben und meistens mit a abgekürzt. Sie charakterisiert – zusammen mit der Exzentrizität – die Form von elliptischen Umlaufbahnen verschiedener Himmelskörper.

Solche Körper sind in erster Linie die Planeten und ihre Monde, künstliche Erdsatelliten, die Asteroiden und tausende Doppelsterne.

Nach dem dritten Gesetz von Kepler ist die Umlaufzeit U einer Ellipsenbahn mit a gekoppelt (U² / a³ = const). Die Konstante hängt mit der Masse des Zentralkörpers zusammen – in einem Planetensystem also mit der Masse des Zentralsterns.

Die beiden Hauptscheitel nennt man Apsiden, die Hauptachse ist die Apsidenlinie: Wenn ein Körper im Brennpunkt F₁ liegt und ein kleinerer Körper ihn auf einer Ellipse umkreist, so spricht man beim kürzesten Abstand (F₁S₁=a−e) von der Periapsis und beim längsten Abstand (F₁S₂=a+e) von der Apoapsis (Perihel, Aphel bei der Sonne).

In der Periapsis (Perizentrum, gravizentrumsnaher Hauptscheitel) ist die Orbitalgeschwindigkeit maximal, im Apozentrum minimal.

Geodäsie

In der Geodäsie sind die Achsen der sogenannten Fehlerellipsen ein wichtiges Darstellungsmittel der mittleren beziehungsweise maximalen/minimalen Punktfehler. Bei der Ausgleichung von geodätischen Netzen lässt sich die Genauigkeit, mit der die einzelnen Vermessungspunkte des Netzes bestimmt sind, als Fehlerellipse darstellen.^[1]

Einzelnachweise

1. ↑ Erwin Groten: Zur Definition des mittleren Punktfehlers. In: Zeitschrift für Vermessungswesen (ZfV). 11/1969. S. 455–457