Еще с 16-го века, когда Николай Коперник продемонстрировал, что Земля вращается вокруг Солнца, ученые неустанно работали, чтобы понять взаимосвязь в математических терминах. Если это яркое небесное тело, от которого зависят времена года, суточный цикл и вся жизнь на Земле, не вращается вокруг нас, то какова природа нашей орбиты вокруг него?
В течение нескольких столетий астрономы применяли научный метод, чтобы ответить на этот вопрос, и определили, что орбита Земли вокруг Солнца имеет много захватывающих характеристик. И то, что они нашли, помогло нам понять, почему мы измеряем время так, как делаем.
Орбитальные характеристики:
Прежде всего, скорость орбиты Земли вокруг Солнца составляет 108 000 км / ч, что означает, что наша планета проходит 940 млн. Км за одну орбиту. Земля совершает одну орбиту каждые 365,242199 средних солнечных дней, и этот факт в значительной степени объясняет, почему нужен дополнительный календарный день каждые четыре года (то есть во время високосного года).
Расстояние планеты от Солнца изменяется, поскольку это вращается. На самом деле, Земля никогда не бывает на одинаковом расстоянии от Солнца изо дня в день. Когда Земля находится ближе всего к Солнцу, говорят, что она находится в перигелии. Это происходит около 3 января каждого года, когда Земля находится на расстоянии около 147 098 074 км.
Среднее расстояние Земли от Солнца составляет около 149,6 млн. Км, что также называется одной астрономической единицей (AU). Говорят, что на самом дальнем расстоянии от Солнца Земля находится в афелии, что происходит около 4 июля, когда Земля достигает расстояния около 152 097 701 км.
А те из вас, кто живет в северном полушарии, заметят, что «теплая» или «холодная» погода не совпадает с тем, насколько близко Земля находится к Солнцу. Это определяется осевым наклоном (см. Ниже).
Эллиптическая орбита:
Далее идет природа орбиты Земли. Вместо того, чтобы быть идеальным кругом, Земля движется вокруг Солнца в виде расширенного кругового или овального рисунка Это то, что известно как «эллиптическая» орбита. Этот орбитальный паттерн был впервые описан Йоханнесом Кеплером, немецким математиком и астрономом, в своей основополагающей работе Astronomia nova (Новая Астрономия).
Измерив орбиты Земли и Марса, он заметил, что иногда орбиты обеих планет, казалось, ускорялись или замедлялись. Это совпало непосредственно с афелием и перигелием планет, что означало, что расстояние планет от Солнца имело прямое отношение к скорости их орбит. Это также означало, что и Земля, и Марс не вращались вокруг Солнца в совершенно круглых схемах.
При описании природы эллиптических орбит ученые используют фактор, известный как «эксцентриситет», который выражается в виде числа от нуля до единицы. Если эксцентриситет планеты близок к нулю, то эллипс - это почти круг. Если он близок к единице, эллипс будет длинным и стройным.
Земная орбита имеет эксцентриситет менее 0,02, что означает, что она очень близка к круглой. Вот почему разница между расстоянием Земли от Солнца в перигелии и афелии очень мала - менее 5 млн. Км.
Сезонные изменения:
В-третьих, существует роль земной орбиты в сезоны, о которой мы упоминали выше. Четыре сезона определяются тем фактом, что Земля наклонена на 23,4 ° по вертикальной оси, что называется «осевым наклоном». Эта причудливость на нашей орбите определяет солнцестояния - точку на орбите максимального осевого наклона к Солнцу или от него - и равноденствия, когда направление наклона и направление к Солнцу перпендикулярны.
Короче говоря, когда северное полушарие отклонено от Солнца, оно переживает зиму, а южное полушарие - лето. Через шесть месяцев, когда северное полушарие наклонено к Солнцу, сезонный порядок меняется на противоположный.
В северном полушарии зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее солнцестояние - около 21 июня, весеннее равноденствие - около 20 марта, а осеннее равноденствие - около 23 сентября. Осевой наклон в южном полушарии в точности противоположен направлению в северном полушарии. Таким образом сезонные эффекты на юге полностью изменяются.
Хотя верно, что у Земли есть перигелий или точка, в которой она находится ближе всего к Солнцу, и афелий, самая отдаленная от Солнца точка, разница между этими расстояниями слишком мала, чтобы оказывать какое-либо существенное влияние на времена года Земли. и климат.
Очки Лагранжа:
Другая интересная характеристика орбиты Земли вокруг Солнца связана с точками Лагранжа. Это пять положений в орбитальной конфигурации Земли вокруг Солнца, где объединенное гравитационное притяжение Земли и Солнца обеспечивает именно ту центростремительную силу, которая необходима для их обращения на орбиту.
Пять точек Лагранжа между Землей помечены (несколько невообразимо) от L1 до L5. L1, L2 и L3 расположены вдоль прямой линии, которая проходит через Землю и Солнце. L1 находится между ними, L3 находится на противоположной стороне Солнца от Земли, и L2 находится на противоположной стороне Земли от L1. Эти три точки Лагранжа являются нестабильными, что означает, что спутник, установленный в любой из них, будет отклоняться от курса, если он будет нарушен в малейшей степени.
Точки L4 и L5 лежат на концах двух равносторонних треугольников, где Солнце и Земля составляют две нижние точки. Эти точки лежат вдоль орбиты Земли с L4 60 ° позади и L5 60 ° вперед. Эти две точки Лагранжа стабильны, поэтому они являются популярным местом для спутников и космических телескопов.
Изучение орбиты Земли вокруг Солнца многому научило ученых и о других планетах. Знание того, где планета находится относительно ее родительской звезды, ее орбитального периода, ее осевого наклона и множества других факторов, являются центральными для определения того, может ли жизнь существовать на одном, и могут ли люди однажды жить там.
Мы написали много интересных статей об орбите Земли здесь, в журнале Space. Вот 10 интересных фактов о Земле: как далеко Земля от Солнца? Что такое вращение Земли? Почему существуют сезоны? И Что такое осевой наклон Земли?
Для получения дополнительной информации, ознакомьтесь с этой статьей от NASA-Window к статье о Вселенной по эллиптическим орбитам или посмотрите NASA Earth: Overview.
Астрономия В ролях также espidoes, которые имеют отношение к теме. Вот BQuestions Show: черные черные дыры, дисбаланс Земли и загрязнение космоса.
Источники:
- Википедия - орбита Земли
- НАСА: Окна во Вселенную - Орбита Земли
- НАСА: Спросите астрофизика - скорость вращения Земли
