Ще з 16 століття, коли Микола Коперник продемонстрував, що Земля обертається навколо Сонця, вчені невтомно працювали над розумінням взаємозв'язку в математичному плані. Якщо це яскраве небесне тіло - від якого залежить пори року, добовий цикл і все життя на Землі - не обертається навколо нас, то яка саме природа нашої орбіти навколо нього?
Протягом кількох століть астрономи застосовували науковий метод, щоб відповісти на це питання, і визначили, що орбіта Землі навколо Сонця має багато захоплюючих характеристик. І те, що вони знайшли, допомогло нам зрозуміти, чому ми вимірюємо час так, як ми робимо.
Орбітальна характеристика:
Перш за все, швидкість орбіти Землі навколо Сонця становить 108 000 км / год, а це означає, що наша планета проходить 940 мільйонів км за одну орбіту. Земля виконує одну орбіту кожні 365.242199 середніх сонячних днів, факт, який далеко не пояснює, для чого потрібен додатковий календарний день кожні чотири роки (т.к. протягом високосного року).
Відстань планети від Сонця змінюється по мірі орбіти. Насправді Земля ніколи не буває однаковою відстані від Сонця день у день. Коли Земля знаходиться найближче до Сонця, вона, як кажуть, знаходиться в перихеліоні. Це відбувається приблизно 3 січня щороку, коли Земля знаходиться на відстані близько 147 098 074 км.
Середня відстань Землі від Сонця становить близько 149,6 млн км, що також називається однією астрономічною одиницею (АС). Коли вона знаходиться на самій віддаленій відстані від Сонця, Земля, як кажуть, знаходиться в афелії - що відбувається приблизно 4 липня, коли Земля досягає відстані приблизно 152,097,701 км.
І ті з вас у північній півкулі помітять, що "тепла" чи "холодна" погода не збігається з тим, наскільки близько знаходиться Земля до Сонця. Це визначається осьовим нахилом (див. Нижче).
Еліптична орбіта:
Далі - природа орбіти Землі. Замість того, щоб бути ідеальним колом, Земля рухається навколо Сонця за розширеним круговим або овальним малюнком. Це те, що відомо як «еліптична» орбіта. Цю орбітальну схему вперше описав Йоганнес Кеплер, німецький математик та астроном, у своїй наглядовій роботі Астрономія нова (Нова астрономія).
Виміривши орбіти Землі та Марса, він помітив, що часом орбіти обох планет, схоже, прискорюються або сповільнюються. Це безпосередньо співпало з афелієм і перигелієм планет, тобто, відстань планет від Сонця мала пряме відношення до швидкості їхніх орбіт. Це також означало, що і Земля, і Марс не обертаються навколо Сонця за ідеально круговими схемами.
Описуючи природу еліптичних орбіт, вчені використовують фактор, відомий як «ексцентриситет», який виражається у вигляді числа між нулем і одиницею. Якщо ексцентриситет планети близький до нуля, то еліпс становить майже коло. Якщо він близький до одиниці, еліпс довгий і стрункий.
Орбіта Землі має ексцентриситет менше 0,02, це означає, що вона дуже близька до кругової. Ось чому різниця між відстані Землі від Сонця в перихеліоні та афелії дуже мала - менше 5 мільйонів км.
Сезонні зміни:
По-третє, є роль орбіти Землі в пори року, про які ми згадували вище. Чотири сезони визначаються тим, що Земля нахилена на 23,4 ° на вертикальній осі, що називається "осьовим нахилом". Ця хитрість на нашій орбіті визначає солярки - точку в орбіті максимального осьового нахилу до Сонця або від неї - і рівнодення, коли напрям нахилу та напрямок до Сонця перпендикулярні.
Коротше кажучи, коли північна півкуля відхилена від Сонця, вона переживає зиму, а південна півкуля - літо. Через півроку, коли північна півкуля нахилена до Сонця, сезонний порядок змінюється.
У північній півкулі зимове сонцестояння відбувається близько 21 грудня, літнє сонцестояння - близько 21 червня, весняне рівнодення - близько 20 березня, а осіннє рівнодення - близько 23 вересня. Осьовий нахил у південній півкулі є прямо протилежним напрямку у північній півкулі. Таким чином, сезонні наслідки на півдні зворотні.
Хоча це правда, що Земля має перигелій, або точку, в якій вона знаходиться найближче до Сонця, і афелій, його найдальша точка від Сонця, різниця між цими відстанями є занадто мінімальною, щоб мати суттєвий вплив на пори року Землі і клімат.
Очки Лагранжа:
Ще одна цікава характеристика орбіти Землі навколо Сонця пов'язана з точками Лагранжа. Це п’ять положень у орбітальній конфігурації Землі навколо Сонця, де комбінований гравітаційний потяг Землі та Сонця забезпечує саме центробетальну силу, необхідну для орбіти з ними.
П’ять точок Лагранжа між Землею позначені (дещо необразно) L1 до L5. L1, L2 і L3 сидять уздовж прямої лінії, яка проходить через Землю і Сонце. L1 сидить між ними, L3 знаходиться на протилежному боці Сонця від Землі, а L2 - на протилежному боці Землі від L1. Ці три точки Лагранжа нестабільні, це означає, що супутник, розміщений у будь-якій з них, відхилиться від курсу, якщо порушиться в найменшій мірі.
Точки L4 і L5 лежать на кінчиках двох рівносторонніх трикутників, де Сонце і Земля складають дві нижні точки. Ці точки лежать вздовж орбіти Землі, L4 60 ° позаду і L5 60 ° попереду. Ці дві точки Лагранжа стабільні, тому вони є популярними напрямками для супутників та космічних телескопів.
Дослідження орбіти Землі навколо Сонця навчило вчених багато про інші планети. Знаючи, де сидить планета стосовно своєї материнської зірки, її орбітального періоду, її осьового нахилу та безлічі інших факторів, все це головне для визначення того, чи може існувати життя на одній, і чи могли б люди жити в один день там.
Ми написали багато цікавих статей про орбіту Землі тут у космічному журналі. Ось 10 цікавих фактів про Землю, наскільки далека Земля від Сонця ?, Що таке обертання Землі ?, Чому існують пори року? І що таке осьовий нахил Землі?
Для отримання додаткової інформації ознайомтеся з цією статтею про НАСА - Вікно до статті Всесвіту про еліптичні орбіти або ознайомтесь із землею НАСА: Огляд.
Астрономія У ролях також шпигуни, які мають відношення до цієї теми. Ось BQues Show: Чорні чорні діри, незбалансованість Землі та забруднення космосу.
Джерела:
- Вікіпедія - орбіта Землі
- НАСА: Вікна до Всесвіту - орбіта Землі
- НАСА: Запитайте у астрофізика - швидкість обертання Землі
