По какой орбите Земля движется вокруг Солнца?
Из школьного курса всем известно, что Земля вращается относительно Солнца. Орбита – это траектория движения нашей планеты вокруг звезды. Есть ли у неё какие-нибудь примечательные особенности?
Форма траектории
Долгое время астрономы полагали, что орбиты небесных тел – это окружности. Однако Иоганн Кеплер установил, что на самом деле планеты, в том числе Земля, двигаются по эллиптической траектории, причем Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса.
У эллипса, который выглядит как сплюснутая окружность, есть такой параметр, как эксцентриситет. Он определяет, насколько близка его форма к окружности. Эксцентриситет может принимать значение от нуля до единицы. Если он равен нулю, то орбита становится идеальным кругом, в центре которого расположена звезда. Земной эксцентриситет равен 0,0167, то есть наша орбита очень близка к круговой.
Точка, в которой небесное тело максимально удалено от своего светила, называется апоцентром, а ближайшая точка именуется перицентром. Применительно к планетам Солнечной системы также используются термины афелий и перигелий. Когда Земля находится в афелий, расстояние от неё до Солнца составляет 152 млн км, а в перигелий оно сокращается до 147 млн км.
Столь незначительное изменение радиуса земной орбиты очень важно для жизни на планете, так как оно позволяет поддерживать стабильное значение средней температуры на ней. Для сравнения – радиус орбиты Меркурия меняется от 46 до 70 млн км, что соответствует значению эксцентриситета 0,2.
Расстояние от Земли до Солнца
Средний радиус земной орбиты, равный 150 млн км, принят за одну астрономическую единицу – единицу измерения расстояний в космическом пространстве. Исторически ее удобно было использовать при описании Солнечной системы.
Дело в том, что определить относительные расстояния в ней (например, вычислить, что радиус венерианской орбиты в 1,4 раза меньше радиуса земной), значительно проще, чем рассчитать абсолютные. Поэтому астрономы приняли расстояние между Землей и Солнцем за условную единицу и через нее выражали все остальные линейные размеры в нашей планетной системе. Лишь в 1672 году с помощью измерения параллакса Марса итальянцу Джованни Кассини удалось впервые оценить радиус земной орбиты в 140 млн км.
Более точное значение астрономической единицы удалось получить методом радиолокации Венеры советским астрономам в 1961 году. Они получили значение 149 599 300±2000 км.
Скорость движения Земли
Общая протяженность орбиты нашей планеты составляет 940 млн км, которые Земля преодолевает за 365,25 дня, именно поэтому каждый четвертый год делают високосным, добавляя к нему 29 февраля. При этом небесные тела движутся по орбите с неравномерной скоростью. Быстрее всего планеты движутся в перицентре, а медленней всего в апоцентре. Земля оказывается в афелие 3 июля и замедляется в этот день до 29,2 км/с. 3 января наша планета достигает перигелия, разгоняясь да 30,2 км/с.
Плоскость орбиты
Орбита каждого небесного тела – это плоская фигура, то есть все ее точки лежат в одной плоскости. Плоскость земной орбиты называется эклиптикой. Интересно, что орбиты всех известных нам планет Солнечной системы почти лежат в эклиптике. Ось вращения Земли вокруг собственной оси наклонена под углом 23° к эклиптике, следствием этого наклона является неравномерный нагрев Северного и Южного полушария на разных участках орбиты, из-за чего возникает сезонность погоды. Когда выше экватора лето, ниже него – зима, и наоборот.
Солнце также вращается вокруг собственной оси, причем все планеты вращаются в ту же сторону, что и светило. Это является косвенным доказательством того, что когда-то вещество, из которого состоят все планеты и наша звезда, было единым газопылевым облаком, от которого отделился строительный материал для планет. Однако есть одна аномалия, объяснение которой до сих пор не найдено. Дело в том, что само Солнце вращается не в эклиптике, а с отклонением от неё на шесть градусов. Астрономы предполагают, что это может служить косвенным доказательством того, что в нашей системе есть ещё неоткрытые планеты, которые также двигаются не в эклиптике, и своим гравитационным воздействием раскачивают ось вращения Солнца.
Отклонение орбиты от идеальной формы
Идея Кеплера о том, что орбиты небесных тел – это эллипсы, очень хорошо описывала поведение планет с точки зрения наблюдателей XVII века, однако с повышением точности измерений стали обнаруживаться отклонения от законов Кеплера. Дело в том, что предложенная немецким астрономом математическая модель была построена на двух упрощениях:
- масса планеты пренебрежимо мала относительно массы звезды;
- учитывается только взаимное влияние сил тяжести двух тел, звезды и планеты, а влияние третьих тел (других планет) не учитывается.
Естественно, в реальности всё сложнее. На самом деле правильнее считать, что не Земля вращается вокруг Солнца, а оба объекта вращаются относительно общего центра масс, который называется барицентром. Но в силу огромной массы звезды барицентр находится внутри неё.
Точные астрономические измерения показывают, что в наше время расстояние между Землей и Солнцем медленно увеличивается со скоростью 15 см в год. Однако это не значит, что наша планета будет постоянно удаляться от светила, периоды удаления могут чередоваться с периодами сближения.
Например, астроном Милутин Миланкович обнаружил, что эксцентриситет земной орбиты не постоянен, а циклически изменяется. Длительность таких циклов составляет около 100 тысяч лет, в течение которых эксцентриситет меняется от 0,005 до 0,05. Именно эти колебания являются причиной ледниковых периодов.
Устойчива ли орбита Земли?
По законам Кеплера планеты могут вращаться вокруг звезды бесконечно долго, однако из-за отклонений от этих законов возможен вариант и неустойчивости, когда планеты покидают свою орбиту или, наоборот, падают на светило. Аналитически рассчитать это невозможно, поэтому приходиться применять компьютерное моделирование.
Проведенные расчеты не позволяют однозначно предсказать судьбу планет Солнечной системы. В некоторых моделях Меркурий либо падает на Солнце, либо сталкивается с Венерой или Землей. Также он может спровоцировать столкновение других планет. Но произойдет это через миллиарды лет.
Источник
Период обращения Земли вокруг Солнца
Период обращения Земли вокруг Солнца – вопрос, который интересует многих обывателей. Ведь этот процесс является определяющим и оказывает существенное влияние на протекание жизни на земной поверхности. От его особенностей зависит погода, стабильность атмосферного состава, состояние биосферы.
Вращение вокруг оси
Наша планета совершает обороты вокруг самой себя и движется в направлении с запада на восток. Человек не может этого ощутить, т. к. движется вместе с ней. Последствия этого явления выглядят следующим образом:
- смена дня и ночи;
- период – 23 часа 57 минут;
- угловой показатель – 15 градусов;
- направление – против часовой стрелки;
- скоростной параметр у экватора – 1668 км/ч.
Ежегодно происходит снижение скорости движения на 3 миллисекунды, что имеет тесную взаимосвязь с лунным притяжением (по предварительным оценкам ученых-астрономов).
Вращение вокруг Солнца
Осталось ответить на вопрос, каков период обращения Земли вокруг Солнца. Он составляет один земной год. Если привести точные подсчёты – это 365,2565 дней. Самая удалённая от светила область – Афелий, планета достигает её в июне. Самая ближняя точка – Перигелий (декабрь).
Изучая период обращения Земли вокруг Солнца, стоит отметить сильное влияние неправильной формы орбиты, которая оказывает воздействие на скоростной параметр. Когда космический объект достигает скорости 30,28 километров в секунду, он замедляет свой ход. Такой цикл повторяется до бесконечности. И от того, насколько точно он соблюдён, зависит существование всего живого.
В процессе ознакомления с поведением Земли при её движении по орбите представители учёного мира учитывают притяжение Луны и воздействие других звёзд.
Орбитальные характеристики планеты Земля
Основные нюансы
Прежде чем рассматривать период обращения Земли вокруг Солнца, необходимо изучить некоторые аспекты, связанные с ней. Дело в том, что наш шар занимает третье место по удалённости от небесного светила. Его формирование произошло из элементов туманности. Случилось это порядка 4,55 миллиардов лет тому назад. В ходе дальнейшего эволюционного развития сформировался неправильный шар. Уникальной стала и орбита, протяжённость которой сравнялась с величиной в 930 миллионов километров.
Исследователи астрономической сферы утверждают, что орбитальная часть планеты является эллиптической. В то время, когда средняя дистанция до светила равна 151 млн км. Точку, которая имеет максимальную удалённость от Земли, астрономы называют Афелием. Планета проходит вокруг неё в конце июня. А точку, находящуюся на максимально близкой дистанции, принято именовать Перигелием.
Так, полный оборот Земля совершает вокруг Солнца за 1 календарный год. Однако из-за некорректной формы орбиты оказывается существенное влияние на скорость, с которой движется наша планета. В летнее время она равна 29,28 километров в секунду, а затем происходит существенное ускорение после достижения максимальной скоростной отметки в 30,28 секунд в зоне Перигелия. Через некоторое время космическое тело замедляется, и цикл повторяется бесконечно. От того, насколько точно он соблюдён, зависит вся жизнь на планете Земля.
Важно!
В случае более внимательного ознакомления с таким аспектом, как время обращения Земли вокруг Солнца, стоит принять во внимание несколько важнейших аспектов и факторов. Особенно важная роль достаётся притяжению всех небесных тел и воздействию других звёзд. Существенное значение имеет характер, с которым движется наш естественный спутник.
Времена года
Чередование времён года
Итак, Земля делает оборот вокруг Солнца, за сколько это происходит? Ответ уже был дан. Полное количество дней – 365. При этом наша планета, как уже отмечалось, направляется на восток. Во время этого странствия космический объект сохраняет один и тот же угол наклона. Поэтому в рамках определённой орбитальной области он постоянно обращён конкретной стороной. Этот отрезок времени человечеством воспринимается как лето. На той стороне, которая «отвёрнута» от нашей звезды, наоборот – будет царить зима. Такое циклическое движение как раз и обеспечивает смену сезонов.
Итак, Земля совершает один оборот вокруг Солнца за год, за который проходит зима, весна, лето и осень. Дважды в этот отрезок времени оба полушария имеют идентичное сезонное состояние. Ведь наша планета поворачивается к звезде так, что она освещается равномерно по всей поверхности. Случается, это в осеннее и весеннее время – в дни равноденствия.
Среднее расстояние от Земли до Солнца
Как объяснить високосный год
Время обращения Земли вокруг Солнца – непросто 365 дней, а 365 дней и 6,5 часов. В свою очередь, период её движения вокруг собственной оси – 23 часа 57 минут. В итоге наблюдаются недостающие часы, которые впоследствии суммируются. Это приводит к появлению ещё суток в году. Их накопление происходит каждые 4 года – 29 февраля. Именно этим явлением можно объяснить так называемый високосный год, в котором 366 дней с дополнительным последним днём февраля. На порядок и характер поведения Земли серьёзное влияние оказывает её естественный спутник, имеющий мощное гравитационное поле. Это приводит к замедлению движения, что приводит к увеличению продолжительности суток: чем дальше, тем больше.
Расстояние между нами и светилом
Итак, очевидно, что Земля вращается вокруг Солнца, за сколько это происходит – тоже понятно. Во время протекания этого явления формируется, а затем действует центробежная сила, которая является противоречивой и отталкивает нас от звезды. Изменения скорости не наблюдается. Это создаёт препятствия для падения на Солнце и отдаления от всей его системы. Поэтому траектория движения является максимально точной.
Исследователям современности удалось серьёзно продвинуться в познаниях и расчётах. Однако многие вопросы до сих пор не раскрыты и требуют детального пояснения и рассмотрения. Поэтому учёные занимаются исследованиями и разрабатывают новое оборудование.
Источник
Орбита Земли вокруг Солнца
Орбитой Земли называют траекторию её вращения вокруг Солнца, её форма — эллипс, она размещена в среднем на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца (максимальное удаленное расстояние называют афелием — 152 миллиона км, минимальное — перигелием, 147 миллионов км).
Полный оборот вокруг Солнца длиной в 940 миллионов км Земля, двигаясь с запада на восток со средней скоростью 108000 км/ч, совершает за 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд или за один звездный год.
Движение планеты по орбите вокруг Солнца и угол наклона оси вращения к плоскости, где движутся небесные тела, напрямую влияют на смену времен года и неравенство дня и ночи.
Особенности вращения Земли вокруг Солнца
(Строение Солнечной системы)
В античную эпоху ученые астрономы считали, что Земля располагается в центре Вселенной и все небесные тела вращаются вокруг неё, эта теория носила название геоцентрической. Её развенчал польский астроном Николай Коперник в 1534 году, создавший гелиоцентрическую модель мира, доказывавшую, что Солнце не может вращаться вокруг Земли, как бы это не хотелось Птолемею, Аристотелю и их последователям.
Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической траектории, называемой орбитой, её длина около 940 миллионов км и это расстояние планета проходит за 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд. По прошествию четырех лет эти шесть часов накопляются в сутки, они добавляются к году как еще один день (29 февраля), такой год високосный.
(Перигелий и афелий)
В период движения по заданной траектории расстояние от Земли до Солнца может быть максимальным (данное явление происходит 3 июля и носит название афелий или апогелий) – 152 милл. км или минимальным – 147 милл. км (имеет место 3 января, называют перигелием), но не это является, как ошибочно можно предположить, следствием смены сезонов.
Смена времен года
Вследствие наклона земной оси к плоскости её орбиты вокруг Солнца в 66,5º, земная поверхность получает неодинаковое количество тепла и света, что становится причиной смены времен года и изменения продолжительности дневного и ночного времени суток.
Примечание:
- Угол наклона земной оси от оси эклиптики = 23,44º градуса (наклон оси вращения Земли)
- Угол наклона земной оси к плоскости её орбиты вокруг Солнца = 66,56º градусов (определяет климатические изменения сезонов в течение года)
Экваториальные дни и ночи всегда одинаково продолжительны, они длятся 12 часов.
Скорость Земли, движущейся по орбите
Оборот вокруг Солнца Земли: 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд
Средняя скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца: 30 км/с или 108 000 км/час (это 1/10000 часть скорости света)
Для сравнения диаметр нашей планеты составляет 12700 км, с этой скоростью можно покрыть данное расстояние за 7 минут, а расстояние от Земли до Луны (384 тыс. км) за четыре часа. Удаляясь от Солнца в период афелия скорость движения Земли замедляется до 29,3 км/с, в период перигелия ускоряется до 30,3 км/с.
Весеннее и осеннее равноденствия
- 20 марта — весенне равноденствие
- 22 сентября — осеннее равноденствие
- 21 июня летнее солнцестояние
- 22 декабря — зимнее солнцестояние
Места, где плоскость небесного экватора пересекается плоскостью эклиптики, обозначаются точками весеннего (20 марта) и осеннего равноденствия (22 сентября), дни и ночи одинаково продолжительны, и участки полушарий, обращенные к Солнцу, равномерно освещены и согреты, лучи Солнца падают на линию экватора под углом 90º. По датам весеннего и осеннего равноденствия отсчитывают астрономическое начало весны и осени в соответствующих полушариях.
Еще выделяют точки летнего (21 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояния, лучи Солнца становятся перпендикулярными не линии экватора, а Южному и Северному тропику (южная и северная параллель 23,5º). В день летнего солнцестояния 21 июня в Северном полушарии до 66,5 параллели день длиннее ночи, в Южном полушарии – ночь длиннее дня, эта дата — астрономическое начало лета в северных широтах и зимы в южных.
22 декабря (день зимнего солнцестояния) в Южном полушарии до 66,5 параллели продолжительность дня больше, в Северном севернее до той же параллели – меньше. Дата зимнего солнцестояния – астрономическое начало зимы в Северном полушарии и начало лета в Южном.
Источник