Какая скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца?
Земля совершает один оборот вокруг Солнца за 365,25 суток. Но с какой скорость она движется по своей орбите?
Если орбита нашей планеты была бы идеальной окружностью, то мы могли бы просто поделить ее длину на продолжительность одного года и так вычислить скорость Земли. Однако в реальности орбита Земли является эллипсом (это первый закон Кеплера), поэтому ее радиус различен в разных точках. Более того, второй закон Кеплера говорит о том, что скорость планеты на разных участках орбиты должна отличатся.
Наибольшую скорость Земля развивает тогда, когда она находится ближе всего к Солнцу. Эта точка орбиты называется перигелием, в ней Земля оказывается 3 января. Здесь скорость нашей планеты достигает 30,29 км/с.
При удалении от Солнца скорость Земли падает. В афелии, самой удаленной от светила точке земной орбиты (здесь Земля оказывается 4 июля), она достигает минимума, равного 29,29 км/с.
Общая протяженность земной орбиты оценивается в 940 млн км. Зная продолжительность года, можно рассчитать и среднюю скорость движения Земли, которая составляет 29,78 км/с.
Заметим, что орбита Земли не остается неизменной. В частности, ее эксцентриситет меняется с периодом 93 000 лет. Следствием этого являются циклические изменения климата, известные как ледниковые периоды. Также меняется наклон земной оси и положения перигелия. Все эти колебания известны в науке как циклы Миланковича. Причиной же отклонений земной орбиты от идеальной формы является гравитационное воздействие других планет Солнечной системы.
Иногда возникает вопрос – почему мы не ощущаем вращения Земли по орбите? Разве мы не должны ощущать сильнейшие потоки ветра, если двигаемся со скоростью 30 км/с? Дело в том, что атмосфера является частью Земли, и поэтому также вращается вокруг Солнца. Но какие силы удерживают атмосферу и заставляют ее вращаться вместе с Землей? Оказывается, дело в силе трения между поверхностью Земли и атмосферой. Именно за счет нее вращение от земной поверхности передается нижним слоям атмосферы, которые в свою очередь также за счет трения передают вращения верхним слоям.
Список использованных источников
Источник
С какой скоростью Земля движется вокруг Солнца
Скорость вращения Земли вокруг Солнца является переменной величиной, наравне с остальными параметрами движения нашей планеты. Она изменяется в зависимости от положения небесного тела относительно звезды.
Скорость вращения Земли вокруг своей оси
Скорость Земли при вращении вокруг планетарной оси зависит от широты, на которой проводится измерение. Для точек, расположенных на полюсах планеты, эта величина равна нулю. Поэтому смена дня и ночи на полюсах происходит не раз в сутки, а раз в год. На экваторе фиксируется значение около 1 668 км/ч. При этом угловое расстояние, которое проходит каждая точка поверхности, совпадает.
Движение вокруг Солнца
Протяженность линии, по которой Земля вращается вокруг Солнца, составляет 930 млн км. Облететь это расстояние и вернуться в исходную точку планета может за 365 полных суток, 6 часов и 9 с половиной минут.
В применяемом людьми Григорианском календаре лишние часы учитываются благодаря тому, что каждый четвертый год является високосным и длится на 1 день дольше.
Средняя скорость движения Земли по орбите достигает 106 тыс. км/ч. Однако небесное тело движется неравномерно: на протяжении года наблюдаются попеременное ускорение темпов вращения вокруг звезды и снижение этого показателя.
Предельные значения скорости равны:
- минимальное — 105,4 тыс. км/ч;
- максимальное — 109 тыс. км/ч.
Чем обусловлена скорость
Первым фактором, влияющим на скорость обращения планеты вокруг ее звезды, является форма орбиты. Поскольку Земля движется по эллипсу, минимальная скорость наблюдается в афелии. Этим термином называется наиболее удаленная от Солнца точка орбиты.
После прохождения афелия по мере приближения к перигелию, наименее удаленному от звезды месту на траектории движения планеты, скорость движения Земли растет. После его прохождения цикл начинается заново и движение небесного тела замедляется.
Влияние на форму земной орбиты и скорость ее перемещения, помимо Солнца, оказывают и другие тела Солнечной системы, находящиеся в относительной близости от нее. К числу этих объектов относятся не только Луна, но и другие планеты системы.
Связь со сменой времен года
Смена времен года на Земле обуславливается углом наклона, который планета сохраняет неизменным на протяжении полного оборота вокруг звезды. Это приводит к тому, что на одном участке орбиты Южное полушарие получает больше солнечной энергии, чем Северное. В противоположной точке эта ситуация меняется.
Отрезок времени, когда получаемая от звезды энергия максимальна, соответствует лету. Время, когда уровень освещенности становится минимальным и температура воздуха возле поверхности Земли также снижается, называют зимой.
Дважды в год Земля занимает на орбите положение, при котором обоим полушариям достается одинаковое количество энергии. Эти периоды называются весной и осенью.
Форма траектории, по которой происходит движение Земли вокруг Солнца, никакого влияния на смену сезонов не оказывает. Если бы потепление и похолодание в отдельных регионах планеты были связаны с удаленностью от звезды, зима и лето наступали бы по 2 раза в год.
Циклическое торможение
Новейшие исследования показывают, что скорость вращения Земли вокруг оси, как и по солнечной орбите, непостоянна. Установлено, что полный цикл торможения и ускорения планета проходит за 5 лет.
Наблюдения за сейсмической активностью свидетельствуют, что ее пик приходится на год, когда скорость обращения достигает своего минимума. Объяснения связи этих факторов и причин, по которым установилась такая длительность цикла, пока не найдены.
Колебания оси во время вращения
Под влиянием силы тяготения Луны и в меньшей мере Солнца, а также из-за неоднородной плотности вещества внутри планеты направление оси вращения Земли периодически меняется. Схема ее траектории представляет собой конус.
Самое очевидное следствие этого — предварение равноденствий. С каждым годом весеннее равноденствие наступает на 20,5 минуты раньше. Этот процесс тоже является цикличным: его период составляет 25 776 лет.
Для земной оси характерно явление, при котором изменяется наклон эклиптики к экватору, — нутация. Она равна 18,61 года.
Отмечено, что с начала 21 века скорость дрейфа земной оси по направлению к востоку увеличилась и сейчас составляет 17 см в год.
Источник
Как вычислить скорость вращения Земли?
Как известно, наша планета движется, и не только вокруг Солнца, но и вокруг своей оси. Вдобавок, мы знаем, что для любого движения характерна определённая скорость, которая может зависеть (как и само движение) от различных факторов. Следовательно, движение Земли также имеет скоростную характеристику.
Скорость — это векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения материальной точки за любой отрезок времени относительно величины промежутка.
Скорость вращения Земли
Правда, земная скорость — вещь относительна. Так как для её расчёта нужна определённая точка отсчёта. Например, для того, чтобы вычислить с какой скоростью движется Земля вокруг своей оси, такой точкой является центр планеты.
Однако, говоря о подобном параметре земельного кружения, важно знать, что скорость разделяют на угловую и линейную.
Угловая скорость
Это величина, которая равна отношению угла тела к отрезку времени, затраченному на этот поворот. Можно сказать, что это быстрота изменения угла тела за промежуток времени. Выражается она в радианах в секунду, и для всех точек имеет постоянное значение.
Как выяснилось, на полный оборот нашей планеты вокруг своей оси требуется 23 часа 56 минут 4,09053 секунды или же, проще говоря, одни звездные сутки.
Формула угловой скорости: отношение изменения угла за время.
Так как земной оборот равен 360 градусов или 2π (2*3,14=6,28), а время этого оборота в секундах 86344, то угловая скорость вращения Земли вокруг своей оси приблизительно равна 7,26851851851-5с-1.
Линейная скорость
Такую характеристику применяют для того, чтобы выразить темп движения по окружности. Как известно, при круговом вращении тела его разные точки имеют разные скорости. Хотя угловая величина перемещения для них остаётся неизменной.
А это значит, что скорость вращения Земли равна примерно 465 м/сек. То есть расчет производится путём деления окружности на время, затраченное на весь оборот.
Однако скорость движения Земли изменяется, потому как её окружность также меняется относительно широты. Ведь радиус планеты уменьшается к полюсам. Соответственно, на разных широтах разный темп вращения. Другими словами, где меньший радиус медленнее и скорость. К примеру, на полюсах она почти нулевая, а на экваторе составляет 1674 км/час.
Для того, чтобы рассчитать какова скорость вращения Земли на другой широте, необходимо косинус выбранной широты умножить на экваторную скорость. Например, быстроту движения планеты на широте 30 градусов мы вычислим, если косинус 30 градусов, который равен 0,866, умножим на 1674. Таким образом, получаем 1449,7 км/час.
С какой скоростью Земля движется относительно Солнца
Поскольку наша планета, как и другие планеты звездной группы, движутся вокруг Солнца, у данного движение также есть своя скоростная величина.
Собственно говоря, на полный оборот вокруг главного светила уходит 365 дней 5 часов 48 минут и 46 секунд, это если точно. Хотя мы привыкли округлять и говорить просто один год. Между прочим за каждый такой год накапливается по пять часов, так сказать, лишних. Но и им нашли место, их объединяют и каждому следующему четвертому году добавляют один день. Наверняка вы догадались, что такие года называются високосными.
На основании данных о времени полного оборота планеты вокруг Солнца, не трудно вычислить с какой быстротой она движется относительно него. Следует учитывать, что двигаемся мы по орбите, а значит определяем с какой скоростью Земля летит именно по орбите.
Как рассчитать темп земного движения вокруг Солнца
Для этого необходимо радиус орбиты или расстояние до Солнца (≈150 млн км) умножить на 2π (2 3,14=6,28), что составляет 942 млн км. Все это разделим на время, затраченное на этот промежуток (365 дней 24 часа*3600 секунд=31 536 000 секунд), и получаем 29,87 км в секунду. Принято считать, что средняя скорость Земли по орбите (по окружности Солнца) равна 30 км/сек.
По данным учёных, скорость вращения Земли вокруг своей оси постепенно уменьшается. Причем наблюдаются пятилетние циклы то ускорения, то замедления движения планеты. Но объяснить по какой причине происходят такие изменения пока не получается. Поэтому за движением нашей планеты ведётся постоянное наблюдение и мониторинг. Возможно, отыщется какая-либо взаимосвязь данного явления.
Источник
Вращение Земли вокруг Солнца — период и скорость обращения, географические следствия
Вращение Земли вокруг оси
Важно! Скорость движения с каждым годом уменьшается на 3 миллисекунды. Специалисты связывают этот факт с притяжением Луны. Влияя на приливы и отливы, спутник как бы тянет к себе воду в противоположную от движения Земли сторону. Создается эффект трения на дне океанов, и планета незначительно замедляет ход.
Вращение планеты вокруг Солнца
Важно! Астрономы называют дальнюю от Солнца точку орбиты Афелий, и планета проходит ее в конце июня. Ближнюю — Перигелий, и мы проходим ее вместе с планетой в конце декабря.
Важно! При более внимательном изучении движения Земли по орбите астрономы учитывают дополнительные не менее важные факторы: притяжение всех небесных тел Солнечной системы, влияние других звезд и характер вращения Луны.
Чередование времен года
Важно! Два раза в году на обоих Полушариях планеты устанавливается относительно одинаковое сезонное состояние. Земля в это время повернута к Солнцу таким образом, что оно равномерно освещает ее поверхность. Это происходит осенью и весной в дни равноденствия.
Високосный год
Важно! На вращение Земли оказывает влияние ее спутник — Луна. Под ее гравитационным полем вращение планеты постепенно замедляется, что с каждым веком увеличивает длину суток на 0,001 с.
Дистанция между нашей планетой и Солнцем
Во время движения Земли вокруг Солнца между ними возникает центробежная сила. Она имеет противоречивый характер и отталкивает планету от звезды. Однако планета вращается, не меняя скорости, которая перпендикулярна скорости падения, что отклоняет ее орбиту от направления к Солнцу. Эта особенность движения космических тел препятствует падению на Солнце и отдалению в сторону прочь от Солнечной системы. Таким образом, Земля движется по четкой траектории своей орбиты. Еще в 16 веке великий Николай Коперник определил, что Земля — не центр Вселенной, а всего лишь вращается вокруг Солнца. Сейчас исследователи значительно продвинулись в знаниях и расчетах, однако повлиять на траекторию вращения и характер самого светила не в состоянии. Наша планета всегда была частью Солнечной системы, и от того, на каком расстоянии мы находимся от ее центра и как мы движемся относительно звезды, зависит жизнь на планете. Чтобы лучше усвоить тему, смотрите также познавательное видео.
Источник
Скорость вращения Земли вокруг Солнца
Люди с давних времен интересовались, почему ночь сменяется днем, зима весной, а лето осенью. Позже, когда на первые вопросы были найдены ответы, ученые начали поподробнее рассматривать Землю как объект Солнечной системы, стараясь узнать, с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси.
Движение Земли
Все небесные тела пребывают в движении, Земля не исключение. Причем у нее одновременно происходит осевое движение и движение вокруг Солнца.
Чтобы наглядно представить движение Земли, достаточно взглянуть на волчок, одновременно вращающийся вокруг оси и быстро перемещающийся по полу. Если бы этого движения не было, Земля не была бы пригодной для жизни. Так, наша планета без вращения вокруг своей оси была бы постоянно повернута к Солнцу одной своей стороной, на которой температура воздуха достигала бы +100 градусов, и вся имеющаяся на этом участке вода превратилась бы в пар. На другой же стороне температура была бы постоянно минусовая и всю поверхность этой части покрывали льды.
Орбита вращения
Вращение вокруг Солнца следует по определенной траектории – орбите, которая установилась за счет притяжения Солнца и скорости движения нашей планеты. Если бы притяжение было в несколько раз сильнее или скорость значительно ниже, то Земля упала на Солнце. А если бы притяжение исчезло или сильно уменьшилось, то планета, ведомая своей центробежной силой, улетела по касательной в космос. Это было бы подобно тому, как если предмет, привязанный на веревку, вращать над головой, а затем резко отпустить.
Траектория движения Земли имеет форму эллипса, а не идеального круга, а расстояние до светила неодинаково в течение года. В январе планета подходит к точке, находящейся ближе всего к светилу, – она называется перигелием – и отстоит от светила на 147 млн км. А в июле Земля отдаляется от солнца на 152 млн км, подходя к точке, называемой афелием. За среднее расстояние принимают 150 млн км.
Земля движется по своей орбите с запада на восток, что соответствует направлению «против часовой стрелки».
Скорость вращения вокруг Солнца
На 1 оборот вокруг центра Солнечной системы Земле требуется 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд (1 астрономический год). Но для удобства за календарный год принято считать 365 дней, а оставшееся время «накапливается» и добавляет по одному дню к каждому високосному году.
Орбитальное расстояние равно 942 млн км. Исходя из расчетов, скорость Земли составляет 30 км в секунду или 107000 км/час. Для людей она остается незаметной, поскольку все люди и предметы движутся одинаково в системе координат. А между тем она очень большая. Для примера, наибольшая скорость гоночного автомобиля равна 300 км/час, что в 365 раз медленнее скорости Земли, несущейся по своей орбите.
Однако величина в 30 км/с непостоянна в связи с тем, что орбита представляет собой эллипс. Скорость движения нашей планеты в течение всего пути несколько колеблется. Наибольшая разница достигается при прохождении точек перигелия и афелия и составляет 1 км/с. То есть принятая скорость 30 км/с является средней.
Осевое вращение
Земная ось – условная линия, которую можно провести от северного к южному полюсу. Она проходит под углом в 66°33 относительно плоскости нашей планеты. Одно обращение происходит за 23 часа 56 минут и 4 секунды, это время обозначается звездными сутками.
Главный результат осевого вращения – смена дня и ночи на планете. Кроме того, за счет этого движения:
- Земля имеет форму со сплюснутыми полюсами;
- тела (течение рек, ветер), движущиеся в горизонтальной плоскости, несколько смещаются (в Южном полушарии – влево, в Северном – вправо).
Скорость осевого движения на разных участках значительно отличается. Самая высокая на экваторе — 465 м/с или 1674 км/час, она называется линейной. Такая скорость, например, в столице Эквадора. На участках севернее или южнее экватора скорость вращения снижается. К примеру, в Москве она почти в 2 раза ниже. Эти скорости называют угловыми, их показатель становится меньше по мере приближения к полюсам. На самих же полюсах скорость равна нулю, то есть полюса – единственные части планеты, находящиеся без движения относительно оси.
Именно расположение оси под определенным углом определяет смену времен года. Находясь именно в таком положении, разные области планеты получают неодинаковое количество тепла в разное время. Если бы наша планета располагалась строго вертикально относительно Солнца, то времен года не было совсем, поскольку освещенные светилом в дневное время северные широты получали столько же тепла и света, сколько и южные широты.
На осевое вращение влияют следующие факторы:
- сезонные изменения (осадки, движение атмосферы);
- приливные волны против направления осевого движения.
Эти факторы тормозят планету, вследствие чего уменьшается ее скорость. Показатель этого уменьшения очень мал всего 1 секунда за 40000 лет, однако, за 1 млрд лет сутки удлинились с 17-и до 24-х часов.
Движение Земли продолжают изучать по сей день. Эти данные помогают составить более точные звездные карты, а также определить связь этого движения с природными процессами на нашей планете.
Источник