Kopš 16. gadsimta, kad Nikolajs Koperniks pierādīja, ka Zeme griežas ap Sauli, zinātnieki ir nenogurstoši strādājuši, lai saprastu attiecības matemātiskā izteiksmē. Ja šis gaišais debess ķermenis, no kura atkarīgs gadalaiki, diennakts cikls un visa dzīve uz Zemes, negriežas ap mums, tad kāda īsti ir mūsu orbītas daba ap to?
Vairākus gadsimtus astronomi ir izmantojuši zinātnisko metodi, lai atbildētu uz šo jautājumu, un ir noteikuši, ka Zemes orbītā ap Sauli ir daudz aizraujošu īpašību. Un tas, ko viņi ir atraduši, ir palīdzējuši mums saprast, kāpēc mēs mēra laiku tā, kā to darām.
Orbītas raksturojums:
Pirmkārt, Zemes orbītas ap Sauli ātrums ir 108 000 km / h, kas nozīmē, ka mūsu planēta vienas orbītas laikā pārvietojas 940 miljoni km. Zeme pabeidz vienu orbītu ik pēc 365,242199 vidējām Saules dienām, un tas ir tāls ceļš, lai izskaidrotu, kāpēc ik pēc četriem gadiem ir nepieciešama papildu kalendārā diena (pazīstama arī kā lēciena gada laikā).
Planētas attālums no Saules mainās, riņķojot apkārt. Faktiski Zeme dienu no dienas nekad nav vienādā attālumā no Saules. Kad Zeme ir vistuvāk Saulei, tiek teikts, ka tā atrodas perihēlijā. Tas notiek katru gadu ap 3. janvāri, kad Zeme ir aptuveni 147 098 074 km attālumā.
Zemes vidējais attālums no Saules ir aptuveni 149,6 miljoni km, kas tiek dēvēts arī par vienu astronomisko vienību (AU). Kad tā atrodas vistālākajā attālumā no Saules, tiek uzskatīts, ka Zeme atrodas afēlijā - tas notiek ap 4. jūliju, kur Zeme sasniedz aptuveni 152 097 701 km attālumu.
Un tie no jums ziemeļu puslodē pamanīs, ka “siltais” vai “aukstais” laiks nesakrīt ar to, cik tuvu Zeme atrodas Saulei. To nosaka aksiālais slīpums (skatīt zemāk).
Eliptiskā orbīta:
Tālāk seko Zemes orbītas raksturs. Nevis perfekts aplis, bet Zeme pārvietojas ap Sauli izstieptā apļveida vai ovāla formā. Tas ir tas, ko sauc par “eliptisku” orbītu. Šo orbītas modeli savā oriģinālajā darbā pirmo reizi aprakstīja vācu matemātiķis un astronoms Johanness Keplers. Astronomia nova (Jaunā astronomija).
Izmērījis Zemes un Marsa orbītas, viņš pamanīja, ka reizēm šķiet, ka abu planētu orbītas paātrinās vai palēninās. Tas tieši sakrita ar planētu afelionu un perihelionu, kas nozīmē, ka planētu attālumam no Saules bija tieša saistība ar to orbītu ātrumu. Tas arī nozīmēja, ka gan Zeme, gan Marss nav riņķojuši ap Sauli perfekti apļveida modeļos.
Aprakstot eliptisko orbītu raksturu, zinātnieki izmanto koeficientu, kas pazīstams kā “ekscentriskums”, un to izsaka kā skaitli starp nulli un vienu. Ja planētas ekscentriskums ir tuvu nullei, tad elipse ir gandrīz aplis. Ja tas ir tuvu vienam, elipse ir gara un slaida.
Zemes orbītas ekscentriskums ir mazāks par 0,02, kas nozīmē, ka tā ir ļoti tuvu apļveida stāvoklim. Tāpēc atšķirība starp Zemes attālumu no Saules perifērijā un afēliju ir ļoti maza - mazāk nekā 5 miljoni km.
Sezonas izmaiņas:
Treškārt, šeit ir norādīta loma, kādu Zemes orbīta spēlē sezonās. Četrus gadalaikus nosaka tas, ka Zeme ir noliekta 23,4 ° uz tās vertikālās ass, ko sauc par “aksiālo slīpumu”. Šis ķeksītis mūsu orbītā nosaka saulgriežus - maksimālā aksiālā slīpuma orbītā punktu pret Sauli vai prom no tās - un ekvinokcijas, kad slīpuma virziens un virziens uz Sauli ir perpendikulāri.
Īsāk sakot, kad ziemeļu puslode ir noliecusies prom no saules, tā piedzīvo ziemu, bet dienvidu puslode piedzīvo vasaru. Pēc sešiem mēnešiem, kad ziemeļu puslode ir sagāzta pret Sauli, sezonālā kārtība tiek mainīta.
Ziemeļu puslodē ziemas saulgrieži notiek ap 21. decembri, vasaras saulgrieži ir tuvu 21. jūnijam, pavasara ekvinokcija ir ap 20. martu un rudens ekvinokcija ir aptuveni 23. septembris. Aksiālais slīpums dienvidu puslodē ir tieši pretējs virzienam ziemeļu puslodē. Tādējādi sezonālā ietekme dienvidos tiek mainīta.
Lai arī ir taisnība, ka Zemei ir periēlijs jeb punkts, kurā tā atrodas vistuvāk saulei, un afelions, tā vistālāk esošo punktu no Saules, atšķirība starp šiem attālumiem ir pārāk minimāla, lai tam būtu būtiska ietekme uz Zemes gadalaikiem. un klimats.
Lagranža punkti:
Vēl viena interesanta Zemes orbītas ap Sauli īpašība ir saistīta ar Lagrange punktiem. Šīs ir piecas pozīcijas Zemes orbitālajā konfigurācijā ap Sauli, kur Zemes un Saules kombinētais gravitācijas vilkjums nodrošina precīzi centimetra spēku, kas vajadzīgs, lai orbitāli ar tām notiktu.
Pieci Lagrange punkti starp Zemi ir marķēti (nedaudz neiedomājami) no L1 līdz L5. L1, L2 un L3 atrodas pa taisnu līniju, kas iet caur Zemi un Sauli. L1 atrodas starp viņiem, L3 atrodas pretējā Saules pusē no Zemes, un L2 atrodas pretējā Zemes pusē no L1. Šie trīs Lagranža punkti ir nestabili, kas nozīmē, ka satelīts, kas novietots kādā no tiem, novirzīsies no kursa, ja tiks traucēts vismazākajā mērā.
L4 un L5 punkti atrodas divu vienādmalu trīsstūru galos, kur sauli un zemi veido divi apakšējie punkti. Šie punkti atrodas liem gar Zemes orbītu, ar L4 60 ° aiz tā un L5 60 ° uz priekšu. Šie divi Lagranža punkti ir stabili, tāpēc tie ir populāri satelītu un kosmisko teleskopu galamērķi.
Zemes orbītas ap Sauli izpēte ir daudz iemācījusi zinātniekiem arī par citām planētām. Zinot, kur atrodas planēta attiecībā pret tās vecāku zvaigzni, tās orbītas periodu, aksiālo slīpumu un daudziem citiem faktoriem, ir vissvarīgākie, lai noteiktu, vai dzīvība var pastāvēt vienā un vai cilvēki var dzīvot dienā. tur.
Mēs esam uzrakstījuši daudz interesantu rakstu par Zemes orbītu šeit, žurnālā Space. Šeit ir 10 interesanti fakti par Zemi: Cik tālu Zeme atrodas no Saules, Kāda ir Zemes rotācija? Kāpēc ir gadalaiki? Un Kas ir Zemes ass slīpums?
Lai iegūtu papildinformāciju, skatiet šo rakstu par NASA - Window's to Universe rakstu par eliptiskajām orbītām vai NASA Earth: Overview.
Astronomija Cast arī espidoes, kas attiecas uz šo tēmu. Lūk, BQuestions Show: Melni melni caurumi, Zemes nelīdzsvarotība un Kosmosa piesārņojums.
Avoti:
- Wikipedia - Earth’s Orbit
- NASA: Logi uz Visumu - Zemes orbīta
- NASA: jautājiet astrofiziķim - Zemes griešanās ātrums
