Od XVI wieku, kiedy Mikołaj Kopernik pokazał, że Ziemia obraca się wokół Słońca, naukowcy niestrudzenie pracowali, aby zrozumieć związek w kategoriach matematycznych. Jeśli to jasne ciało niebieskie - od którego zależą pory roku, cykl dobowy i całe życie na Ziemi - nie obraca się wokół nas, to czym dokładnie jest natura naszej orbity wokół niego?
Przez kilka stuleci astronomowie stosowali naukową metodę, aby odpowiedzieć na to pytanie i ustalili, że orbita Ziemi wokół Słońca ma wiele fascynujących cech. I to, co znaleźli, pomogło nam zrozumieć, dlaczego mierzymy czas tak, jak my.
Charakterystyka orbitalna:
Po pierwsze, prędkość orbity Ziemi wokół Słońca wynosi 108 000 km / h, co oznacza, że nasza planeta pokonuje 940 milionów km podczas jednej orbity. Ziemia pokonuje jedną orbitę co 365.242199 oznacza liczbę dni słonecznych, co znacznie ułatwia wyjaśnienie, dlaczego potrzebny jest dodatkowy dzień kalendarzowy co cztery lata (czyli w roku przestępnym).
Odległość planety od Słońca zmienia się, gdy orbituje. W rzeczywistości Ziemia nigdy nie jest w takiej samej odległości od Słońca z dnia na dzień. Kiedy Ziemia jest najbliżej Słońca, mówi się, że znajduje się w peryhelium. Dzieje się to około 3 stycznia każdego roku, gdy Ziemia znajduje się w odległości około 147 098 074 km.
Średnia odległość Ziemi od Słońca wynosi około 149,6 miliona km, co jest również określane jako jedna jednostka astronomiczna (AU). Kiedy znajduje się w największej odległości od Słońca, mówi się, że Ziemia znajduje się w aphelium - co dzieje się około 4 lipca, kiedy Ziemia osiąga odległość około 152 097 701 km.
A ci z was na półkuli północnej zauważą, że „ciepła” lub „zimna” pogoda nie pokrywa się z odległością Ziemi od Słońca. Jest to określane przez nachylenie osiowe (patrz poniżej).
Eliptyczna orbita:
Następnie jest natura orbity Ziemi. Zamiast być idealnym kołem, Ziemia porusza się wokół Słońca w wydłużonym okrągłym lub owalnym wzorze. Jest to tak zwana orbita „eliptyczna”. Ten wzór orbity po raz pierwszy opisał Johannes Kepler, niemiecki matematyk i astronom, w swojej przełomowej pracy Astronomia nowa (Nowa astronomia).
Po pomiarze orbit Ziemi i Marsa zauważył, że czasami orbity obu planet przyspieszają lub zwalniają. Zbiegło się to bezpośrednio z aphelisem i peryhelium planet, co oznacza, że odległość planet od Słońca miała bezpośredni związek z prędkością ich orbit. Oznaczało to również, że zarówno Ziemia, jak i Mars nie krążyły wokół Słońca w idealnie okrągłych wzorach.
Opisując naturę orbit eliptycznych, naukowcy wykorzystują czynnik znany jako „ekscentryczność”, który wyraża się w postaci liczby od zera do jednego. Jeśli mimośrodowość planety jest bliska zeru, elipsa jest prawie kołem. Jeśli jest blisko jednego, elipsa jest długa i smukła.
Orbita Ziemi ma mimośrodowość mniejszą niż 0,02, co oznacza, że jest bardzo blisko bycia kołowym. Dlatego różnica między odległością Ziemi od Słońca w peryhelium i aphelium jest bardzo mała - mniej niż 5 milionów km.
Zmiana sezonowa:
Po trzecie, jest rola orbity ziemskiej w porach roku, o której wspominaliśmy powyżej. Cztery pory roku są określone przez fakt, że Ziemia jest nachylona 23,4 ° na swojej osi pionowej, co jest określane jako „przechylenie osiowe”. To dziwactwo na naszej orbicie określa przesilenia - punkt na orbicie maksymalnego pochylenia osiowego w kierunku lub od Słońca - i równonocy, gdy kierunek pochylenia i kierunek do Słońca są prostopadłe.
Krótko mówiąc, kiedy półkula północna jest odchylona od Słońca, doświadcza zimy, a półkula południowa lata. Sześć miesięcy później, kiedy półkula północna jest przechylona w kierunku Słońca, porządek sezonowy zostaje odwrócony.
Na półkuli północnej przesilenie zimowe ma miejsce około 21 grudnia, przesilenie letnie zbliża się 21 czerwca, równonoc wiosenna przypada około 20 marca, a równonoc jesienna około 23 września. Pochylenie osiowe na półkuli południowej jest dokładnie przeciwne do kierunku na półkuli północnej. W ten sposób efekty sezonowe na południu są odwrócone.
Chociaż prawdą jest, że Ziemia ma peryhelium lub punkt, w którym jest najbliżej Słońca, i aphelium, najdalszy punkt od Słońca, różnica między tymi odległościami jest zbyt minimalna, aby mieć jakikolwiek znaczący wpływ na pory roku na Ziemi i klimat.
Punkty Lagrange:
Kolejna interesująca cecha orbity Ziemi wokół Słońca ma związek z Punktami Lagrange'a. Są to pięć pozycji w orbitalnej konfiguracji Ziemi wokół Słońca, gdzie połączone przyciąganie grawitacyjne Ziemi i Słońca zapewnia dokładnie siłę dośrodkową niezbędną do orbitowania z nimi.
Pięć punktów Lagrange'a między Ziemią jest oznaczonych (nieco niewyobrażalnie) od L1 do L5. L1, L2 i L3 siedzą wzdłuż linii prostej przechodzącej przez Ziemię i Słońce. L1 znajduje się między nimi, L3 znajduje się po przeciwnej stronie Słońca od Ziemi, a L2 znajduje się po przeciwnej stronie Ziemi od L1. Te trzy punkty Lagrange'a są niestabilne, co oznacza, że satelita umieszczony na którymkolwiek z nich zejdzie z kursu, jeśli zostanie zakłócony w najmniejszym stopniu.
Punkty L4 i L5 leżą na końcach dwóch równobocznych trójkątów, gdzie Słońce i Ziemia stanowią dwa dolne punkty. Punkty te leżą wzdłuż orbity Ziemi, z L4 60 ° za nią i L5 60 ° z przodu. Te dwa punkty Lagrange'a są stabilne, dlatego są popularnymi celami dla satelitów i teleskopów kosmicznych.
Badanie orbity Ziemi wokół Słońca nauczyło naukowców wiele o innych planetach. Wiedza na temat położenia planety w stosunku do gwiazdy macierzystej, okresu jej orbity, osiowego przechylenia i wielu innych czynników ma kluczowe znaczenie dla ustalenia, czy życie może istnieć na jednym, i czy ludzie mogą kiedyś żyć tam.
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat orbity Ziemi. Oto 10 interesujących faktów na temat Ziemi, jak daleko jest Ziemia od Słońca ?, Co to jest rotacja Ziemi ?, Dlaczego są pory roku? I Co to jest osiowe przechylenie Ziemi?
Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z tym artykułem na temat NASA - artykuł Window and the Universe na temat orbit eliptycznych lub sprawdź Earth: Przegląd NASA.
Obsada Astronomii to także espidoes, które są związane z tematem. Oto BQuestions Show: Czarne czarne dziury, Niezrównoważenie Ziemi i Zanieczyszczenia Kosmosu.
Źródła:
- Wikipedia - Ziemska Orbita
- NASA: Windows to the Universe - Ziemska Orbita
- NASA: Zapytaj astrofizyka - prędkość obrotu Ziemi
