В каком месяце Земля ближе к Солнцу и в каком наиболее удалена от него?
Ближе всего Земля к Солнцу при движении по своей элипсоидной орбите в начале каждого января (т.н. перигелий). Поскольку в это время из-за наклона земной оси к Солнцу повернуто Южное полушарие — поэтому лето в это время там, в Южной Америке, Африке и в Австралии с Новой Зеландией жарче, чем лето в Северном полушарии, когда Земля находится дальше всего от Солнца (апогелий или афелий наступает в первые числа июля).
Орбита Земли, как известно, не является кругом в центре которого находится солнце. солнце не равноудалено от каждой точки орбиты Земли. Наиболее удаленная точка орбиты называется афелий, наиболее приближенная к Солнце точка орбиты называется перигелий. Так вот перигелий происходит в районе второго-пятого числа января.
Ближе всего к Солнцу Земля находится около 4 января, когда проходит перигелий своей орбиты. А дальше всего от Солнца, в афелии, она оказывается в начале июля. Поэтому в Северном полушарии зимний холод и летняя жара смягчаются за счет изменения расстояния до Солнца. А вот в Южном полушарии наоборот эллиптичность земной орбиты усиливает тепловой контраст сезонов.
Дальше всего от Солнца (в афелии, на расстоянии 152 098 233 км) Земля находится в промежуток между 3 и 7 июля. Ближе всего к Солнцу (в перигелии, на расстоянии 147 098 291 км) Земля находится в промежуток между 2 и 5 января.
Лунные затмения происходят по той причине, что Луна в своем движении вокруг Земли попадает в её тень. Естественно Луна входит в тень Земли не мгновенно, поэтому можно видеть как тень Земли постепенно закрывает лунный диск. В начальной стадии затмения кажется, что часть Луны, покрытая тенью, совершенно темная. На самом деле это не так. Часть Луны кажется темной лишь в сравнении с ярко освещенной остальной частью Луны. При полном Лунном затмении, во время фазы полного затмения, Луна видна. Но освещена она не светом отраженным от Земли. Ведь в момент лунного затмения Земля обращена к Луне своей неосвещенной стороной. Луна освещается солнечным светом, проходящем через атмосферу Земли и создающим красный ореол вокруг диска Земли, если посмотреть с Луны. Этот красный ореол и освещает Луну. Поэтому во время полной фазы лунного затмения Луна имеет красно-коричневый цвет и прекрасно видна на небе.
Рано или поздно, конечно, синхронизируется. Но скорее поздно, чем рано. По крайней мере, ни одна из больших планет пока ещё (по истечению 4 млрд. лет) не синхронизировалась. Земные сутки в настоящее время удлиняются на 0,0017с за столетие. Для спутников планет всё происходит гораздо быстрее. Они практически все синхронизировали своё собственное вращение с вращением вокруг планеты-хозяина. Дело не только в размерах. Спутники расположены к планетам гораздо ближе (относительно их размеров), чем планеты к Солнцу. И для них градиент гравитационного поля больше. Именно он определяет приливные силы и торможение.
Земля бывает ближе всего к Солнцу в точке перигей, наименьшего расстояния между солнцем и землёй!
Существование устойчивых орбит для небесных тел напрямую следует из законов Ньютона — из первого (закон инерции), второго (зависимость ускорения от силы) и закона всемирного тяготения (обратно-пропорциональная зависимость силы притяжения от квадрата расстояния). Вот эти три закона и приводят к тому, что любые спутники, в том числе и планеты как спутники центральной звезды, могут сколь угодно долго вращаться вокруг своего центрального тела.
Предел по времени накладывается только Общей теорией относительности. При ускоренном движении тела оно начинает излучать гравитационные волны, которые уносят часть энергии (полный аналог ускоренного движения заряженных частиц в электродинамике — такое движение вызывает излучение электромагнитных волн). Однако потеря энергии через такой механизм ничтожно мала. Настолько, что даже не учитывается при рассчётах движения небесных тел, за исключением разве что очень тесных звёздных систем.
Источник
Почему Земля отдаляется от Солнца?
В третьем веке до нашей эры Аристарх из Самоса, известный тем, что впервые отстаивал гелиоцентрическую солнечную систему, определил, что Солнце должно быть в 20 раз дальше от Земли, чем Луна. Это не было его лучшей работой, т.к. в действительности этот показатель около 400.
В конце 20 века астрономы смогли намного лучше овладеть этим фундаментальным космическим показателем – который стал называться астрономической единицей. Фактически благодаря радиолокационным лучам, исходящим от различных тел солнечной системы, и отслеживанию космических летательных аппаратов, расстояние от Солнца до Земли удалось определить с удивительной точностью. Действующее значение 149,597,870.696 км.
Имея настолько точный показатель, русские специалисты по динамике атмосферы Григорий Красинский и Виктор Брумбург в 2004 смогли определить, что Солнце и Земля постепенно отдаляются. Не на много – всего на 15см в год – но, учитывая, что это в 100 раз больше, чем самая большая погрешность измерения, что-то должно быть действительно отталкивает Землю. Но что?
Одно из предположений заключается в том, что Солнце теряет достаточно массы через расплавление и солнечный ветер, чтобы постепенно терять свою гравитационную хватку. Другие предположения включают изменение гравитационной постоянной G, эффект космического расширения, и даже влияние тёмной материи. Ни одна из них не оказалась удовлетворительной.
Но Такахо Миура из Университета Хиросаки в Японии и трое его коллег полагают, что они нашли ответ. В своей работе, опубликованной в европейском журнале Astronomy & Astrophysics (Астрономия и Астрофизика), они утверждают, что Солнце и Земля буквально отталкивают друг друга за счёт своего приливно-отливного взаимодействия.
Это тот же процесс, который постепенно отводит лунную орбиту: приливы, которые вызываются Луной в наших океанах, постепенно преобразуют земную вращательную энергию в движение Луны. Вследствие этого, с каждым годом лунная орбита расширяется приблизительно на 4 см, а вращение Земли замедляется на 0.000017 секунды.
Кроме того, команда Миура предполагает, что масса нашей планеты вызывает ничтожную, но устойчивую приливную волну на Солнце. Они вычислили, что из-за Земли, скорость вращения Солнца уменьшается на 3 миллисекунды за столетие (0.00003 в год). Согласно их объяснению, расстояние между Землёй и Солнцем увеличивается, благодаря тому, что Солнце теряет свой угловой момент.
Источник
Летом Солнце ближе к Земле, чем зимой. Это неправда.
Начнем с того, что расстояние между Солнцем и Землей действительно не является постоянным, а меняется в течение года. Это связано с тем, что Земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а «почти по кругу». Фигура, которую представляет собой орбита Земли, как и орбиты всех других планет нашей Солнечной системы, называется эллипсом.
В целом орбиты планет могут быть сколь угодно вытянутыми. Такую орбиту, в частности, имеет Плутон, который во время плутонианского лета приближается к Солнцу на расстояние «всего» 4,5 миллиарда километров, а «зимой» удаляется от Солнца на 7,5 миллиардов. К слову, год на Плутоне длится 250 лет. Если бы орбита Земли была бы похожа на орбиту Плутона, то видимый размер Солнца на небе в течение года менялся бы в два раза, а потоки тепла и света, падающие на Землю зимой и летом, различались бы в 4 раза. Средняя температура на Земле зимой была бы около минус 50 °C на экваторе, а у полюсов — в районе минус 150 °C, и, скорее всего, эти строки просто некому было бы читать.
К счастью, орбита Земли — это почти круг. Среднее расстояние от Солнца до Земли составляет почти 150 миллионов километров (свет проходит это расстояние чуть более чем за 8 минут). В ближней точке орбиты Земля приближается к Солнцу на 2,5 миллиона километров, а в дальней точке удаляется на такое же расстояние. Соответствующее изменение расстояния составляет всего 1,5%. На такую же долю меняется видимый размер диска Солнца на небе в течение года. Разумеется, большинство людей этого даже не замечает.
И все же, когда Солнце ближе всего к Земле — летом или зимой? Ответ на это вопрос известен: Земля проходит через ближнюю точку своей орбиты каждый год примерно в одно и то же время — почти сразу после новогодних праздников, около 3–4 января.
Иными словами, в это время на небе можно увидеть Солнце максимально большого размера. Становится ли в этот день хоть немного теплее? Строго говоря, да, так как близость к Солнцу увеличивает среднюю температуру на 2–3 градуса, но, конечно же, смена времен года при той орбите Земли, которую мы имеем, никак не связана с расстоянием до Солнца.
Гораздо более важной в нашей земной жизни является высота Солнца над горизонтом и, как следствие, плотность падающих на поверхность Земли солнечных лучей. А она, особенно на высоких широтах, на которых находится большая часть нашей страны, меняется в течение года не на 1–2%, а в несколько раз.
Впрочем, есть и гораздо более простой способ понять, что времена года никак не связаны с расстоянием до Солнца. Достаточно вспомнить, что январь является центральным месяцем зимы лишь в северном полушарии. В южном полушарии на это же самое время приходится пик лета.
Соответственно, для большинства жителей той же Южной Америки тот факт, что Солнце ближе всего в январе, вероятно, не кажется таким удивительным, как для нас.
Информацию предоставил Сергей Богачев, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН
Источник
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Forbes (США): пока Земля удаляется от Солнца, но со временем она столкнется с ним
Будь у нас возможность измерять среднее расстояние от Земли до Солнца в течение целого года и на протяжении нескольких лет, мы бы обнаружили нечто весьма тревожное. С каждым годом наша планета понемногу удаляется от Солнца — примерно на полтора сантиметра в год. Миллиарды лет Земля медленно мигрирует по своей орбите вовне, и эта тенденция должна сохраниться на миллиарды лет.
И все равно это лишь временное явление. Со временем Земля утратит свою орбитальную энергию и полетит в сторону Солнца, даже если оно не поглотит нашу планету, когда станет красным гигантом. В далеком будущем в игру в Солнечной системе вступит множество факторов, но в итоге последнее слово будет за Эйнштейном. Как же будет меняться орбита Земли вплоть до ее печальной кончины?
Мысль о том, что земная орбита со временем меняется, многим кажется странной и обескураживающей. В конце концов, мы со времен Кеплера, то есть, более 400 лет очень хорошо понимаем, как движутся планеты. Его первый закон планетарного движения гласит: орбита каждой планеты — эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. И этот закон полностью соответствует ньютоновской теории тяготения.
Это производит еще большее впечатление, если задуматься о том, что закон всемирного тяготения Ньютона был сформулирован лишь спустя 60 лет после того, как Кеплер изложил свои законы. Тем не менее, законы Кеплера и Ньютона в действительности верны лишь приблизительно. Есть шесть отдельных явлений, которые играют роль «спойлера» в этом точном и совершенно стабильном решении. Перечислим каждое из них и расскажем о тех эффектах, которые эти явления производят.
1. Ядерный синтез в Солнце. Каждую секунду значительное количество легких атомных ядер внутри Солнца превращается в более тяжелые элементы и изотопы в ходе реакции ядерного синтеза. Когда легкие элементы объединяются в более тяжелые, тяжелые ядра становятся прочно связанными, но для этого требуется выделение энергии. Конечный продукт солнечного синтеза гелий-4 на 0,7% легче, чем четыре протона, которые образуют его в результате цепной реакции.
Таким образом, Солнце каждую секунду теряет в целом четыре миллиона тонн массы по формуле Эйнштейна E = mc². Такая потеря массы ничтожно мала, но со временем она накапливается. С каждым годом из-за такой потери массы в результате ядерного синтеза земная орбита увеличивается на полтора сантиметра. За все время своего существования Солнце из-за ядерного синтеза потеряло такое количество массы, которое соответствует массе Сатурна.
2. Обращаясь по орбите вокруг Солнца, Земля сталкивается с частицами. Это производило колоссальный эффект на раннем этапе существования Солнечной системы, когда Солнце окружал протопланетный диск вещества. Это снова будет производить колоссальный эффект, когда Солнце станет красным гигантом, потому что через 7,6 миллиарда лет оно выбросит огромное количество вещества, составляющее около 33% его общей массы.
В обоих случаях, когда это вещество сталкивается с Землей, наша орбита меняется. Точное количество этих изменений зависит от скорости вещества относительно Земли. При формировании Солнечной системы это движение вовнутрь, а в конце жизни Солнца это движение наружу. Но сейчас нас бомбардируют в основном только частицы солнечного ветра, масса которых ничтожна, составляя около 18 000 тонн в год. Это очень мало. Под воздействием этих частиц земная орбита каждый миллион лет меняется всего на ширину протона.
3. Гравитационное воздействие других массивных тел в нашей Солнечной системе. Это может играть существенную роль, а может и не играть. В нашей Солнечной системе есть много объектов, обращающихся по орбите вокруг Солнца и вокруг других тел. У каждого из них вполне определенный и немалый размер и масса, и они оказывают друг на друга взаимное гравитационное воздействие. Когда это происходит, появляется шанс на то, что эти орбиты со временем изменятся и станут хаотичными.
Согласно выводам одного недавнего исследования, существует примерно однопроцентный шанс на то, что одна или более из четырех внутренних планет Солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) в предстоящие несколько миллиардов лет утратят свою орбитальную устойчивость. Если такое случится, орбита Земли может существенно измениться. Не исключено, что под воздействием этих сил наша планета врежется в Солнце или покинет пределы Солнечной системы. Это самая непредсказуемая составляющая земной орбиты.
4. Солнце превратится в гигантскую красную звезду. Мы знаем, что это случится, и нам также примерно известно, как это произойдет. Внутреннее ядро сократится и раскалится; внешние слои вспучатся и чудовищно увеличатся в размерах; в ядре звезды начнется гелиевый синтез; Солнце выбросит значительную часть своей массы. Но для нас важнее всего другое. Превратившись в красный гигант и увеличившись, Солнце поглотит внутренние планеты.
Исчезнет Меркурий. Венеру Солнце тоже проглотит. Земле также наступит конец, если только она не сумеет отдалиться от Солнца более чем на 15% от своего нынешнего радиуса, что весьма сомнительно и потребует от нее усиления орбитальной нестабильности в период от настоящего времени до превращения Солнца в красный гигант. Но чтобы Земля выжила при красном гиганте (а она может), ее отдаление от Солнца должно закончиться уже сейчас.
5. Другие тела в галактике. Время от времени вблизи нашей Солнечной системы будет проходить крупная масса, скажем, звезда, коричневый карлик или блуждающая планета. Очень маловероятно, что такой объект пролетит достаточно близко и выведет земную орбиту из стабильного состояния до того, как Солнце превратится в красный гигант. Но после этой фазы времени будет очень много. К тому моменту, когда возраст Вселенной в 100 тысяч раз превысит ее нынешний возраст, близкое гравитационное схождение будет намного вероятнее.
Когда исчезнет Меркурий и Венера, Земля станет самой близкой к Солнцу планетой. Когда случится неизбежное, может произойти одно из двух. Либо вторгшаяся масса выведет Землю из состояния покоя, сделав ее орбиту нестабильной, либо система Солнце-Земля (возможно, вместе с Марсом, Юпитером и другими оставшимися планетами) будет выброшена из нашей Галактики. Это хаотичный и непредсказуемый процесс, и может случиться что угодно. Надо только дождаться.
6. Гравитационное излучение. Но если Земля останется привязанной к Солнцу — а такое вполне вероятно, если остатки Солнечной системы будут выброшены за пределы Галактики, то гравитационное излучение заставит Землю медленно приближаться к Солнцу. Согласно эйнштейновской теории тяготения, когда две массы обращаются по орбите друг вокруг друга, излучаются гравитационные волны.
Контекст
Forbes: Солнце — виновник скачка содержания углерода на Земле
Коронавирус: причем здесь Солнце? (Печат)
Оптимальное топливо — на Луне
Все шесть перечисленных явлений вполне реальны, и все они способствуют изменению орбиты Земли. Каждое из них в отдельности в свое время может стать самым важным.
1. На ранних этапах существования Солнечной системы, когда планеты и их спутники еще формировались, столкновения между планетами и планетозималями очень сильно влияли на изменения в орбите Земли (прото-Земли).
2. Сегодня потеря массы из-за ядерного синтеза сильнее всего влияет на удаление Земли от Солнца.
3. При возникновении гравитационной нестабильности влияние других планет может изменить и даже разрушить орбиту Земли до того, как Солнце станет красным гигантом.
4. Когда Солнце станет превращаться в красный гигант, все будет зависеть от того, поглотит оно Землю или нет. Если поглотит, нашей планете придет конец.
5. После того как Солнце станет белым карликом, начнется космический гравитационный бильярд. Либо Земля оторвется от Солнца, либо вся оставшаяся Солнечная система вместе с Землей полетит прочь.
6. Но если Земля к тому времени еще сохранится, она будет продолжать гравитационное движение вовнутрь, пока ее не поглотит черный карлик, в которого к тому времени превратится Солнце.
Сейчас Земля медленно отдаляется от Солнца под воздействием неумолимого ядерного синтеза внутри нашей звезды. Со временем Солнце будет постепенно сжигать свое топливо, теряя при этом массу и ослабляя свою гравитационную хватку. Если это будет продолжаться до его превращения в красный гигант, к тому времени либо Солнце поглотит Землю, либо она выживет и станет свидетельницей его превращения в белый карлик.
В этот момент гравитационное излучение приведет к медленному ослаблению орбитального движения Земли, в результате чего она начнет приближаться к Солнцу. Если через Солнечную систему не пролетит блуждающий объект и не вытолкнет из нее Землю, ее сближение с Солнцем будет продолжаться, и со временем она упадет на солнечный труп. Произойдет это, когда Вселенная станет в 10 квадриллионов раз старше. Пока Земля дрейфует в сторону от Солнца, но если мы не оторвемся от нашей звезды, нашей неизбежной судьбой на отдаленную перспективу станет медленное падение на нее.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Источник