Наклон оси солнца равен

Вращение Солнца вокруг своей оси

За сколько дней Солнце делает оборот вокруг оси — Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов?

Известно, что планеты Солнечной системы, в том числе наша Земля, вращаются вокруг Солнца. А вот вращается ли само Солнце вокруг своей оси, и если это так, подчиняется ли вращение солнца тем же правилам, что и вращение меньших небесных тел?

За сколько дней Солнце делает оборот вокруг оси?

Ответ на первую часть вопроса утвердительный – Солнце действительно вращается вокруг собственной оси, причем один полный оборот оно совершает за 25 земный дней, при этом скорость вращения Солнца около 7200 км/час, что приблизительно в 4 раза больше скорости вращения Земли. Ответ на вторую часть заслуживает более детального рассмотрения.

Пятна на Солнце – именно благодаря им нам известна скорость вращения Солнца вокруг своей оси и текущий наклон оси вращения светила

Вращение Солнца вокруг своей оси не похоже на вращение твердого тела, экваториальные области Солнца совершают полный оборот быстрее, чем средние широты, о чем мы заключаем из того факта, что перемещения солнечных пятен вблизи экватора заметно опережает пятна, расположенные ближе к полюсам. Схожая картина наблюдается и у планет-газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн.

Определить направление оси вращения Солнца достаточно просто. Если бы эта ось была перпендикулярна к плоскости земной орбиты, то казалось бы, что солнечные пятна движутся по диску Солнца все время вдоль прямых линий.

На самом же деле по прямой они движутся только около 6-го июня и 6-го декабря. В остальное время они движутся по кривым, причем максимум кривизны наступает в промежуточные даты 7 марта и 8 сентября. Кривизна этих путей невелика, но при точном измерении видно, что ось Солнца составляет примерно 7° с перпендикуляром к плоскости орбиты Земли.

Таким образом, с июня по декабрь нам виден северный полюс Солнца, а в течение второй половины года — южный.

Таким образом, основные сведения о вращении нашей домашней звезды можно получить одним лишь визуальным осмотром, наблюдая группы солнечных пятен на её поверхности.

Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов?

Нам известно, что за счет вращения, Земля представляет собой не идеальный шар, а несколько “сплюснута” с полюсов. Ее полярный диаметр вследствие центробежной силы, развивающейся при вращении, на 43 км меньше экваториального. Можно ли наблюдать такой же эффект и на Солнце?

Вас может заинтересовать

На этот вопрос нелегко ответить, так как если Солнце и отклоняется от сферической формы, то отклонение это весьма незначительно. Вдобавок, засечь его чрезвычайно трудно.

Дело в том, что свет, идущий от нижнего края солнечного диска, должен пройти несколько большую толщу земной атмосферы, чем тот, который исходит от верхнего края. Это различие проходимого пути, как бы оно ни было мало, все же приводит к ошибкам, которые трудно учесть.

Наклон оси Солнца в разные времена года на Земле. Р-Р – ось вращения Солнца, N – «север» Солнца

Мы убеждены, что некоторое сплющивание солнца у полюсов должно иметь место, но для его определения придется искать новые методы наблюдений.

Экваториальный диаметр Солнца измерить гораздо проще, чем полярный. В полдень восточный и западный края Солнца находятся на одной и той же высоте над горизонтом. Следовательно, путь световых лучей через земную атмосферу, по существу, будет одинаков.

Наибольшую проблему оценки истинного диаметра солнца при наблюдении с Земли вызывает влияние земной атмосферы. Даже если атмосфера неподвижна, любая легкая дымка приводит к тому, что Солнце кажется большего размера, чем есть в действительности.

Этот эффект, известный под названием иррадиации, может привести к ошибке до 0,1%. При этом, учитывая, что диаметр Солнца составляет 109 диаметров Земли, ошибка будет исчисляться сотнями километров!

Источник

Как наклон оси вращения планеты влияет на её климат

Наклон оси планеты — важный фактор для развития жизни и эволюции. Рассмотрим где климат лучше — на планетах с большим наклоном оси или там, где наклон оси даже меньше, чем у Земли.

В поиске потенциально пригодных для жизни экзопланет, ученым приходится оценивать множество факторов. Одним из таких факторов является наклон оси вращения планеты к плоскости эклиптики, благодаря которому и происходит смена сезонов, например, на нашей Земле.

Наклон оси вращения Земли сыграл немалую роль в зарождении жизни и дальнейшей эволюции живых существ на нашей планете. То же, по всей видимости, верно и для экзопланет. Если наклона оси не будет совсем, это приведет к фактическому отсутствию смены сезонности, а такая “стабильность” явно не способствует эволюции. А, что, если наклон планетарной оси будет слишком велик?

Наклон оси Земли по отношению к плоскости эклиптики 23,26 градусов: не много и не мало , а в самый раз!

Что лучше для жизни – отсутствия наклона оси планеты или сильный наклон

«Наклон оси вращения планеты к плоскости эклиптики – важнейший параметр, определяющий сезоны и возможную обитаемость планеты», – говорит Рене Геллер из Института астрофизики имени Лейбница в Потсдаме. Геллер – ведущий автор двух работ, посвященных потере наклона оси вращения планетами из-за приливных воздействий их звезд).

Многие факторы оказывают влияние на наклон оси вращения планеты – при всей кажущейся неизменности, этот баланс очень хрупок. Его может изменить как одно событие, например столкновение с крупным астероидом, так и постепенное, незаметное влияние других планет системы и ее звезды. Для нашей планеты, наклон оси составляет 23.5 градуса. Вместе со сменой дня и ночи этот небольшой, но и не маленький – идеальный – наклон обеспечивает небольшой перепад температур между самой теплой и самой холодной точкой поверхности. Эта разница действительно небольшая, если сравнить ее с пятью сотнями градусов для Меркурия (

Если планета не имеет наклон или он составляет всего несколько градусов, на ней не будет смены времен года. Холодные полюса и горячий экватор сузят обитаемую область планеты. Но обратимся теперь к другому случаю – очень большому наклону оси вращения. Пример такой планеты – Уран (наклон 97,7 градусов). Каждый полюс в течение четверти года смотрит прямо на Солнце, а затем на четверть года полностью уходит в тень.

«Наш северный полюс полностью бы растаял менее чем за год, зато на экваторе было бы очень холодно, – говорит Геллер. – Одновременно южный полюс замерз бы очень основательно, вообще не получая тепла».

Такие условия – еще половина беды. Полюса регулярно меняются местами, так что та часть, которая только что полностью замерзла, теперь стерилизуется мощным излучением звезды.

Наклон оси вращения планет солнечной системы – обратите внимание на «странный» угол наклона Венеры: это не ошибка, просто Венера вращается в противоположную сторону

Термофилы и Психрофилы – экстремальные обитатели планет с экстремальным наклоном оси

Жизнь умеет адаптироваться ко многим условиям. Возможно, какие-то виды смогут быстро передвигаться, следуя за сменой удобной для них зоны – теплой или холодной. Более вероятны виды, приспособившиеся для жизни в экваториальных регионах. Там хоть и холодно, но зато весь год одинаково! Какие-то организмы даже смогли бы выдерживать перепад температур. На Земле существуют бактерии, которые бы справились с такими изменениями условий.

Живые существа, способные выживать в экстремальных условиях, получили название «экстремофилы». К ним относятся, в частности, термофилы, обитающие в горячих струях около гидротермальных источниках на больших глубинах. Им всегда жарко, но на такие глубины вообще не проникает солнечный свет, а источником энергии служит сама Земля. Изменение наклона оси вращения вряд ли скажется на этих организмах.

Психрофилы, напротив существуют в ледяных условиях. При повышении температуры они впадают в стасис, закрываясь в плотных коконах. В таком виде эти организмы могут существовать миллионы лет, пока условия снова не станут благоприятными.

Однако для более сложных форм жизни вряд ли подойдет планета с наклоном оси заметно большим, чем у Земли, пусть даже и меньшим, чем у Урана. Возможно, наклон всего в 40 градусов является слишком большим для возникновения животных из-за слишком жаркого лета и холодной зимы, затрагивающих большую часть планеты.

Однако похожие условия, возможно, имели место на нашей планете и в течение долгого времени сдерживали эволюцию, не давая появиться животным.

Наклон земной оси и эволюция живых существ

Примерно 580 миллионов лет назад жизнь на Земле ограничивалась простейшими организмами, микроскопическими водорослями и бактериями. Примерно 540 лет назад произошел “Кембрийский взрыв“: жизнь начала эволюционировать бешеными темпами. Окаменелости показывают множество различных сложных организмов, появившихся в это время.

Может быть, до этого Земля была слишком сильно наклонена? Это подтверждает численное моделирование. Ужасное столкновение, имевшее место 4.5 миллиарда лет назад и, согласно ведущей гипотезе, приведшее к образованию Луны, могло изменить наклон оси вращения Земли. Геологические данные подтверждают, что Земля в течение долгого времени, до момента примерно до 600 миллионов лет назад, имела большой наклон.

Конечно наклон оси важен, но все же нельзя его переоценивать: Земля Докембрийского периода с «экстремальным» уровнем наклона все же была населена примитивными бактериями, а Марс наших дней, с почти «идеальным» уровнем наклона оси – безжизненен

Основную информацию по этому поводу предоставляют ледники. Исследования австралийских геофизиков показали, что в те времена ледники формировались в основном на низких широтах. Если наклон оси вращения составлял более 54 градусов, то в среднем экватор становится холоднее, чем полюса. Магнитные линии, замороженные в ледниках вместе с намагниченными частичками, открыли ученым этот факт. Доказательства значительного наклона оси исчезают на границе Докембрийского периода. Земля, вступившая в Фанерозой, стала приобретать ледники на полюсах, и в это же время началось развитие сложных форм жизни.

Видимо, в этот момент условия на Земле значительно улучшились, и наилучшим объяснением для такого быстрого и резкого изменения служит уменьшение наклона оси вращения. Безусловно, существуют и другие объяснения этого явления, и у каждой есть недостаток, делающий ее уязвимой для критики. В случае изменения наклона есть такая фундаментальная проблема.

Изменение наклона прекрасно объясняет произошедшее, но что может объяснить само это изменение? Что вынудило планету повернуться примерно за 100 миллионов лет до появления первых подтвержденных полярных ледников? Объяснение может заключаться в тектонической активности или гравитационном поле Луны, но это лишь догадки.

Современный уровень развития знаний об экзопланетах ещё очень низок. Несмотря на то, что мы знаем сотни экзопланет, мы практически ничего не можем о них сказать, за исключением массы, размера и периода обращения вокруг звезды. Наклон оси вращения – не самый сложный параметр, и возможность отмести как непригодные для жизни те планеты, которые наклонены слишком сильно, позволит сконцентрироваться на остальных, более подходящих для поисках планетах. Осталось лишь научиться определять этот наклон.

Источник

Видимое годовое движение солнца на небесной сфере

Истинное движение Земли — Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере — Небесный экватор и плоскость эклиптики — Экваториальные координаты Солнца в течение года

Истинное движение Земли

Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли. Земля является одной из планет солнечной системы. Она непрерывно вращается вокруг своей оси.

Период вращения ее равен одним суткам, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что все небесные светила обращаются вокруг Земли с востока на запад с тем же периодом.

Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты

Но Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается также вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за один год. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Положение оси в пространстве при движении Земли вокруг Солнца все время остается почти неизменным. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, в результате чего на Земле происходит смена времен года.

При наблюдении неба можно заметить, что звезды на протяжении многих лет неизменно сохраняют свое вза­имное расположение.

Звезды “неподвижны” лишь потому, что находятся очень далеко от нас. Расстояние до них так велико, что с любой точки земной орбиты они видны одинаково.

А вот тела же солнечной системы — Солнце, Луна и планеты, которые нахо­дятся сравнительно недалеко от Земли, и смену их положений мы можем легко заметить. Таким образом, Солнце наравне со всеми светила­ми участвует в суточном движении и одновременно имеет собст­венное видимое движение (оно называется годовым движением), обусловленное движением Земли вокруг Солнца.

Представьте себе картину — Луна взяла и исчезла с орбиты Земли. Чем нам может грозить такой поворот событий? Подробнее об этом

Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере

Наиболее просто годовое движение Солнца можно объяснить по рисунку приведенному ниже. Из этого ри­сунка видно, что в зависимости от положения Земли на орбите наблюдатель с Земли будет видеть Солнце на фоне разных со­звездий. Ему будет казаться, что оно все время перемещается по небесной сфере. Это движение является отражением обращения Земли вокруг Солнца. За год Солнце сделает полный оборот.

Что представляет собой эклиптика

Большой круг на небесной сфере, по которому происходит ви­димое годовое движение Солнца, называется эклиптикой. Эклиптика — слово греческое и в переводе означает затмение. Этот круг назвали так потому, что затмения Солнца и Луны про­исходят только тогда, когда оба светила находятся на этом круге.

Следует отметить, что плоскость эклиптики совпадает с плос­костью орбиты Земли.

Видимое годовое движение Солнца по эк­липтике происходит в том же направлении, в котором Земля движется по орбите вокруг Солнца, т. е. оно перемещается к востоку. В течение года Солнце последовательно проходит по эк­липтике 12 созвездий, которые образуют пояс Зодиака и называются зодиакальными.

Пояс Зодиака образуют следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Ко­зерог и Водолей. Вследствие того, что плоскость земного экватора наклоне­на к плоскости орбиты Земли на 23°27 ‘ , плоскость небесного эк­ватора также наклонена к плоскости эклиптики на угол е=23°27′.

Наклон эклиптики к экватору не сохраняется постоян­ным (вследствие воздействия на Землю сил притяжения Солнца и Луны), поэтому в 1896 г. при утверждении астрономических постоянных ре­шено было наклон эклиптики к экватору считать усредненно равным 23°27’8″,26.

Небесный экватор и плоскость эклиптики

Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего и осеннего равноденствий. Точку весеннего равноденствия принято обозначать знаком созвездия Овен Т, а точку осеннего равноденствия — знаком созвездия Весов —. Солнце в этих точках соответственно бывает 21 марта и 23 сентября. В эти дни на Земле день равен ночи, Солнце точно восходит в точке восто­ка и заходит в точке запада.

Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения экватора и плоскости эклиптики

Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствий на 90°, называются точками солнцестояний. Точка Е на эклип­тике, в которой Солнце занимает самое высокое положение отно­сительно небесного экватора, называется точкой летнего солнцестояния, а точка Е’, в которой оно занимает самое низкое поло­жение, называется точкой зимнего солнцестояния.

В точке летне­го солнцестояния Солнце бывает 22 июня, а в точке зимнего солнцестояния — 22 декабря. В течение нескольких дней, близ­ких к датам солнцестояний, полуденная высота Солнца остается почти неизменной, в связи с чем эти точки и получили такое на­звание. Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния день в Северном полушарии самый длинный, а ночь самая корот­кая, а когда оно находится в точке зимнего солнцестояния — на­оборот.

В день летнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца максимально удалены к северу от точек востока и запада на го­ризонте, а в день зимнего солнцестояния они имеют наибольшее удаление к югу.

Движение Солнца по эклиптике приводит к непрерывному из­менению его экваториальных координат, ежедневному изменению полуденной высоты и перемещению по горизонту точек восхода и захода.

Известно, что склонение Солнца отсчитывается от плоскости небесного экватора, а прямое восхождение — от точки весеннего равноденствия. Поэтому когда Солнце находится в точке весен­него равноденствия, его склонение и прямое восхождение равны нулю. В течение года склонение Солнца в настоящий период из­меняется от +23°26′ до —23°26′, переходя два раза в год через нуль, а прямое восхождение от 0 до 360°.

Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов? Давайте разберемся! Подробнее об этом

Экваториальные координаты Солнца в течение года

Экваториальные координаты Солнца в течение года изменя­ются неравномерно. Происходит это вследствие неравномерности движения Солнца по эклиптике и движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору. Половину своего видимого годо­вого пути Солнце проходит за 186 суток с 21 марта по 23 сентяб­ря, а вторую половину за 179 суток с 23 сентября по 21 марта.

Неравномерность движения Сол­нца по эклиптике связана с тем, что Земля на протяжении всего периода обращения вокруг Солнца движется по орбите не с оди­наковой скоростью. Солнце находится в одном из фокусов эллип­тической орбиты Земли.

движение Земли по орбите

Из второго закона Кеплера известно, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Согласно этому закону Земля, находясь ближе всего к Солнцу, т. е. в перигелии, движется быстрее, а находясь дальше всего от Солнца, т. е. в афелии — медленнее.

Ближе к Солнцу Земля бывает зимой, а летом — дальше. Поэтому в зим­ние дни она движется по орбите быстрее, чем в летние. Вследст­вие этого суточное изменение прямого восхождения Солнца в день зимнего солнцестояния равно 1°07′, тогда как в день летнего солнцестояния оно равно только 1°02′.

Различие скоростей движения Земли в каждой точке орбиты вызывает неравномерность изменения не только прямого восхож­дения, но и склонения Солнца. Однако за счет наклона эк­липтики к экватору его изменение имеет другой характер. Наиболее быстро склонение Солнца изменяется вблизи точек равноденствия, а у точек солнцестояния оно почти не из­меняется.

Знание характера изменения экваториальных координат Солн­ца позволяет производить приближенный расчет прямого восхож­дения и склонения Солнца.

Для выполнения такого расчета бе­рут ближайшую дату с известными экваториальными координа­тами Солнца. Затем учитывают, что прямое восхождение Солнца за сутки изменяется в среднем на 1°, а склонение Солнца в тече­ние месяца до и после прохождения точек равноденствия изме­няется на 0,4° в сутки; в течение месяца перед солнцестояниями и после них — на 0,1° в сутки, а в течение промежуточных меся­цев между указанными — на 0,3°.

Источник