Скорость движения Земли в космосе
Чтобы понимать связь движения нашей планеты с природными процессами, нужно знать, с какой скоростью летит Земля в космосе. Знание этой величины также позволяет спрогнозировать будущее этого небесного тела.
Орбита Земли
Наша планета движется вокруг Солнца по эллиптической траектории, то приближаясь к светилу на 147 млн км (этот период приходится на январь каждого года), то отдаляясь. Максимально близкая к светилу точка называется перигелием. Через полгода Земля входит в афелий. В это время расстояние от нее до нашей звезды становится равным 152 млн км. За среднее расстояние принято число 150 млн км — это большая земная полуось.
Направление движения Земли по орбите — на восток. Если сравнивать с циферблатом, это соответствует значению «против часовой стрелки».
Полный оборот планеты вокруг условной оси, проходящей через центр Солнечной системы, длится чуть более, чем 365 суток 5 часов 48 минут. Этот период получил название астрономического года, он не совпадает с календарным, в котором для удобства содержится целое число дней.
Орбитальный путь составляет 942 млн км. Расчетным путем была найдена околосолнечная скорость движения нашей планеты — 29,8 км/с. Это среднее значение, т. к. в точках афелия и перигелия Земля немного замедляется, а потом снова ускоряется.
С какой скоростью Земля летит сквозь Вселенную
Все планеты нашей системы вращаются вокруг Солнца, но и само светило при этом не стоит на месте. Любой гигантский космический объект обладает большой массой и рождает сильное гравитационное поле, начинающее притягивать к себе соседей. Этим объясняется движение планеты в направлении границ ближайших созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20 км/с.
Как часть Млечного Пути, Солнечная система вместе с остальными звездными и планетарными объектами нашей галактики, газовыми облаками, астероидами, кометами, черными дырами, частицами пыли и темной материей движется относительно общего центра масс. Эта условная точка галактики находится на расстоянии около 25 тыс. световых лет от нас. Солнце двигается вокруг нее по эллиптической орбите, 1 полный оборот (галактический год) продолжается 220-250 млн лет. Расчеты показывают, что скорость Солнца составляет около 220 км/с.
Но и сам Млечный Путь нестатичен:
- он и его соседка по Местной группе галактик Андромеда притягивают друг друга со скоростью примерно 100-150 км/с;
- находящаяся недалеко от нас крупная галактика М33 тоже движется в нашем направлении примерно с такой же скоростью;
- большое скопление Девы, находящееся в 15-20 световых годах от нас, настолько массивное, что притягивает Млечный Путь к себе со скоростью 400 км/сек.
Но и Андромеда, и М33, и состоящее не менее, чем из 1500 отдельных галактик скопление Девы тоже не являются стационарными объектами. Все они со скоростью 600 км/час движутся по направлению к Великому Аттрактору. Так называют условную точку, расположенную в глубинах Вселенной и состоящую из множества сверхскоплений, притягивающих к себе все окружающее.
Скорость Земли в космосе складывается из всех этих значений.
Что это означает для нас
Мы не замечаем движения нашей планеты, но, если бы Земля внезапно остановилась, это имело бы плачевные последствия. Наша орбита установилась под влиянием солнечного притяжения и собственного движения планеты. Увеличение в несколько раз первого параметра и/или уменьшение второго приведет к тому, что Земля упадет на Солнце. Обратная ситуация, где солнечная гравитация исчезнет или существенно уменьшится, а планета начнет двигаться сильнее — опасна тем, что мы по касательной улетим в открытое космическое пространство.
Источник
Насколько быстро движется Земля?
Каждый из нас может легко поверить в то, что он стоит на месте и совсем не движется. В конце концов, мы не чувствуем никакого движения в нашем окружении. Тем не менее, если вы посмотрите на небо, вы сможете увидеть доказательства того, что на самом деле мы движемся.
Какова скорость движения Земли вокруг Солнца?
Некоторые из первых астрономов предположили, что мы живём в геоцентрической вселенной, что означает, что Земля находится в центре всего. Они считали, что Солнце вращается вокруг нас, что приводит к появлению восходов и закатов – то же самое можно применить для движений Луны и планет. Но были определённые вещи, которые не работали с этим видением. Иногда планета останавливается в небе, прежде чем возобновить движение вперед.
Теперь мы знаем, что это движение – которое называется ретроградным движением – происходит, когда Земля “догоняет” другую планету на своей орбите. Например, Марс вращается дальше от Солнца, чем Земля. В какой-то момент на соответствующих орбитах Земли и Марса мы догоняем Красную Планету и проходим мимо неё. Когда мы пролетаем мимо, планета движется в небе назад.
Другое свидетельство нахождения Солнца в центре нашей системы исходит из анализа параллакса или очевидного изменения положения звёзд относительно друг друга. Простой пример параллакса: держите указательный палец перед лицом на расстоянии вытянутой руки. Смотрите на него только левым глазом, закрывая правый глаз. Затем закройте правый глаз и посмотрите на палец левым. Видимое положение пальца меняется. Это потому, что ваши левый и правый глаза смотрят на палец под разными углами.
То же самое происходит на Земле, когда мы смотрим на звёзды. Нам требуется около 365 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Если мы посмотрим на звезду (расположенную относительно близко к нам) летом и снова взглянем на неё зимой, то её видимое положение на небе изменится, потому что мы находимся в разных точках на нашей орбите. Мы видим звезду с разных точек зрения. С помощью простого расчёта, используя параллакс, мы также можем определить расстояние до этой звезды.
Как быстро мы вращаемся?
Земное вращение является постоянным, но скорость зависит от того, на какой широте вы находитесь. Вот пример: по данным НАСА, длина окружности (расстояние вокруг самой большой части Земли) составляет примерно 40 070 километров. Эта область также называется экватором. Если вы разделите окружность на длину дня (24 часа), то это даст скорость на экваторе около 1 670 км/ч.
Однако вы не будете двигаться так же быстро в других широтах. Если мы переместимся на 45 градусов по широте, то скорость составит уже 1180 км/ч. Эта скорость уменьшается по мере того, как вы идёте дальше на север или юг. К тому времени, как вы доберётесь до Северного или Южного полюсов, ваше вращение станет ещё более медленным.
Космические агентства любят использовать вращение Земли. Например, если они посылают людей на Международную Космическую Станцию (МКС), предпочтительное место для этого – ближе к экватору. Именно поэтому грузовые миссии на МКС, например, стартуют из Флориды. Делая это и запускаясь в том же направлении, что и вращение Земли, ракеты получают ускорение, которое помогает им достичь космоса.
Как быстро Земля вращается вокруг Солнца?
Конечно, вращение Земли – не единственное движение в космосе. Наша орбитальная скорость вокруг Солнца составляет около 107 000 км/ч. Мы можем рассчитать это зная базовую геометриею.
Во-первых, мы должны выяснить, как далеко Земля находится. Земле требуется около 365 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Орбита – это эллипс, но для упрощения математических расчётов, скажем, это круг. Итак, орбита Земли – это окружность. Расстояние от Земли до Солнца – называется астрономической единицей – это 149 597 870 километров. Длина окружности равна 2*π* r. Таким образом, за один год Земля преодолеет около 940 миллионов километров.
Поскольку скорость равна расстоянию, пройденному за прошедшее время, скорость Земли рассчитывается путём деления 940 миллионов километров на 365,25 дней и деления этого результата на 24 часа, чтобы получить км/ч. Таким образом, Земля путешествует со скоростью около 2,6 миллиона километров в день или 107 226 км/ч.
Солнце и галактика тоже движутся
У Солнца есть собственная орбита в Млечном Пути. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра галактики, а Млечный Путь имеет ширину не менее 100 000 световых лет. Солнце и Солнечная система движутся со скоростью 200 километров в секунду или со средней скоростью 720 000 км/ч. Даже на такой высокой скорости Солнечной системе понадобится около 230 миллионов лет, чтобы пройти весь путь вокруг Млечного Пути.
Млечный Путь тоже движется в пространстве относительно других галактик. Примерно через 4 миллиарда лет Млечный Путь столкнётся со своим ближайшим соседом, галактикой Андромеды. Они несутся навстречу друг другу со скоростью около 112 км/с.
Поэтому всё во Вселенной находится в движении.
Что будет, если Земля перестанет вращаться?
На самом деле гравитация Земли намного сильнее центростремительного ускорения. В точке, которая находится на экваторе, центростремительное ускорение в 33 раза слабее гравитации Земли. Другими словами, вы даже не замечаете этого, хотя весите на экваторе чуть меньше, чем на полюсах .
НАСА говорит, что в течение следующих нескольких миллиардов лет вероятность остановки вращения Земли “практически равна нулю”. Теоретически, однако, если Земля действительно внезапно остановится, то это будет иметь катастрофические последствия. Атмосфера всё ещё будет двигаться с первоначальной скоростью вращения Земли. Это означает, что всё будет сметено с Земли, включая людей, здания и даже деревья, а также верхний слой почвы и камни.
Что если процесс будет более постепенным? По словам НАСА, это более вероятный сценарий, который будет происходить на протяжении миллиардов лет, потому что Солнце и Луна влияют на вращение Земли. Это даст людям, животным и растениям достаточно времени, чтобы привыкнуть к переменам. По законам физики, наиболее медленное вращение, которым может обладать Земля, составляет один оборот за 365 дней. В этом случае одна сторона нашей планеты всегда будет обращена к Солнцу, а другая – от Солнца. Для сравнения наша Луна уже находится в синхронном с Землёй вращении, где одна сторона Луны всегда обращена к нам, а другая сторона – отвёрнута от нас.
Но вернёмся к сценарию отсутствия вращения: магнитное поле предположительно исчезнет, потому что считается, что оно создаётся вращением. Мы потеряем наши красочные сияния, а радиационные пояса Ван Аллена, окружающие Землю, вероятно, тоже исчезнут. В результате Земля окажется незащищённой перед солнечными выбросами. И это станет серьёзной проблемой для биологических видов.
Источник
Как Земля движется в космосе? Теперь мы знаем это во всех масштабах
Спросите у учёного наш космический адрес, и вы получите довольно полный ответ. Мы находимся на планете Земля, которая вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Солнце вращается по траектории эллипса вокруг центра Млечного Пути, который внутри нашей Местной группы тянется в сторону Андромеды; Местная группа, в свою очередь, движется внутри нашего космического Сверхскопления Ланиакея, галактическими группами, кластерами и космическими пустотами, а они лежат в войде KBC, посреди структуры Вселенной в широком масштабе. После десятилетий исследований наука наконец-то собрала полную картину этого движения и может точно определить скорость нашего движения в космосе в любом масштабе.
В пределах Солнечной системы вращение Земли играет важную роль в формировании экваториального утолщения, в смене дня и ночи, а также помогает питать защищающее нас от космических лучей и солнечного ветра магнитное поле.
Скорее всего, читая это, вы воспринимаете себя неподвижными. Тем не менее мы знаем, что в космическом масштабе мы движемся. Во-первых, Земля вращается вокруг своей оси и несёт нас сквозь космос со скоростью почти 1700 км/ч относительно кого-то на экваторе. Это число может показаться большим, но по сравнению с другими скоростями нашего движения во Вселенной эта скорость едва заметна. На самом деле в километрах в секунду это не так быстро. Вращаясь вокруг своей оси, Земля сообщает нам скорость всего 0,5 км/с, или менее 0,001 % скорости света. Но есть другие перемещения, и они [в смысле скорости] важнее.
Скорость, с которой планеты вращаются вокруг Солнца, намного превышает скорость вращения любой из них вокруг своей оси, это касается даже самых быстрых планет — Юпитера и Сатурна.
Как и все планеты нашей Солнечной системы, Земля движется по орбите Солнца гораздо быстрее скорости вращения вокруг своей оси. Чтобы удержаться на стабильной орбите, мы должны двигаться вправо и со скоростью около 30 км/с. Внутренние планеты — Меркурий и Венера — движутся быстрее, а внешние (вроде Марса и планет за ним) — медленнее. Вращаясь в плоскости Солнечной системы, планеты непрерывно меняют направление своего движения, и Земля возвращается в свою исходную точку через 365 дней. Ну хорошо, почти в исходную точку.
Точная модель движения планет по орбите Солнца, которое движется по Галактике в другом направлении.
Даже Солнце само по себе не статично. Млечный Путь огромен, массивен, и, самое важное, он движется. Все звёзды, планеты, газовые облака, крупицы пыли, чёрные дыры, тёмная материя и многое движутся внутри Млечного Пути и вносят свой вклад в гравитационную сеть. С нашей точки зрения, а мы находимся в около 25 000 световых лет от центра Галактики, Солнце вращается по эллипсу и совершает полный оборот каждые 220–250 миллионов лет или около того.
Предполагается, что скорость нашего Солнца на этой траектории составляет 200–220 км/с, это довольно много по сравнению как со скоростью вращения Земли, так и со скоростью вращения нашей планеты вокруг Солнца, тогда как оба вращения наклонены относительно плоскости движения нашей звезды вокруг Галактики.
Хотя орбиты Солнца в плоскости Млечного Пути находятся на расстоянии около 25000–27000 световых лет от центра, орбитальные направления планет нашей Солнечной системы совсем не выровнены относительно Галактики.
Но сама Галактика не стационарна, она движется из-за гравитационного притяжения всех сгустков сверхплотной материи и, в равной степени, из-за отсутствия гравитационного притяжения от областей с плотностью ниже средней. Внутри нашей Местной группы мы можем измерить нашу скорость в направлении к самой большой, массивной галактики на нашем космическом заднем дворе: Андромеде. Похоже, что оно движется к нашему Солнцу со скоростью 301 км/с, а это означает (учитывая движение Солнца по Млечному Пути), что две самые массивные галактики Местной группы, Андромеда и Млечный Путь, движутся навстречу друг другу со скоростью примерно 109 км/с.
Самая большая галактика в Местной группе, Андромеда, кажется маленькой и незначительной рядом с Млечным Путём, но это из-за её расстояния, составляющего около двух с половиной миллионов световых лет. В настоящий момент она движется к нашему Солнцу со скоростью около 300 км/с.
Местная группа, как бы массивна она ни была, изолирована не полностью. Другие галактики и скопления галактик поблизости притягивают нас, и даже более отдалённые сгустки материи оказывают гравитационное воздействие на Землю. Основываясь на том, что мы можем увидеть, измерить и вычислить, эти структуры, по-видимому, – причина дополнительной скорости примерно в 300 км/с, но в несколько ином направлении, чем другие скорости, вместе взятые. И это объясняет часть движения во Вселенной в крупном масштабе, но не всё движение. Кроме того, существует ещё один важный эффект, который был количественно рассчитан только недавно, — гравитационное отталкивание космических пустот.
Различные галактики Сверхскопления Девы, кластеризованные и сгруппированные вместе. В самых больших масштабах Вселенная однородна, но если вы посмотрите на неё в масштабе галактик или скоплений, то окажется, что преобладают сверхплотные области и области с плотностью ниже средней.
Для каждого атома или частицы материи во Вселенной, которые собираются в сверхплотной области, существует область некогда средней плотности, потерявшая соответствующее количество массы. Точно так же, как область плотнее средней притягивает, область, плотность которой ниже средней, будет притягивать с силой ниже средней.
Если взять большую область пространства с меньшим, чем в среднем, количеством материи, на практике её сила будет отталкивать, а плотность выше средней, напротив, — притягивать. В нашей Вселенной в направлении, противоположном от ближайшей области сверхплотности, пролегает огромная пустота с плотностью ниже средней. Мы находимся между этими двумя областями, поэтому силы притяжения и отталкивания складываются, причём каждая из них вносит в скорость примерно 300 км/с, то есть общая скорость приближается к 600 км/с.
Гравитационное притяжение (синим цветом) сверхплотных областей и относительное отталкивание (красным цветом) областей с плотностью ниже средней, когда они действуют на Млечный Путь.
Сложив все эти движения вместе: вращение Земли вокруг своей оси, её вращение вокруг Солнца, движение Солнца по Галактике, которая направляется к Туманности Андромеды, движение Местной группы, притягиваемой к области сверхплотности и отталкиваемой от областей с плотностью ниже средней, мы получим число, указывающее, как быстро на самом деле мы движемся во Вселенной, в любой момент времени.
Мы обнаружили, что Земля движется со скоростью 360 км/с в каком-то определённом направлении плюс-минус около 30 км/ч в зависимости от времени года и направления. Выводы о скорости Земли подтверждены реликтовым излучением, которое в направлении движения планеты проявляется лучше, а в противоположном направлении — ослабевает.
Остаточное свечение от Большого взрыва на 3,36 милликельвина горячее средней температуры в одном направлении (красном) и на 3,36 милликельвина холоднее средней температуры в другом направлении (синем). Это происходит благодаря движению в пространстве в целом.
Если проигнорировать движение Земли, мы обнаружим, что Солнце относительно реликтового излучения движется со скоростью 368 ± 2 километра, затем, если пренебречь движением Местной группы, получится, что Млечный Путь, Андромеда, Галактика Треугольника и все остальные относительно реликтового излучения движутся со скоростью 622 ± 22 км. Эта большая неопределённость, кстати, в основном связана с неопределённостью в движении Солнца вокруг центра Галактики, это самый трудный в смысле измерения компонент.
Относительные притягивающие и отталкивающие эффекты сверхплотных и недостаточно плотных областей Млечного Пути, комбинация которых известна как Дипольный отталкиватель.
Возможно, не существует универсальной системы отсчёта, но есть система, измерения в которой полезны: полезен отсчёт от покоя реликтового излучения, также эта точка отсчёта совпадает с системой отсчёта удаления галактик друг от друга по закону Хаббла. У каждой видимой галактики есть то, что мы называем «пекулярной скоростью» (или скоростью, превышающей скорость, с которой галактики удаляются друг от друга согласно закону Хаббла), — от нескольких сотен до нескольких тысяч км/с, и то, что мы видим, в точности соответствует этому. Пекулярная скорость движения нашего Солнца — 368 км/с, а нашей Местной группы — 627 км/с — прекрасно согласуется с нашим пониманием того, как в пространстве движутся все галактики. Благодаря эффекту дипольного отталкивания теперь мы понимаем, как происходит это движение, во всех масштабах.
В постижении тайн космоса людям точно не обойтись без помощников и именно таким компаньоном может для нас стать искусственный интеллект. Если AI изначально создали для облегчения жизни на Земле, почему бы с его помощью не исследовать космос? Многие компании, включая NASA и Google, уже внедрили ИИ для поиска новых небесных тел и жизни на других планетах и всегда будут рады специалистам в области AI и нейронных сетей. Работать с которыми мы учим на курсах по Machine Learning и его расширенном варианте «Machine Learning и Deep Learning».
На Земле тоже много работы. Узнайте, как прокачаться в других крутых инженерных специальностях или освоить их с нуля:
Источник