По какой орбите Земля движется вокруг Солнца?
Из школьного курса всем известно, что Земля вращается относительно Солнца. Орбита – это траектория движения нашей планеты вокруг звезды. Есть ли у неё какие-нибудь примечательные особенности?
Форма траектории
Долгое время астрономы полагали, что орбиты небесных тел – это окружности. Однако Иоганн Кеплер установил, что на самом деле планеты, в том числе Земля, двигаются по эллиптической траектории, причем Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса.
У эллипса, который выглядит как сплюснутая окружность, есть такой параметр, как эксцентриситет. Он определяет, насколько близка его форма к окружности. Эксцентриситет может принимать значение от нуля до единицы. Если он равен нулю, то орбита становится идеальным кругом, в центре которого расположена звезда. Земной эксцентриситет равен 0,0167, то есть наша орбита очень близка к круговой.
Точка, в которой небесное тело максимально удалено от своего светила, называется апоцентром, а ближайшая точка именуется перицентром. Применительно к планетам Солнечной системы также используются термины афелий и перигелий. Когда Земля находится в афелий, расстояние от неё до Солнца составляет 152 млн км, а в перигелий оно сокращается до 147 млн км.
Столь незначительное изменение радиуса земной орбиты очень важно для жизни на планете, так как оно позволяет поддерживать стабильное значение средней температуры на ней. Для сравнения – радиус орбиты Меркурия меняется от 46 до 70 млн км, что соответствует значению эксцентриситета 0,2.
Расстояние от Земли до Солнца
Средний радиус земной орбиты, равный 150 млн км, принят за одну астрономическую единицу – единицу измерения расстояний в космическом пространстве. Исторически ее удобно было использовать при описании Солнечной системы.
Дело в том, что определить относительные расстояния в ней (например, вычислить, что радиус венерианской орбиты в 1,4 раза меньше радиуса земной), значительно проще, чем рассчитать абсолютные. Поэтому астрономы приняли расстояние между Землей и Солнцем за условную единицу и через нее выражали все остальные линейные размеры в нашей планетной системе. Лишь в 1672 году с помощью измерения параллакса Марса итальянцу Джованни Кассини удалось впервые оценить радиус земной орбиты в 140 млн км.
Более точное значение астрономической единицы удалось получить методом радиолокации Венеры советским астрономам в 1961 году. Они получили значение 149 599 300±2000 км.
Скорость движения Земли
Общая протяженность орбиты нашей планеты составляет 940 млн км, которые Земля преодолевает за 365,25 дня, именно поэтому каждый четвертый год делают високосным, добавляя к нему 29 февраля. При этом небесные тела движутся по орбите с неравномерной скоростью. Быстрее всего планеты движутся в перицентре, а медленней всего в апоцентре. Земля оказывается в афелие 3 июля и замедляется в этот день до 29,2 км/с. 3 января наша планета достигает перигелия, разгоняясь да 30,2 км/с.
Плоскость орбиты
Орбита каждого небесного тела – это плоская фигура, то есть все ее точки лежат в одной плоскости. Плоскость земной орбиты называется эклиптикой. Интересно, что орбиты всех известных нам планет Солнечной системы почти лежат в эклиптике. Ось вращения Земли вокруг собственной оси наклонена под углом 23° к эклиптике, следствием этого наклона является неравномерный нагрев Северного и Южного полушария на разных участках орбиты, из-за чего возникает сезонность погоды. Когда выше экватора лето, ниже него – зима, и наоборот.
Солнце также вращается вокруг собственной оси, причем все планеты вращаются в ту же сторону, что и светило. Это является косвенным доказательством того, что когда-то вещество, из которого состоят все планеты и наша звезда, было единым газопылевым облаком, от которого отделился строительный материал для планет. Однако есть одна аномалия, объяснение которой до сих пор не найдено. Дело в том, что само Солнце вращается не в эклиптике, а с отклонением от неё на шесть градусов. Астрономы предполагают, что это может служить косвенным доказательством того, что в нашей системе есть ещё неоткрытые планеты, которые также двигаются не в эклиптике, и своим гравитационным воздействием раскачивают ось вращения Солнца.
Отклонение орбиты от идеальной формы
Идея Кеплера о том, что орбиты небесных тел – это эллипсы, очень хорошо описывала поведение планет с точки зрения наблюдателей XVII века, однако с повышением точности измерений стали обнаруживаться отклонения от законов Кеплера. Дело в том, что предложенная немецким астрономом математическая модель была построена на двух упрощениях:
- масса планеты пренебрежимо мала относительно массы звезды;
- учитывается только взаимное влияние сил тяжести двух тел, звезды и планеты, а влияние третьих тел (других планет) не учитывается.
Естественно, в реальности всё сложнее. На самом деле правильнее считать, что не Земля вращается вокруг Солнца, а оба объекта вращаются относительно общего центра масс, который называется барицентром. Но в силу огромной массы звезды барицентр находится внутри неё.
Точные астрономические измерения показывают, что в наше время расстояние между Землей и Солнцем медленно увеличивается со скоростью 15 см в год. Однако это не значит, что наша планета будет постоянно удаляться от светила, периоды удаления могут чередоваться с периодами сближения.
Например, астроном Милутин Миланкович обнаружил, что эксцентриситет земной орбиты не постоянен, а циклически изменяется. Длительность таких циклов составляет около 100 тысяч лет, в течение которых эксцентриситет меняется от 0,005 до 0,05. Именно эти колебания являются причиной ледниковых периодов.
Устойчива ли орбита Земли?
По законам Кеплера планеты могут вращаться вокруг звезды бесконечно долго, однако из-за отклонений от этих законов возможен вариант и неустойчивости, когда планеты покидают свою орбиту или, наоборот, падают на светило. Аналитически рассчитать это невозможно, поэтому приходиться применять компьютерное моделирование.
Проведенные расчеты не позволяют однозначно предсказать судьбу планет Солнечной системы. В некоторых моделях Меркурий либо падает на Солнце, либо сталкивается с Венерой или Землей. Также он может спровоцировать столкновение других планет. Но произойдет это через миллиарды лет.
Источник
Ученые доказали смещение орбиты Земли. Чем нам это грозит?
Как удалось выяснить группе исследователей из Ратгерского университета, каждые 405 тысяч лет орбита Земли удлиняется. По заявлению ученых, это происходит из-за гравитационного влияния на нашу планету Юпитера и Венеры. Более того, если прогнозы ученых окажутся верными, удлинение орбиты может привести к резкой смене климата.
В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале EurekAlert!, группа ученых под руководством Денниса Кента проанализировала результаты компьютерного моделирования движения планет Солнечной системы на протяжении 50 тысяч лет и их влияния друг на друга. В ходе исследования также выяснилось, что с отклонением орбиты связано и расположение магнитных полюсов Земли. Для этого ученые исследовали анализ отложений рифтового бассейна Ньюарк (в штате Нью-Джерси) и пробу осадочных пород в геологической формации Chinle Formation. Образцы пород датированы поздним триасовым периодом в промежутке времени от 253 до 202 миллионов лет назад. В образцах имелись минералы циркона с частицами кристалла, по которому можно судить о состоянии магнитного поля планеты.
Полученные результаты позволили выдвинуть предположение о том, что орбита Земли была более вытянутой, а ее изменение и вызвало смену климата и массовое вымирание живых существ. Хочется отметить, что триасовое вымирание произошло непосредственно перед распадом Пангеи (единого континента), а результатом его стало вымирание практически половины всех живых существ, благодаря чему место древних животных заняли динозавры, которые господствовали на планете до Ледникового периода. Если предположение ученых является верным, то в будущем нас тоже ждет резкая смена климата, что стопроцентно повлияет на флору и фауну.
Источник
Орбита Земли
В 16-м веке Николай Коперник произвел настоящую революцию, доказав, что в центре Солнечной системы установлено Солнце, а остальные объекты совершают обороты вокруг (гелиоцентрическая система). Тогда что насчет круговой орбиты Земли?
Орбитальные характеристики Земли
Земля вращается вокруг Солнца по орбите с ускорением в 108000 км/ч, тратя на один проход 365.242199 солнечных дней. Да, именно поэтому через каждые 4 года мы нуждаемся в добавлении дня.
Расстояние от Земли до Солнца меняется по мере прохода. Планета приближается (перигелий) на 147 098 074 км. Средняя удаленность – 149.6 млн. км. Наибольшая отстраненность (афелий) – 152 097 701 км.
Если вы проживаете в северном полушарии, то могли отметить, что тепло/холод не сходятся с принципом удаленности, потому что зависят от осевого наклона.
Эллиптическая орбита Земли
Нет, маршрут планеты не выступает идеальным кругом. Мы вращаемся по вытянутому эллипсу. Впервые это описал Иоганн Кеплер. Можете изучить движение Земли по орбите на схеме.
Строение орбиты Земли
Ученый измерил орбиты Земли и Марса и понял, что периодически они ускорялись и тормозили. Это совпадало с показателями афелия и перигелия, а значит дистанция от звезды основывается на орбитальной скорости (никакой круговой орбиты).
Для характеристики природы эллиптических орбит исследователи используют понятие эксцентриситета – от 0 к 1. Если он приближен к 0, то имеем практически круг. У Земли – 0.02, то есть близка к круговой.
Сезонные перемены орбиты
Большую роль играет наклон оси Земли. Наши 4 сезона (времена года) появились только благодаря тому, что вращение оси находится под углом в 23.4°. Это приводит к солнцестоянию и равноденствию.
Фиксация оси не меняется, поэтому солнечная радиация распределяется по-разному
То есть, если северное полушарие отошло от Солнца, то уходит в зимнее время, а на южном – летний зной. Через 6 месяцев они меняются местами. Зимнее солнцестояние приходит 21 декабря, летнее – 21 июня, весеннее равноденствие – примерно 20 марта, а осеннее – 23 сентября.
Что такое точки Лагранжа в космосе? Это также интересный момент. На нашем орбитальном пути расположено 5 точек, где общая гравитационная сила между Землей и Солнцем гарантирует центростремительную силу.
Точки Лагранжа Земли-Солнца
Точки отмечены от L1 до L5. L1, L2 и L3 установлены на прямой линии от нас к Солнцу. Они не отличаются стабильностью, а значит отправленный туда спутник будет смещаться.
L4 и L5 пребывают на углах двух треугольников, где внизу располагаются Солнце и Земля. Из-за своей устойчивости являются наилучшими местами для позиции зондов и телескопов.
Нам важно изучать орбиту не только родной планеты, но и чужих миров в Солнечной системе. Потому что удаленность от звезды часто играет ключевую роль в наличии жизни на Земле.
Источник
Орбита Земли меняется. Какие могут быть последствия? (видео)
Наша планета — самая крупная из земной группы. Является третьей по удаленности от главной звезды системы. Более того, она самая плотная из всех существующих в нашей системе. Совокупность факторов позволяет голубой планете быть неподражаемой и единственно населенной колоссальным разнообразием жизни во всех ее проявлениях.
Траектория движения непостоянна
Это все возможно благодаря направлению вращения планеты вокруг светила. То есть ее орбите. Как недавно выяснили астрофизики, траектория Земли постепенно изменяется. Это может привести к серьезным последствиям катастрофического характера.
Орбита Земли представляет собой эллипс. Его форма медленно меняется — то сжимается, то вытягивается. Сегодня наша орбита одна из самых круглых в Солнечной системе, а насыщенность света Солнца в течение года практически не меняется. Как бы то ни было, положение планеты в той или иной точке орбиты определяет сезонность. Однако ученые выяснили, что эти значения могут колебаться.
Климатические изменения — не только по вине человека
Во всех уголках мира жители замечают климатические изменения. Можно с уверенностью утверждать, что их причина не только внутренние, но и внешние процессы.
Самым критичным из всех считается фактор гравитационного воздействия соседних планет, особенно Юпитера и Венеры.
Группа ученых смогла определить периодичные изменения — растяжение орбиты Земли с промежутком в 405 тысяч лет. Был сделан анализ системы, выполненной с помощью компьютерного моделирования вращения объектов Солнечной системы, чтобы выяснить, какое именно влияние их движение может оказывать друг на друга за последние несколько десятков миллионов лет. Это позволило обратить внимание и на то, что отклонение орбиты Земли прямым образом связано с расположением магнитных полюсов планеты.
Чтобы лучше понять это, исследователи обратились к изучению минералов из рифового бассейна Ньюарк. Вещества, расположенные там, относятся к позднему триасовому периоду. В образцах находился минерал циркон с вкраплениями магнетита — по его наличию ученые сделали вывод о том, каким было магнитное поле нашей планеты тогда. Так как теория была подтверждена фактами, то период в 405 тысяч лет может быть применим для уточнения времени событий, когда-либо происходивших на планете.
Не метеоритом единым
В ходе анализа было выяснено, что раньше орбита Земли была более вытянутой и при ее сжатии климат на планете резко претерпел изменения. Именно поэтому вымерли существа, жившие на планете. Речь идет о триасово-юрском периоде, когда был один континент. Тогда события привели к тому, что вымерло почти все живое на планете, и в результате эволюции планетой стали править динозавры. Так продолжалось до ледникового периода.
Существует реальное предположение, что в скором времени произойдет новое смещение орбиты нашей планеты. Оно возникнет из-за воздействия Юпитера и Венеры. Климат вновь резко изменится. Как итог — частые природные катаклизмы, возникновение явлений, не свойственных тому или иному региону планеты. Если предположения ученых верны, то такие изменения орбиты планеты не пройдут незаметно для всего живого, обитающего на ней.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник