Орбита Земли
Орбита Земли вокруг Солнца в рамках всей Солнечной системы является объектом изучения многочисленных учёных. С её помощью можно отследить эллиптическое движение планеты, смену на ней времён года, этапы осеннего и весеннего равноденствия, области Лагранжа. В статье это понятие будет рассмотрено более подробно.
Орбитальные особенности планеты Земля
В 16 столетии силами Николая Коперника была проведена целая революция. Этому учёному удалось доказать тот факт, что в центральной части Солнечной системы располагается не что иное, как Солнце. Что касается прочих объектов, они вращаются вокруг планеты Земля в соответствии гелиоцентрической системой. Поэтому орбита Земли вокруг Солнца заслуживает особого внимания.
Общие характеристики рассматриваемого объекта
Длина орбиты Земли вокруг Солнца превышает отметку в 930 миллионов километров. Вращение нашей планеты вокруг звёзды под названием Солнце происходит по соответствующей схеме. Ускорение при этом равняется 108 000 километров в час. Количество времени, затрачиваемого на один проход, при этом составляет 365,242199 солнечных дней. Именно по этой причине спустя каждые три года добавляется один день (т. е. в сумме их получается не 365, а 366).
Среднее расстояние от Земли до Солнца
По мере совершения прохода дистанция между нашей планетой и естественным небесным светилом подвергается изменениям. Перигелий происходит на точке в 147 098 074 километра. Средний уровень удалённости равен 149,6 миллионов километров. Наибольший показатель отстранённости (альтернативное название – афелий) наблюдается в отметке 152 097 701 километров.
Рассматривая такой интересный феномен, как орбита Земли, можно сделать вывод о его уникальных особенностях. Особенно тем, кто проживает в северном полушарии. Люди, наблюдающие за явлением из этой области, могли обнаружить, что тепло и холод не имеют сходства с параметром удалённости. Связано это с тем, что они пребывают в зависимости от наклона оси.
Эллиптическая форма
Орбита Земли не является идеальным кругом. Наоборот, «мы» вращаемся вокруг нашего небесного светила по эллипсу, который имеет умеренную вытянутость. Впервые данная закономерность была прописана Иоганном Кеплером. Он обнаружил, что есть определённая схема движения планеты и стал заниматься её изучением. По итогу оказалось, что она отличается эллиптической формой.
Наряду с этим учёный успел произвести замеры орбиты Марса и Земли и впоследствии понял, что они поочерёдно – то тормозили, то наоборот – набирали ускорение. Всё это имело совпадение с параметрами перигелия и афелия. Поэтому расстояние от светила определяется орбитальной скоростью.
Чтобы дать характеристику природе эллиптических траекторий движения планет, учёные со всего мира стали использовать такое понятие, как эксцентриситет. В рассматриваемом случае он составляет от 0 до 1. Если параметр имеет приближённость к отметке 0, речь идёт о круге. Если он идёт к 1, это вытянутый эллипс.
Времена года
Колебания сезонного характера
Как можно заметить, путь Земли вокруг Солнца называется орбитой. В данном случае стоит уделить внимание такому аспекту, как осевой наклон. Все 4 сезона года возникли исключительно благодаря вращению оси, происходящему под углом, равным 23,4 градуса. Это влечёт за собой такие известные в астрономической науке явления, как равноденствие и солнцестояние.
Фиксация оси изменениям не подвергается. В связи с этим распределение солнечной радиации осуществляется по-разному. То есть в случае отхождения северного полушария от Солнца она уходит зимой, а южного – летом. Через полгода в этой системе происходят изменения. День зимнего и летнего солнцестояния приходится соответственно на 21 декабря и июня. День весеннего и осеннего равноденствия – 20 марта и 23 сентября.
Точки Лагранжа
Как уже отмечалось, путь Земли вокруг Солнца называется орбитой. Для неё характерны области Лагранжа. Дело в том, что на нашем пути находится 5 таких объектов. Их суммарная сила гравитации является центростремительной и масштабной. Отметки, которые характерны для этих периодов – от L1 до L5. Их установление обеспечено на прямой линии, которая сформирована между планетой Земля и звездой Солнце. Стабильность в них отсутствует, поэтому спутник, отправленный туда, сместится.
Точки L4 и L5 находятся в угловых частях двух образованных треугольников. При этом внизу находится Солнце и Земля. По причине своей стойкости они выступают в качестве наиболее благоприятных зон для использования космических телескопов и зондов. Особый интерес среди учёных вызывает орбита не только нашей планеты, но и других космических тел, которые имеют относительно небольшую удалённость от планеты Земля.
Таким образом, путь Земли вокруг Солнца называется орбитой, которая не является идеальным кругом, а представляет собой эллипс.
Источник
Что мы знаем об орбите Земли
Орбита Земли — путь, по которому небесное тело движется вокруг Солнца. Впервые наличие орбиты доказал Николай Коперник. До его открытия считалось, что наша планета неподвижна в космическом пространстве.
Как открыли земную орбиту
В античные времена Птолемей, Аристотель и их последователи считали модель построения Вселенной геоцентрической. Согласно ей, в центре располагалась Земля, а все космические тела вращались вокруг планеты. Впервые сомневаться в этом начал древнегреческий ученый Аристарх Самосский. Наблюдая в III в. до н. э. лунное затмение, он сделал вывод, что Луна не является самостоятельным светилом, а только отражает солнечный свет, и она меньше Солнца по диаметру во много раз. И будет странным, что такой большой небесный объект, как наша звезда, вращается вокруг маленькой Земли.
Окончательно геоцентрическая теория была развенчана в 1534 г. польским астрономом Н. Коперником, автором гелиоцентрического учения, доказавшим, что Солнце обращаться вокруг Земли не может.
Первым, кто доказал эллиптическую форму орбиты нашей планеты, был немецкий ученый И. Кеплер. Наблюдая за движением Земли и Марса, он понял, что планеты периодически замедляются, а затем снова ускоряются, что было бы невозможно, будь орбита круговой.
Расстояние от Солнца до Земли
Этот параметр зависит от точки нахождения нашей планеты в пространстве. Расстояние равно:
- в перигелии (ближайшей точке к Солнцу) — 147,1 млн км;
- в афелии (самой удаленной от светила позиции, называемой также апогелием) — 152,1 млн км.
Эта мера была принята еще в Средние века, но поначалу не имела никакого численного значения — все линейные расстояния выражались в условной дистанции между Землей и Солнцем. Только в 1672 г. европейский ученый Дж. Кассини впервые оценил орбитальный радиус Земли в 140 млн км. Это значение было уточнено только советскими астрономами в 1961 г. Полученное ими значение — 149,5993 млн км с погрешностью +/- 2000 км.
Расстояние до светила не влияет на смену сезонов, которая зависит лишь от осевого наклона тела.
Точку перигелия наша планета проходит в промежутке с 2 до 5 января каждого года. И хотя солнечного тепла на поверхность планеты в этот период попадает больше, в северном полушарии в это время длится зима. В афелии Земля оказывается между 3 и 7 июля, минимум света и тепла от центральной звезды не мешает продолжаться лету во всех регионах севернее экватора.
Траектория движения планеты вокруг Солнца.
Credit: wikiwand.com.
Форма траектории движения Земли по орбите
Орбита Земли выглядит более круглой, чем траектории движения большинства планет нашей системы, но это не идеальный круг: вокруг солнца мы движемся по слегка вытянутому эллипсу.
Основная характеристика орбит — эксцентриситет Е, коэффициент их сжатости. Его значение лежит в интервале от 0 (идеальный круг) до 1 (максимально узкий эллипс, вытянутый почти в прямую линию). Для Земли величина Е невелика, всего 0,017. После Венеры с эксцентриситетом 0,007 и Нептуна (Е=0,011) земной результат — третий в Солнечной системе среди объектов планетарного типа.
Незначительное изменение орбитального диаметра нашей планеты играет важную роль в обеспечении возникновения и развития жизни здесь: так поддерживаются стабильные значения средней земной температуры. Для сравнения — эксцентриситет Меркурия составляет 0,2, что вызывает экстремальную смену температуры в течение дня и ночи. Меркурианская орбита — самая вытянутая в нашей системе.
Длина земной орбиты оценивается в 930-940 млн км.
Скорость движения нашей планеты
Движение Земли по орбите осуществляется со средней скоростью около 30 км/с. Любое тело, согласно законам физики, будет двигаться по эллиптической орбите неравномерно: быстрее в перигелии (наша планета в этой точке ускоряется до 30,2 км/с) и медленнее в афелии (земное значение — 29,2 км/с).
На 1 полный оборот вокруг Солнца планета тратит 365,24 суток. Для удобства расчетов этот период принят равным 365 дней, но каждые 4 года земной календарь корректируется — в него вводится 1 дополнительный день.
Плоскость орбиты
Точки любой орбиты всегда лежат в одной плоскости. Для Земли такая космическая «поверхность» называется эклиптикой, все остальные планеты системы движутся в плоскостях, близких к нашей.
Центральное светило тоже вращается вокруг своей оси, в том же направлении, что и все соседние планетарные объекты. Это косвенное доказательство того, что оно и все остальные тела системы образовались из единого газопылевого протооблака. Но одному явлению объяснение до сих пор не найдено: Солнце вращается с существенным отклонением от эклиптики. Не исключено, что в непосредственной близости от нас существуют крупные неоткрытые планеты, чье гравитационное воздействие так влияет на нашу звезду.
Эклиптика участвует в оценке наклона оси небесного тела. Для нас он составляет 23°, что является причиной неравномерного годового нагрева южного и северного полушарий, когда Земля находится на разных участках орбиты и смены времен года.
Отклонение орбиты от идеальной формы
И. Кеплер вывел несколько законов, описывающих принципы движения небесных тел, и поводов сомневаться в них ученым XVII в. не было. Но с повышением точности измерений начали обнаруживаться отклонения от кеплеровского учения. Немецкий астроном построил свою модель на 2 упрощениях:
- вес любой планеты принимался пренебрежимо малым относительно веса Солнца;
- было учтено только взаимное гравитационное влияние светила и планеты, а воздействие соседних небесных тел не принималось во внимание.
Сегодня ученые при вычислении орбитальных характеристик учитывают еще один важный фактор. Они принимают во внимание, что не только планета вращается вокруг светила, но и связка «небесное тело — звезда» выполняет собственное вращение вокруг барицентра — условной точки в космосе, центра масс. В силу значимости солнечных габаритов барицентр нашей системы находится внутри Солнца, и он несколько меняет свое расположение.
Такая цикличность наблюдается на планете уже миллионы лет. Она стала причиной множества глобальных катаклизмов, например, ледниковых периодов.
Вместе с расстоянием до Солнца постоянно изменяется эксцентриситет нашей орбиты. Его величина в разные годы отличалась от сегодняшней и составляла от 0,05 до 0,005.
Насколько устойчива орбита Земли
Согласно кеплеровским законам, планеты Солнечной системы и местные непланетарные объекты способны вращаться вокруг своего светила бесконечно долго. На практике возможны случаи, когда небесные тела покидают орбиту и улетают в космическое пространство либо притягиваются Солнцем и погибают, врезавшись в него.
Предсказать аналитическим путем это невозможно, но и компьютерное моделирование не дает точного представления о будущей судьбе нашей системы. Самым нестабильным выглядит Меркурий — он может упасть на звезду либо начать критически удаляться от нее до момента столкновения с Венерой или нашей планетой. Прогнозы для Земли более благоприятны. Даже через миллиарды лет она все еще будет оставаться на своей орбите.
Источник
Орбита Земли — путь, по которому движется планета
Под этим понятием понимают определённую траекторию движения планеты. Как известно, орбита Земли сосредоточена вокруг Солнца. Причём на сегодняшний день установлено среднее расстояние, на котором происходит движение нашей планеты от главного светила. Оно приравнивается к 149,6 млн км.
Открытие орбиты Земли
Если вспомнить, в древности придерживались геоцентрической модели Вселенной . Напомним, её суть сводилась к тому, что Земля является центром всего. А вокруг неё, в свою очередь, происходит движение всех небесных тел.
Однако затем на смену такого мировоззрения пришла гелиоцентрическая картина мира. По ней Солнце выступает центром и вокруг него происходит обращение космических тел.
Более того, гелиоцентризм описывал движение планет солнечной системы. Вдобавок их орбиты считали круглыми. Но наблюдения показывали другое. Таким образом, для орбитальных определений учёные стали применять формы сферы.
Стоит отметить, что над моделью Вселенной работали многие выдающиеся учёные. К примеру, Птолемей, Платон, Аристотель. Кроме того, большой вклад в эту тему внёс Николай Коперник. Он же способствовал развитию теории гелиоцентризма. Благодаря чему началось изучение орбиты Земли.
Какая орбита Земли
Как известно сейчас, Земля вращается вокруг Солнца по определённой траектории. Что она собой представляет?
Иоганн Кеплер определил, что планеты движутся по эллиптической линии. В том числе и наша Земля. Хотя ранее астрономы считали, что эта линия является окружностью.
Так вот, эллиптическая орбита похожа на сплюснутый круг. Вдобавок у неё выделяют эксцентриситет. По нему определяют насколько форма подобна окружности. Значение эксцентриситета может варьироваться от 0 до 1. Где 0 это идеальный круг со звездой в центре, а 1 сильно сплюснутый шар.
Данный параметр нашей планеты составляет 0,0167. Другими словами, орбита Земли очень похожа на вытянутую окружность.
Помимо этого, в орбитальной характеристике важным моментом является то, насколько далеко тело располагается от своего главного светила. Для этого существуют специальные точки орбиты астрономического объекта:
- апоцентр — точка, где тело как дальше находится от своего светила;
- перицентр — самая ближняя точка к центральному светилу.
Особенности земной орбиты
С другой стороны, система Земля характеризуется афелием (точка удаления) и перигелием (точка приближения). В первом случае, дистанция до Солнца равна 152 млн км, а во втором 147 млн км. Однако за среднее расстояние принято считать 149,6 млн км.
Собственно говоря, если круговая орбита Земли даже немного изменяется, то это значительно влияет на жизнь планеты. Так как орбитальное положение поддерживает определённую температуру на ней.
Между прочим, средний радиус земной орбиты (150 млн км) принято считать за одну астрономическую единицу. То есть этой мерой измеряют расстояние в космосе.
Сейчас установили, что вращение Земли вокруг главной звезды происходит с ускорением 108000 км в час. Таким образом, для полного оборота планете необходимо 365 дней. Если точнее, то 365, 242199 суток. Поэтому каждые четыре года к нашему календарю добавляется еще один день.
Как уже отмечалось, на нашу орбиту в значительной мере оказывает влияние наклон оси планеты. Отсюда возникает сезонность погоды. Проще говоря, времена года. Именно вращение земной оси приводит к солнцестоянию и равноденствию.
Орбитальная плоскость
Интересно, что под орбитами всех космических тел понимают плоские фигуры. Потому как все точки их движения лежат на одной плоскости. Кстати, плоскость орбиты Земли называют эклиптикой. Более того, аналогичным образом расположены траектории движения всех планет Солнечной системы.
Ось вращения нашей планеты наклонена под углом 230 по отношению к эклиптике. По этой причине наблюдается разный нагрев земных полушарий. Собственно, поэтому происходят разные погодные условия по сезонам.
Жить на Земле, возможно, дороговато, зато вы получаете ежегодный бесплатный круиз вокруг Солнца.
Эшли Бриллиант
Изучение и исследование Земли продолжается и сейчас. Вероятно, потому что наша планета находится в постоянном движении. Однако перемещение не может быть всё время одинаковым.
Интересно, что по законам Кеплера небесные тела могут всю свою жизнь совершать обороты вокруг главной звезды. Но в их линии движения возможны отклонения. Поэтому учёные выдвигают варианты, когда и как планеты могут сойти со своей привычной орбиты.
На сегодняшний день для такого прогнозирования применяют компьютерное моделирование. В результате получается не одно возможное будущее нашей Солнечной системы. В любом случае, что будет нам покажет время.
Источник