Вращение Земли вокруг Солнца.

Начиная с 16-го века, когда Николай Коперник продемонстрировал, что Земля вращается вокруг Солнца, ученые начали неустанно работать, чтобы перенести этот процесс в математические термины. Ведь если это яркое небесное тело, от которого зависят сезоны, суточный цикл, и вся жизнь на Земле, не вращается вокруг нас, то, какая же природа нашей орбиты по отношению к нему?

В течение нескольких веков астрономы исследовали это явление и решили, что вращение Земли вокруг Солнца имеет множество увлекательных характеристик.

Графическое представление орбиты Земли

Прежде всего, скорость вращения Земли вокруг Солнца равняется 108,000 км/ч. То есть наша планета проделывает путь в 940000000 км за одну орбиту. Один оборот занимает 365.242199 средних солнечных дней. Это и объясняет, почему нужен дополнительный календарный день каждые четыре года (во время високосного года).

Дистанция планеты от Солнца зависит также от орбиты. Невероятно, но расстояние Земли и Солнца никогда не бывает одинаковым. Всего выделяют два периода. Первый - перигелий, когда планета ближе к Солнцу. Как правило, это припадает на 3 января. В это время расстояние составляет около 147 098 074 км. Второй - афелий, период максимального отдаления. Это происходит ближе к 4 июля, и дистанция занимает около 152 097 701 км. И жители северного полушария могут заметить, что "теплая" или "холодная" погода не соответствуют обычному представлению. Такое положение определяется осевым наклоном, о котором мы поговорим ниже.

В науке пользуются таким определением как средняя астрономическая единица. Это среднее расстояние от Земли до Солнца - около

149 600 000 км.

Далее рассмотрим форму орбиты Земли. Вместо идеального круга, планета движется вокруг главной звезды по расширенной круглой или овальной траектории - "эллиптическая орбита". Эту орбитальную картину впервые описал Иоганн Кеплер, немецкий математик и астроном, в своей фундаментальной работе «Astronomia nova» («Новая астрономия»).

После измерения оборотов Земли и Марса, он заметил, что периодически их орбиты ускорялись или замедлялись. Это совпало непосредственно с периодом планетных афелий и перигелий. Ученый пришел к выводу, что удаленность от Солнца имеет прямое влияние к скорости орбиты. И также это значило, что вращение Земли и Марса не происходит по совершенно круглым направлениям.

В описании природы эллиптических орбит, ученые используют фактор, известный как "эксцентриситет", который выражается в виде числа между нулем и единицей. Если эксцентриситет планеты близок к нулю, то форма эллипса близка к кругу. Если же показатель ближе к единице, эллипс удлинённый.

Эксцентриситет у нашей орбиты менее 0,02. То есть форма орбиты очень близка к круговой. Благодаря поэтому разница между расстоянием Земли от Солнца в перигелии и афелии очень небольшое - менее 5 млн км.

Земная орбита играет важную роль в сезонах, о которых мы упоминали выше. Распределение на конкретные времена года обусловлены тем, что Земля имеет наклон 23,4 ° от вертикальной оси - «осевым наклоном». Отсюда и возникает солнцестояние, период, когда точка на орбите максимально наклонена в направлении от Солнца, и равноденствие, когда эти направления перпендикулярны.

Графическое изображение наклона Земли

Короче говоря, когда северное полушарие обращено к Солнцу, оно испытывает зимнее время, а на южном - лето. Полгода спустя, когда северное полушарие поворачивается к горящему источнику, порядок меняется на противоположный.

В северном полушарии есть такое распределение:

- зимнее солнцестояние происходит ближе к 21 декабря.

- летнее - 21 июня.

- весеннее - 20 марта.

- осеннее - 23 сентября.

Влияние наклона Земли и движения вокруг Солнца

Все это определяется наклоном оси, которое у обоих полушарий всегда противоположно.

Хотя Земля имеет перигелий (самое близкое расстояние к Солнцу), и афелий, (максимальная удаленность), разница между этими дистанциями слишком мала для существенного влияния на сезоны Земли и ее климатические условия.

Другая интересная особенность орбиты Земли имеет отношение к точкам Лагранжа. Это пять позиций в орбитальной конфигурации Земли сочетают гравитационное притяжение Земли и Солнца и дают достаточно центростремительной силы, необходимой для их орбиты.

Пять точек Лагранжа между Землей носят названия от L1 до L5. L1, L2 и L3 размещаются вдоль прямой линии, которая тянется между Землей и Солнцем. L1 находится между ними, L3 находится на противоположной стороне Солнца от Земли, и L2 находится на противоположной стороне Земли и L1. Эти три точки Лагранжа неустойчивы. То есть спутник, помещенный в любую из них, будет сбиваться с курса при малейших нарушениях.

Графическое представление точек Лагранжа

L4 и L5 точки находятся на концах двух равносторонних треугольников, где Солнце и Земля образовывают две нижние точки. Эти точки расположены вдоль орбиты Земли, где L4 в 60 ° позади него и L5 60 ° впереди. Эти две точки Лагранжа устойчивы, поэтому они являются популярными "трассами" для спутников и космических телескопов.

Исследование орбиты Земли вокруг Солнца помогло ученым понять движения других планет. Понимание, в каком месте расположена планета по отношению к своей главной звезде, зная ее орбитальный период, осевой наклон, и множество других факторов, дает реальный шанс понять, есть ли жизненные формы и что существовало там раньше.