Znanstveniki so že od 16. stoletja, ko je Nikola Kopernik pokazal, da se Zemlja vrti na Soncu, neumorno delali, da bi razumeli odnos v matematičnem smislu. Če se to svetlo nebesno telo - od katerega so odvisni letni časi, dnevni krog in vse življenje na Zemlji - ne vrti okoli nas, kakšna je natančno narava naše orbite okoli njega?
Že več stoletij astronomi uporabljajo znanstveno metodo za odgovor na to vprašanje in ugotavljajo, da ima Zemljina orbita okoli Sonca številne očarljive značilnosti. In to, kar so našli, nam je pomagalo razumeti, zakaj čas merimo tako, kot to počnemo.
Orbitalne značilnosti:
Najprej je hitrost Zemljine orbite okoli Sonca 108.000 km / h, kar pomeni, da naš planet v eni orbiti prevozi 940 milijonov km. Zemlja opravi eno orbito na vsake 365.242199 povprečnih sončnih dni, kar je daleč do razlage, zakaj potrebujemo dodatni koledarski dan na vsaka štiri leta (aka v prestopnem letu).
Razdalja planeta od Sonca se spreminja v orbiti. Pravzaprav Zemlja iz dneva v dan ni nikoli enaka razdalji od Sonca. Ko je Zemlja najbližje Soncu, naj bi bilo v periheliju. To se zgodi okoli 3. januarja vsako leto, ko je Zemlja na razdalji približno 147.098.074 km.
Povprečna oddaljenost Zemlje od Sonca je približno 149,6 milijona km, kar imenujemo tudi ena astronomska enota (AU). Ko je Zemlja najbolj oddaljena od Sonca, naj bi bila Zemlja na afeliji - kar se zgodi okoli 4. julija, ko Zemlja doseže razdaljo približno 152.097.701 km.
In tisti od vas na severni polobli bodo opazili, da se "toplo" ali "hladno" vreme ne ujema s tem, kako blizu je Zemlje Soncu. To je določeno z aksialnim nagibom (glej spodaj).
Eliptična orbita:
Nato je narava zemeljska orbita. Namesto da bi bil popoln krog, se Zemlja giblje okoli Sonca v podaljšanem krožnem ali ovalnem vzorcu. To je tisto, kar je znano kot "eliptična" orbita. Ta orbitalni vzorec je v svojem seminarskem delu prvič opisal Johannes Kepler, nemški matematik in astronom Astronomia nova (Nova astronomija).
Po merjenju orbitov Zemlje in Marsa je opazil, da se včasih orbite obeh planetov pospešujejo ali upočasnjujejo. To se je neposredno ujemalo z afelijem in perihelijem planetov, kar pomeni, da je oddaljenost planetov od Sonca neposredno povezana s hitrostjo njihovih orbitov. Pomenilo je tudi, da tako Zemlja kot Mars ne krožita proti Soncu v popolnoma krožnih vzorcih.
Znanstveniki pri opisovanju narave eliptičnih orbitov uporabljajo faktor, znan kot "ekscentričnost", ki je izražen v obliki števila med ničlo in eno. Če je ekscentričnost planeta blizu nič, potem je elipsa skoraj krog. Če je blizu ene, je elipsa dolga in vitka.
Zemljina orbita ima ekscentričnost manjšo od 0,02, kar pomeni, da je zelo blizu krožne. Zato je razlika med Zemljino oddaljenostjo od Sonca v periheliju in afeliju zelo majhna - manj kot 5 milijonov km.
Sezonska sprememba:
Tretjič, tu smo že omenjeni vlogi Zemljine orbite v letnih časih. Štiri letne čase določa dejstvo, da je Zemlja nagnjena za 23,4 ° na svoji navpični osi, ki ji rečemo "aksialni nagib." Ta prepir v naši orbiti določa solstices - točko v orbiti največjega aksialnega nagiba proti Soncu ali stran od nje - in enakonočja, ko sta smer nagiba in smer proti Soncu pravokotni.
Skratka, ko je severna polobla nagnjena stran od Sonca, doživlja zimo, južna polobla pa poletje. Šest mesecev kasneje, ko se severna polobla nagne proti Soncu, se sezonski red obrne.
Na severni polobli se zimski solsticij zgodi okoli 21. decembra, poletni solsticij je blizu 21. junija, spomladansko enakonočje je okoli 20. marca, jesensko enakonočje pa okoli 23. septembra. Aksialni nagib na južni polobli je ravno nasprotna smeri na severni polobli. Tako so sezonski učinki na jugu obrnjeni.
Čeprav je res, da ima Zemlja perihelij ali točko, kjer je najbližje soncu, in afelij, njegova najbolj oddaljena točka od Sonca, je razlika med temi razdaljami prenizka, da bi lahko pomembno vplivala na Zemljino sezono in podnebje.
Lagrange točke:
Druga zanimivost Zemljine orbite okoli Sonca je povezana s točkami Lagrange. To je pet položajev v Zemljini orbitalni konfiguraciji okoli Sonca, kjer kombinirani gravitacijski poteg Zemlje in Sonca zagotavlja natančno centripetalno silo, potrebno za kroženje z njimi.
Pet Lagrangeovih točk med Zemljo je označenih (nekoliko nepredstavljivo) L1 do L5. L1, L2 in L3 sedijo vzdolž ravne črte, ki gre skozi Zemljo in Sonce. L1 sedi med njima, L3 je na nasprotni strani Sonca od Zemlje, L2 pa na nasprotni strani Zemlje od L1. Te tri Lagrangeove točke so nestabilne, kar pomeni, da se bo satelit, nameščen na katerem koli izmed njih, ob najmanjšem motenju premaknil s poti.
Točki L4 in L5 se nahajata na koncih dveh enakostraničnih trikotnikov, kjer Sonce in Zemlja tvorita dve spodnji točki. Te točke ležijo vzdolž Zemljine orbite, L4 60 ° za njo in L5 60 ° naprej. Ti dve Lagrangeovi točki sta stabilni, zato sta priljubljeni destinaciji satelitov in vesoljskih teleskopov.
Raziskovanje Zemljine orbite okoli Sonca je znanstvenike naučilo tudi o drugih planetih. Vedeti, kje planet sedi glede na svojo matično zvezdo, njegovo orbitalno obdobje, osno nagibanje in številne druge dejavnike so ključnega pomena za ugotovitev, ali na enem lahko obstaja življenje ali ne, in ali bi človek lahko živel nekega dne tam.
Tu smo napisali veliko zanimivih člankov o Zemljini orbiti. Tukaj je 10 zanimivih dejstev o Zemlji, kako daleč je Zemlja od Sonca? Kakšno je vrtenje Zemlje? Zakaj obstajajo letni časi? Kaj je Zemljin osni nagib?
Če želite več informacij, glejte ta članek o Nasi - Okno v članku Vesolja o eliptičnih orbitah ali pa si oglejte Nasino Zemljo: Pregled.
Astronomija Igra tudi espidoe, ki so pomembni za to temo. Tukaj je BQuestions Show: Črne črne luknje, neuravnoteženost Zemlje in onesnaževanje vesolja.
Viri:
- Wikipedija - Zemljina orbita
- NASA: Windows v vesolje - Zemljina orbita
- NASA: Vprašajte astrofizika - hitrost vrtenja Zemlje
