Орбитальное движение земли


Орбитальное движение земли

Рис. 4 Отклонение оси вращения Земли от оси, перпендикулярной орбите.

Галактика вращается вокруг своей оси с неодинаковой угловой скоростью в различных точках системы: скорость возрастает по мере удаления от ядра системы к ее периферии. Полный оборот на расстоянии Солнца от ядра, Галактика совершает как минимум за 180 млн. лет, вращаясь со скоростью около 25*104 м/с. Галактика постоянно поступательно движется в направлении созвездия Единорога со скоростью около 21*104 м/с. В этих движениях вместе с Солнцем участвует Земля как составная часть Солнечной системы.

На бесконечно большом расстоянии от Солнца находится «мир неподвижных звезд». Этот «мир неподвижных звезд» удобно принять за систему отсчета и относительно нее рассматpивать движение тел Солнечной системы.

Солнце и обращающиеся вокруг него небесные тела составляют Солнечную систему, которая состоит из центральной звезды — Солнца, девяти больших планет и множества малых (астероидов), а также комет, метеорных тел, межпланетного газа.
льшие планеты — это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон; ученые не исключают того, что есть планета, расположенная еще дальше от Солнца, чем Плутон. Тела, входящие в Солнечную систему, могут обращаться не только непосредственно вокруг Солнца, но и вокруг планет — это спутники планет; они движутся вокруг Солнца вместе со своими планетами. Орбиты планет, движущихся вокруг Солнца, называются околосолнечными орбитами. Околосолнечная орбита — путь естественного или искусственного тела обращающегося вокруг Солнца.

Принято считать, что Земля совершает в пределах Солнечной системы одновременно два движения: обращается вокруг Солнца с периодом, равным году, и вращается вокруг своей оси, делая один оборот в сутки. Луна же обращается вокруг Земли, то есть движется по околоземной орбите (один оборот пpимеpно за месяц). Околоземная орбита — путь естественного или искусственного тела обращающегося вокруг Земли.

Орбитальное движение Земли

Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с запада на восток (орбитальное движение). Эксцентриситет орбиты равен 0,017. Наиболее близкая к Солнцу точка земной орбиты называется перигелием, наиболее удаленная — афелием. Полный оборот вокруг Солнца наша планета совершает за 365 сут.5 ч 48 мин 46 с.
рактерно, что на отдельных участках орбиты движение 3емли происходит быстрее, чем на других. Первую половину своей орбиты планета проходит примерно за 186 сут. (с 21 марта по 23 сентября), вторую — за 179 сут. (с 23 сентября по 21 марта). Наибольших значений скорость орбитального движения достигает в перигелии, наименьших — в афелии. При средней, или так называемой круговой, скорости Земли, равной 29 780 м/с, различие скоростей в перигелии и афелии составляет около 950 м/с.

Осевое вращение Земли

Наряду с орбитальным движением Земля постоянно совершает вращательное движение вокруг своей оси. Ось вращения Земли отклонена от оси, перпендикулярной орбите на 23,40. Такое вращение происходит также с запада на восток, полный оборот вокруг своей оси относительно «мира неподвижных звезд» планета совершает за одни сутки (23 ч 56 мин 4 с) с угловой скоростью около 7,292116*10-5 с-1, или со средней линейной скоростью 465 м/c.

Орбитальное движение земли

Рис. 5. Звездные и солнечные сутки

Начинаем отсчет времени с того момента, когда меридиан ОА обращен к бесконечно удаленной звезде (рис. 5); на линии между Землей и звездой лежит Солнце, следовательно, на этом меридиане полдень. Прошли звездные сутки, 23 часа 56 минут 4 секунды, Земля сделала полный оборот относительно звезды, так что меридиан ОА снова обращен к звезде (направления на нее с любой точки орбиты можно без всякой погрешности считать параллельными).
ездные сутки — время одного оборота Земли вокруг своей оси относительно звезд. Но одновременно Земля сместилась по околосолнечной орбите, и получилось, что на меридиане ОА полдень еще не наступил; только когда Земля повернется на некоторый дополнительный угол (на это уходит около четырех минут), на нашем меридиане, который теперь занял положение ОА’, наступит полдень и можно будет сказать, что с начала отсчета времени Земля совершила полный оборот относительно Солнца, прошли солнечные сутки. Солнечные сутки — время одного оборота Земли вокруг своей оси относительно Солнца.

Продолжительность оборота (продолжительность суток τ) и угловая скорость ω меняются в течение года. Наибольших значений τ достигает в марте (τIII), наименьших — в августе (τ VIII). Разность (τIII — τ VIII) приблизительно равна 25*10 — 4с. Относительное изменение угловой скорости между мартом и августом составляет около 2,8*10 — 8. По

Н.Н. Павлову, значение τ зависит от солнечной активности: при ее максимуме τ на 0,7 с. больше, чем в период ее минимума.

Разница между звездными и солнечными сутками зимой несколько больше, а следовательно и солнечные сутки несколько длиннее; колебания в продолжительности суток составляют лишь секунды, но приборами вполне улавливаются. Поэтому за единицу счета времени взята средняя продолжительность солнечных суток — средние солнечные сутки. Именно их всегда имеют в виду, когда говорят просто «сутки». Сутки делятся на 24 часа, каждый час — на 60 минут, минута — на 60 секунд; в часе 3 600 секунд, в сутках — 86 400; в звездных сутках 86 164 секунды.


Источник: studfile.net

Орбитальное движение Земли

Земля двигается по своей орбите вокруг Солнца со средней скоростью 30 километров в секунду. Один оборот вокруг Солнца она совершает за один год — отрезок времени продолжительностью 365 суток 6 часов 9 минут 9 секунд. Для удобства год считают равным 365 суткам. При этом каждый четвёртый год приобретает 366-й день (29 февраля) и становится високосным.

Из-за наклона земной оси к плоскости орбиты при орбитальном движении Солнце освещает больше то Северное, то Южное полушарие планеты. Неравномерность освещения и нагрева земной поверхности вызывает смену сезонов года. Орбитальное движение определяет и изменение продолжительности светового дня — времени между восходом и заходом солнца.


Орбитальное движение Земли

22 июня Земля обращена к Солнцу Северным полюсом. Оно освещается больше, чем Южное полушарие, и получает больше тепла. Солнечные лучи в полдень падают под прямым углом к земной поверхности на параллель 23 1/2° с. ш. Такое положение Солнца называют зенитальным (Солнце находится в зените). День 22 июня называют днём летнего солнцестояния.

В Северном полушарии в этот день наступает астрономическое лето, а в Южном — астрономическая зима. В Северном полушарии день длиннее ночи, а севернее 66 1/2° с.ш. поверхность освещена Солнцем круглые сутки, поэтому здесь полярный день. В Южном полушарии территория от 66 1/2°“ ю.ш. до Южного полюса не освещена вовсе, так как солнце не восходит над горизонтом. Здесь полярная ночь.

22 декабря Земля обращена к Солнцу Южным полюсом. Южное полушарие освещается больше, чем Северное, и получает больше тепла. Солнце в полдень стоит в зените над параллелью 23 1/2° ю. ш. Этот день называют днём зимнего солнцестояния. В Южном полушарии наступает астрономическое лето, а в Северном — астрономическая зима. В Южном полушарии день длиннее ночи, а южнее 66 1/2° ю.ш. поверхность освещена Солнцем круглые сутки (полярный день). В Северном полушарии севернее 66 1/2 °с.ш. поверхность не освещена и начинается полярная ночь.

21 марта и 23 сентября Солнце в полдень в зените над экватором. Продолжительность дня на всей планете равна продолжительности ночи. По-этому эти дни называют днями весеннего и осеннего равноденствия. С них начинаются астрономические весна и осень.

Тропики и полярные круги.Пояса освещенности.


Земную поверхность разделяют на пять поясов освещённости: жаркий, два умеренных и два холодных. Границами между ними служат тропики и полярные круги. Северный и Южный тропики — это параллели 23 1/2° с. ш. и 23 1/2° ю.ш., на каждой из которых Солнце бывает в зените по одному разу в год — 22 июня и 22 декабря. Северный и Южный полярные круги это параллели 66 1/2° с.ш. и 66 1/2° ю.ш., на которых в течение одних суток в год (22 июня и 22 декабря) бывают полярный день и полярная ночь.

В жарком поясе освещённости Солнце всегда высоко стоит над горизонтом, а по два раза в году в любой точке бывает в зените. Здесь круглый год высокая температура воздуха.

Пояса освещённости. Тропики и полярные круги

В умеренных поясах Солнце никогда не бывает в зените. Но летом угол падения солнечных лучей намного больше, чем зимой. Поэтому чётко выражена смена сезонов года.


Холодные пояса отличаются низкими температурами и наличием полярных дней и ночей. Их продолжительность увеличивается от полярных кругов к полюсам от одних суток до шести месяцев.

Источник: geographyofrussia.com

Вращаясь в космическом пространстве подобно волчку. Земля одновременно огибает Солнце и участвует, как и другие планеты Солнечной системы, во втором важнейшем виде движения — обращении по орбите вокруг Солнца. Орбитальное движение Земли Земля двигается по своей орбите вокруг Солнца со средней скоростью 30 километров в секунду. Один оборот вокруг Солнца она совершает за один год — отрезок времени продолжительностью 365 суток 6 часов 9 минут 9 секунд. Для удобства год считают равным 365 суткам. При этом каждый четвёртый год приобретает 366-й день (29 февраля) и становится високосным. Из-за наклона земной оси к плоскости орбиты при орбитальном движении Солнце освещает больше то Северное, то Южное полушарие планеты. Неравномерность освещения и нагрева земной поверхности вызывает смену сезонов года. Орбитальное движение определяет и изменение продолжительности светового дня — времени между восходом и заходом солнца.

22 июня Земля обращена к Солнцу Северным полюсом. Оно освещается больше, чем Южное полушарие, и получает больше тепла. Солнечные лучи в полдень падают под прямым углом к земной поверхности на параллель 23 1/2° с.
Такое положение Солнца называют зенитальным (Солнце находится в зените). День 22 июня называют днём летнего солнцестояния. В Северном полушарии в этот день наступает астрономическое лето, а в Южном — астрономическая зима. В Северном полушарии день длиннее ночи, а севернее 66 1/2° с.ш. поверхность освещена Солнцем круглые сутки, поэтому здесь полярный день. В Южном полушарии территория от 66 1/2°“ ю.ш. до Южного полюса не освещена вовсе, так как солнце не восходит над горизонтом. Здесь полярная ночь.

22 декабря Земля обращена к Солнцу Южным полюсом. Южное полушарие освещается больше, чем Северное, и получает больше тепла. Солнце в полдень стоит в зените над параллелью 23 1/2° ю. ш. Этот день называют днём зимнего солнцестояния. В Южном полушарии наступает астрономическое лето, а в Северном — астрономическая зима. В Южном полушарии день длиннее ночи, а южнее 66 1/2° ю.ш. поверхность освещена Солнцем круглые сутки (полярный день). В Северном полушарии севернее 66 1/2 °с.ш. поверхность не освещена и начинается полярная ночь.

21 марта и 23 сентября Солнце в полдень в зените над экватором. Продолжительность дня на всей планете равна продолжительности ночи. По-этому эти дни называют днями весеннего и осеннего равноденствия. С них начинаются астрономические весна и осень. Тропики и полярные круги.Пояса освещенности. Земную поверхность разделяют на пять поясов освещённости: жаркий, два умеренных и два холодных.
аницами между ними служат тропики и полярные круги. Северный и Южный тропики — это параллели 23 1/2° с. ш. и 23 1/2° ю.ш., на каждой из которых Солнце бывает в зените по одному разу в год — 22 июня и 22 декабря. Северный и Южный полярные круги это параллели 66 1/2° с.ш. и 66 1/2° ю.ш., на которых в течение одних суток в год (22 июня и 22 декабря) бывают полярный день и полярная ночь. В жарком поясе освещённости Солнце всегда высоко стоит над горизонтом, а по два раза в году в любой точке бывает в зените. Здесь круглый год высокая температура воздуха.

Земля совершает мало различных движений: вместе с Галактикой в сторону созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20км/сек., вращательное движение относительно Центра Галактики со V=250-280км/сек., вокруг солнца со скоростью 30км/сек., вокруг своей оси со скоростью 0,5км/сек. и др. Эта сложная система движений вызывает целый ряд явлений на земле, формулируя природные условия. Рассмотрим только 2 движения, которые имеют важное значение для окружающей среды и человека.

Суточное вращение.

При наблюдении с Земли за солнцем и планетами кажется, что Земля неподвижна, а солнце и планеты вращаются вокруг неё (эффект движущего вокзала). Именно такая модель (геоцентрическая), автором которой является Птоломей (2в. до н.э.) просуществовала вплоть до 16в. Однако по мере накопления фактов эта модель стала подвергаться сомнениям. Первым кто публично выступил против неё, был поляк Николай Коперник. После его смерти идеи Коперника развивал итальянец Джордано Бруно, который был сожжен на костре, т.к. отказывался сотрудничать с инквизицией. Его соотечественник Галилей продолжал развивать идеи Коперника, Бруно и с помощью изобретенного им телескопа подтвердил правоту своих.


Таким образом, уже в начале 17в. было доказано вращение Земли вокруг своей оси. В настоящее время этот факт не вызывает не у кого сомнения и мы располагаем многими доказательствами осевого вращения.

Одним из наиболее простых и убедительных является опыт с маятником Фуко. В 1851г. француз Л. Фуко с помощью огромного маятника показал, что плоскость маятника все время смещается по часовой стрелке (если смотреть сверху). Если бы Земля не вращалась с запада на восток (против часовой стрелки), то такого эффекта с маятником не было бы.

Вторым убедительным доказательством осевого вращения Земли является отклонение падающих тел к востоку, т. е. если сбросить груз с высокой башни, то он упадёт на Землю, отклоняясь от вертикали на несколько мм.или см. в зависимости от высоты.

Земной шар вращается вокруг своей оси — как все планеты вращаются вокруг своих осей. Причем все почти вращаются в том же направлении, что и вокруг Солнца. Те места, где ось вращения планет пересекается с их поверхностью, называют полюсами (у Земли — географическими полюсами, Южным и Северным). А линию, проходящую по поверхности планеты на равном расстоянии от обоих полюсов, называют экватор.

Географические полюса не остаются на одном месте, а перемещаются по поверхности планеты. К счастью для нас не очень далеко и не очень быстро.

Наблюдения на станциях Международной службы движения полюсов Земли (до 1961г. она называлась Международной службой широты; а создана была в 1899г.), а также двадцатилетние измерения с помощью геодезических спутников указывают на то, что географические полюса смещаются со скоростью 10см. в год.

Какие же следствия связаны с суточным вращением Земли?

Во-первых, это смена дня и ночи. Причем из-за сравнительного промежутка днем и ночью атмосфера и поверхность Земли не успевает переохладиться и нагреться. Смена дня и ночи в свою очередь вызывает ритмичность многих процессов в природе (биоритмы).

Во-вторых, важным следствием вращения являются отклонение горизонтально движущихся тел вправо в северном полушарии и влево в южном. Отклоняющая сила или сила Кориолиса — связана со смещением во времени направления меридианов и параллелей. На полюсе, где параллели и меридианы друг к другу почти параллельны, эта сила равна нулю, а у экватора, где они находятся под наибольшим углом, сила максимальна.

Эффект Кориолиса имеет большое значение для объектов, долгое время движущимися в меридиональном направлении (водами рек, воздушными массами и т. п.) этот эффект становится ощутим: реки подмывают один из берегов сильнее, чем другой. И ветры, долго дующие в одну сторону, заметно смещаются. Самое важное проявление такого смещения — закручивание ветров в зонах повышенного (антициклонах) и пониженного (циклонах) атмосферного давления.

В-третьих, важным следствием являются приливы и отливы. Вращаясь, Земля периодически попадает под притяжение Луны, в связи с чем возникает приливообразующая волна. Во время новолунья и полнолунья приливы максимальны, во время 1/4 фазы Луны они минимальны.

Вращение Земли издавна используется для счета времени. Полный оборот Земли вокруг оси происходит за разные промежутки времени в зависимости от точки отсчета. Относительно звёзд полный оборот происходит за 23ч. 56мин.4сек. (звездные сутки). А относительно солнца — за 24ч. (солнечные сутки). Однако это средние солнечные сутки, так как ясные солнечные сутки меняются в течении года.

Кроме местного времени (средние солнечные сутки), которое зависит от положения местного меридиана относительно солнца, существует система поясного времени. В связи с этим, весь земной шар разбит на 24 пояса, с нулевым, который проходит через Гринвичский меридиан. Каждый пояс отличается по времени от соседнего на 1 час. На востоке, на 1час больше, а на западе на 1час меньше.

Линия перемены даты — условная линия на поверхности земного шара, проходящая от полюса до полюса, по разные стороны которой местное время отличается на сутки (или почти на сутки). То есть по разные стороны линии часы показывают примерно одно время суток (возможна разница на один-три часа из-за сдвига часовых поясов), однако на западной стороне линии дата сдвинута на один день вперёд относительно восточной. Это можно выразить иначе следующим образом: если на линии перемены даты в данный момент полночь, то на противоположном ей Гринвичском меридиане 0 ° в этот момент полдень, при этом на восток от линии перемены даты сутки начались, а на запад от неё те же сутки уже заканчиваются.

Линия перемены даты примерно соответствует меридиану 180°, проходящему в основном по океану, но местами значительно отклоняется от него. Не существует никакого международного соглашения относительно линии перемены даты; местное время определяется государствами на своей территории и прилегающих территориальных водах, а не в международных водах.

Линия перемены даты проходит здесь, между островами Диомида. Бо́льшую часть суток местное время на острове Крузенштерна (США, слева) относится к дате, предшествующей дате на острове Ратманова (Россия, справа).Линия перемены даты нигде, кроме Антарктиды, не проходит по суше, хотя есть случаи, когда она проведена между близко расположенными островами, например, между островами Диомида, которые находятся на расстоянии всего 4 км друг от друга. Северная часть линии перемены даты начинается в Ледовитом океане, огибает с востока восточные территории Российской Федерации, входит в Тихий океан через Берингов пролив, южнее переходит на западную сторону меридиана 180°, оставляя на востоке от себя Алеутские острова, после чего снова выходит на меридиан 180°. Далее линия следует по Тихому океану до самой Антарктиды, испытывая ещё одно крупное отклонение к востоку в Океании (Кирибати и др.).

 

Источник: studopedia.net

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.

Орбиты планет Солнечной системы

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.

Портрет Николая Коперника

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.

Орбита Земли

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.

Перигелий и афелий Земли

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.

29 февраля

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.

Эклиптика

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:

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.