Орбитальный период земли


Орбиты планет, находящихся в Солнечной системе – это незримый путь, которые описывают данные тела вокруг центральной звезды – Солнца. Они могут быть различными по протяженности и вытянутости, что влияет на сезонность климата небесных тел и температуру их поверхности. Какую же форму имеют орбиты планет в Солнечной системе, и как это влияет на сами небесные тела?

схема движения

Виды орбит

Орбиты делят на относительные и абсолютные.

Абсолютная орбита – это путь тела в установленной отсчетной системе, которую считают универсальной. Примером такой системы является Вселенная, взятая как единое целое.

Относительная орбита – это траектория тела в системе отсчета, которая движется по искривленной траектории с переменной скоростью. Например, при описании траектории искусственного спутника указывается его движение относительно планеты. В первом приближении – это эллиптическая траектория, в фокусе которой находится Земля, сама плоскость движения относительно звезд считается неподвижной. При таком варианте измерений, очевидно, что траектория движения – это орбита относительного типа, поскольку она определяется по отношению к Голубой планете, которая сама вращается вокруг Солнца. Если же посмотреть на траекторию движения относительно звезд, то наблюдается винтовая траектория – это абсолютная орбита искусственного спутника.

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.

Орбитальный период земли
Диаграмма, показывающая, как барицентр Солнечной системы менялся с течением времени. Credit: Wikimedia Commons.

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.


Сейчас ежегодно расстояние между Землей и нашей звездой увеличивается на 15 см, и разница с сегодняшним значением полуоси достигнет километра уже через 67 тысяч лет — пустяк с точки зрения космического времени. Но постоянно отдаляться мы не будем: раз в 100 тыс. лет удаление будет сменяться сближением и наоборот.

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.

Орбита Земли

Орбита нашей планеты представляет собой эллипс, в одном краю которого находится Солнце. Путь до Земли от Солнца на протяжении года изменяется, начиная от 147 млн км до 152 млн км. Орбита длинная, около 930 млн км. Наша планета двигается с запада на восток со скоростью примерно 30 км/с. Все расстояние она преодолевает за 365 дней 6 ч. 9 мин. и 9 с. Это время получило название звездного года.

Еще есть понятие тропического года, которое предполагает временное расстояние между определенными последовательными перемещениями Солнца через точку весеннего равноденствия. Этот временный промежуток равен 365 дням 5 ч. 48 мин. и 46 с.


Орбита это

Циклы Миланковича

Астроном Милютин Миланкович обнаружил в начале 20 века, что наклон Земли, эксцентриситет и прецессии не являются постоянными величинами. За период около 41000 лет Земля совершает один цикл, во время которого она наклоняется от 24,2 – 24,5 градусов до 22,1 – 22,6 градусов и обратно. В настоящее время наклон оси Земли уменьшается, и мы находимся ровно на полпути к минимальному наклону в 22,6 градуса, который достигнется примерно через 12000 лет. Эксцентриситет Земли проходит по гораздо более беспорядочному циклу, продолжительностью 100000 лет, за этот период он колеблется в пределах 0,005 – 0,05.

Орбитальный период земли


Как уже говорилось, в настоящее время его показатель – 1/60 или 0,0166, но сейчас он идет на снижение. Минимального показателя он достигнет через 28000 лет. Он предположил, что эти циклы и вызывают ледниковый период. Когда величины наклона и эксцентриситета особенно высоки, а прецессии таковы, что Земля наклонена от Солнца, либо к Солнцу, то в итоге мы имеем слишком холодную зиму в западном полушарии, при этом, весной или летом тает слишком большое количество льда.

Календарь

Для отсчета времени люди используют Григорианский календарь, подстроенный под длительность тропического года с небольшим отклонением. Поэтому даже через пятьдесят тысяч лет зима будет приходиться на зимние месяцы, а лето – на летние.

Сейчас земная ось располагается под углом 66.5 градусов к плоскости орбиты. Планета совершает движение на протяжении 365 дней параллельно самой себе в космическом пространстве. Следствием движения Земли вокруг светила является смена времен года и разная длина дня и ночи.

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.

Для приблизительных расчетов принято среднее значение удаленности (орбитальной полуоси) — 149,6 млн. км. Эта величина является основной мерой измерения расстояний в космосе — 1 астрономической единицей (а.е.). С ее помощью определять длину чего угодно в космическом пространстве проще, чем высчитывать абсолютные значения.

Орбитальный период земли
Среднее расстояние от Земли до Солнца равняется 0,000004848 парсеков, или примерно 150 млн км. Credit: telegramfor.me.

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.

Орбитальный период земли
Траектория движения планеты вокруг Солнца. Credit: wikiwand.com.

Эллиптическая орбита

Учитывая продолжительность дня и ночи, моменты расположения Солнца в разных точках, ученые пришли к выводу, что наша планета движется не по кругу, а по эллиптической орбите. Впервые это описал Кеплер. Он же подсчитал, что Марс и Земля периодически ускоряются и замедляются. В результате проведенных наблюдений, подсчетов, он пришел к выводу, что движение планеты осуществляется не по круговой орбите, а по эллипсу.

Орбита комет

Фактор, отвечающий за смену времен года

За сезонность на планетах Солнечной системы отвечает угол наклона оси вращения к орбите. Чем меньше угол, тем стабильнее погода на небесном теле и нет смены пор года. Также сезонности не бывает на небесных телах с углом наклона более 90°.

Смена сезонов характерна для объектов с углом наклона оси в пределах 20-30 градусов:


  • Земля (23,3°);
  • Марс (25,2°);
  • Сатурн (29°);
  • Нептун (30°).

«Лето» и «зима» также есть на Меркурии, несмотря на практически отсутствующий наклон оси. Это связано с высоким эксцентриситетом его орбиты. Разница между температурами в точках перигелия и афелия на Меркурии составляет 620 градусов Цельсия.

Таким образом, величина и форма пути, который описывает объект вокруг Солнца, очень влияют на формирование температурных условий на нём. Именно невысокий эксцентриситет и небольшая удаленность движения Земли, а также оптимальный угол наклона оси сделали её температуру наиболее комфортной для существования живых организмов.

Движение тел в космосе

Зная, что это – орбита, а также какой она может быть, ученые смогли описать траектории движения самых разных небесных тел. Кометы, спутники, планеты, звезды – большая часть их имеет вытянутую траекторию движения. К примеру, есть кометы, траектория движения у которых сильно вытянута, но может пересекать орбиту планеты. Если в определенный момент планета и комета будут на одной линии движения, то произойдет столкновение, или же гравитационная сила изменит орбиту кометы, сделав ее «пленницей» своей. По мнению ученых, так появились кольца из комет вокруг некоторых планет, а также спутники.

Планетарный год


Полный оборот небесного тела по своей траектории называется сидерическим периодом вращения. Для планет этот термин имеет синоним «планетарный год». Его протяженность зависит от среднего радиуса орбиты и скорости, с которой планета совершает орбитальное вращение.

Для удобства описания планетарные года рассчитывают в земных сутках и годах. Так, например, на Меркурии год длится 0. 24 земных года, или 89 земных суток. Это наиболее короткий планетарный год в Солнечной системе. А самым долгим считается год на планете Нептун, длящийся 164 года земных.

Необычные ИСЗ на орбите

Спустя несколько лет после запуска первого ИСЗ СССР, США был выведен спутник связи. Примечательно то, что представляя собой «воздушный шар» из металла, размерами он не уступал 11 этажному дому — 32 метра в диаметре.

Орбитальный период земли

Обычно аппараты служат несколько лет, однако существуют и исключения. ИСЗ LAGEOS выведен на орбиту с учетом времени «службы» в 7 миллионов лет. На его борту установлена специальная табличка, которая содержит послание будущим поколениям землян.


Орбитальный период земли

«Эстонский парусник» — такое неофициальное название получил аппарат ESTCube. Это первый аппарат с применением технологии «электрического паруса». Технология находится на стадии практических тестов и при успешном результате позволит аппаратам развивать огромное ускорение. Например, аппарат с таким «парусом» доберется до края Солнечной системы всего за 8 лет.

Орбитальный период земли

На борту всем известной МКС установлено несколько камер, и любой желающий может почувствовать себя космонавтом и полюбоваться видом нашей планеты с орбиты не выходя из дома. Очень люблю иногда посмотреть на нашу планету из космоса.

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.

Замедление вращения

Из-за трения, вызванного приливами и бродячими частицами в пространстве, скорость вращения Земли постепенно замедляется. По оценкам, с каждым веком Земле требуется на пять сотых секунды дольше, чтобы повернуть один раз. В начале формирования Земли, день длился не более 14 часов вместо сегодняшних 24. Замедление вращения Земли и является причиной того, почему каждые несколько лет мы добавляем долю секунды к продолжительности суток.

Орбитальный период земли

Однако время, когда наша 24-часовая система перестанет быть актуальной настолько далеко, что практически никто не выдвигает предположений о том, что мы будем делать с появившимся лишним временем. Некоторые полагают, что мы могли бы к каждому дню добавить определенный период времени, что в конечном итоге сможет дать нам 25-часовой день, или же изменить продолжительность часа, разделив сутки на 24 равные части.

Короткий ответ

Расположение орбит планет почти в одной плоскости объясняется небулярной теорией формирования Солнечной системы. В соответствии с ней, Солнце образовалось из-за резкого сжатия газопылевого облака. В центре облака образовалась звезда, а вокруг нее – протопланетный диск. В дальнейшем из него возникли планеты – проще говоря, они сформировались из одной и той же материи. Планеты не улетают в космос, а вращаются по орбитам вытянутой формы вокруг Солнца из-за силы притяжения (Солнце занимает 99% массы всей системы).

Сезонность

Солнцестояние и равноденствие являются символами начала соответствующих сезонов, а не их серединой. Все потому, что Земле необходимо время для того, чтобы нагреться или охладиться. Таким образом, сезонность отличается соответствующей длиной дневного света. Этот эффект называется сезонной задержкой и варьируется в зависимости от географического положения наблюдателя. Чем дальше человек путешествует от полюсов, тем тенденция отставания меньше.

Орбитальный период земли

Во многих североамериканских городах отставание, как правило, около месяца, в результате чего самая холодная погода наступает 21 января, а самая теплая 21 июля. Тем не менее, люди, которые живут в таких широтах, получают удовольствие и в конце августа от теплых летних деньков, надевая легкую одежду и даже выходя на пляж. При этом эта же дата на «другой стороне» летнего солнцестояния, будет соответствовать примерно 10 апрелю. Многие люди останутся лишь в предвосхищении лета.

Источник: maginarius.ru

Доказательства движения Земли вокруг Солнца

Впервые предположение о том, что Земля движется вокруг Солнца по орбите высказал древнегреческий астроном Аристарх Самосский в III в. до н. э. Но этой идее не дали развиться контраргументы слишком влиятельных соперников: Аристотеля, Птолемея и Платона. Долгие столетия господствовала геоцентрическая система мира, вплоть до работ Коперника 1534 года. С этого периода стали укореняться мысли о наличии орбитального движения Земли.

Схематическое сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем фото
Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем
Автр: Оригинальный образ Нико Ланга

Доказательствами того, что движение Земли вокруг Солнца существует являются:

  • параллактическое смещение звёзд дважды в год на один и тот же угол;
  • годичное аберрационное смещение звёзд;
  • непрерывное изменение положения Солнца на небе: изменяется полуденная высота Солнца, азимутальный угол восхода и заката.

Параллактическое смещение звёзд

Годичные параллаксы звёзд – изменение местоположения наблюдаемой звезды, объясняющееся изменением положения наблюдателя вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Это смещение незаметно невооружённому глазу, так как звёзды удалены от нас на очень большие расстояния.

Параллакс звёзд фото
Параллакс близких звёзд на фоне далёких
Автор: Rasbak CC BY-SA 3.0

Для наблюдения за этим явлениям ранее использовали прибор гелиометр. В начале XX в. Фрэнком Шлезингером была разработана стандартная методика определения параллаксов способом фотографирования.

Современные способы измерения координат звёзд – космические телескопы и сверхдальная радиоинтерферометрия.

Гелиометр фото
Франгоферовский гелиометр
Автор: Артур от Auwers

Движение Земли вокруг Солнца доказывает годичное аберрационное смещение звёзд

Аберрация – угол между наблюдаемым (видимым) и истинным направлением на светило. Годичное аберрационное смещение звёзд было открыто в 1728 году английским астрономом Дж. Брадлеем.

Дело в том, что пока свет от звезды доходит до окуляра прибора, наблюдатель вместе с прибором перемещается по орбите вокруг Солнца. Чтобы свет от звезды попал в объектив, нужно направить прибор не на истинное направление на звезду, а на расчетное.

Звёздная аберрация фото
Звёздная аберрация
Автор: Варит ohare CC BY-SA 3.0

Эклиптика

Нам кажется, что Солнце перемещается по небосводу, на самом деле это Земля вращается вокруг своей оси. Путь, который Солнце за год проходит по видимой части атмосферы, называют эклиптикой. Эклиптика – это сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Небесный экватор – линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

Эклиптика с небесным экватором в современную эпоху образует угол 23°27′. Места их пересечения называются точками весеннего и осеннего равноденствий. В этих точках Солнце бывает 20 либо 21 марта и 23 сентября.

Эклиптика фото
Небесная сфера, небесный экватор, полюса, эклиптика
Автор: S.fonsi, Soued031 — Globus von Globe Atlantic.svg, sonst eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0

Промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Тропический год на 20 мин. 24 сек. короче звёздного, т. к. точка весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению Солнца.

Географические следствия движения Земли вокруг Солнца

Географическими следствиями годового движения Земли являются:

  • смена сезонов года;
  • изменение продолжительности дня и ночи;
  • образование поясов освещения;
  • годовой ритм в географической оболочке.

Высота Солнца над горизонтом меняется в течение года, высшая точка солнцестояния называется зенитом. Зенит – это положение Солнца под прямым углом к месту наблюдения.

Зенит Солнца фото
Солнечный зенит
Автор: Kirill Borisenko, CC BY-SA 4.0

Положение Солнца на небосводе позволило выделить на Земле важные параллели:

  • тропики – это параллели с широтой 23,5°, на карте и глобусе они расположены по обе стороны от экватора и обозначены пунктирной линией. Над тропиками Солнце бывает в зените один раз в году – 22 июня и 22 декабря. 22 июня Солнце в зените над Северным тропиком, Земля находится в точке перигелия своей орбиты, Северное полушарие освещено и нагрето, здесь наступает лето, а в Южном полушарии – зима. 22 июня в Северном полушарии самый длинный день в году, его называют днём летнего солнцестояния.

22 декабря Солнце в зените на Южном тропике и лето наступает в Южном полушарии, а в Северном полушарии – зима. 22 декабря в Северном полушарии бывает самый короткий день, поэтому его называют днём зимнего солнцестояния. День зимнего солнцестояния – начало астрономической зимы в Северном полушарии. Область около Южного полюса, ограниченная Южным полярным кругом, освещается незаходящим Солнцем.

В Северном полушарии за Северным полярным кругом начинается полярная ночь. Продолжительность её разная на разных широтах и увеличивается от полярного круга до полюса от одного дня до полугода. День в Северном полушарии теперь короче ночи. Например, продолжительность дня в Москве равна 7 часам.

Движение Солнца в дни равноденствий и солнцестояний фото
Движение Солнца в дни равноденствий и солнцестояний
  • полярные круги, находятся на широте 56,5° и служат границей зоны полярного дня и полярной ночи. В Северном полушарии полярная ночь наступает 22 декабря. Полярный день – это явление когда Солнце не садится за горизонт от полугода на Полюсе до одних суток на полярных кругах. В Северном полушарии полярный день наступает 22 июня. В Северном и Южном полушарии наблюдается явление белых ночей, когда вечерняя и дневная зори смыкаются, и сумерки почти не наступают. Явление белых ночей характерно, например, для Санкт-Петербурга.
  • экватор – параллель, на которой Солнце бывает в зените 2 раза в год – 20 либо 21 марта и 23 сентября. В это время Северное и Южное полушария освещены одинаково, в обоих полушариях день равен ночи, поэтому эти даты называют днями весеннего и осеннего равноденствий. Светораздельная линия (терминатор) в эти дни проходит через географические полюса. 20 либо 21 марта и 23 сентября – начало астрономических весны и осени.
Годовое вращение земли вокруг Солнца фото
Годовое вращение Земли вокруг Солнца

Движение Земли вокруг Солнца — одна из причин появления тепловых поясов, или поясов освещения

По высоте Солнца над горизонтом и продолжительности освещения на Земле выделяют пояса освещённости, или астрономические тепловые пояса, их 5:

  • жаркий;
  • два умеренных;
  • два холодных.
Пояса освещения фото
Пояса освещения Земли

Границей между ними служат полярные круги и тропики. В жарком поясе, расположенном между тропиками Солнце всегда высоко стоит над горизонтом, а дважды в год оно бывает в зените и нагревает земную поверхность, поэтому температура воздуха там всегда высокая. Продолжительность дня в жарком поясе изменяется мало (от 11 до 13 часов). На линии тропиков Солнце стоит в зените только один раз в году: на Северном тропике (тропике Рака) 22 июня, на Южном тропике (тропике Козерога) – 22 декабря.

Между тропиками и полярными кругами расположены умеренные пояса. В умеренных поясах Солнце никогда не бывает в зените, но угол падения солнечных лучей зимой и летом очень отличается, поэтому чётко выражена смена времён года. Однако в течение суток обязательно бывает смена дня и ночи.

Следствие вращения Земли вокруг Солнца фото

Между полярными кругами и полюсами расположены два холодных пояса. В холодных поясах температуры всегда низкие и наблюдаются явления полярного дня и полярной ночи.

Таблица 1. Продолжительность полярного дня и полярной ночи на разных широтах Северного полушария (в сутках)

Широта Продолжительность полярного дня Продолжительность полярной ночи
66,5° 1 1
70° 64 60
80° 133 126
90° 186 179

 

Положение тропиков и полярных кругов не остаётся постоянным, оно изменяется в зависимости от смещения плоскости наклона орбиты Земли. Плоскость земной орбиты колеблется в пространстве и за 40 000 лет наклон к экватору изменяется от 24°36′ до 21°58′. Это сопровождается расширением и сужением поясов освещения. Если бы ось Земли была перпендикулярна плоскости орбиты, то пояса не выделялись бы вовсе. Если бы ось Земли была вертикальной, то в каждой точке Земли было бы одно и то же время года, один сезон: на экваторе всегда лето, на полюсах лютая зима, а в умеренных широтах весна или осень.

Движение Земли вокруг Солнца и смена времен года

Движение Земли вокруг Солнца – важная причина смены времён года, вторая важная причина – это угол наклона оси вращения Земли к её орбите. Если бы наклона небыло, времена года в каждой точке Земли были бы постоянными.

Продолжительность светового дня и смена времён года тесно связаны. Чем длиннее день, тем больше солнечного тепла получает поверхность Земли. В природе изменение количества солнечного тепла вызывает смену времён года.

Движение Земли вокруг Солнца: наклон земной оси и смена времён года фото
Наклон земной оси — главная причина смены времён года
Автор: North_season.jpg: Tauʻolunga derivative work: Q Valda (talk) — North_season.jpg, CC BY-SA 2.5

Времена года – четыре периода, отличающиеся погодными условиями: весна, лето, осень и зима. Причиной сезонных изменений погоды является наклон оси вращения Земли к плоскости её орбиты, в результате чего Земля в течение года наклоняется к Солнцу то Северным полушарием, то Южным. Поэтому деление года на четыре сезона имеет строгую астрономическую основу.

За начало весны в Северном полушарии Земли астрономы принимают момент весеннего равноденствия, т. е. момент, когда Солнце, двигаясь по эклиптике, переходит из южного полушария небесной сферы в северное, пересекая небесный экватор в точке весеннего равноденствия. По современному календарю это случается 20, либо 21 марта.

В день весеннего равноденствия, так же как и в день осеннего равноденствия, по всей Земле продолжительность дня равна продолжительности ночи. Весна в Северном полушарии длится до 21, либо до 22 июня (день летнего солнцестояния), когда Солнце достигает высшей точки эклиптики, проходя в полдень через зенит на широте Северного тропика и на широте Северного полярного круга единственный в году раз не заходит под горизонт. В это время в Северном полушарии Земли самый длинный день. По астрономическому календарю в Северном полушарии наступает лето, которое продолжается до 23 сентября – дня осеннего равноденствия. Затем лето сменяется осенью.

Движение Земли вокруг Солнца причина смены времён года и дня и ночи фото

Концом осени в Северном полушарии астрономы считают 21, либо 22 декабря – день зимнего солнцестояния, когда Солнце опускается на эклиптике в самую нижнюю её точку. В день зимнего солнцестояния Солнце в полдень проходит через зенит на широте Южного тропика и единственный раз в году не заходит на широте Южного полярного круга. С этого момента до дня весеннего равноденствия в северном полушарии Земли стоит зима.

Долгота дня на экваторе Земли в течение всего года постоянна и равна продолжительности ночи. Здесь сезонные изменения погоды не связаны непосредственно с изменением склонения Солнца.

В Южном полушарии Земли сезоны сдвинуты на полгода: приход лета в северном полушарии знаменует наступление зимы в южном, осень северного полушария приходится на весну южного.

Эллиптичность орбиты Земли и неравномерность её обращения вокруг Солнца оказывает некоторое влияние на продолжительность времён года. Поскольку Земля подходит ближе всего к Солнцу в начале января и движется в это время быстрее всего, астрономическая зима в Северном полушарии длится 89 сут., а лето – 93,6 сут. В Южном полушарии соответственно зима оказывается несколько длиннее лета.

Гораздо более сильное влияние на сезонные изменения погоды оказывают не эллиптичность орбиты Земли, а тёплые и холодные течения, горы, преобладающие ветры. Поэтому в повседневной жизни чаще говорят о смене времён года не по астрономическим, а по природным признакам, пользуясь среднесуточными температурами.

Движение Земли вокруг Солнца и календарь

Календарь – это система исчисления промежутков времени, основанная на периодичности таких явлений природы, как смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времён года. Первое из этих явлений определяет меру времени – сутки; второе – синодический месяц, средняя продолжительность которого составляет 29,5306 сут.; третье – тропический год, равный в среднем 365,2422 сут.

Синодический месяц и тропический год не содержат целого числа средних солнечных суток. Таким образом, все эти три меры времени несоизмеримы, и невозможно достаточно просто выразить одну из них через другую. Трудно, например, подобрать некоторое точное число тропических годов, в которых бы содержалось целое число лунных месяцев и целое число суток.

Стремление хотя бы до некоторой степени согласовать между собой сутки,  месяц и год привело к тому, что в разные эпохи, разными народами было создано много различных календарей, которые можно разделить на три главных типа:

  • лунные;
  • солнечные;
  • лунно-солнечные.

В основе лунных календарей лежит продолжительность синодического месяца, в основе солнечных – продолжительность тропического года, а лунно-солнечные основаны на обоих этих периодах.

Лунный календарь

Родина лунного календаря – Вавилония. Год в этом календаре состоял из 12 лунных месяцев по 29 или по 30 дней. Мусульманский (магометанский) лунный календарь существует и в наше время в ряде арабских стран. Количество дней в месяцах в этом календаре меняется с таким расчетом, чтобы первое число месяца начиналось с появления на небе «нового месяца», т. е. в новолуние.

Продолжительность года – 354 или 355 средних солнечных суток, т. е. он короче солнечного года на 10 суток.

Лунно-солнечный календарь

Лунно-солнечный календарь более совершенный. В нём лунные месяцы приблизительно согласуются с солнечным годом. Один из первых таких календарей появился в начале I тысячелетия до новой эры, в Древней Греции. Год делился на 12 месяцев, каждый из которых начинался с новолуния. Для связи же с временами года (солнечным годом) периодически вставлялся дополнительный 13-й месяц. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре.

Солнечный календарь

Его основа – движение Земли вокруг Солнца. Один из первых солнечных календарей зародился в Древнем Египте за несколько тысячелетий до новой эры. Египтяне заметили, что наступление летнего солнцестояния связано с первым предутренним восходом Сириуса (созвездие Большого Пса), самой яркой звезды неба. Было замечено также, что предутренние восходы Сириуса приблизительно совпадают с началом разлива Нила. А для египтян разливы Нила имели исключительно важное значение, так как от них зависел урожай важнейших злаковых культур.

Древнеегипетский календарь фото
Древнеегипетский календарь из гробницы
Автор: NebMaatRa

Наблюдения появления Сириуса позволили определить продолжительность года, которая сначала была принята равной 360, а затем 365 сут.

На основе этих наблюдений был разработан календарь. Год делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. Год был разделён на 3 сезона по 4 месяца в каждом:

  • время разлива Нила;
  • время сева;
  • время сбора урожая.

После уточнения продолжительности солнечного года дополнительные 5 дней добавлялись в конце года.

Солнечный календарь, которым пользуются большинство стран мира, ведёт свою родословную от календаря древних римлян. Точных сведений о зарождении римского календаря нет. Однако известно, что около VIII в. до н. э. римляне использовали календарь, в котором год состоял из 10 месяцев и содержал 304 дня. В VII в. до н. э. была произведена реформа римского календаря: к календарному году добавили ещё 2 месяца, а число дней увеличилось до 355. Но всё же календарный год был короче тропического более чем на 10 суток и календарные числа с каждым годом всё менее соответствовали явлениям природы.

Римский календарь фото
Римский календарь
Автор: jacinta lluch valero, CC BY-SA 2.0

Чтобы устранить это несоответствие, каждые два года вставляли добавочный месяц, который содержал попеременно то 22, то 23 дня. Таким образом, каждое четырёхлетие состояло из двух годов по 355 дней и двух удлинённых годов (по 377 и по 378 дней). Средняя продолжительность календарного года за четырёхлетие составляла 366,25 сут., что больше продолжительности тропического года на сутки с лишним.

Чтобы избежать расхождения между календарными числами и явлениями природы, надо было время от времени изменять продолжительность добавочных месяцев. Это было обязанностью жрецов, которые часто злоупотребляли своей властью, произвольно удлиняя или укорачивая год. В результате календарная система оказалась настолько запутанной, что, например, праздник жатвы по календарю иногда приходилось отмечать не летом, а зимой.

Новая реформа римского календаря была произведена в 46 г. до новой эры – юлианский календарь. В нём три года подряд содержат по 365 суток (простой), а четвёртый – 366 сут. (високосный). Високосными считаются те годы, номера которых делятся на 4 без остатка. В високосном году в феврале 29 дней, в простом – 28. Продолжительность года в юлианском календаре в среднем за 4 года равна 365,25 средних солнечных суток, т.е. календарный год длинее тропического всего лишь на 0,0078 сут. За 128 лет это даёт расхождение в 1 сутки, а за 400 лет – около 3 суток. С течением времени календарь запаздывал всё больше и больше.

Весеннее равноденствие каждые 128 лет отступало по юлианскому календарю на 1 сут. и XVI в. перекочевало уже на 11 марта. Это осложняло расчеты церковных праздников, и тогдашний глава католической церкви Григорий XIII создал специальную комиссию. Она должна была исправить календарь так, чтобы весеннее равноденствие вернулось к 21 марта и больше не отставало от этой даты.

В 1582 г. было решено после четверга 4 октября пропустить в счету 10 суток и следующий день считать пятницей 15 октября, а в будущем соблюдать «правило високосов». Согласно этому правилу, «вековые» годы, оканчивающиеся на 2 нуля, являются високосными только в случае, если они делятся на 400. В противном случае, в отличие от юлианского календаря, они должны быть простыми. Так, 1600-й год – високосный, а 1700, 1800 и 1900-й – простые. Вот и получится, что за 400 лет из календаря исключается 3 сут.

Новая система календаря стала называться григорианским календарём или новым стилем. Григорианский календарь был введён в большинстве европейских стран в течение XVI – XVII вв.

В России на новый стиль перешли в 1918 г. В этом году по декрету Советского правительства вместо 1 февраля стали считать 14 февраля, так как расхождение юлианского и григорианского календарей к 1918 г. составило 13 сут.

Юлианский календарный год длиннее солнечного года почти на 11 ¼ мин., а григорианский – всего на 26 с. Лишние сутки накопятся только в 50-м веке новой эры. Для практических надобностей большей точности и не нужно.

Начало календарного года (Новый год) – понятие условное. В прошлом в некоторых странах Новый год начинался и 25 марта, и 25 декабря, и в другие дни. В Древней Руси год по языческим обычаям начинался весной, с тёплых мартовских дней, когда приступали к полевым работам. С введением христианства православная церковь приняла юлианский календарь и эру «от сотворения мира» («сотворение мира» христианская церковь приурочила к 5508 г. до рождества Христова), а начало года перенесли на 1 сентября.

По старинному обычаю и царь Пётр I  встречал Новый год (7208 г. от «сотворения мира») 1 сентября. Но 19 декабря 7208 г. объявили царский указ: впредь лета считать не с 1 сентября, а с 1 января и не от «сотворения мира», а от рождества Христова.

Такая система счёта лет теперь принята большинством государств и называется нашей или новой эрой (н. э.).

Установление 12 месяцев в году и 7 дней в неделе имеет астрономическое обоснование, но, по сути дела, также является условным и сохраняется по традиции.

Это интересно

Служба времени – комплекс работ, связанных с определением, хранением и распространением точного времени. Службами времени также называют специальные лаборатории научно-исследовательских институтов, обсерваторий и других учреждений, которые выполняют эти работы. Возникла она в глубокой древности и существует по настоящее время. В России сегодня работает служба точного времени, в которую можно позвонить по номеру «100».


Зодиак

В своём годовом движении среди звёзд Солнце описывает на небесной сфере полную окружность – эклиптику. Перемещаясь по эклиптике, Солнце последовательно переходит из одного созвездия в другое, таких созвездий 13, они образуют так называемый пояс зодиака и называются зодиакальными. «Зодиак» – имеющий тот же корень, что нынешний «зоопарк»; по-русски его переводят как «круг животных». Большинство из зодиакальных созвездий действительно носят названия животных, остальным народная фантазия дала символические названия.

Знаки зодиака фото
Знаки зодиака
  1. В марте Солнце находится в созвездии Рыб. Все звёзды этого созвездия слабые, не ярче 3-й звёздной величины. В созвездии рыб расположена точка весеннего равноденствия, в которой Солнце переходит из Южного полушария в Северное.
  2. В апреле Солнце вступает в созвездие Овна (Овен – вышедшее из употребления слово, соответствующее мужскому роду от слова «овца»). Около 2 тыс. лет назад в этом созвездии находилась точка весеннего равноденствия. Сейчас, вследствие прецессии, она сместилась в созвездие Рыб.
  3. В мае – Солнце в созвездии Тельца. В этом созвездии около сотни звёзд, видимых невооружённым глазом. Наиболее яркая – Альдебаран – красный гигант. В 1054 году в созвездии Тельца произошла вспышка сверхновой звезды. В настоящее время на месте этой вспышки находится возникшая Крабовидная туманность.
  4. В июне Солнце приходит в созвездие Близнецов. Наиболее яркие звёзды этого созвездия – Поллукс и Кастор. В этом созвездии расположена точка летнего солнцестояния.
  5. В июле – Солнце в созвездии Рака. В этом созвездии нет ни одной яркой звезды.
  6. В двадцатых числах августа Солнце вступает в созвездие Льва. В нём несколько десятков звёзд. Наиболее яркие – Регул и Денебола.
  7. В сентябре дневное светило – в созвездии Девы. Наиболее яркая звезда этого созвездия – Спика. В созвездии Девы был обнаружен один из первых квазаров. В нём расположена точка осеннего равноденствия.
  8. В октябре Солнце проходит созвездие Весов – небольшое созвездие, в котором невооружённым глазом видны всего три звезды.
  9. В ноябре Солнце – в созвездии Скорпиона. Самая яркая звезда этого созвездия – красноватый Анторес. Интересна звезда Дзета Скорпиона – её светимость превосходит светимость Солнца в 400 000 раз.
  10. В ноябре же Солнце движется по созвездию Стрельца. В направлении этого созвездия находится центр нашей галактики.
  11. В ноябре-декабре – светило проходит в области созвездия Змееносец (в астрологии он не учитывается, но видимый путь Солнца проходит и по нему).
  12. В январе – Солнце в созвездии Козерога, не содержащем ярких звёзд.
  13. В феврале Солнце в созвездии Водолея.

Ещё в древности все зодиакальные созвездия получили символические обозначения, которые употребляются до нашего времени. Символа нет только у созвездия Змееносец.

Источник: tvoiklas.ru

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.