Už od 16. století, kdy Nicolaus Copernicus prokázal, že Země se otáčí kolem Slunce, vědci neúnavně pracují, aby porozuměli vztahu matematicky. Pokud se toto jasné nebeské tělo - od kterého závisí roční období, denní cyklus a veškerý život na Zemi - točí kolem nás, jaká je přesně povaha naší oběžné dráhy kolem něj?
Po několik staletí astronomové použili vědeckou metodu k zodpovězení této otázky a určili, že oběžné dráhy Země kolem Slunce mají mnoho fascinujících charakteristik. A to, co našli, nám pomohlo pochopit, proč měříme čas tak, jak to děláme.
Orbitální charakteristiky:
Zaprvé, rychlost oběžné dráhy Země kolem Slunce je 108 000 km / h, což znamená, že naše planeta urazí 940 milionů km během jediné oběžné dráhy. Země dokončí jednu oběžnou dráhu každých 365,242199 průměrných slunečních dnů, což je dlouhá cesta k vysvětlení, proč je třeba další kalendářní den každé čtyři roky (aka. Během přestupného roku).
Vzdálenost planety od Slunce se mění v závislosti na oběžné dráze. Ve skutečnosti není Země nikdy ze stejné vzdálenosti od Slunce ze dne na den. Když je Země nejblíže ke Slunci, říká se, že je na perihelionu. K tomu dochází každý rok kolem 3. ledna, kdy je Země ve vzdálenosti asi 147 098 074 km.
Průměrná vzdálenost Země od Slunce je asi 149,6 milionů km, což je také označováno jako jedna astronomická jednotka (AU). Když je ve své nejvzdálenější vzdálenosti od Slunce, říká se, že Země je na aphelionu - což se děje kolem 4. července, kdy Země dosáhne vzdálenosti asi 152 097 701 km.
A ti z vás na severní polokouli si všimnou, že „teplé“ nebo „chladné“ počasí se neshoduje s blízkostí Země ke Slunci. To je určováno axiálním nakláněním (viz níže).
Eliptická dráha:
Dále je zde povaha orbity Země. Spíše než být dokonalým kruhem se Země pohybuje kolem Slunce rozšířeným kruhovým nebo oválným vzorem. Toto je známé jako „eliptická“ orbita. Tento orbitální vzor poprvé popsal německý matematik a astronom Johannes Kepler ve své klíčové práci Astronomia nova (Nová astronomie).
Poté, co změřil oběžné dráhy Země a Marsu, si všiml, že občas oběžné dráhy obou planet vypadaly, že se zrychlují nebo zpomalují. To se časově shodovalo přímo s aphelionem a perihelionem planet, což znamená, že vzdálenost planet od Slunce nesla přímý vztah k rychlosti jejich oběžných drah. To také znamenalo, že Země i Mars neměly oběžné dráhy Slunce v dokonale kruhových vzorcích.
Při popisu povahy eliptických drah vědci používají faktor známý jako „excentricita“, který se vyjadřuje ve formě čísla mezi nulou a jedním. Pokud je excentricita planety blízká nule, pak elipsa je téměř kruh. Pokud je blízko jedné, je elipsa dlouhá a štíhlá.
Oběžná dráha Země má excentricitu menší než 0,02, což znamená, že je velmi blízko kruhové. Proto je rozdíl mezi vzdáleností Země od Slunce u perihelionu a aphelionu velmi malý - méně než 5 milionů km.
Sezónní změna:
Zatřetí, existuje role Země, kterou hraje orbita v ročních obdobích, které jsme zmínili výše. Čtyři roční období jsou dána skutečností, že Země je nakloněna 23,4 ° na svislé ose, která se označuje jako „axiální náklon“. Toto tázání na naší oběžné dráze určuje slunovraty - bod na oběžné dráze maximálního axiálního náklonu směrem nebo od Slunce - a rovnodennosti, když směr náklonu a směr ke Slunci jsou kolmé.
Stručně řečeno, když je severní polokoule nakloněna od Slunce, zažívá zimu, zatímco jižní polokoule zažívá léto. O šest měsíců později, když je severní polokoule nakloněna směrem ke Slunci, je sezónní pořadí obráceno.
Na severní polokouli se zimní slunovrat vyskytuje kolem 21. prosince, letní slunovrat je blízko 21. června, jarní rovnodennost je kolem 20. března a podzimní rovnodennost je kolem 23. září. Axiální náklon na jižní polokouli je přesně opačným směrem než na severní polokouli. Sezónní efekty na jihu se tak zvrátí.
I když je pravda, že Země má perihelion nebo bod, ve kterém je nejblíže ke Slunci, a aphelion, jeho nejvzdálenější bod od Slunce, rozdíl mezi těmito vzdálenostmi je příliš minimální na to, aby měl jakýkoli významný dopad na roční období Země. a klima.
Lagrange Body:
Další zajímavá charakteristika oběžné dráhy Země kolem Slunce souvisí s Lagrangeovými body. Jedná se o pět pozic v orbitální konfiguraci Země kolem Slunce, kde kombinovaná gravitační síla Země a Slunce poskytuje přesně centripetální sílu potřebnou k oběžné dráze s nimi.
Pět Lagrangeových bodů mezi Zemí je označeno (poněkud nepředstavitelně) L1 až L5. L1, L2 a L3 sedí podél přímky, která prochází Zemí a Sluncem. L1 leží mezi nimi, L3 je na opačné straně Slunce než Země a L2 je na opačné straně Země než L1. Tyto tři Lagrangeovy body jsou nestabilní, což znamená, že satelit umístěný na kterémkoli z nich se bude pohybovat mimo kurz, pokud bude narušen v nejmenším.
Body L4 a L5 leží na špičkách dvou rovnostranných trojúhelníků, kde Slunce a Země tvoří dva dolní body. Tyto body lemují podél orbity Země, s L4 60 ° za ní a L5 60 ° vpřed. Tyto dva Lagrangeovy body jsou stabilní, a proto jsou oblíbeným cílem satelitů a kosmických dalekohledů.
Studium orbity Země kolem Slunce naučilo vědce hodně o jiných planetách. Vědět, kde planeta sedí ve vztahu k její mateřské hvězdě, její orbitální periodě, její axiální náklon a řada dalších faktorů, jsou rozhodující pro to, zda na jednom může existovat život a zda člověk může jednoho dne žít tam.
Zde jsme v Space Magazine napsali mnoho zajímavých článků o oběžné dráze Země. Zde je 10 zajímavých faktů o Zemi: Jak daleko je Země od Slunce ?, Jaká je rotace Země ?, Proč jsou roční období? A Co je axiální náklon Země?
Další informace naleznete v tomto článku o NASA-Window's k článku Universe o eliptických drahách nebo podívejte se na Zemi NASA: Přehled.
Astronomie Cast také espidoes, které jsou relevantní pro předmět. Zde jsou ukázky BQuestions: černé černé díry, nevyvážení Země a znečištění vesmíru.
Zdroje:
- Wikipedia - Země orbita
- NASA: Windows do vesmíru - orbita Země
- NASA: Zeptejte se astrofyzika - rychlost rotace Země
