Amióta a 16. századtól Nicolaus Kopernikusz bebizonyította, hogy a Föld a Nap körül kering, a tudósok fáradhatatlanul dolgoznak azon, hogy matematikailag megértsék a kapcsolatot. Ha ez a fényes égitest – amelytől függenek az évszakok, a napi ciklus és a földi élet egésze – nem kering körülöttünk, akkor pontosan mi a körülötte keringő pályánk?
A csillagászok több évszázadon keresztül alkalmazták a tudományos módszert a kérdés megválaszolására, és megállapították, hogy a Föld keringése a Nap körül számos lenyűgöző tulajdonsága van. És amit találtak, az segített megértenünk, miért mérjük az időt úgy, ahogyan tesszük.
Orbitális jellemzők:
Először is, a Föld Nap körüli keringési sebessége 108 000 km/h, ami azt jelenti, hogy bolygónk 940 millió km-t tesz meg egyetlen keringés alatt. A Föld minden 365,242199 átlagos szoláris napon megtesz egy pályát, ez a tény nagyban megmagyarázza, miért van szükség négyévente (más néven szökőévben) egy plusz naptári napra.
A bolygó Naptól való távolsága keringése során változik. Valójában a Föld napról napra soha nem azonos távolságra van a Naptól. Amikor a Föld a legközelebb van a Naphoz, azt mondják, hogy a perihéliumban van. Ez minden év január 3-a körül történik, amikor a Föld körülbelül 147 098 074 km távolságra van.
A Föld átlagos távolsága a Naptól körülbelül 149,6 millió km, amelyet egy csillagászati egységnek (AU) is neveznek. Amikor a legtávolabb van a Naptól, a Föld afelionban van – ez július 4-e körül történik, amikor a Föld eléri a 152 097 701 km-es távolságot.
Az északi féltekén élők pedig észre fogják venni, hogy a „meleg” vagy „hideg” időjárás nem esik egybe azzal, hogy a Föld milyen közel van a Naphoz. Ezt a tengelyirányú dőlés határozza meg (lásd alább).
Elliptikus pálya:
Ezután a Föld keringésének természete. Ahelyett, hogy tökéletes kör lenne, a Föld egy kiterjesztett kör vagy ovális mintázatban mozog a Nap körül. Ez az úgynevezett „elliptikus” pálya. Ezt a pályamintát először Johannes Kepler német matematikus és csillagász írta le alapművében.új csillagászat(Új csillagászat).
Kepler három mozgástörvényének illusztrációja, amelyek két bolygót mutatnak be, amelyek ellipszis alakúak a Nap körül. Jóváírás: Wikipédia/Hankwang
Miután megmérte a Föld és a Mars pályáját, észrevette, hogy időnként mindkét bolygó keringése felgyorsulni vagy lelassulni látszott. Ez közvetlenül egybeesett a bolygók aphelionjával és perihéliumával, ami azt jelenti, hogy a bolygók Naptól való távolsága közvetlen összefüggésben van keringési sebességükkel. Ez azt is jelentette, hogy a Föld és a Mars sem keringett a Nap körül tökéletesen körkörös mintázatban.
Az elliptikus pályák természetének leírására a tudósok egy „excentricitás” néven ismert tényezőt használnak, amelyet nulla és egy közötti szám formájában fejeznek ki. Ha egy bolygó excentricitása közel nulla, akkor az ellipszis majdnem egy kör. Ha közel van egyhez, akkor az ellipszis hosszú és karcsú.
A Föld pályájának excentricitása kisebb, mint 0,02, ami azt jelenti, hogy nagyon közel áll a kör alakúhoz. Ezért nagyon kicsi a különbség a Föld Naptól való távolsága között a perihéliumban és az aphelionban – kevesebb, mint 5 millió km.
Szezonális változás:
Harmadszor, ott van a Föld keringésének szerepe az évszakokban, amire fent hivatkoztunk. A négy évszakot az határozza meg, hogy a Föld 23,4°-kal meg van dőlve a függőleges tengelyén, amit „axiális dőlésnek” neveznek. A pályánkon ez a furcsaság határozza meg a napfordulókat – a Nap felé vagy attól távolodó maximális tengelyirányú pályán lévő pontot – és a napéjegyenlőségeket, amikor a dőlés iránya és a Nap iránya merőleges.
Egy év leforgása alatt a tengely tájolása a térben rögzített marad, ami változásokat idéz elő a napsugárzás eloszlásában. Köszönetnyilvánítás: NOAA/Thomas G. Andrews
Röviden, amikor az északi félteke el van döntve a Naptól, tél van, míg a déli féltekén nyár. Hat hónappal később, amikor az északi félteke a Nap felé billen, az évszakok sorrendje megfordul.
Az északi féltekén a téli napforduló december 21-e, a nyári napforduló június 21-e, a tavaszi napéjegyenlőség március 20-a, az őszi napéjegyenlőség pedig szeptember 23-a körül van. A tengelyirányú dőlés a déli féltekén pontosan ellentétes az északi féltekén tapasztalható iránnyal. Így a szezonális hatások délen megfordulnak.
Bár igaz, hogy a Földnek van perihéliuma vagy pontja, ahol a legközelebb van a Naphoz, és egy aphelion, amely a Naptól legtávolabbi pontja, a távolságok közötti különbség túl minimális ahhoz, hogy jelentős hatással legyen a Föld évszakaira. és az éghajlat.
Lagrange pontok:
A Föld Nap körüli pályájának egy másik érdekes jellemzője az Lagrange pontok . Ez az az öt helyzet a Föld Nap körüli pályakonfigurációjában, ahol a Föld és a Nap kombinált gravitációs vonzása pontosan azt a centripetális erőt adja, amely a velük való keringéshez szükséges.
Nap-Föld Lagrange-pontok. Jóváírás: Xander89/Wikimedia Commons
A Föld közötti öt Lagrange-pontot (némileg fantáziátlanul) L1-től L5-ig jelölik. L1, L2 és L3 egy egyenes vonal mentén helyezkednek el, amely áthalad a Földön és a Napon. L1 van köztük, L3 a Napnak a Földdel ellentétes oldalán, L2 pedig a Föld L1-el ellentétes oldalán található. Ez a három Lagrange-pont instabil, ami azt jelenti, hogy a bármelyikükhöz elhelyezett műhold elmozdul, ha egy kicsit is megzavarják.
Az L4 és L5 pont a két egyenlő oldalú háromszög csúcsaiban található, ahol a Nap és a Föld alkotja a két alsó pontot. Ezek a pontok a Föld pályája mentén fekszenek, az L4 60°-kal mögötte, az L5 pedig 60°-kal előtte. Ez a két Lagrange-pont stabil, ezért népszerű célpontok a műholdak és az űrteleszkópok számára.
A Föld Nap körüli pályájának tanulmányozása sok mindent megtanított a tudósoknak más bolygókról is. Annak ismerete, hogy egy bolygó hol helyezkedik el szülőcsillagához viszonyítva, keringési periódusa, tengelydőlése és számos egyéb tényező, mind központi szerepet játszanak annak meghatározásában, hogy létezhet-e élet egy bolygón, és hogy egy napon élhet-e emberi lény. ott.
Sok érdekes cikket írtunk a Föld keringéséről itt, a Universe Today oldalon. Íme 10 érdekes tény a Földről , Milyen messze van a Föld a Naptól? , Mi a Föld forgása? , Miért vannak évszakok? , és Mi a Föld tengelydőlése?
További információért tekintse meg ezt a NASA- Window’s to the Universe című cikket elliptikus pályák vagy nézd meg a NASA-t Föld: Áttekintés .
Az Astronomy Cast olyan espidókat is tartalmaz, amelyek relevánsak a témában. Íme BQuestions Show: Fekete fekete lyukak, a Föld kiegyensúlyozatlansága és az űrszennyezés .
Források: