Siitä lähtien, kun Nicolaus Copernicus osoitti maan kääntyneen auringossa, 1500-luvulta lähtien tutkijat ovat väsymättä työskennelleet ymmärtämään suhdetta matemaattisesti. Jos tämä kirkas taivaankappale - josta riippuvat vuodenajat, vuorokausipäivä ja koko maapallon elämä - ei pyöri ympärillämme, niin mikä on sen ympärillä olevan kiertoradan luonne?
Tähtitieteilijät ovat käyttäneet tieteellistä menetelmää useiden vuosisatojen ajan vastatakseen tähän kysymykseen ja todenneet, että Maan kiertoradalla Auringon ympärillä on monia kiehtovia ominaisuuksia. Ja heidän löytämänsä ovat auttaneet meitä ymmärtämään, miksi mittaamme aikaa tapaan, jolla teemme.
Kiertoradan ominaisuudet:
Ensinnäkin, maan kiertoradan nopeus auringon ympärillä on 108 000 km / h, mikä tarkoittaa, että planeettamme kulkee 940 miljoonaa km yhden kiertoradan aikana. Maa suorittaa yhden kiertoradan jokaista aurinkopäivää kohden 365.242199. Tämä tosiasia on pitkä matka selittämään miksi tarvitaan lisäkalenteripäivä joka neljäs vuosi (aka. Karkausvuoden aikana).
Maapallon etäisyys auringosta vaihtelee sen kiertäessä. Itse asiassa, Maa ei ole koskaan sama etäisyys auringosta päivittäin. Kun maa on lähinnä aurinkoa, sen sanotaan olevan perihelionissa. Tämä tapahtuu noin kunkin vuoden 3. tammikuuta, kun maa on noin 147 098 074 km etäisyydellä.
Maan keskimääräinen etäisyys auringosta on noin 149,6 miljoonaa km, jota kutsutaan myös yhdeksi tähtitieteelliseksi yksiköksi (AU). Kun se on kaukana etäisyydestään Auringosta, maan sanotaan olevan afelionissa - mikä tapahtuu 4. heinäkuuta ympäri, jolloin Maa saavuttaa noin 152 097 701 km: n etäisyyden.
Ja ne teistä, jotka sijaitsevat pohjoisella pallonpuoliskolla, huomaa, että ”lämmin” tai ”kylmä” sää ei ole sama kuin kuinka lähellä maapallon on aurinko. Se määritetään aksiaalisen kallistuman avulla (katso alla).
Elliptinen kiertorata:
Seuraavaksi on maapallon kiertoradan luonne. Sen sijaan, että se olisi täydellinen ympyrä, maa liikkuu Auringon ympäri laajennetulla ympyrä- tai soikeakuviolla. Tätä kutsutaan ”elliptiseksi” kiertoradaksi. Tämän kiertoradan kuvasi ensin saksalainen matemaatikko ja tähtitieteilijä Johannes Kepler kotiteoksessaan Astronomia nova (Uusi tähtitiede).
Mitattuaan maapallon ja Marsin kiertoradat, hän huomasi, että toisinaan molempien planeettojen kiertoradat näyttivät nopeuttavan tai hidastuvan. Tämä osui suoraan planeettojen aphelioniin ja perihelioniin, mikä tarkoittaa, että planeettojen etäisyys auringosta oli suorassa suhteessa niiden kiertoratojen nopeuteen. Se tarkoitti myös, että sekä Maa että Mars eivät kiertäneet aurinkoa täydellisesti pyöreinä kuvioina.
Kuvaaessaan elliptisen kiertoradan luonnetta, tutkijat käyttävät tekijää, jota kutsutaan ”epäkeskeisyydeksi”, joka ilmaistaan luvuna nollan ja yhden välillä. Jos planeetan epäkeskeisyys on lähellä nollaa, ellipsi on melkein ympyrä. Jos se on lähellä yhtä, ellipsi on pitkä ja hoikka.
Maan kiertoradan eksentrisyys on alle 0,02, mikä tarkoittaa, että se on hyvin lähellä pyöreää. Siksi ero maapallon etäisyyden päässä auringosta perihelionissa ja aphelionissa on hyvin pieni - alle 5 miljoonaa km.
Vuodenajan muutos:
Kolmanneksi, siinä on rooli, jota Maan kiertorata pelaa vuodenaikoina, johon edellä viittasimme. Neljä vuodenaikaa määrää se, että maata kallistetaan 23,4 ° pystyakselillaan, jota kutsutaan ”aksiaalikulmaksi”. Tämä kiertoradalla oleva pyörre määrittää solstiteetit - maksimaalisen aksiaalisen kallistumisen kiertoradan pistettä kohti aurinkoa tai poispäin - ja päiväntasaajat, kun kallistussuunta ja suunta aurinkoon ovat kohtisuorassa.
Lyhyesti sanottuna, kun pohjoinen pallonpuolisko on kallistettu pois auringosta, se kokee talven, kun taas eteläinen pallonpuolisko kokee kesän. Kuusi kuukautta myöhemmin, kun pohjoinen pallonpuolisko on kallistettu kohti aurinkoa, vuodenaikojen järjestys kääntyy.
Pohjoisella pallonpuoliskolla talvipäivänseisaus tapahtuu noin 21. joulukuuta, kesäpäivänseisaus on lähellä 21. kesäkuuta, kevätpäiväntasaus on noin 20. maaliskuuta ja syksyinen päiväntasaus on noin 23. syyskuuta. Aksiaalinen kallistus eteläisellä pallonpuoliskolla on täsmälleen päinvastainen kuin suunta pohjoisella pallonpuoliskolla. Siten kausivaihtelut etelässä ovat päinvastaisia.
Vaikka on totta, että maapallolla on perihelion tai kohta, jossa se on lähinnä aurinkoa, ja afelion, kauimpana pisteenä aurinkoon, näiden etäisyyksien ero on liian pieni, jotta sillä olisi merkittävää vaikutusta maapallon vuodenaikoihin. ja ilmasto.
Lagrange-pisteet:
Toinen mielenkiintoinen maapallon kiertorata Auringon ympäri liittyy Lagrange-pisteisiin. Nämä ovat viisi sijaintia maan kiertoradan konfiguraatiossa auringon ympärillä, missä maan ja auringon yhdistetty painovoima vetää tarkalleen sen keskikokoisen voiman, joka tarvitaan kiertämään niiden kanssa.
Viisi maapallon välistä Lagrange-pistettä on merkitty (melkein kuvitteettomasti) L1 - L5. L1, L2 ja L3 istuvat suoraa linjaa pitkin, joka kulkee maan ja auringon läpi. L1 istuu niiden välissä, L3 on Auringon vastakkaisella puolella maasta ja L2 on maan vastakkaisella puolella L1: stä. Nämä kolme Lagrange-pistettä ovat epävakaita, mikä tarkoittaa, että mihin tahansa niistä sijoitettu satelliitti siirtyy tieltä, jos häiriötä tapahtuu pienimmässäkin.
L4- ja L5-pisteet sijaitsevat kahden tasasivuisen kolmion kärjissä, joissa aurinko ja maa muodostavat kaksi alapintaa. Nämä osoittavat liem maapallon kiertorataa pitkin, L4 60 ° sen takana ja L5 60 ° eteenpäin. Nämä kaksi Lagrange-pistettä ovat vakaita, joten ne ovat suosittuja kohteita satelliiteille ja avaruusteleskoopeille.
Maan kiertoradan tutkiminen auringon ympärillä on opettanut tutkijoille paljon myös muista planeetoista. Tietäminen missä planeetta istuu suhteessa vanhempaan tähteen, sen kiertoradan jaksoon, sen aksiaaliseen kallistumaan ja lukuisiin muihin tekijöihin, ovat kaikki keskeisiä sen määrittämisessä, voiko yhdellä elämä olla, ja voisiko ihmisiä jonain päivänä elää vai ei siellä.
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita maan kiertoradalta täällä Space Magazine -lehdessä. Tässä on 10 mielenkiintoista tosiasiaa maasta, kuinka kaukana maa on auringosta? Mikä on maan kierto? Miksi siellä on vuodenajat? Ja mikä on maan aksiaalinen kallistus?
Lisätietoja saat tästä NASA-ikkunan artikkelista Universumin artikkeliin elliptisistä kiertoradasta tai NASAn Earthista: Yleiskatsaus.
Astronomia Näyttelee myös aiheeseen liittyviä espidoja. Tässä on BQuestions Show: Mustat mustat aukot, Maan epätasapaino ja Avaruuden pilaantuminen.
Lähteet:
- Wikipedia - Maan kiertorata
- NASA: Windows maailmankaikkeuteen - Maan kiertorata
- NASA: Kysy astrofysiikolta - Maapallon pyörimisnopeus
