В астрономията земната орбита е движението на Земята около Слънцето със средно разстояние от 149 597 870 км. Земята обикаля изцяло около Слънцето на всеки 365,2563666 дни (1 звездна година). При това движение Слънцето се движи спрямо звездите с 1° на ден (или диаметъра на Слънцето или Луната на всеки 12 часа) на изток, както се вижда от Земята. На Земята са нужни 24 часа, за да извърши оборот около оста си, след което Слънцето се връща на своя меридиан. Орбитална скоростДвижението на Земята около Слънцето е средно 30 км в секунда (108 000 км в час), което е достатъчно бързо, за да покрие диаметъра на Земята (около 12 700 км) за 7 минути или разстоянието до Луната (384 000 км) за 4 часа .

При изследване на северните полюси на Слънцето и Земята беше установено, че Земята се върти спрямо Слънцето в посока, обратна на часовниковата стрелка. Освен това Слънцето и Земята се въртят обратно на часовниковата стрелка около своите оси.

Орбитата на Земята, обикаляйки около Слънцето, изминава разстояние от приблизително 940 милиона км за една година.

История на изследването

Хелиоцентризмът е теорията, че Слънцето е в центъра на слънчевата система. Исторически хелиоцентризмът противоречи на геоцентризма, според който Земята е в центъра на Слънчевата система. През 16 век Николай Коперник въвежда работа на пълно работно времеза хелиоцентричния модел на Вселената, който в много отношения е подобен на геоцентричния модел на Птолемей Алмагест, представен през 2 век. Тази Коперникова революция твърди това ретроградно движениепланетите само изглеждаха така и не бяха очевидни.

Въздействие върху Земята

Поради наклона на земната ос (известен също като наклон на еклиптиката), наклонът на пътя на Слънцето в небето (както се вижда на земната повърхност) варира през цялата година. При наблюдение северна ширинаКогато Северният полюс е наклонен към Слънцето, можете да видите как дните стават по-дълги и Слънцето се издига по-високо. Тази ситуация води до повишаване на средните температури, тъй като количеството на слънчева светлинадостигайки повърхността. Когато северният полюс се отдалечи от слънцето, температурите обикновено стават по-ниски. В крайни случаи, когато слънчеви лъчине достигат северните арктически кръг, през определен период от деня изобщо няма светлина (това явление се нарича полярна нощ). Такива промени в климата (поради посоката на наклона на земната ос) се случват в зависимост от сезоните.

Събития в орбита

Според една астрономическа конвенция четирите сезона се определят от слънцестоенето, орбиталната точка с максимален наклон на оста към или далеч от Слънцето и равноденствието, при което посоката на наклона и посоката на Слънцето са перпендикулярни на всеки друго. В северното полукълбо зимното слънцестоене настъпва на 21 декември, лятното слънцестоене на 21 юли, пролетното равноденствие– 20 март и есенно равноденствие на 23 септември. Наклонът на оста в южното полукълбо е напълно противоположен на посоката й в северното полукълбо. Следователно сезоните на юг са противоположни на тези на север.

В съвремието Земята преминава перихелий на 3 януари и през афелий на 4 юли (за други епохи вижте прецесията и циклите на Миланкович). Промяната на посоката на Земята и Слънцето води до увеличаване на слънчева енергияс 6,9%, което достига Земята в перихелий спрямо афелий. Тъй като южното полукълбо се накланя към слънцето приблизително по същото време, когато Земята достига най-близката си точка от слънцето, в течение на една година южното полукълбо получава малко повече слънчева енергия от северното полукълбо. Този ефект обаче е по-малко значим от цялостна промянаенергия поради наклон на оста: по-голямата част от получената енергия се абсорбира от водите на южното полукълбо.

Сферата на Хил (гравитационната сфера на влияние) на Земята в радиус е 1 500 000 километра. Това е максималното разстояние, където гравитационно влияниеЗемята е по-силна от силата на по-далечните планети и Слънцето. Обектите, обикалящи около Земята, трябва да попаднат в този радиус, в противен случай те могат да се освободят поради гравитационното смущение на Слънцето.

Следващата диаграма показва връзката между линията на слънцестоенето и линията на asp на елиптичната орбита на Земята. Орбиталната елипса (ексцентричността е преувеличена за ефект) е показана в шест изображения на Земята в перихелий (периапсис - най-близката точка до Слънцето) от 2 до 5 януари: мартенското равноденствие от 20 до 21 март, точката на слънцестоенето през юни от 20 до 21 юни, могат да се видят и афелий (апоцентър - най-отдалечената точка от Слънцето) от 4 до 7 юли, септемврийско равноденствие от 22 до 23 септември и декемврийско слънцестоене от 21 до 22 декември. Моля, имайте предвид, че диаграмата показва преувеличена форма земна орбита. В действителност траекторията на орбитата на Земята не е толкова ексцентрична, колкото е показано на диаграмата.

От незапомнени времена човечеството се интересува от процесите, протичащи във Вселената. Защо слънцето изгрява всяка сутрин? Какво представлява Луната? Колко звезди има на небето? Земята върти ли се и с каква скорост?
Каква е скоростта на Земята?
Хората отдавна са наблюдавали смяната на деня с нощта и годишната последователност на сезоните. Какво означава това? По-късно беше доказано, че подобни промени са причинени от въртенето на нашата планета около оста си. Човечеството обаче не стигна веднага до това познание. Отне много години, за да се докаже очевидното този моментданни.
За дълго времехората не можеха да осъзнаят това явление, тъй като според тях човек е в състояние на спокойствие и в него не се вижда никакво движение. Подобно твърдение обаче не е правилно. Всички предмети около вас (маса, компютър, прозорец и други) са в движение. Как може да се движи? Това се дължи на въртенето на Земята около оста си. Освен това нашата планета се движи не само около оста си, но и около небесно тяло. Освен това траекторията му не е кръг, а прилича на елипса.
За да демонстрират особеностите на движението на небесното тяло, те често се обръщат към въртящия се връх. Неговите движения са много подобни на въртенето на Земята.
По късно научни методидоказано е, че нашата планета се движи. И така, Земята прави едно завъртане около оста си за един ден - двадесет и четири часа. Именно това е свързано със смяната на времето от деня, деня с нощта.
Масата на Слънцето е значително по-голяма от масата на Земята. Разстоянието между тези небесни тела достига сто и петдесет милиона километра. Проучванията показват, че скоростта на въртене на Земята достига тридесет километра в секунда. Пълен завойзавършен за една година. Освен това на всеки четири години се добавя още един ден, поради което имаме високосна година.
Но човечеството не стигна веднага до такива резултати. По този начин дори Г. Галилей се противопостави на теорията за въртенето на планетата. Това са твърденията, които демонстрира по следния начин. Ученият хвърли камък от върха на кулата и той падна в подножието на сградата. Галилей посочи, че въртенето на Земята ще измести мястото, където е паднал камъкът, но съвременни изследваниянапълно отричат ​​тези обвинения.
Въз основа на гореизложеното следва, че човечеството е изминало дълъг път към разбирането, че Земята е в постоянно движениеоколо Слънцето. Първо, планетата се върти около оста си. Нашето небесно тяло също се движи около светилото, което ни осигурява топлина. Това е причината за смяната на времето и сезоните.

За наблюдател, намиращ се в Северното полукълбо, например в европейската част на Русия, Слънцето обикновено изгрява на изток и изгрява на юг, заемайки най-много висока позицияв небето, след това се наклонява на запад и изчезва зад хоризонта. Това движение на Слънцето е само видимо и се причинява от въртенето на Земята около оста си. Ако погледнете Земята отгоре по посока на Северния полюс, тя ще се върти обратно на часовниковата стрелка. В същото време Слънцето остава на място, появата на неговото движение се създава поради въртенето на Земята.

Годишно въртене на Земята

Земята също се върти обратно на часовниковата стрелка около Слънцето: ако погледнете планетата отгоре, от Северния полюс. Тъй като земната ос е наклонена спрямо нейната равнина на въртене, тя я осветява неравномерно, докато Земята се върти около Слънцето. Някои области получават повече слънчева светлина, други по-малко. Благодарение на това се сменят сезоните и продължителността на деня.

Пролетно и есенно равноденствие

Два пъти в годината, на 21 март и 23 септември, Слънцето огрява еднакво Северното и Южното полукълбо. Тези моменти са известни като есенно равноденствие. През март в Северното полукълбо започва есента, а в Южното – есента. През септември, напротив, есента идва в северното полукълбо и пролетта в южното полукълбо.

Лятно и зимно слънцестоене

В Северното полукълбо на 22 юни Слънцето изгрява най-високо над хоризонта. Денят е с най-голяма продължителност, а нощта в този ден е най-кратка. Зимното слънцестоене настъпва на 22 декември - денят е най-много кратка продължителност, а нощта е възможно по-дълга. В южното полукълбо се случва обратното.

полярна нощ

Поради наклона земната осполярни и субполярни региони на северното полукълбо в зимни месецисе оказват без слънчева светлина - Слънцето изобщо не изгрява над хоризонта. Това явление е известно като полярна нощ. Подобна полярна нощ съществува и за околополярните региони. Южно полукълбо, разликата между тях е точно шест месеца.

Какво дава на Земята нейното въртене около Слънцето

Планетите не могат да не се въртят около своите звезди - в в противен случайте просто биха били привлечени и изгорени. Уникалността на Земята се състои в това, че нейният наклон на оста от 23,44° се оказа оптимален за възникването на цялото многообразие на живота на планетата.

Благодарение на наклона на оста сезоните се сменят, има различни климатични зони, осигуряващ разнообразието на земната флора и фауна. Промяна на топлината земната повърхностосигурява движение въздушни маси, което означава валежи под формата на дъжд и сняг.

Оптимално се оказва и разстоянието от Земята до Слънцето от 149 600 000 км. Малко по-нататък и водата на Земята ще бъде само под формата на лед. Ако беше по-близо, температурата щеше да е твърде висока. Самото възникване на живота на Земята и многообразието от неговите форми стана възможно именно благодарение на уникалното съвпадение на толкова много фактори.

Седите, стоите или лежите, докато четете тази статия и не усещате, че Земята се върти около оста си с главоломна скорост – приблизително 1700 км/ч на екватора. Скоростта на въртене обаче не изглежда толкова висока, когато се преобразува в km/s. Резултатът е 0,5 km/s - едва забележимо изражение на радара, в сравнение с другите скорости около нас.

Точно както другите планети в Слънчевата система, Земята се върти около Слънцето. И за да остане в орбитата си, се движи със скорост 30 км/сек. Венера и Меркурий, които са по-близо до Слънцето, се движат по-бързо, Марс, чиято орбита минава зад орбитата на Земята, се движи много по-бавно.

Но и Слънцето не стои на едно място. Нашата галактика Млечен път е огромна, масивна и също подвижна! Всички звезди, планети, газови облаци, прахови частици, черни дупки, тъмна материя- всичко това се движи относително общ центъртегл.

Според учените Слънцето се намира на разстояние 25 000 светлинни години от центъра на нашата галактика и се движи по елиптична орбита, като прави пълен оборот на всеки 220–250 милиона години. Оказва се, че скоростта на Слънцето е около 200–220 km/s, което е стотици пъти повече от скоростта на Земята около оста й и десетки пъти повече от скоростта на нейното движение около Слънцето. Ето как изглежда движението на нашата Слънчева система.

Стационарна ли е галактиката? Не отново. Гигантски космически обектиимат голяма маса, и следователно създават силни гравитационни полета. Дайте на Вселената малко време (а ние го имахме - около 13,8 милиарда години) и всичко ще започне да се движи в посока на най-голяма гравитация. Ето защо Вселената не е еднородна, а се състои от галактики и групи от галактики.

Какво означава това за нас?

Това означава, че Млечният път е притеглен към себе си от други галактики и групи от галактики, разположени наблизо. Това означава, че масивните обекти доминират в процеса. А това означава, че не само нашата галактика, но и всички около нас са повлияни от тези „трактори“. Все повече се доближаваме до разбирането на това, което се случва с нас в космическо пространство, но все още ни липсват факти, например:

• какво беше начални условия, по време на които се ражда Вселената;
• как различни масив галактиката се движат и променят във времето;
• как са се образували Млечният път и околните галактики и клъстери;
• и как се случва сега.

Има обаче един трик, който ще ни помогне да го разберем.

Вселената е изпълнена с реликтово излъчване с температура 2,725 K, което се е запазило от Голям взрив. Тук-там има малки отклонения - около 100 μK, но общият температурен фон е постоянен.

Това е така, защото Вселената се е образувала от Големия взрив преди 13,8 милиарда години и все още се разширява и охлажда.

380 000 години след Големия взрив, Вселената се е охладила до такава температура, че е станала възможно образованиеводородни атоми. Преди това фотоните постоянно взаимодействаха с други плазмени частици: сблъскваха се с тях и обменяха енергия. Тъй като Вселената се охлаждаше, имаше по-малко заредени частици и повече пространство между тях. Фотоните можеха да се движат свободно в пространството. CMB радиацията представлява фотони, които са били излъчени от плазмата към бъдещото местоположение на Земята, но са избегнали разсейване, тъй като рекомбинацията вече е започнала. Те достигат до Земята през пространството на Вселената, което продължава да се разширява.

Можете сами да „видите“ това излъчване. Смущенията, които възникват на празен телевизионен канал, ако използвате обикновена антена, която прилича на заешки уши, са 1%, причинени от CMB.

Все пак температурата на реликтния фон не е еднаква във всички посоки. Според резултатите от изследванията на мисията "Планк" температурата се различава леко в противоположните полукълба на небесната сфера: тя е малко по-висока в части от небето южно от еклиптиката - около 2,728 K, и по-ниска в другата половина - около 2,722 К.

Карта на микровълновия фон, направена с телескопа Планк.

Тази разлика е почти 100 пъти по-голяма от другите наблюдавани температурни вариации в CMB и е подвеждаща. Защо се случва това? Отговорът е очевиден - тази разлика не се дължи на флуктуации в космическото микровълново фоново излъчване, тя се появява, защото има движение!

Когато се приближите до източник на светлина или той се приближи до вас, спектрални линиив спектъра на източника те се изместват към къси вълни (виолетово изместване), когато се отдалечите от него или той от вас - спектралните линии се изместват към дълги вълни (червено изместване).

Излъчването на CMB не може да бъде повече или по-малко енергично, което означава, че се движим в пространството. Ефектът на Доплер помага да се определи какво е нашето слънчева системасе движи спрямо космическото микровълново фоново лъчение със скорост 368 ± 2 km/s, и местна групагалактики, включително Млечния път, галактиката Андромеда и галактиката Триъгълник, се движи със скорост от 627 ± 22 km/s спрямо CMB. Това са така наречените пекулярни скорости на галактиките, които възлизат на няколкостотин km/s. В допълнение към тях има и космологични скорости, дължащи се на разширяването на Вселената и изчислени според закона на Хъбъл.

Благодарение на остатъчната радиация от Големия взрив можем да наблюдаваме, че всичко във Вселената непрекъснато се движи и променя. И нашата галактика е само част от този процес.

„Нашата планета се върти“ - такова твърдение отдавна е станало очевидно. Нещо повече, това въртене е сложно, вероятно дори по-сложно, отколкото човек може да си представи, и не е напълно проучено от човека, защото границите на Вселената все още не са известни и никой не може да каже около какво в крайна сметка се върти цялата ни планета. Всяко въртене обаче, както и всяко движение, е относително нещо и от Земята ни се струва, че не ние, а целият свят се върти около нас, затова са били необходими толкова много векове на човека, за да осъзнае въртенето на собствената си планета. И това, което сега изглежда очевидно, всъщност е било много, много трудно: да погледнеш своя свят отвън, особено когато изглежда, че той е центърът на Вселената. Нека се опитаме да разберем как се върти нашата планета и какви последствия произтичат от това.

Въртене около оста си

Земята се върти около оста си и прави пълен оборот за 24 часа. От наша страна - на Земята - наблюдаваме движението на небето, Слънцето, планетите и звездите. Небето се върти от изток на запад, така че Слънцето и планетите изгряват на изток и залязват на запад. Основен небесно тялоза нас, разбира се, това е Слънцето. Въртенето на Земята около оста й кара Слънцето да се издига над хоризонта всеки ден и да пада под него всяка вечер. Всъщност това е причината денят и нощта да се редуват един след друг. Голямо значениеза нашата планета Луната също има. Луната свети със светлина, отразена от Слънцето, така че промяната на деня и нощта не може да зависи от нея, но Луната е много масивен небесен обект, така че е в състояние да привлече течната обвивка на Земята към себе си, леко деформирайки то. По космически стандарти това привличане е незначително, но по нашите е доста забележимо. Два пъти на ден наблюдаваме прилива и два пъти на ден отлива. Приливите и отливите се наблюдават в частта от планетата, над която се намира Луната, както и от противоположната й страна. Отливите се изместват спрямо приливите с 90°. Луната прави пълен оборот около Земята за един месец (оттук и името на частичната луна в небето), през същото време прави пълен оборот около оста си, така че винаги виждаме само едната страна на Луната. Кой знае, ако Луната се въртеше в нашето небе, може би хората щяха да се досетят за въртенето на тяхната планета много по-рано.
Изводи: въртенето на Земята около оста си води до смяна на деня и нощта, появата на приливи и отливи.

Въртене около Слънцето

Едва през 17 век хелиоцентричният модел на света (Земята и планетите се въртят около Слънцето) окончателно измества геоцентричния модел (Слънцето и планетите се въртят около Земята). Развитието на астрономията и наблюдението на планетите направиха вече невъзможно да се твърди, че светът се върти около Земята. Сега за всички е очевидно, че нашата планета се върти около Слънцето за приблизително 365,25 дни. За съжаление, това не е много удобно и тази дата не може да бъде закръглена, в противен случай грешка от един ден ще се натрупа за 4 години. Между другото, тази функция създаде много проблеми на древните народи, тъй като съставянето на календар поради нечетния брой дни в годината се превърна в объркване. Това дори повлия Древен Рим, имаше една поговорка, която, свободно тълкувана, означаваше, че римляните винаги постигат големи победи, но не знаят точно на кой ден се е случило това. Необходима реформакалендар, прекаран през 45 г. пр.н.е. Юлий Цезар. В негова чест все още наричаме седмия месец от годината „юли“. В Юлианския календар всяка 4-та година е високосна, тоест има 366 дни - добавя се 29 февруари. Тази система обаче не се оказа достатъчно точна, тъй като с течение на времето в нея започнаха да се натрупват грешки. Годината всъщност е с 11 минути по-къса, което става значимо през вековете. След около 128г Юлиански календарнатрупва грешка от 1 ден. Поради това трябваше да въведем нов - Грегориански календар(въведен е от папа Григорий XIII). Ние все още използваме този календар днес. В него не всички години, които се делят на 4, се считат за високосна. Годините, които се делят на 100, са високосни само ако се делят на 400. Но дори този календар не е идеален; той ще натрупа грешка от 1 ден за 10 000 години. Вярно, засега сме доволни от такава грешка. По други въпроси, този проблемЧисто технически може да се реши, като го въвеждаме на всеки 10 хиляди години на 30 февруари, но това не ни заплашва.
И така, Земята се върти около Слънцето за една година, докато сезоните се сменят на нея. Причината за това е наклонът на земната ос. Оста на въртене на нашата планета (а това е, което виждаме на земното кълбо) е наклонена под ъгъл 23,5°. В същото време тя винаги „гледа“ в една точка в небето, до която е полярна звезда, създавайки впечатлението, че небесна сферасе върти около тази точка. Наклонът на земната ос кара земята да бъде наклонена към слънцето за половината година. Северното полукълбо, като за половин година е обърнат от Севера и обърнат на Юг. Това води до факта, че височината на Слънцето над хоризонта се променя от месец на месец - през зимата се издига ниско, получаваме малко топлина и става студено. Но на противоположното полукълбо в този момент е лято - то е обърнато към Слънцето, шест месеца по-късно лятото идва тук. Слънцето се издига все по-високо над хоризонта и стопля нашата половина от Земята, но зимата идва от другата страна на планетата. (виж фигурата; източник: http://www.rgo.ru/2011/01/kogda-prixodit-osen/)
Бих искал да отбележа, че ние считаме наклона на земната ос за постоянен и по стандартите човешки животтова е вярно, макар и не напълно. Факт е, че Северен полюссветът в небето (където сега е Полярната звезда) бавно се движи. Това явление се нарича прецесия на полюсите. Същият процес се наблюдава при въртящ се връх, който започваме да виждаме ясно, когато върхът започне да спира. Въпреки бързото въртене, дръжката му започва да описва кръгове, като бавно променя посоката на наклона на оста си. Разбира се, Земята не е връх и не може да се направи строг паралел, но процесът е подобен, така че след няколко хиляди години Полярната звезда вече няма да бъде на „небесния полюс“. Въпреки това, през целия живот човек няма да може да наблюдава такива процеси. Както и промяна в наклона на земната ос. Очевидно за 4,5 милиарда години съществуване наклонът на нашата планета се е променил, което е имало сериозни последици за цялата планета, но промяната в наклона на оста може да се случи не по-бързо от 1° за стотици хиляди години ! Някои псевдонаучни филми ни разказват за възможността за почти мигновена промяна географски полюси, но според законите на природата това физически не може да се случи.
Заключение: Въртенето на Земята около Слънцето води до смяна на сезоните, благодарение на постоянния наклон на земната ос от 23,5°

Въртене около центъра на галактиката

Земята и цялата слънчева система се намират в галактика, която наричаме Млечен път. Той получи това име поради факта, че на какво се намира нашата Галактика ясно небеизвън града в безлунна нощ изглежда като лека удължена ивица. За древните тя е приличала на мляко, разлято по небето, което всъщност представлява милиони звезди в нашата галактика. Галактиката всъщност има спираловидна формаи би трябвало да прилича на най-близкия ни съсед – галактиката Андромеда (на снимката). За съжаление все още не можем да погледнем собствената си галактика отвън, но съвременните изчисления и наблюдения показват, че нашата система е доста по-близо до ръба млечен пътв единия му ръкав. Ръкави спирална галактикабавно се въртят около центъра си и ние се въртим с тях. Земята и цялата Слънчева система извършват революция около центъра на галактиката за 225-250 милиона години. За съжаление досега се знае твърде малко за последиците от тази ротация, тъй като съзнателен животчовечеството на Земята се измерва в хиляди години, а сериозни наблюдения са извършени само от няколко века, но процесите, протичащи в галактиката, също трябва по някакъв начин да повлияят на живота на нашата планета, но това остава да се види.