Вращение земли вокруг нашего светила

Что такое орбита Земли и ось

Вселенная движется, как и каждый ее отдельный элемент, причем зачастую на огромных скоростях. К примеру, Земля несется в пространстве со скоростью около 30 км/с, и в процессе чтения этих строк ваше положение во вселенной изменилось километров на 150—200. Более того, планета движется не только в каком-то направлении, но и вокруг своей оси.

Как вращается Земля — для обычного наблюдателя неочевидно. Дело в том, что это движение относительно. Например, по отношению к любому объекту на планете положение остается прежним, а вот по отношению к космическим телам — местоположение изменяется постоянно. Люди вместе с Землей вращаются вокруг ее оси, Солнца, центра галактики и так далее.

Осью называют воображаемую линию, проходящую через южный и северный полюса планеты.

Вокруг этой линии и происходит оборот, который так и называется — вращение вокруг своей оси. При этом, если представить такое движение в плоскости, ось находится не перпендикулярно, а под углом к ней. Если наблюдать процесс с северного полюса Солнца, Земля будет двигаться против часовой стрелки, и наоборот — с южного.

Орбитой Земли называют траекторию ее движения вокруг Солнца.

При этом она представляет собой не круг, а немного вытянутый овал — такую орбиту называют эллиптической. Более того, наклон траектории по отношению к Солнцу постоянно меняется. Если представить, что Солнце статично, Земля движется вокруг него не в одной и той же плоскости. Образно выражаясь, наша планета как бы наматывает нитки на клубок Солнца с равным расстоянием между стежками.

Строение солнечной системы

Солнечная система состоит из центральной звезды — Солнца, планет, их спутников и поясов астероидов, набора комет, метеороидов и других небольших небесных тел, включая космическую пыль. Все они проделывают путь либо вокруг Солнца, либо вокруг планет, либо по другим орбитам.

Всего в нашей системе восемь полноценных планет (по мере удаленности от звезды):

1. Меркурий (0).
2. Венера (0).
3. Земля (1).
4. Марс (2).
5. Юпитер (79).
6. Сатурн (62).
7. Уран (27).
8. Нептун (17).

В скобках указано количество спутников. Кроме этого, у четырех последних присутствуют системы колец, состоящие из более мелких тел, метеоритов и квазиспутников.

Первые четыре называют планетами земной группы, их состав отличается от остальных — в основном это силикаты и металлы. Две следующие — газовые гиганты, состоящие в основном из гелия и водорода. Две последние, помимо того, что являются газовыми гигантами, также выделяются в группу ледяных гигантов.

До 2006 в системе существовала девятая планета — Плутон, однако ее понизили в статусе, так как было принято формальное определение планет, которому она не соответствует. В то же время есть пока не доказанная гипотеза о существовании еще одной планеты в нашей системе, которую на данный момент условно так и называют — «девятая планета».

Кроме основных, в системе присутствуют карликовые планеты, к которым теперь и относят Плутон.

Список официально признанных:

1. Церера (0).
2. Плутон (5).
3. Эрида (1).
4. Макемаке (1).
5. Хаумеа (2).

В скобках также указано количество спутников. Ученые отмечают, что карликовых планет, еще не открытых, в нашей системе может насчитываться более сорока.

Наклон оси

Ось вращения Земли находится под углом к плоскости эклиптики. Если представить себе плоскость, по которой Земля совершает оборот вокруг Солнца, это она и есть. Строго говоря, Земля никогда не возвращается в одну и ту же точку, поэтому плоскостью это можно назвать условно, но для упрощения объяснения используется именно эта терминология.

Оборот вокруг оси идет под наклоном, так как ось нашей планеты находится под углом 23,4° (точная цифра — 23,439281°) к этой плоскости.

Таким образом, наша Земля «подставляет» Солнцу то свое северное, то южное полушарие.

Основные нюансы

Прежде чем рассматривать период обращения Земли вокруг Солнца, необходимо изучить некоторые аспекты, связанные с ней. Дело в том, что наш шар занимает третье место по удалённости от небесного светила. Его формирование произошло из элементов туманности. Случилось это порядка 4,55 миллиардов лет тому назад. В ходе дальнейшего эволюционного развития сформировался неправильный шар. Уникальной стала и орбита, протяжённость которой сравнялась с величиной в 930 миллионов километров.

Исследователи астрономической сферы утверждают, что орбитальная часть планеты является эллиптической. В то время, когда средняя дистанция до светила равна 151 млн км. Точку, которая имеет максимальную удалённость от Земли, астрономы называют Афелием. Планета проходит вокруг неё в конце июня. А точку, находящуюся на максимально близкой дистанции, принято именовать Перигелием.

Так, полный оборот Земля совершает вокруг Солнца за 1 календарный год. Однако из-за некорректной формы орбиты оказывается существенное влияние на скорость, с которой движется наша планета. В летнее время она равна 29,28 километров в секунду, а затем происходит существенное ускорение после достижения максимальной скоростной отметки в 30,28 секунд в зоне Перигелия. Через некоторое время космическое тело замедляется, и цикл повторяется бесконечно. От того, насколько точно он соблюдён, зависит вся жизнь на планете Земля.

Важно!В случае более внимательного ознакомления с таким аспектом, как время обращения Земли вокруг Солнца, стоит принять во внимание несколько важнейших аспектов и факторов. Особенно важная роль достаётся притяжению всех небесных тел и воздействию других звёзд. Существенное значение имеет характер, с которым движется наш естественный спутник

Существенное значение имеет характер, с которым движется наш естественный спутник.

Времена года

Характеристики Луны

Если рассматривать параметры всех спутников Солнечной системы по сравнению с планетами, которые они сопровождают, Луна является рекордсменом: ее диаметр составляет около 25% от земного, а масса — 1/100 часть от массы Земли. Однако если иметь в виду абсолютные величины, то в Солнечной системе существуют спутники и гораздо крупнее Луны.

Образование естественного земного спутника наиболее распространенная сегодня версия связывает с последствиями столкновения двух протопланет неравного размера. В результате тяжелые, имеющие более высокую плотность, ядра космических тел слились в единую структуру, а из осколков верхних слоев грунта обеих протопланет сформировался естественный спутник.

С таким механизмом образования связано более высокое содержание железа в земных породах и преобладание каменных пород в составе лунного грунта.

Естественный спутник Земли движется по эллиптической траектории. Эксцентриситет орбиты Луны (величина, выражающая степень отклонения от окружности) — 0,0549. Средний радиус его составляет 1737,1 км. Скорость движения Луны по орбите — 1,023 км/с.

Фаза Луны — видимая часть спутника с поверхности планеты Земля. Credit: NASA.

Пятая планета от Солнца – Юпитер

Пятая планета от Солнца – Юпитер

Юпитер – самая большая планета Солнечной системы, получивший своё название в честь древнеримского верховного бога.

Масса Юпитера:

• В 2,5 раза (71,16%) больше массы всех остальных планет вращающихся вокруг нашего Светила.
• В 318 больше массы Земли.
• В 1000 раз меньше массы Солнца.
• А габариты таковы, что Земля по сравнению с ним выглядит маленькой «крошкой». Радиус в районе экватора составляет 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает земной.
• Год на Юпитере длится 12 земных лет, а сутки продолжаются всего лишь 10 часов. Среднее расстояние до Солнца 778,6 млн. км.

Интересный факт: по утверждениям астрономов, именно «старший брат» выполняет функцию защитника нашей планеты от космических ударов прилетающих небесных тел.

Феномены планеты:

• Ветра дующие, со скоростью более 160 м/сек.
• Атмосферные полосы.
• Большое красное пятно – ураган, известный ещё с 1664 года.
• Малое красное пятно – недавно образовавшийся гигантский вихрь.
• 79 спутников, тени от которых нагревают планету!
• Тысячекилометровые колоссальные молнии, огромной энергетической мощности.
• Пояса повышенной радиоактивности.
• Устойчивые полярные сияния высокой яркости.
• Большое рентгеновское пятно.
• Временные луны!
• Слабые кольца, обязанные своим возникновением вулканической деятельности спутников.

Скорость вращения Земли вокруг своей оси

Скорость Земли при вращении вокруг планетарной оси зависит от широты, на которой проводится измерение. Для точек, расположенных на полюсах планеты, эта величина равна нулю. Поэтому смена дня и ночи на полюсах происходит не раз в сутки, а раз в год. На экваторе фиксируется значение около 1 668 км/ч. При этом угловое расстояние, которое проходит каждая точка поверхности, совпадает.

Период полного оборота равен 23 часам и 57 секундам и постоянно растет. Это объясняется влиянием Луны. Из-за ее приливного воздействия на океанском дне создается трение, выступающее главным фактором, тормозящим движение планеты. Годовая дельта составляет 0,003 сек.

Угловая скорость

Это величина, которая равна отношению угла тела к отрезку времени, затраченному на этот поворот. Можно сказать, что это быстрота изменения угла тела за промежуток времени. Выражается она в радианах в секунду, и для всех точек имеет постоянное значение. Как выяснилось, на полный оборот нашей планеты вокруг своей оси требуется 23 часа 56 минут 4,09053 секунды или же, проще говоря, одни звездные сутки.

Формула угловой скорости: отношение изменения угла за время.

Так как земной оборот равен 360 градусов или 2π (2*3,14=6,28), а время этого оборота в секундах 86344, то угловая скорость вращения Земли вокруг своей оси приблизительно равна 7,26851851851-5с-1.

Линейная скорость

Такую характеристику применяют для того, чтобы выразить темп движения по окружности. Как известно, при круговом вращении тела его разные точки имеют разные скорости. Хотя угловая величина перемещения для них остаётся неизменной.

А это значит, что скорость вращения Земли равна примерно 465 м/сек. То есть расчет производится путём деления окружности на время, затраченное на весь оборот.

Однако скорость движения Земли изменяется, потому как её окружность также меняется относительно широты. Ведь радиус планеты уменьшается к полюсам. Соответственно, на разных широтах разный темп вращения. Другими словами, где меньший радиус медленнее и скорость. К примеру, на полюсах она почти нулевая, а на экваторе составляет 1674 км/час.

Для того, чтобы рассчитать какова скорость вращения Земли на другой широте, необходимо косинус выбранной широты умножить на экваторную скорость. Например, быстроту движения планеты на широте 30 градусов мы вычислим, если косинус 30 градусов, который равен 0,866, умножим на 1674. Таким образом, получаем 1449,7 км/час.

Вращение вокруг собственной оси

Вращение планеты по собственной оси проходит по наклонной к плоскости орбиты под углом 177 градусов, поэтому Вечерняя звезда совершает движение вокруг собственной оси в обратном, ретроградном, направлении.

Вращение Венеры вокруг своей оси (иллюстрация из открытых источников)

Стоит обратить внимание, что по отношению к Земле оборот вокруг оси равен 146 дням, звездный период Венеры равен 584 дням, то есть в 4 раза больше. Из-за этого во время каждого нижнего соединения планета повернута к Земле всегда одинаковой стороной. Из-за этого во время каждого нижнего соединения планета повернута к Земле всегда одинаковой стороной

Из-за этого во время каждого нижнего соединения планета повернута к Земле всегда одинаковой стороной.

Причины обратного движения Венеры

Учеными не установлена причина ретроградного венерианского движения.

В настоящий момент существует несколько гипотез:

• Во время образования Солнечной системы все планеты являли собой скопления газа и пыли, которые двигались против часовой стрелки. Считается, в период формирования, произошло столкновение с космическим объектом, который был в разы больше новой планеты. Объект «заставил» планету двигаться в обратном направлении.
• Существует несколько фантастическая теория о причастности Меркурия в ретроградности Венеры. Существует гипотеза о том, что Меркурий являлся спутником Утренней звезды. Спустя время, Меркурий, вероятно, столкнулся с Венерой по касательной, утратив часть массы. Эта теория объясняет искривленность орбиты Меркурия и обратное вращение Венеры.
• На вращение Венеры влияет атмосфера. Атмосферный слой равен 20 км в ширине. Масса Земли немного превышает венерианскую. Существует вероятность, что повышенная атмосферная плотность сдавливает венерианскую поверхность и заставляет планету двигаться в обратном направлении. В пользу этой гипотезы говорит относительно небольшая венерианская скорость вращения.
• На направление вращения влияет солнечная гравитация. Сильные гравитационные бури и трение между венерианским ядром и мантией создают условия для обратного движения.
• Влияние гравитации Земли на Венеру. Часть научного сообщества полагает, что гравитационное поле Земли обладает достаточной силой, которая за миллиарды лет смогла повлиять на направление вращения ближайшего соседа.

Еще тесты

• Анатомия
• Английский язык
• Астрономия
• Биология
• Литература
• История
• Педсовет
• Естествознание
• Финансы и кредит
• Правоведение
• Товароведение
• Экономика
• Социология
• Маркетинг
• Обществознание
• Культурология
• Математика
• Философия
• Русский язык
• Психология
• Политология
• Делопроизводство
• Бухгалтерия
• ОБЖ
• Орфография
• География
• Биографии
• Физика
• Пунктуация
• Краткие содержания
• Химия
• Менеджмент

• Тест на тему Тест по теме Дыхательная система человека 7 вопросов
• Тест на тему Строение человека — анатомия внутренних органов 7 вопросов
• Тест на тему Гормоны — определение, виды, функции, роль в организме человека 5 вопросов
• Тест на тему Лейкоциты в крови — строение, где образуются и разрушаются, норма содержания 5 вопросов

Все тесты

Почему Земля вращается вокруг своей оси?

Этот вопрос имеет длинную историю. Однако в разные времена он звучал по-разному. Вернее вопрос был в следующем: что именно вращается и как?

Представления древности о Земле были разные: то киты держат, то Атланты. Позже все-таки убедились, что планета имеет форму шара, но только беда в том, что осталось не понятным, откуда берется солнце. И сделали простой, но очень ошибочный вывод о том, что это солнце вращается вокруг нас и так день сменяет ночь. И все остальные тела тоже вращаются вокруг нас. А мы стоим на месте. Мы – центр Вселенной и все вокруг нас движется. Эту версию даже приняла католическая церковь, а значит, ее даже нельзя было оспорить. Но нашлись ученые, благодаря которым мы сегодня знаем правду: Земля вращается вокруг солнца и вокруг своей оси. Это были Коперник, Галилей и Бруно.

Однако давайте попробуем выяснить, почему Земля  вращается вокруг своей оси?

Вращение земли вокруг своей оси происходит в период одни звездные сутки

Причину этого явления следует искать в истоках появления космических тел, в первую очередь звезд и планет. Все дело в том, что когда-то твердых тел не был, были скопления газов, которые при взаимодействии друг с другом приходили в движение. Так образовывались облака. Они в свою очередь также двигались по инерции заданной после образования. Сталкиваясь с другими облаками, они продолжали увеличиваться. Однако именно с интенсивностью движения эти газовые туманности постепенно затвердевали. Таких объектов почти твердой формы становилось все больше. В физике действует закон взаимного притяжения, так эти тела начинали влиять друг на друга, то есть образовывать то, что можно назвать системой. Они стали двигаться в четкой последовательности, как механизм часов, где каждая шестеренка выполняет определенные действия, а вся их система называется часы. Именно так начала функционировать наша Солнечная система.

Правда ученые предполагают, что в моменты своего образования планеты Солнечной системы не раз меняли наклон оси или движение. Это происходило из-за столкновения с другими планетами (или очень большими космическими телами). Возможно, так появился пояс астероидов между четвертой и пятой планетами, так Венера стала вращаться в обратную сторону, а Юпитер «упал» на бок. А что же Земля, сталкивалась ли она с кем-либо? Ученые предполагают, что на стадии формирования наша планета сталкивалась с большим космическим телом (возможно, планетой). Земля выстояла, а в память об этом столкновении у нашей планеты появился спутник – Луна. Она вращается вокруг нас, а мы вокруг Солнца. Вот такой сложный и интересный космический мир.

Вам будет интересно:

Солнечный день

Сидерические сутки (с 1 по 2) и солнечные сутки (с 1 по 3)

Солнечный день является периодом с одной высокой точки солнца к следующему , и служит основой для измерения времени каждого дня. Он длится в среднем 24 часа и, таким образом, немного длиннее звездных суток. Разница между продолжительностью звездного дня и продолжительностью солнечного дня возникает из-за годового движения Земли вокруг Солнца. После полного вращения Земля переместилась по своей орбите почти на один градус дуги (360 градусов примерно за 365 дней). Земля должна продолжать вращаться вокруг того же угла, пока солнце не будет видно в небе в том же направлении, что и накануне. В среднем это занимает около 4 минут.

Однако, поскольку эллиптическая орбита Земли движется с переменной скоростью в течение года и поскольку эклиптика наклонена к небесному экватору, не все солнечные дни в году имеют одинаковую продолжительность. Таким образом, проводится различие между истинным солнечным днем как периодом между двумя самыми высокими солнечными уровнями и средним солнечным днем ​​такой же длины , продолжительность которого соответствует продолжительности истинных солнечных дней, усредненных за год. Средний солнечный день по определению делился на 24 часа. Следовательно, часы идут по среднему солнцу, в отличие от солнечных часов , которые, естественно, принимают за основу реальное солнце. Разница во времени между средним солнечным временем и истинным солнечным временем называется уравнением времени .

Земля или Солнце: что вращается?

Много лет назад считалось, что Земля является неподвижной, а вращаются вокруг нее Солнце и все другие местные планеты. Доказать обратное удалось только в XVI в. Многие ошибочно связывают этот научный прорыв с именем Галилео Галилея, ведь это он произнес знаменитые слова «И все-таки она вертится!».

Однако открытие принадлежит Николаю Копернику — в своем трактате «Об обращении небесных сфер», увидевшем свет в 1543 г., он выдвигал теорию о движении планет вокруг Солнца, а не всех небесных тел вокруг Земли.

Эта идея долгое время не была признана в европейских научных кругах и тем более ее не поддержала церковь. Однако это была мини-революция, оказавшая влияние на дальнейшее развитие астрономии.

Вращение Земли вокруг Солнца. Credit: Luckclub.ru

Сначала теория о вращении планет вокруг центра Солнечной системы была окончательно доказана, затем астрономы начали выяснять причины такого явления.

В последние столетия выдвигалось множество гипотез, однако точно ответить сегодня на вопрос, почему Земля крутится вокруг Солнца, не может ни один исследователь.

Хотя несколько версий имеется:

• инертное вращение;
• приведение в движение магнитосферой;
• воздействие на Землю солнечного излучения.

Закон Ньютона утверждает, что все тела, в т. ч. и космические, передвигаются по прямой линии. Это значит, что околосолнечные планеты, включая нашу, давно должны были улететь в открытое космическое пространство, однако до сих пор этого не произошло. Все же Солнце имеет большую массу, вызывающую соответствующую силу притяжения.

Во время своего движения Земля все время пытается отклониться от эллиптической траектории и начать движение по прямой линии, однако солнечная гравитация притягивает планету обратно, поэтому мы удерживаемся на орбите и кружимся вокруг нашего светила.

Индивидуальные доказательства

1. Бетге, Филип и др.: Сбой в электроснабжении. В: Der Spiegel, № 12 от 21 марта 2011 г., стр. 90 ф.
2. Джин О. Дики и др. (1994): Лунный лазерный дальномер: продолжающееся наследие программы «Аполлон». Science 265, 482-490.
3. Почему дни становятся длиннее. Спектр науки, 10/2007, стр. 36-45, .
4. FR Стивенсон: Исторические затмения и вращение Земли. Издательство Кембриджского университета, Кембридж (Великобритания) 1997, стр. 37.
5. Стивенсон, с. 516.
6. Ханс Бука: Две простые лекции попытки доказать вращение Земли. Zeitschrift für Physik A, Vol. 126, pp. 98-105 (1949), Vol. 128, pp. 104-107 (1950).

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.

География

§ 5. Движения Земли

Вспомните

Что такое орбита планеты? Какую форму она имеет? Какая планета расположена ближе всех к Солнцу? Какое место по удаленности от Солнца занимает Земля? Заметно ли для человека ее движение?

По человеческим меркам Земля огромна. Она весит 6 000 000 000 000 000 000 000 т! Поэтому людям, живущим на Земле, трудно поверить, что такое огромное тело находится в постоянном движении. Два основных вида движения Земли, известных человечеству с давних времен, — вращение вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Рис. 15. Вращение Земли вокруг своей оси

Вращение Земли вокруг своей оси. Землю часто сравнивают с огромным волчком, но, в отличие от волчка, ось Земли — воображаемая линия. Кроме того, земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. Земная ось строго ориентирована в космическом пространстве. Ее северный конец направлен на Полярную звезду (рис. 15).

Точки пересечения воображаемой земной оси с поверхностью Земли называются географическими полюсами. Таких полюсов два — Северный и Южный.

Все объекты на земной поверхности вращаются вместе с Землей. Если наблюдать за нашей планетой из космоса со стороны Северного полюса, можно увидеть, что она вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, т. е. с запада на восток. Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает примерно за 24 ч. Этот период называется сутками.

Географические следствия вращения Земли вокруг своей оси:

1. Вращение Земли влияет на ее форму: она немного сплюснута у полюсов.
2. Из-за вращения Земли все движущиеся по ее поверхности тела отклоняются в Северном полушарии вправо по ходу своего движения, а в Южном — влево.
3. Благодаря вращению Земли происходит смена дня и ночи.

Если бы земная ось не была строго ориентирована в пространстве, Земля двигалась бы беспорядочно «кувыркаясь».

Если Земля перестала бы вращаться вокруг своей оси и вокруг Солнца, она была бы обращена к Солнцу всегда одной стороной, на которой был бы вечный день. Температура на этой стороне Земли достигла бы 100°С и более, и вся вода испарилась бы. Неосвещенная сторона планеты превратилась бы в царство вечного холода, где в виде гигантской ледяной шапки скопилась бы земная влага.

Движение Земли вокруг Солнца. Вы уже знаете, что Земля движется вокруг Солнца по орбите со скоростью 30 км/с. Она удалена от Солнца почти на 150 млн км (рис. 16). Это расстояние — огромное по человеческим меркам и незначительное для космоса — оказалось наилучшим для возникновения жизни.

Рис. 16. Вращение Земли вокруг Солнца

Для удобства продолжительность года считают равной 365 суткам. Оставшиеся 6 часов суммируются и каждые 4 года образуют дополнительные сутки. Такие годы называются високосными, в них не 365, а 366 суток. В високосные годы в самом коротком месяце — феврале — не 28, а 29 дней.

Расчеты ученых показывают, что за все время существования Земли — 4,6 млрд лет — расстояние между ней и Солнцем оставалось практически неизменным.

Если бы Солнце перестало притягивать Землю, она бы улетела в космос в 40 раз быстрее пули! Если бы Земля двигалась по орбите медленнее, она не смогла бы противостоять притяжению Солнца и упала бы на него.

Если бы Земля находилась ближе к Солнцу, температура на ней была бы намного выше. На Венере, которая ближе к Солнцу на 42 млн км, температура около 500°С! Если бы Земля находилась дальше от Солнца, температура на ней была бы отрицательной. Марс удален от Солнца на 228 млн км и на его поверхности температура -60°С. Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 сут. и 6 ч. Этот период называется годом.

Вопросы и задания

1. Назовите два основных вида движения Земли.
2. В какую сторону происходит вращение Земли вокруг своей оси?
3. Назовите следствия вращения Земли вокруг своей оси.
4. Назовите следствия вращения Земли вокруг Солнца.