Από τον 16ο αιώνα όταν ο Νικόλαος Κοπέρνικος απέδειξε ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο, οι επιστήμονες έχουν εργαστεί ακούραστα για να κατανοήσουν τη σχέση με μαθηματικούς όρους. Εάν αυτό το φωτεινό ουράνιο σώμα - από το οποίο εξαρτάται οι εποχές, ο ημερήσιος κύκλος και όλη η ζωή στη Γη - δεν περιστρέφεται γύρω μας, τότε ποια είναι ακριβώς η φύση της τροχιάς μας γύρω από αυτό;
Για αρκετούς αιώνες, οι αστρονόμοι έχουν εφαρμόσει την επιστημονική μέθοδο για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα και έχουν διαπιστώσει ότι η τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο έχει πολλά συναρπαστικά χαρακτηριστικά. Και αυτό που βρήκαν μας βοήθησε να κατανοήσουμε γιατί μετράμε τον χρόνο όπως κάνουμε.
Τροχιακά χαρακτηριστικά:
Πρώτα απ 'όλα, η ταχύτητα της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο είναι 108.000 km / h, πράγμα που σημαίνει ότι ο πλανήτης μας ταξιδεύει 940 εκατομμύρια km σε μία μόνο τροχιά. Η Γη ολοκληρώνει μια τροχιά κάθε 365.242199 μέσες ηλιακές ημέρες, γεγονός που προχωρεί πολύ για να εξηγήσει γιατί χρειάζονται μια επιπλέον ημερολογιακή ημέρα κάθε τέσσερα χρόνια (γνωστός και κατά τη διάρκεια ενός άλματος έτους).
Η απόσταση του πλανήτη από τον Ήλιο ποικίλλει καθώς περιστρέφεται. Στην πραγματικότητα, η Γη δεν είναι ποτέ η ίδια απόσταση από τον Ήλιο από μέρα σε μέρα. Όταν η Γη είναι πιο κοντά στον Ήλιο, λέγεται ότι βρίσκεται στο περιήλιο. Αυτό συμβαίνει περίπου στις 3 Ιανουαρίου κάθε έτους, όταν η Γη βρίσκεται σε απόσταση περίπου 147.098.074 km.
Η μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο είναι περίπου 149,6 εκατομμύρια χλμ., Η οποία αναφέρεται επίσης ως μια αστρονομική μονάδα (AU). Όταν βρίσκεται στην πιο απομακρυσμένη απόσταση από τον Ήλιο, η Γη λέγεται ότι βρίσκεται στο Αφύλιο - το οποίο συμβαίνει περίπου στις 4 Ιουλίου όπου η Γη φτάνει σε απόσταση περίπου 152.097.701 χλμ.
Και όσοι από εσάς στο βόρειο ημισφαίριο θα παρατηρήσετε ότι ο «ζεστός» ή ο «κρύος» καιρός δεν συμπίπτει με το πόσο κοντά είναι η Γη στον Ήλιο. Αυτό καθορίζεται από την αξονική κλίση (βλ. Παρακάτω).
Ελλειπτική τροχιά:
Στη συνέχεια, υπάρχει η φύση της τροχιάς της Γης. Αντί να είναι ένας τέλειος κύκλος, η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο με εκτεταμένο κυκλικό ή οβάλ σχέδιο. Αυτό είναι γνωστό ως «ελλειπτική» τροχιά. Αυτό το τροχιακό μοτίβο περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Johannes Kepler, έναν Γερμανό μαθηματικό και αστρονόμο, στο σπερματικό έργο του Astronomia nova (Νέα Αστρονομία).
Μετά τη μέτρηση των τροχιών της Γης και του Άρη, παρατήρησε ότι κατά καιρούς, οι τροχιές και των δύο πλανητών φαινόταν να επιταχύνονται ή να επιβραδύνονται. Αυτό συνέπεσε άμεσα με το aphelion και το περιήλιο των πλανητών, που σημαίνει ότι η απόσταση των πλανητών από τον Ήλιο είχε άμεση σχέση με την ταχύτητα των τροχιών τους. Σημαίνει επίσης ότι τόσο η Γη όσο και ο Άρης δεν περιστρέφονταν στον Ήλιο σε τέλεια κυκλικά σχήματα.
Στην περιγραφή της φύσης των ελλειπτικών τροχιών, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν έναν παράγοντα γνωστό ως «εκκεντρικότητα», ο οποίος εκφράζεται με τη μορφή ενός αριθμού μεταξύ μηδέν και ενός. Εάν η εκκεντρότητα ενός πλανήτη είναι κοντά στο μηδέν, τότε η έλλειψη είναι σχεδόν ένας κύκλος. Εάν είναι κοντά σε ένα, η έλλειψη είναι μακρά και λεπτή.
Η τροχιά της Γης έχει εκκεντρότητα μικρότερη από 0,02, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πολύ κοντά στο να είναι κυκλική. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η διαφορά μεταξύ της απόστασης της Γης από τον Ήλιο στο περιήλιο και το Αφίλιο είναι πολύ μικρή - λιγότερο από 5 εκατομμύρια χλμ.
Εποχιακή αλλαγή:
Τρίτον, υπάρχει ο ρόλος που διαδραματίζει η τροχιά της Γης στις εποχές, στον οποίο αναφέραμε παραπάνω. Οι τέσσερις εποχές καθορίζονται από το γεγονός ότι η Γη έχει κλίση 23,4 ° στον κατακόρυφο άξονα της, που αναφέρεται ως «αξονική κλίση». Αυτό το quirk στην τροχιά μας καθορίζει τα ηλιοστάσια - το σημείο στην τροχιά της μέγιστης αξονικής κλίσης προς ή μακριά από τον Ήλιο - και τις ισημεριές, όταν η κατεύθυνση της κλίσης και η κατεύθυνση προς τον Ήλιο είναι κάθετες.
Με λίγα λόγια, όταν το βόρειο ημισφαίριο έχει κλίση μακριά από τον Ήλιο, βιώνει χειμώνα ενώ το νότιο ημισφαίριο βιώνει το καλοκαίρι. Έξι μήνες αργότερα, όταν το βόρειο ημισφαίριο έχει κλίση προς τον Ήλιο, η εποχική σειρά αντιστρέφεται.
Στο βόρειο ημισφαίριο, το χειμερινό ηλιοστάσιο εμφανίζεται γύρω στις 21 Δεκεμβρίου, το θερινό ηλιοστάσιο είναι κοντά στις 21 Ιουνίου, η ισημερινή άνοιξη είναι γύρω στις 20 Μαρτίου και η φθινοπωρινή ισημερία περίπου στις 23 Σεπτεμβρίου. Η αξονική κλίση στο νότιο ημισφαίριο είναι ακριβώς το αντίθετο της κατεύθυνσης στο βόρειο ημισφαίριο. Έτσι, οι εποχικές επιπτώσεις στο νότο αντιστρέφονται.
Ενώ είναι αλήθεια ότι η Γη έχει ένα περιήλιο ή ένα σημείο στο οποίο είναι πιο κοντά στον ήλιο και ένα άφλιο, το πιο απομακρυσμένο σημείο από τον Ήλιο, η διαφορά μεταξύ αυτών των αποστάσεων είναι πολύ ελάχιστη για να έχει σημαντικό αντίκτυπο στις εποχές της Γης και το κλίμα.
Πόντοι Lagrange:
Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο έχει να κάνει με τα σημεία Lagrange. Αυτές είναι οι πέντε θέσεις στην τροχιακή διαμόρφωση της Γης γύρω από τον Ήλιο, όπου η συνδυασμένη βαρυτική έλξη της Γης και του Ήλιου παρέχει ακριβώς την κεντρομόλη δύναμη που απαιτείται για την τροχιά τους.
Τα πέντε σημεία Lagrange μεταξύ της Γης φέρουν την ένδειξη (κάπως φανταστικά) L1 έως L5. Τα L1, L2 και L3 κάθονται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής που περνά από τη Γη και τον Ήλιο. Το L1 κάθεται μεταξύ τους, το L3 βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά του Ήλιου από τη Γη και το L2 βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά της Γης από το L1. Αυτά τα τρία σημεία Lagrange είναι ασταθή, πράγμα που σημαίνει ότι ένας δορυφόρος τοποθετημένος σε οποιοδήποτε από αυτά θα μετακινηθεί φυσικά εάν διαταραχθεί στο ελάχιστο.
Τα σημεία L4 και L5 βρίσκονται στις άκρες των δύο ισόπλευρων τριγώνων όπου ο Ήλιος και η Γη αποτελούν τα δύο χαμηλότερα σημεία. Αυτά τα σημεία βρίσκονται κατά μήκος της τροχιάς της Γης, με L4 60 ° πίσω από αυτό και L5 60 ° μπροστά. Αυτά τα δύο σημεία Lagrange είναι σταθερά, γι 'αυτό και είναι δημοφιλείς προορισμοί για δορυφόρους και διαστημικά τηλεσκόπια.
Η μελέτη της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο έχει διδάξει στους επιστήμονες πολλά για άλλους πλανήτες επίσης. Γνωρίζοντας πού κάθεται ένας πλανήτης σε σχέση με το γονικό του αστέρι, την τροχιακή του περίοδο, την αξονική κλίση του και μια σειρά από άλλους παράγοντες είναι όλα κεντρικά για να προσδιοριστεί εάν μπορεί να υπάρχει ζωή σε ένα ή όχι και αν τα ανθρώπινα όντα θα μπορούσαν μια μέρα να ζήσουν ή όχι εκεί.
Έχουμε γράψει πολλά ενδιαφέροντα άρθρα σχετικά με την τροχιά της Γης εδώ στο Space Magazine. Εδώ είναι 10 ενδιαφέροντα γεγονότα για τη Γη, Πόσο μακριά είναι η Γη από τον Ήλιο ;, Ποια είναι η Περιστροφή της Γης ;, Γιατί υπάρχουν Εποχές ;, και Τι είναι η Αξονική κλίση της Γης;
Για περισσότερες πληροφορίες, ρίξτε μια ματιά σε αυτό το άρθρο σχετικά με το άρθρο NASA- Window's to the Universe σχετικά με ελλειπτικές τροχιές ή δείτε το Earth: Overview της NASA.
Το Astronomy Cast επίσης ασχολείται με το θέμα. Εδώ είναι το BQuestions Show: Μαύρες μαύρες τρύπες, Ανισορροπία της Γης και Διαστημική Ρύπανση.
Πηγές:
- Wikipedia - Τροχιά της Γης
- NASA: Windows to the Universe - Η Γήινη Τροχιά
- NASA: Ρωτήστε έναν αστροφυσικό - Ταχύτητα της περιστροφής της Γης
