Сейчас нам сложно представить, что раньше люди верили, будто Земля плоская. У греков, например, плоскость просто парила в воздухе и была окружена ледниками. А в Индии верили, что планета покоится на трех слонах, которые стоят на черепахе. Впрочем, кое-кто до сих пор так думает. Доказательств того, что наша планета на самом деле не плоская — много, но вот вам парочка, чтобы можно было поддержать светскую беседу.
Гравитация
Гравитация всегда притягивает все в сторону центра масс. Наша Земля — сферической формы, а центр масс сферы находится как раз в ее центре.
Гравитация притягивает все объекты на поверхности в направлении ядра Земли, то есть вниз, независимо от их местоположения — что мы всегда и наблюдаем.
Если представить, что Земля плоская, то гравитация должна будет притягивать все, что на поверхности, к центру плоскости. То есть если вы окажетесь у края плоской Земли, гравитация будет тянуть вас не вниз, а к центру диска.
Чтобы доказать свою точку зрения, сторонникам плоской Земли придется поискать на планете место, где вещи падают не вниз, а вбок.
Если бы Земля была плоской, да еще и со слонами и черепахой, то при лунном затмении мы бы видели не равномерно растущую тень, а примерно такую картину:
Но, пожалуй, это сильно отличается от реальности.
На плоскую Землю свет от Солнца падал бы, как свет от фонаря. То есть высокие объекты в противоположном от Солнца направлении после заката оставались бы в тени.
А на шарообразной Земле небоскребы или горы будут освещены Солнцем после заката или перед рассветом.
Именно это вы увидите, если застанете рассвет или закат в горах — или посмотрите на фотографии.
Окей, Земля все-таки не плоская — с этим разобрались. Но и шаром ее назвать нельзя: Земля имеет форму эллипсоида.
Эллипсоид — это такой приплюснутый шар, в сечении у которого эллипс. Именно по траектории эллипса вращаются все спутники.
Эллипс
Эллипс — это замкнутая прямая на плоскости, частный случай овала. У эллипса две оси симметрии — горизонтальная и вертикальная, которые состоят из двух полуосей.
А еще у эллипса два фокуса — это такие точки, сумма расстояний от которых до любой точки P(x,y) является постоянной величиной.
Эллипс
F1 и F2 — фокусы
с — половина расстояния между F1 и F2
a — большая полуось
b — малая полуось
r1 и r2 — фокальные радиусы
Теперь мы знаем все необходимые понятия, чтобы разобраться, в чем состоят законы Кеплера.
Первый закон Кеплера
Каждая планета солнечной системы вращается вокруг Солнца по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Солнце находится в одном из фокусов эллипса. Ближайшая к Солнцу точка B траектории называется перигелием, а точка A, наиболее удаленная от Солнца — афелием.
Первый закон Кеплера достаточно простой, но важный, так как в свое время он сильно продвинул астрономию. До этого открытия астрономы считали, что планеты движутся исключительно по круговым орбитам. Если же наблюдения противоречили этому убеждению, ученые дополняли главное круговое движение малыми кругами, которые планеты описывали вокруг точек основной круговой орбиты. Кеплер получил доступ к огромной базе наблюдений Тихо Браге и, изучив их, перешагнул старые идеи.
Второй закон Кеплера (закон площадей)
Радиус-вектор планеты описывает в равные промежутки времени равные площади.
Каждая планета перемещается в плоскости, проходящей через центр Солнца. В одно и то же время радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади. Таким образом, тела движутся вокруг Солнца неравномерно: в перигелии они имеют максимальную скорость, а в афелии — минимальную.
На практике это можно заметить по движению Земли. Ежегодно в начале января наша планета проходит через перигелий и перемещается быстрее. Из-за этого движение Солнца по эклиптике также происходит быстрее, чем в другое время года. В начале июля Земля движется через афелий, из-за чего Солнце по эклиптике перемещается медленнее. Поэтому световой день летом длиннее, чем зимой.
Третий закон Кеплера
Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.
Согласно третьему закону Кеплера, между периодом обращения планет вокруг Солнца и средним расстоянием от Солнца до планеты или спутника устанавливается связь. Этот закон выполняется как для планет, так и для спутников с погрешностью менее 1%.
Третий закон Кеплера
T1 и T2 — периоды обращения двух планет [c]
a1 и a2 — большие полуоси орбит планет [м]
На основании этого закона можно вычислить продолжительность года (времени полного оборота вокруг Солнца) любой планеты, если известно ее расстояние до Солнца.
Также можно проделать обратное — рассчитать орбиту, зная период обращения.
Закон всемирного тяготения
Законы Кеплера — это результаты наблюдений и обобщений. Теоретически их обосновал Исаак Ньютон в законе всемирного тяготения. Он звучит так: все тела притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:
Закон всемирного тяготения
F — сила тяготения [Н]
M — масса первого тела (часто планеты) [кг]
m — масса второго тела [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
Ньютон был первым исследователем, который пришел к выводу, что между любыми телами в космосе действуют гравитационные силы, и именно они определяют характер движения этих тел.
Первая и вторая космические скорости
Законы Кеплера применимы не только к движению планет и других небесных тел в Солнечной системе, но и к движению искусственных спутников Земли и космических кораблей. В этом случае центром тяготения является Земля.
В серии книг Дугласа Адамса «Автостопом по Галактике» говорится, что летать — это просто промахиваться мимо Земли. Если ты промахнулся мимо Земли и достиг первой космической скорости 7,9 км/с, то ты стал искусственным спутником нашей планеты.
Искусственный спутник Земли — космический летательный аппарат, который вращается вокруг Земли по геоцентрической орбите. Чтобы у него это получалось, аппарат должен иметь начальную скорость, которая равна или больше первой космической.
Первая космическая скорость
v1 — первая космическая скорость [м/с]
g — ускорение свободного падения на данной планете [м/с 2 ]
R — радиус планеты [м]
Есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это скорость, которая нужна, чтобы корабль стал искусственным спутником Солнца, а третья — чтобы вылетел за пределы солнечной системы.
Вторая космическая скорость
v2 — вторая космическая скорость [м/с]
g — ускорение свободного падения на данной планете [м/с 2 ]
R — радиус планеты [м]
Бесплатный марафон: как самому создавать игры, а не только играть в них (◕ᴗ◕)
Записаться на марафон
Бесплатный марафон: как самому создавать игры, а не только играть в них (◕ᴗ◕)
Все в этой жизни начинается с вращения, все в итоге приходит на круги своя. Все начинается с движения. Не является исключением и космос, познание его начинается с правил и порядка перемещения в пространстве всех его объектов. Этот механизм имеет сложную организацию.
Всем людям с рождения известно о том, что космические тела, в первую очередь планеты, вращаются по орбите, представляющей собой круг. Но в данном случае это относительное понятие. Дело в том, что ни одна окружность, по которой космическое тело проходит свой путь вокруг Солнца, не является идеальной. В той или иной степени все они приближены к эллипсу. Такие искажения придают всем планетам дополнительную уникальную составляющую, ведь на каждом участке орбиты Солнце будет по-разному воздействовать на них, иногда в значительной степени оказывая влияние на климат и другие показатели. Особенно заметно это воздействие в двух точках. Каких?
Афелий и перигелий
Вам будет интересно: Генерал Смирнов: история и биография
Это участки любой орбиты, которые располагаются на противоположных ее сторонах. Искажение окружности приводит к тому, что планета может находиться ближе или дальше от Солнца.
Что такое перигелий?
Это точка, где планета, комета или астероид находятся на наименьшем расстоянии до солнца. Такие моменты для некоторых из них могут считаться полноценным летом, а для других могут и не приносить особых изменений.
А если представить, что была бы возможность оказаться на Меркурии, то разницу можно было бы почувствовать, потому что его орбита гораздо сильнее отличается от ровного круга. Как и для Земли, моменты наибольшего сближения не являются актуальными для Венеры, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.
Афелий
В этой точке окружности космический объект максимально отдаляется от Солнца. Не имеет значения для всех тех планет, о которых говорилось в предыдущем разделе. Стоит отметить, что на самом деле название «афелий» появилось позднее. Изначально данная точка называлась «апогелий». Просто когда-то давно в записях кто-то решил разделить слово на две части, сократив его: ap.helios. При прочтении точка между частями слова не была замечена, и кто-то прочитал сочетание букв ph как «ф», как оно читается в английском языке. С тех пор название «афелий» вошло и закрепилось в различных языках. Земля каждый год проходит эту точку 4-5 июля.
Эти орбитальные центры являются важными точками не только для астрономов, перигелии и афелии в астрологии тоже занимают не последнее место. Они используются для составления прогнозов и предсказаний глобальных событий.
А чем отличились орбиты Меркурия, Марса и Плутона?
Да ничем особенным, кроме того, что их орбиты сильнее остальных отличаются от круга и больше напоминают полноценный овал. А значит, моменты, когда они проходят афелий и перигелий, для них особенно важны.
Меркурий
Плутон
Хотя он и пересекается с Нептуном, столкнуться с ним он не может, благодаря разному наклону их орбит.
Узлы планет
Астрономически лунные узлы являются точками затмений, которые происходят когда ночное светило в моменты новолуния или полнолуния совпадает с одним из них.
Заключение
Любой путь полон загадок и сюрпризов, особенно если речь идет о планетах. В данном случае простая окружность является кладезем интересной информации. Узлы, перигелии и афелии помогают создать более полное представление о понятии «орбита».
Наверняка они когда-нибудь объясняли вам причину смены сезонов. Разные движения земли они заставляют температуры и другие метеорологические и климатические переменные изменять и изменять сезоны года. Во время поступательного движения Земли вокруг Солнца у него есть несколько важных точек, которые вызывают летнее и зимнее солнцестояние. Эти точки являются перигелий и афелий.
В этой статье мы собираемся представить различные функции афелия и перигелия в жизненно важных процессах на планете. Хотите узнать об этом больше?
Баланс Земли
Поступательное движение Земли происходит одновременно с вращением. То есть, поскольку проходят дни и ночи, Земля движется по своей орбите в Солнечная система пока он не совершит полный оборот вокруг Солнца. Как мы уже знаем, этот возврат занимает около 365 дней, что для нас является календарным годом.
Во время этого поступательного движения Земля проходит через несколько ключевых точек, которые помогают удерживать равновесие Земли. Это перигелий и афелий. Эти две точки отвечают за установление точного баланса в естественном развитии, имеющем жизненно важное значение для планеты.
Процессы перигелия и афелия
Следовательно, необходимо наличие тех точек, которые устанавливают до и после колебаний различных земных переменных. Афелий считается элементарной точкой, где скорость перемещения планеты минимальна. Афелий происходит примерно 4 июля. CКогда Земля расположена в этой точке, она находится на расстоянии 152.10 миллиона километров от Солнца.
То есть месяцы, которые для нас жаркие, для стран южного полушария холодные. Это связано с наклоном, с которым солнечные лучи отражаются на поверхности земли. Чем больше наклонен, тем холоднее.
Законы Кеплера
Благодаря законам Кеплера можно объяснить функцию этих точек на орбите Земли. Иоганн Кеплер был немецким астрономом. это привело к появлению ряда законов, которые облегчат понимание движения планет. Он выполнил различные расчеты, которые показали траектории и расхождения между ними.
Эти законы оказали большую помощь и подробно объяснили многие важные основы процессов, происходящих во время перигелия и афелия. Мы собираемся проанализировать три закона Кеплера.
1-й закон, эллиптические орбиты
Орбиты планет Солнечной системы имеют эллиптическую форму. Следовательно, есть эти две точки, которые обозначают максимальное и минимальное расстояние планеты по отношению к Солнцу.
2-й Закон, Закон областей
Этот закон относится к орбитальной скорости планеты. Он представляет собой вариации, связанные с расстоянием от Солнца. Скорость максимальна в перигелии и минимальна в афелии. Когда планета проходит через самую дальнюю точку от Солнца, она теряет способность двигаться, потому что сила тяжести меньше. Однако это же поступательное движение проявляется по мере приближения Солнца.
Все это влияет на продолжительность дней и ночей, а также на время, необходимое для уменьшения на одной стадии и другой.
3-й закон, гармонический закон
Этот закон учитывает периоды звездных орбит планет. Здесь устанавливаются пропорции средних расстояний до Солнца. То есть сидерический период планеты измеряется относительно звезд и количественно определяется временем, прошедшим между последовательными проходами Солнца, с помощью своего рода меридиана, установленного звездой.
Как видите, эти точки очень важны для баланса Земли и времен года. Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать об афелии и перигелии.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Полный путь к статье: Сетевая метеорология » астрономия » Перигелий и афелий
Под этим понятием понимают определённую траекторию движения планеты. Как известно, орбита Земли сосредоточена вокруг Солнца. Причём на сегодняшний день установлено среднее расстояние, на котором происходит движение нашей планеты от главного светила. Оно приравнивается к 149,6 млн км.
Открытие орбиты Земли
Если вспомнить, в древности придерживались геоцентрической модели Вселенной. Напомним, её суть сводилась к тому, что Земля является центром всего. А вокруг неё, в свою очередь, происходит движение всех небесных тел.
Однако затем на смену такого мировоззрения пришла гелиоцентрическая картина мира. По ней Солнце выступает центром и вокруг него происходит обращение космических тел.
Более того, гелиоцентризм описывал движение планет солнечной системы. Вдобавок их орбиты считали круглыми. Но наблюдения показывали другое. Таким образом, для орбитальных определений учёные стали применять формы сферы.
Орбиты планет Солнечной системы
Стоит отметить, что над моделью Вселенной работали многие выдающиеся учёные. К примеру, Птолемей, Платон, Аристотель. Кроме того, большой вклад в эту тему внёс Николай Коперник. Он же способствовал развитию теории гелиоцентризма. Благодаря чему началось изучение орбиты Земли.
Портрет Николая Коперника
Какая орбита Земли
Как известно сейчас, Земля вращается вокруг Солнца по определённой траектории. Что она собой представляет?
Иоганн Кеплер определил, что планеты движутся по эллиптической линии. В том числе и наша Земля. Хотя ранее астрономы считали, что эта линия является окружностью.
Так вот, эллиптическая орбита похожа на сплюснутый круг. Вдобавок у неё выделяют эксцентриситет. По нему определяют насколько форма подобна окружности. Значение эксцентриситета может варьироваться от 0 до 1. Где 0 это идеальный круг со звездой в центре, а 1 сильно сплюснутый шар.
Данный параметр нашей планеты составляет 0,0167. Другими словами, орбита Земли очень похожа на вытянутую окружность.
Помимо этого, в орбитальной характеристике важным моментом является то, насколько далеко тело располагается от своего главного светила. Для этого существуют специальные точки орбиты астрономического объекта:
Особенности земной орбиты
С другой стороны, система Земля характеризуется афелием (точка удаления) и перигелием (точка приближения). В первом случае, дистанция до Солнца равна 152 млн км, а во втором 147 млн км. Однако за среднее расстояние принято считать 149,6 млн км.
Перигелий и афелий Земли
Собственно говоря, если круговая орбита Земли даже немного изменяется, то это значительно влияет на жизнь планеты. Так как орбитальное положение поддерживает определённую температуру на ней.
Между прочим, средний радиус земной орбиты (150 млн км) принято считать за одну астрономическую единицу. То есть этой мерой измеряют расстояние в космосе.
Сейчас установили, что вращение Земли вокруг главной звезды происходит с ускорением 108000 км в час. Таким образом, для полного оборота планете необходимо 365 дней. Если точнее, то 365, 242199 суток. Поэтому каждые четыре года к нашему календарю добавляется еще один день.
Как уже отмечалось, на нашу орбиту в значительной мере оказывает влияние наклон оси планеты. Отсюда возникает сезонность погоды. Проще говоря, времена года. Именно вращение земной оси приводит к солнцестоянию и равноденствию.
Орбитальная плоскость
Под орбитами всех космических тел понимают плоские фигуры. Потому как все точки их движения лежат на одной плоскости. Кстати, плоскость орбиты Земли называют эклиптикой. Более того, аналогичным образом расположены траектории движения всех планет Солнечной системы.
Ось вращения нашей планеты наклонена под углом 230 по отношению к эклиптике. По этой причине наблюдается разный нагрев земных полушарий. Собственно, поэтому происходят разные погодные условия по сезонам.
Жить на Земле, возможно, дороговато, зато вы получаете ежегодный бесплатный круиз вокруг Солнца.
Изучение и исследование Земли продолжается и сейчас. Вероятно, потому что наша планета находится в постоянном движении. Однако перемещение не может быть всё время одинаковым.
По законам Кеплера небесные тела могут всю свою жизнь совершать обороты вокруг главной звезды. Но в их линии движения возможны отклонения. Поэтому учёные выдвигают варианты, когда и как планеты могут сойти со своей привычной орбиты.
На сегодняшний день для такого прогнозирования применяют компьютерное моделирование. В результате получается не одно возможное будущее нашей Солнечной системы. В любом случае, что будет нам покажет время.
Перигелий, афелий, перигей и апогей. Перигелием и афелием называются, соответственно, ближайшая и самая отдаленная точки движения тела-спутника вокруг Солнца.
Угол наклона земной оси незначительно изменяется с периодичностью в 18,6 года. Это вызвано изменениями сил притяжения со стороны Луны и Солнца. При этом полюса Земли также перемещаются на несколько метров.
С периодами обращения Земли вокруг своей оси и Солнца связаны многие календари, известные человечеству.
Однако самые древние календари были лунными, то есть основывались на периоде обращения Луны вокруг Земли.
Вам будет интересно: Генерал Смирнов: история и биография
Орбиты планет Солнечной системы
Портрет Николая Коперника
Перигелий и афелий Земли
Что такое биосфера?