Alates 16. sajandist, mil Nicolaus Copernicus näitas, et Maa tiirleb ümber Päikese, on teadlased väsimatult töötanud, et suhet matemaatiliselt mõista. Kui see särav taevakeha - millest sõltuvad aastaajad, ööpäevane tsükkel ja kogu maakera elu - ei keerle meie ümber, siis mis täpselt on meie ümber selle orbiidi olemus?
Astronoomid on sellele küsimusele vastamiseks juba mitu sajandit rakendanud teaduslikku meetodit ja teinud kindlaks, et Maa ümber Päikese ümbritseval orbiidil on palju põnevaid omadusi. Ja see, mida nad leidsid, on aidanud meil mõista, miks mõõdame aega viisil, mida teeme.
Orbitaali omadused:
Esiteks on Maa orbiidi kiirus ümber Päikese 108 000 km / h, mis tähendab, et meie planeet läbib ühe orbiidi jooksul 940 miljonit km. Maa läbib ühe orbiidi iga 365,242199 keskmise päikesepäeva kohta. See on tõsiasi, mis selgitab, miks on vaja iga nelja aasta tagant täiendavat kalendripäeva (teise nimega liigaasta jooksul).
Planeedi kaugus Päikesest varieerub, kui ta tiirleb. Tegelikult ei ole Maa kunagi Päikesest päevast sama kaugel. Kui Maa on Päikesele kõige lähemal, siis öeldakse, et see asub perihelioonis. See juhtub igal aastal 3. jaanuari paiku, kui Maa on umbes 147 098 074 km kaugusel.
Maa keskmine kaugus Päikesest on umbes 149,6 miljonit km, mida nimetatakse ka üheks astronoomiliseks ühikuks (AU). Kui Maa asub Päikesest kõige kaugemal, siis arvatakse, et Maa on afelioonis - see juhtub 4. juuli paiku, kui Maa jõuab umbes 152 097 701 km kaugusele.
Ja need, kes asuvad põhjapoolkeral, panevad tähele, et “soe” või “külm” ilm ei lange kokku sellega, kui lähedal Maa on Päikesele. Selle määrab telgkaldus (vt allpool).
Elliptiline orbiit:
Järgmisena on Maa orbiidi olemus. Selle asemel, et olla täiuslik ring, liigub Maa ümber Päikese laiendatud ümmarguse või ovaalse mustrina. See on nn elliptiline orbiit. Seda orbitaalmustrit kirjeldas esmakordselt saksa matemaatik ja astronoom Johannes Kepler oma seminaris Astronomia nova (Uus astronoomia).
Pärast Maa ja Marsi orbiitide mõõtmist märkas ta, et kohati näib, et mõlema planeedi orbiidid kiirenevad või aeglustuvad. See langes otseselt kokku planeetide afeliooni ja periheliooniga, mis tähendab, et planeetide kaugus Päikesest oli otseses seoses nende orbiitide kiirusega. See tähendas ka seda, et nii Maa kui ka Mars ei tiirlenud Päikesel ideaalselt ringikujuliselt.
Elliptiliste orbiitide olemuse kirjeldamisel kasutavad teadlased tegurit, mida nimetatakse ekstsentrilisuseks ja mida väljendatakse arvuga nullist üheni. Kui planeedi ekstsentrilisus on nullilähedane, siis ellips on peaaegu ring. Kui see on ühe lähedal, on ellips pikk ja sale.
Maa orbiidi ekstsentrilisus on alla 0,02, mis tähendab, et see on ringikujuliseks väga lähedal. Seetõttu on Maa kaugus perihelioonist Päikesest ja afelionist väga väike - vähem kui 5 miljonit km.
Hooajaline muutus:
Kolmandaks on see roll, mida Maa orbiit mängib aastaaegadel, millele me eespool osutasime. Neli aastaaega määrab asjaolu, et Maa on kallutatud vertikaalteljel 23,4 °, mida nimetatakse „aksiaalseks kallutuseks“. See pöördepunkt meie orbiidil määrab pööripäevade - maksimaalse aksiaalse kalde orbiidil punkti Päikese poole või sellest eemale - ja pööripäevade, kui kaldenurk ja suund Päikese suhtes on risti.
Lühidalt, kui põhjapoolkera on Päikesest eemale kallutatud, kogeb ta talve, lõunapoolkera aga suve. Kuus kuud hiljem, kui põhjapoolkera on kallutatud Päikese poole, on hooajaline järjekord vastupidine.
Põhjapoolkeral toimub talvine pööripäev 21. detsembri paiku, suvine pööripäev on 21. juuni lähedal, kevadine pööripäev on 20. märtsi paiku ja sügisene pööripäev on umbes 23. september. Lõunapoolkera aksiaalne kalle on põhjapoolkeral täpselt vastupidine. Seega on lõunapoolne hooajaline mõju vastupidine.
Ehkki on tõsi, et Maal on perihelioon ehk punkt, kus ta asub Päikesele kõige lähemal, ja afeljon, selle kõige kaugem punkt Päikesest, on nende vahemaade erinevus liiga väike, et sellel oleks Maa aastaaegadele oluline mõju ja kliima.
Lagrange'i punktid:
Veel üks huvitav omadus Maa orbiidil Päikese ümber on seotud Lagrange'i punktidega. Need on viis positsiooni Maa orbitaalkonfiguratsioonis Päikese ümber, kus Maa ja Päikese kombineeritud gravitatsiooniline tõmme annab täpselt tsentripetaalse jõu, mis on vajalik nendega orbiidil liikumiseks.
Maa vahel asuvad viis Lagrange'i punkti on tähistatud (mõneti kujuteldamatu) L1 kuni L5. L1, L2 ja L3 istuvad mööda sirget joont, mis kulgeb läbi Maa ja Päikese. L1 istub nende vahel, L3 asub Päikese vastasküljel Maast ja L2 on Maa vastasküljel L1-st. Need kolm Lagrange'i punkti on ebastabiilsed, mis tähendab, et ükskõik millise neist paigutatud satelliit liigub kursist välja, kui seda vähimatki häirida.
L4 ja L5 punktid asuvad kahe võrdkülgse kolmnurga tipus, kus Päike ja Maa moodustavad kaks alumist punkti. Need punktid liem mööda Maa orbiiti, L4 60 ° taha ja L5 60 ° ette. Need kaks Lagrange'i punkti on stabiilsed, seetõttu on nad satelliitide ja kosmoseteleskoopide populaarsed sihtkohad.
Maa ümber Päikese ümbritseva orbiidi uurimine on teadlastele õpetanud ka palju teisi planeete. Teadmine, kus planeet asub oma vanema tähe suhtes, selle orbitaalperioodi, aksiaalse kalde ja paljude muude tegurite suhtes on keskne roll, et otsustada, kas ühel võib elu eksisteerida ja kas inimesed võiksid ühel päeval elada või mitte seal.
Oleme kosmoseajakirjas kirjutanud palju huvitavaid artikleid Maa orbiidi kohta. Siin on kümme huvitavat fakti Maast: kui kaugel on Maa Päikesest? Milline on Maa pöörlemine? Miks on aastaajad? Ja mis on Maa telgkalle?
Lisateabe saamiseks lugege seda artiklit NASA-Windowsi universumi artiklist elliptiliste orbiitide kohta või NASA programmi Earth: ülevaade.
Astronoomia Näita ka teemaga seotud espidoid. Siin on BQuestions Show: mustad mustad augud, Maa tasakaalustamatus ja kosmosesaaste.
Allikad:
- Vikipeedia - Maa orbiit
- NASA: Windows universumisse - Maa orbiit
- NASA: küsige astrofüüsikult - Maa pöörlemiskiirus
