Годовое движение солнца вокруг земли: Гелиоцентрическая система мира — Википедия – Вращение Земли вокруг Солнца🌍, период и скорость обращения, путь Земли, направление, географические следствия движения Земли вокруг Солнца, длина околосолнечной орбиты

Годовое движение Земли | big-archive.ru

Земля подобно другим планетам движется вокруг Солнца по замкнутой эллиптической кривой. Однако необходимо отметить, что эллиптическая орбита Земли сравнительно мало отличается от окружности, эксцентриситет ее равен 0,0167.

Благодаря эллиптической форме земной орбиты и положения Солнца в одном из фокусов этого эллипса Земля в своем годовом движении то приближается, то удаляется от Солнца. Ближе всего к Солнцу Земля бывает в январе, а дальше всего в июне. При числовом выражении эта разница равна приблизительно 5 млн. км, однако по сравнению со средним расстоянием от Земли до Солнца (149,5 • 106км) эта разница совсем не велика (примерно 1/30 расстояния Земли от Солнца).

Мысль о движении Земли вокруг Солнца была впервые высказана Коперником, подтверждена Галилеем (XV и XVI вв.) и уточнена Кеплером. Законы всемирного тяготения, математически обосновавшие движение Земли (и других небесных тел), были установлены Ньютоном в конце XVII и начале XVIII в.

Что же касается первых фактических доказательств годового движения Земли, то они были даны уже в XIX в. нашим астрономом

Струве (1838 г.). Нужно сказать, что доказательства эти не просты и стали доступными только при наличии очень точных астрономических инструментов. Первое доказательство основано на параллактическом смещении звезд в течение года, а второе на аберрации света.

Остановимся на первом, более простом доказательстве.

Годичный параллакс. Видимое смещение ближайших к нам звезд по отношению к другим, более удаленным, в течение года называется годичным параллаксом. Смещение звезд происходит потому, что Земля движется вокруг Солнца и мы наблюдаем звезды с двух далеко отстоящих друг от друга точек. Однако звезды так далеки от Земли, что даже и при этих условиях (т. е. при наблюдении с разных концов большой орбиты Земли) смещения ближайших к нам звезд исключительно малы — значительно меньше толщины волоса и могут быть замечены только при помощи точнейших астрономических приборов.

Год. Земля движется вокруг Солнца со скоростью 29,5 км в секунду. При такой огромной скорости Земля совершает свой путь вокруг Солнца в 365 дней 5 час. 48 мин. и 46 сек. Время, в продолжение которого Земля совершает свой полный путь вокруг Солнца, мы называем годом. Для простоты в году принято считать 365 дней и 6 час. (ошибка получается в 11 мин. 14 сек.). Однако и это упрощение делает счет не совсем удобным. Чтобы выйти из создавшегося затруднения, принято три года считать по 365 дней, а каждый четвертый год — 366 дней. Лишние 6 часов, которые не учитываются в течение трех лет, на четвертый год дают лишние сутки, которые и прибавляются к четвертому году, который носит название високосного, и февраль этого года имеет не 28, а 29 дней.

Старый и новый стиль летосчисления. Летосчисление было установлено в 46 г. до н. э. Мы уже говорили, что год имеет 365 дней 5 час. 48 мин. и 46 сек., т. е. ежегодно мы делаем ошибку на 11 мин. 14 сек. Как ни мала эта ошибка, но за 400 лет составляет около трех суток. За весь же период, т. е. с 46 г. до н. э. ошибка выросла в 13 дней. 25 января 1918 г. у нас был издан декрет о переводе старого ошибочного летосчисления на новое, более правильное, для чего было предложено 1 февраля 1918 г. считать 14 февраля. В большинстве западноевропейских стран новый стиль был введен еще в XVI в. (1582 г.).

Наклон земной оси. Земная ось наклонена к плоскости орбиты на 66°,5. Этот наклон за все время обращения Земли вокруг Солнца остается почти неизменным. Иначе говоря, земная ось перемещается по орбите параллельно самой себе. Значительный наклон земной оси к плоскости орбиты и параллельность ее перемещения в пространстве обусловливают смену времен года.

Благодаря наклону земной оси к плоскости орбиты продолжительность дня и ночи   на различных   широтах (кроме   экватора)  в течение года не может быть одинакова. В нашем северном полушарии в день летнего солнцестояния (около 22 июня) наблюдается самая короткая ночь и самый длинный день, а в день зимнего солнцестояния (около 22 декабря) самый короткий день и самая длинная ночь. Весной в день весеннего равноденствия (около 21 марта) и осенью в день осеннего равноденствия (около 23 сентября) граница света и тени проходит как раз через оба полюса, в силу чего в эти дни на всех широтах день равен ночи. При переходе от весны к лету продолжительность дня в северном полушарии постепенно увеличивается, при переходе к осени — постепенно

Положение Земли 22 июня и 22 декабря

уменьшается и т. д.

Благодаря тому, что в день летнего солнцестояния земная ось наклонена Северным полюсом в сторону Солнца на 23°,5, полуденные лучи Солнца отвесна падают как раз на 23°,5. Параллель, проходящая через 23°,5, носит название северного тропика, или тропика Рака. Северный тропик является самой северной параллелью, на которой» раз в году (22 июня) Солнце в полдень оказывается в зените (рис. 19). По тому же чертежу видно, что Северный полюс и все примыкающие к нему пространства до 66°,5 с. ш. освещаются Солнцем непрерывно в течение круглых суток (непрерывный полярный день). Параллель, проходящая через 66°,5 с. ш., называется северным полярным кругом. Таким образом, северный полярный круг является той границей, южнее которой в северном полушарии круглосуточного полярного дня не бывает. От полярного круга к Северному полюсу продолжительность полярного дня постепенно увеличивается, и на полюсе полярный день продолжается полгода. В день зимнего солнцестояния (22 декабря) наибольшее количество тепла и света получает не северное, а южное полушарие. Здесь полуденные лучи Солнца вертикально падают уже на 23°,5 ю. ш., и параллель, проходящая через этот градус, носит название

южного тропика, или тропика Козерога. Параллель, проходящая через 66°,5 ю. ш., называется южным полярным кругом. В то время, когда на северном полярном круге устанавливается непрерывный полярный день, здесь устанавливается непрерывная полярная ночь и наоборот (рис. 19).

 

—Источник—

Половинкин, А.А. Основы общего землеведения/ А.А. Половинкин.- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1958.- 482 с.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

Post Views: 581

Годовое движение Земли

Времена года

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток и 6 часов. Для удобства принято считать, что в году 365 дней. А через каждые четыре года, когда «накопятся» лишние 24 часа, наступает високосный год, в котором не 365, а 366 дней (29 — в феврале).

В сентябре, когда после летних каникул вы снова приходите в школу, наступает осень. Дни становятся короче, а ночи — длиннее и прохладнее. Через месяц-другой с деревьев опадут листья, улетят перелётные птицы, в воздухе закружатся первые снежинки. В декабре, когда снег укроет белой пеленой землю, придёт зима. Наступят самые короткие дни в году. Восход Солнца в это время поздний, а заход ранний.

В марте, когда приходит весна, дни удлиняются, солнце светит всё ярче, воздух становится теплее, кругом начинают журчать ручьи. Природа вновь оживает, и вскоре начинается долгожданное лето.

Так было и будет всегда из года в год. А задавались ли вы когданибудь вопросом: почему происходит смена времён года?

Географические следствия движения Земли

Вы уже знаете, что у Земли два основных движения: она вращается вокруг своей оси и обращается по орбите вокруг Солнца. При этом земная ось наклонена к плоскости орбиты на 66,5°. Движение Земли вокруг Солнца и наклон земной оси определяют на нашей планете смену времён года и продолжительность дня и ночи.

Два раза в году весной и осенью — наступают дни, когда на всей Земле долгота дня равна долготе ночи — 12 часов. День весеннего равноденствия наступает 21—22 марта, день осеннего равноденствия 22 23 сентября. На экваторе день всегда равен ночи.

Самый длинный день и самая короткая ночь на Земле наступают в Северном полушарии — 22 июня, а в Южном — 22 декабря. Это дни летнего солнцестояния.

После 22 июня, вследствие перемещения Земли по орбите, в Северном полушарии высота Солнца над горизонтом постепенно уменьшается, дни становятся короче, а ночи — длиннее. А в Южном полушарии Солнце поднимается над горизонтом выше и световой день увеличивается. Южное полушарие получает всё больше солнечного тепла, а Северное — всё меньше.

Самый короткий день в Северном полушарии наступает 22 декабря, а в Южном 22 июня. Это день зимнего солнцестояния.

На экваторе угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня изменяются мало, поэтому смену времён года там заметить практически невозможно.

О некоторых особенностях движения нашей планеты

На Земле есть две параллели, на которых Солнце в полдень в дни летнего и зимнего солнцестояния находится в зените, то есть стоит прямо над головой наблюдателя. Такие параллели именуются тропиками. На Северном тропике (23,5° с. ш.) Солнце в зените бывает 22 июня, на Южном тропике (23,5° ю. ш.) — 22 декабря.

Параллели, расположенные на 66,5° северной и южной широты, называются полярными кругами. Они считаются границами территорий, где наблюдаются полярные дни и полярные ночи. Полярный день — это период, когда Солнце не опускается за горизонт. Чем ближе от полярного круга к полюсу, тем длиннее полярный день. На широте полярного круга он длится всего одни сутки, а на полюсе — 189 суток. В Северном полушарии на широте Северного полярного круга полярный день начинается 22 июня в день летнего солнцестояния, а в Южном — 22 декабря. Продолжительность полярной ночи бывает от одних суток (на широте полярных кругов) до 176 (на полюсах). Всё это время Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии это явление природы начинается 22 декабря, а в Южном — 22 июня.

Нельзя не отметить и тот чудесный период в начале лета, когда вечерняя заря сходится с утренней и всю ночь длятся сумерки, белые ночи. Наблюдаются они в обоих полушариях на широтах, превышающих 60 , когда Солнце в полночь опускается за горизонт не более чем на 7°. В Санкт-Петербурге (около 60° с. ш.) белые ночи продолжаются с 11 июня по 2 июля, а в Архангельске (64° с. ш.) — с 13 мая по 30 июля.

Пояса освещённости

Следствием годового движения Земли и её суточного вращения является неравномерное распределение солнечного света и тепла по земной поверхности. Поэтому на Земле существуют пояса освещённости.

Между Северным и Южным тропиками по обе стороны от экватора пролегает тропический пояс освещённости. Он занимает 40 % земной поверхности, на которые приходится наибольшее количество солнечного света. Между тропиками и полярными кругами в Южном и Северном полушариях находятся умеренные пояса освещённости, получающие меньшее количество солнечного света, чем тропический пояс. От полярного круга до полюса в каждом полушарии расположены полярные пояса. Этой части земной поверхности меньше всего достаётся солнечного света. В отличие от других поясов освещённости только здесь бывают полярные дни и ночи.

Глава 3 Движения Земли и их географические следствия

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, участвует одновременно в нескольких видах движения. Главные движения Земли – годовое движение по орбите вокруг Солнца и суточное вращение вокруг оси. Первое обеспечивает годовую сезонность во всех сферах географической оболочки, второе – смену дня и ночи и суточную ритмику сфер.

3.1. Движение Земли по орбите вокруг Солнца

Земля, подобно другим планетам, движется вокруг Солнца. Этот путь Земли называют орбитой (лат. orblta – колея, дорога). Доказательствами орбитального движения Земли служат явления аберрации света звезд и их параллактическое смещение, которым присущ периодический характер. Периодичность равна одному году, что соответствует времени обращения Земли вокруг Солнца.

Отражением движения Земли по орбите является движение Солнца по эклиптике. Эклиптика – большой круг небесной сферы, образующийся при пересечении ее плоскостью орбиты. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора и пересекается с ней под углом 23°27'. Места их пересечения называются точками весеннего и осеннего равноденствия.

В этих точках Солнце бывает дважды в году – 21 марта и 23 сентября при переходе из южного полушария в северное и наоборот (см. рис. 1).

Орбита Земли – эллипс, близкий к окружности, в одном из фокусов которого находится Солнце. Расстояние от Земли до Солнца изменяется в течение года от 147 млн км в перигелии (2 января) до 152 млн км в афелии (5 июля). Длина орбиты более 930 млн км. Земля (точнее, барицентр) движется по орбите с запада на восток, совпадая с направлением ее осевого вращения, со средней скоростью около 29,8 км/с и проходит весь путь за 365 сут. 6 ч 9 мин 9 с. Этот промежуток времени называют звездным (сидерическим) годом.

Тропический год – промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия. Он на 20 мин короче сидерического года и равен 365 сут. 5 ч 48 мин 46 с, так как точка весеннего равноденствия медленно смещается в направлении движения Земли по орбите (навстречу видимому годичному движению Солнца) на угол 50" в год и равноденствие наступает раньше, чем Солнце пройдет 360° по эклиптике. Это явление было названо предварением равноденствий, и вызвано оно прецессией. Прецессия – медленное конусообразное вращение земной оси вокруг перпендикуляра к плоскости орбиты с вершиной в центре Земли (рис. 12). Период ее полного оборота составляет около 26 тыс. лет. Прецессия обусловлена притяжением Солнцем и Луной экваториальной выпуклости Земли и стремлением их повернуть земную ось в пер пендикулярное положение к плоскости орбиты, чтобы совместить плоскости небесного экватора и эклиптики. Но Земля, как всякое вращающееся тело, противодействует этим силам, что вызывает конусообразное вращение ее оси вокруг полюсов (подобно оси вращающегося волчка). Из-за изменения положения земной оси и оси мира изменяется положение в пространстве земного и небесного экватора и соответственно точек весеннего и осеннего равноденствия.

Рис. 12. Прецессия земной оси

Рис. 13. Освещение Земли и полуденная высота Солнца над горизонтом на разных широтах в дни равноденствий

Благодаря предварению равноденствий постепенно смещается на более ранние сроки начало всех сезонов года. Через 13 тыс. лет поменяются местами даты весеннего и осеннего равноденствия, лето северного полушария будет приходиться на декабрь, январь и февраль, а зима – на июнь, июль и август.

Следствием прецессии является также перемещение полюсов мира среди звезд. Если сейчас близлежащей звездой к Северному полюсу мира (Р) является Полярная звезда в созвездии Малая Медведица, то через 13 тыс. лет на ее месте окажется и станет полярной звезда Вега в созвездии Лира.

В современную эпоху ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5° и перемещается в течение года в пространстве параллельно самой себе. Это приводит к смене времен года и неравенству дня и ночи – важнейшим следствиям обращения Земли по орбите вокруг Солнца.

Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты, то светораздельная плоскость и терминатор (светораздельная линия на поверхности Земли) проходили бы через оба полюса и делили бы все параллели пополам, день всегда был бы равен ночи и солнечные лучи на экватор в полдень падали бы всегда отвесно. По мере удаления от экватора угол их падения уменьшался бы и на полюсах становился бы равным нулю (рис. 13). В этих условиях нагревание земной поверхности в течение года уменьшалось бы от экватора к полюсам и смены времен года не было бы.

Наклон земной оси к плоскости орбиты и сохранение ее ориентировки в пространстве обусловливают различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступлении тепла на земную поверхность в разные сезоны года, а также неодинаковую продолжительность дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора, где день и ночь всегда равны 12 ч.

22 июня земная ось северным концом обращена к Солнцу (рис. 14, слева). В этот день – день летнего солнцестояния – солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° с. ш. – это Северный тропик (греч. tropikas – круг поворота). Все параллели севернее экватора до 66,5° с. ш. большую часть суток освещены – на этих широтах день длиннее ночи. Севернее 66,5° с. ш. в день летнего солнцестояния территория полностью освещена Солнцем – там полярный день. Параллель 66,5° с. ш. является границей, с которой начинается полярный день,– это Северный полярный круг. В этот же день на всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день короче ночи. Южнее 66,5° ю. ш. территория не освещена совсем – там полярная ночь. Параллель 66,5° ю. ш. – Южный полярный круг. 22 июня – начало астрономического лета в северном полушарии и астрономической зимы в южном полушарии.

22 декабря земная ось южным концом обращена к Солнцу (рис. 14, справа). В этот день – день зимнего солнцестояния – солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° ю. ш. – Южный тропик. На всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день длиннее ночи. Начиная с Южного полярного круга устанавливается полярный день. В этот день на всех параллелях севернее экватора до 66,5° с. ш. день короче ночи. За Северным полярным кругом – полярная ночь. 22 декабря – начало астрономического лета в южном полушарии и астрономической зимы в северном полушарии.

Рис. 14. Освещение Земли и полуденная высота Солнца над горизонтом на разных широтах в дни летнего и зимнего солнцестояния

21 марта – в день весеннего равноденствия – и 23 сентября – в день осеннего равноденствия – терминатор проходит через оба полюса Земли и делит все параллели пополам. Северное и южное полушария в эти дни освещены одинаково, день всюду на Земле равен ночи (см. рис. 12). Солнце в полдень находится в зените над экватором. На Земле 21 марта и 23 сентября – начало астрономической весны и астрономической осени в соответствующих полушариях.

Со сменой времен года связана сезонная ритмичность в природе. Она проявляется в изменении температуры, влажности воздуха и других метеорологических показателей, в режиме водоемов, в жизни растений, животных и т. д.

В результате годового движения Земли по орбите и наклона оси ее вращения к плоскости орбиты на Земле образовались пять поясов освещения, ограниченных тропиками и полярными кругами. Они отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и тепловыми условиями.

Жаркий пояс лежит между тропиками. В его пределах Солнце два раза в году бывает в зените, на тропиках – по одному разу в год, в дни солнцестояний (и этим они отличаются от всех остальных параллелей). На экваторе день всегда равен ночи. На других широтах этого пояса продолжительность дня и ночи мало меняется в течение года. Жаркий пояс занимает около 40% земной поверхности.

Умеренные пояса (их два) располагаются между тропиками и полярными кругами. Солнце в них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от широты и времени года. Близ полярных кругов (с 60 до 66,5° ш.) летом наблюдаются светлые белые ночи с сумеречным освещением. Общая площадь умеренных поясов составляет 52% земной поверхности.

Холодные пояса (их два) находятся к северу от Северного и к югу от Южного полярных кругов. Эти пояса отличаются наличием полярных дней и ночей, продолжительность которых постепенно увеличивается от одних суток на полярных кругах (и этим они отличаются от всех остальных параллелей) do полугода на полюсах. В начале и в конце полярных ночей в течение 2 – 3 недель наблюдаются белые ночи. Общая площадь холодных поясов составляет 8% земной поверхности.

Пояса освещения – основа климатической зональности и природной зональности вообще.

Календарь – это система измерения больших промежутков времени, основанная на периодических явлениях окружающего мира. Существуют солнечные, лунные и лунно-солнечные календари.

Солнечный календарь основан на годичном движении Солнца по эклиптике в течение тропического года. В Европе известны два солнечных календаря: юлианский (старый стиль) и григорианский (новый стиль). Юлианский календарь был введен Юлием Цезарем в 45 г. до н. э. в Древнем Риме. В нем было три простых года по 365 дней и один високосный год с 366 днями – тот, число которого делилось на 4. Добавочный день в четвертом году цикла прибавлялся к февралю (29 февраля). В этом календаре ошибка в одни сутки накапливалась за 128 лет, и тогда весеннее равноденствие наступало на одни сутки раньше, чем по календарю.

В государствах Европы юлианский календарь был введен в 325 г. н. э. В то время весеннее равноденствие приходилось на 21 марта. В 1582 г. погрешность календаря достигла 10 суток и день весеннего равноденствия переместился по календарю на 11 марта. Это обстоятельство вносило путаницу в расчеты дней наступления праздника Пасхи, который празднуют в первое воскресенье после первого весеннего полнолуния. Возникла необходимость реформы календаря.

Проект реформы был разработан итальянским ученым Л. Лилио Гаралли, а утвержден указом папы римского Григория XIII (отсюда название григорианского календаря). Реформа календаря состояла в следующем: 1) погашении погрешности в 10 суток между днем весеннего равноденствия и его календарной датой, поэтому следующим числом после 4 октября 1582 г. стали считать 15 октября 1582 г., в связи с чем начало астрономической весны опять передвигалось на 21 марта; 2) впредь все «круглые» годы, число столетий которых не делится без остатка на 4 (1700г., 1800 г., 1900 г., 2100 г., 2200 г. и т. д.), стали считать простыми годами, а 1600 г., 2000 г., 2400 г. и т. п. – по-прежнему високосными. Это позволило практически прекратить в будущем переход равноденствий, так как ошибка в одни сутки теперь накапливается примерно за 3300 лет. В католических государствах Европы этот календарь был введен давно, а в России он был принят лишь 1 февраля 1918 г., когда 1 февраля посчитали 14 февраля, так как в XX в. разница между старым и новым стилями составляла уже 13 суток. В результате 1918 г. оказался в России самым коротким годом в XX в.

7 Годовое движение земли и его следствия

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите со скоростью 29,8 км\с, делая полный оборот за 365 сут. 6 час. 9 мин. 9,6 сек. Это звездный, или сидерический, год – промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Земли через одну и ту же точку орбиты. По истечении звездного года наблюдатель увидит Солнце около той же звезды, где оно было год назад. Однако деятельность людей связано не с звездным временем: она подчинена солнечному времени. Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называют тропическим годом, продолжительность которого равна 365 сут. 5 час. 48 мин. 46сек.

Длина орбиты – 940 млн. км. Солнце расположено в одном из фокусов орбиты Земли, вследствие чего расстояние между Землей и Солнцем в течение года меняется от 152 (афелий – 5 июля) до 149 (перигелий – 3 января) млн. км.

Ось Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66 30. В процессе движения ось перемещается поступательно и параллельно самой себе, поэтому Земля занимает 4 характерных положения: равноденствий и солнцестояний. В дни равноденствий, 21 марта и 23 сентября, зенитальный луч Солнца падает на экватор, граница света и тени проходит через полюсы и делит каждую параллель на равные части, поэтому день равен ночи на всех широтах. При этом северное и южное полушария получают тепло и свет поровну.

В день летнего солнцестояния, 22 июня, Солнце в зените над северным тропиком, граница света и тени является касательной к линиям полярных кругов. Свет и тепло получает большая часть северного полушария, поэтому здесь лето, а все заполярье его освещено, поэтому – полярный день. Южное полушарие получает минимум тепла и света, поэтому там зима, а его заполярье находится в положении полярной ночи.

В день зимнего солнцестояния, 22 декабря, Солнце в зените над южным тропиком и освещение полушарий меняется противоположно.

Таким образом, смена времен года обусловлена вращением Земли вокруг Солнца при наклонном положении оси. Со сменой времен года связана сезонная ритмика процессов и явлений в географической оболочке.

8 Геомагнитное поле

Земля представляет собой огромный двухполюсный магнит, диполь. Теоретически идеальные силовые линии, выходящие из южного полюса в Северный, образуют дипольное магнитное поле. Однако реальное магнитное поле Земли следует дипольному полю лишь приблизительно. В действительности геомагнитное поле сложнее, чем поле магнита или намагниченного шара, так как содержит значительное количество аномалий.

По данным космических измерений магнитное поле Земли простирается за пределы планеты до 10 – 14 земных радиусов. Область околоземного пространства, в которой находятся заряженные частицы, захваченные магнитным полем земли, называют магнитосферой. Магнитная ось не совпадает с осью вращения Земли, образуя с ней угол в 12, поэтому магнитные полюсы не совпадают с географическими. Более того, магнитные полюсы мигрируют, а их знак неоднократно менялся в геологической истории Земли. Так, в 1970 г. положение северного магнитного полюса определялось  с. ш. и 70 01 з. д., южного - 7831 ю.ш. и 10959 в. д.; в 1985 г. координаты полюсов установились следующие: северного полюса - 7736 с. ш., 102 48 з. д., южного - 65 06 ю.ш., 13900 в. д.

Поскольку магнитные полюса не совпадают с географическими, меридианы данного места с направлением магнитной стрелки образуется угол, который называется склонением. Если магнитная стрелка отклоняется к востоку от меридиана, склонение называется восточным или отрицательным, отклонение к западу называют западным, или положительным. Для характеристики склонения составляют специальные карты, на которые наносятся изогоны – линии соединяющие точки с одинаковым склонением магнитной стрелки.

Стрелка в магнитном поле устанавливается параллельно силовым линиям, поэтому на экваторе она находится в горизонтальном положении или параллельно плоскости горизонта, на магнитном полюсе – в вертикальном, на остальных широтах – образуется угол с горизонтальной поверхностью, который называется наклонением. Углы наклонения также наносятся на карту с помощью изоклин, линий, соединяющих точки, с одинаковыми углами наклонов.

Сила магнитного поля характеризуются его напряженностью. За единицу напряженности принимают эрстед, т. е. напряженность такого магнитного поля, которое на единицу магнитной массы действует с силой в одну длину. Линии равного напряжения магнитного поля – изодинамы.

В распределении элементов земного магнетизма наблюдаются отклонения от их средних значений. Их называют магнитными аномалиями. С учетом размера аномалии подразделяют на региональные и местные. Региональные распространены на огромных площадях. Причины их распространения полностью не выяснены. Примером может служить Западно - Сибирская аномалия. Образование местных аномалий, связано с залежами магнитных и железистых кварцитов. Крупнейшей в мире аномалией является Курская. Напряжение магнитного поля ее в пять раз превышает среднее.

Изучение магнитных аномалий имеет большое практическое значение. Магнитная съемка в настоящее время широко применяется для поисков и разведки магнитных руд, бокситов, полиметаллических сульфидных руд, содержащих ферромагнитные минералы.

Элементы земного магнетизма: склонение, наклонение, напряженность – из года в год меняются. Эти вариации земного магнетизма носят названия вековых вариаций, причем, в этих изменениях проявляется некоторая закономерность . причинами вариаций могут быть годичная периодичность, смена дня и ночи, приливы в атмосфере и ряд других, еще не вполне выясненных. 11- летние вариации связаны с периодическим изменением солнечной активности. Резкие и сильные, но кратковременные возмущения магнитного поля называют магнитными бурями. Они вызваны действием солнечного ветра в период вспышек на Солнце. Бури вызывают резкие отклонения магнитной стрелки, нарушают работу радиостанций.

Под воздействием солнечного ветра, который, наталкиваясь на препятствие в виде магнитного опля Земли, отекает его, формируется несимметричная форма магнитосферы. Чем сильнее солнечный ветер, тем больше отжимается магнитосфера к земной поверхности с дневной стороны и наоборот. На противоположной стороне Земли магнитные силовые линии вытягиваются параллельно друг другу, образуя длинный хвост магнитосферы.

С магнитными бурями связаны полярные сияния в высоких широтах, которые вызваны попаданием в атмосферу заряженных частиц, излучаемых Солнцем.

Магнитное поле Земли простирается до высоты 90 тыс. км, где утрачивается способность притягивать заряженные частицы. С захватом магнитным полем заряженных частиц (электронов и протонов) связано наличие радиационного пояса ( или двух радиационных поясов) Земли, обнаруженного при запуске ИЗС и космических кораблей. Главная особенность радиационного пояса – ионизация, обусловленная действием космических лучей. Во время магнитных бурь радиационный пояс подвергается особенно резким изменениям.

Гипотезы, объясняющие образование магнитного поля Земли, разнообразны. Широким признанием пользуется теория происхождения земного магнетизма Эльзасера – Френкеля (1956), согласно которой жидкое ядро вращающейся Земли действует как «самовозбуждающаяся динамомашина».

Влияние магнитного поля на природные явления географической оболочки очень велико. Магнитосфера выполняет защитную роль, предохраняя оболочку от воздействия солнечного ветра, проникновения в нижние слои атмосферы электронов и протонов высоких энергий.

Вариаций геомагнитного поля оказывают существенное влияние на погодные условия. Так, с возмущением магнитного поля связано увеличение холодных зим и сильных засух в европейской части России и Западной Сибири. Климатические колебания, изменения стока рек хорошо согласуются с 11 – летними вариациями геомагнитного поля.

Одним из первых применений на практике земного магнетизма явился компас. С древних времен он служил для определения положения судна в открытом море, когда не видно берегов и нет ориентиров. В настоящее время на морских судах вместо магнитных компасов устанавливают гироскопические компасы (гироскопы), в авиации применяют гиромагнитные компасы, которые состоят из гироскопа и магнитного компаса, действующих совместно.

Внешние оболочки Земли - литосфера, гидросфера, атмосфера формировались одновременно и всегда были тесно взаимосвязаны посредством обмена веществом и энергией, в результате чего сформировалась ГО. Прежде, чем приступить к ее характеристике, необходимо рассмотреть основные особенности ее составляющих – литосферы, гидросферы, атмосферы.

Движение Земли по орбите вокруг Солнца

В современную эпоху ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. Это приводит к смене времен года и неравенству дня и ночи — важнейшим следствиям обращения Земли по орбите вокруг Солнца.

Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты, день всегда был бы равен ночи и нагревание земной поверхности в течение года уменьшалось бы от экватора к полюсам и смены времен года не было бы.

Наклон земной оси к плоскости орбиты и сохранение ее ориентировки в пространстве обусловливают различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступлении тепла на земную поверхность в разные сезоны года, а также неодинаковую продолжительность дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора, где день и ночь всегда равны 12 ч.

В дни равноденствий 21 марта и 23 сентября на всех широтах продолжительность дня и ночи равна 12 часам. Солнечные лучи на экваторе падают отвесно. В день летнего солнцестояния 22 июня лучи падают отвесно на северный тропик, широта которого равна 23027'. Круглые сутки освещенными оказываются не только приполюсные районы, но и пространство за ними до широты 66°33' (Полярный круг). В южном полушарии в это время освещенной оказывается лишь та ее часть, которая лежит между экватором и южным Полярным кругом (66°33'). За ним 22 июня земная поверхность не освещается.

В день зимнего солнцестояния 22 декабря все происходит наоборот. Солнечные лучи уже отвесно падают на южный тропик. Освещенными в южном полушарии оказываются участки, лежащие не только между экватором и тропиком, но и вокруг южного полюса. Такое положение продолжается до 21 марта, когда наступает день весеннего равноденствия. Годовое движение Земли вокруг Солнца при постоянном наклоне оси вращения ведет к регулярной смене времен года.

Пояса белых летних ночей и коротких зимних дней (58—66,5° с. ш. и ю.ш.) существуют непродолжительный срок. C приближением дня летнего солнцестояния наступает время белых ночей, а зимой — сумеречные дни. Появление белых ночей связано с преломлением лучей в земной атмосфере, вследствие чего светила кажутся выше своего действительного положения над уровнем горизонта.

Географические следствия суточного вращения Земли

Вращение Земли вокруг оси — еще одно важное свойство, которым обладает наша планета. Если смотреть с северного полюса, то вращение Земли происходит против часовой стрелки или, как принято считать, с запада на восток. Угол поворота на всех широтах одинаков. За один час каждая точка на поверхности Земли передвигается на 15° от ее первоначального положения. Но при этом линейная скорость находится в обратно пропорциональной зависимости от географической широты. На экваторе она равна 464 м/с, а на широте 65° — только 195 м/с. С осевым вращением Земли связано несколько географических следствий. Первое следствие относится к сжатию земного сфероида. Второе следствие — смена дня и ночи. Третье, наиболее существенное, значение вращения Земли состоит в образовании поворотной силы, или силы Кориолиса (вправо в северном полушарии, влево – в южном). На экваторе сила Кориолиса равна нулю. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах — восточное (пассатное). Аналогичное проявление силы Кориолиса обнаруживается в направлении движения океанических вод. Однако морские течения под действием силы Кориолиса смещаются от направления господствующих ветров под углом 30—35° вправо или влево в зависимости от полушария. Пассатные ветры становятся причиной смещения потока, направленного к северу и югу от экватора. Для компенсации оттока здесь происходит подъем холодных глубинных вод. Поэтому температура поверхностной воды на экваторе оказывается ниже на 2—3°С, чем в соседних тропических областях. Медленный подъем глубинных вод в верхние слои океана называют апвеллингом, а опускание — даунвеллингом.

Кроме экваториального апвеллинга, подъем или опускание вод происходит вблизи береговой полосы водоемов

Кориолисовой силой можно объяснить почему правые берега рек северного полушария круче левых, а в южном полушарии — наоборот.

В повседневной жизни средним солнечным временем пользоваться неудобно, по­скольку на каждом меридиане оно свое, местное время. Поэтому на Меж­дународном астрономическом конгрессе в 1884 г. был принят поясной счет времени. За поясное время принято местное время сред­него меридиана каждого пояса. Время нулевого (Гринвичского) меридиана принято в качестве всемирного време­ни. Счет поясов ведется на вос­ток. В двух соседних поясах поясное время от­личается ровно на 1 ч.

В нашей стране поясное время введено с 1 июля 1919 г. Россия расположена в десяти часовых поясах: со второго по одиннадцатый. Однако в целях более рационального использования летом дневного света в нашей стране в 1930 г. специальным постановлением часы были переведены на 1 час вперед – было введено декретное время.

С 1981 г. на период с апреля по октябрь вводилось летнее время за счет перевода времени еще на час вперед по сравнению с декретным. Таким образом, летом время в Москве фактически соответствует местному времени на ме­ридиане 60° в. д. Декретное время второго часового пояса называется московским.

Примерно вдоль 180° меридиана, в 1884 г. проведена международная линия перемены дат. Это условная линия, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.

Период плавного перехода от дневного света к ночной темноте и обратно называется сумерками. В основе их лежит оптическое явление, наблюдаемое в атмосфере перед восходом и после захода Солнца, когда оно еще уже находится под линией горизонта, но освещает небосвод, от которого отражается свет. Продолжительность сумерек зависит от времени года и широты места наблюдения, на экваторе сумерки короткие, с увеличением широты возрастают. Различают три периода сумерек. Гражданские сумерки наблюдается, когда центр Солнца погружается под горизонт неглубоко (на угол до 6°) и ненадолго. Это фактически белые ночи, когда вечерняя заря сходится с утренней зарей. Летом они наблюдаются на широтах 60° и более. Навигационные сумерки наблюдаются, когда центр солнечного диска погружается под горизонт на 6—12°. При этом видна линия горизонта, и с корабля можно определить угол звезд над ней. И наконец, астрономические сумерки наблюдаются, когда центр диска Солнца погружается под горизонт на 12—18°.

Почему Солнце вращается вокруг Земли / Habr

В России одна известная организация под названием ВЦИОМ проводила социологическое исследование, на котором гражданам предлагали ответить на вопрос: «Согласны ли вы со следующим утверждением: Солнце вращается вокруг Земли?» Данные этого опроса многократно перепечатываются в СМИ, и на различных сетевых ресурсах в комментариях часто ссылаются на него при обсуждении различных общественно-политических проблем.

Если бы я принял участие в этом опросе, я бы, скорее всего, был среди тех 30%, кто ответил утвердительно. Ниже я постараюсь объяснить, почему.

Дело в том, что любое движение относительно. Движется объект или стоит неподвижно, и как он движется, зависит от выбранной системы отсчета. В утверждении «Солнце вращается вокруг Земли» нет никаких указаний на систему отсчета, есть только 2 объекта, Солнце и Земля.

Предположим, имеется система из 2 точек A и B. Если в системе отсчета, связанной с точкой A, точка B движется по окружности с центром в точке A, то в системе отсчета, связанной с точкой B, точка A движется по окружности с центром в точке B.

Это очень легко доказать. Достаточно записать уравнение вращения в полярных координатах.

r = AB
φ = ωt

Расстояние до центра окружности не зависит от времени и равно начальной длине отрезка AB. Полярный угол равен произведению угловой скорости на время. При переходе к полярным координатам с центром в точке B расстояние между точками A и B останется точно такое же, а угол просто сместится на 180°.

r = BA
φ = π + ωt

Вместо чертежа предлагаю взглянуть на наглядную иллюстрацию. Чтобы просматривать иллюстрации в данной статье, вам понадобится браузер, показывающий анимацию gif.


Солнце-Земля


Солнце-Земля с траекторией

Здесь показано движение тел в системе Солнце-Земля в 3 системах отсчета. Слева — гелиоцентрическая система, т. е. система, в центре которой находится Солнце, справа — геоцентрическая система (с центром на Земле), а посередине — система координат, связанная с точкой посередине между Солнцем и Землей. Промежуточную систему я добавил специально для того, чтобы показать, что возможных систем отсчета гораздо больше двух, и все они равноправны. Если Земля вращается вокруг Солнца, то можно говорить и о ее вращении вокруг чего угодно.

Собственно, на этом можно было бы поставить точку. Вопрос ВЦИОМ безграмотный и однозначного ответа не имеет. Можно как соглашаться с утверждением, что Солнце вращается вокруг Земли, так и не соглашаться, никаких выводов из этого не следует, и внимания подобные исследования не заслуживают. Однако тема, затронутая в этом вопросе, очень плодотворная. По ней можно рассказать много интересного. Поэтому продолжим.

Характер движения небесных тел изучался людьми для решения практических задач. Солнце очевидно влияет на погоду, поэтому для планирования многих мероприятий, например, строительных или сельскохозяйственных работ, надо было уметь рассчитывать его траекторию. Ученые наблюдали за светилом, записывали результаты и составляли таблицы, в какой день, в каком месте на земле до какой высоты Солнце поднимется, сколько будет длиться ночь и т. д. Принимая Землю за центр, вокруг которого вращается Солнце, можно было все достаточно точно рассчитать. Результатом этих расчетов стал календарь, которым мы пользуемся и сейчас.

Сложности возникают, когда появляется необходимость рассчитать траектории движения планет. Скажем, Венера. На погоду она не влияет, но игнорировать ее совершенно невозможно, потому что это 3-й по яркости объект на небе. Ясной ночью при свете этой планеты можно даже читать. Давайте посмотрим, как выглядит орбита Венеры с учетом того, что мы о ней знаем. Надо заметить, что сделать изображение Солнечной Системы с соблюдением всех пропорций практически невозможно, поэтому на моих иллюстрациях, пропорции не соблюдены. Я старался соблюдать только отношения больше-меньше и медленнее-быстрее (Венера меньше Юпитера, Меркурий относительно Солнца движется быстрее Земли и т. п.).


Солнце-Венера-Земля

Вот, как выглядит траектория движения Венеры в различных системах отсчета.


Венера с траекторией

Попробуйте по такой траектории рассчитать, когда Венера окажется на одной линии между Солнцем и Землей или когда она скроется за Солнцем. Задача не из легких.

А кроме Венеры с древних времен были известны и другие планеты. Например, самый близкий к Солнцу Меркурий. Его траектория в тех же координатах выглядит следующим образом.


Солнце-Меркурий-Венера-Земля

Если вы сделаете подряд несколько скриншотов, вы заметите, что в каждый момент времени состояние системы Солнце-Меркурий-Венера-Земля во всех трех системах одинаковое. Линии, которые рисуют планеты, на самом деле не существуют. Это математические абстракции, которые рисует наше воображение, чтобы лучше разобраться в предмете.


Меркурий с траекторией

При виде такой красоты преимущества гелиоцентрической системы вовсе не кажутся очевидными.

Поскольку предсказать разнообразные кульбиты планет в геоцентрической системе не удавалось, и имевшиеся таблицы с координатами расходились с наблюдениями, астрономы работали над другими системами. В середине XVI века Николай Николаевич Коперник опубликовал книгу с описанием гелиоцентрической системы. Таким образом возникло два взгляда на устройство окружающего нас пространства. Несмотря на серьезные различия, они обладали некоторым сходством.


  1. И там, и там центр, вокруг которого все вращается, считался Центром Мироздания.
  2. Обе системы были неточны, и их предсказания расходились с наблюдениями.

Неудивительно, что книги о гелиоцентризме стали попадать в реестр запрещенной литературы, который вели представители церкви. 1-й пункт противоречит религиозным догматам и оскорбляет чувства верующих, а 2-й пункт исключает аргументы для оправдания.

Понадобилось еще несколько десятков лет тщательных наблюдений, прежде чем Иоганн Генрихович Кеплер нашел, наконец, формулы, позволяющие с удовлетворительной точностью вычислить положение всех известных планет в различное время. Эти формулы работали в системе отсчета с неподвижным Солнцем, и таким образом гелиоцентрическая система мира утвердилась в качестве признанной теории.

Современная наука уже давно отказалась от идеи, что тот объект, который неподвижен, тот главнее. Никто уже сейчас не ищет «Центр Мироздания». Система отсчета — это математическая абстракция, используемая как инструмент. Для одних задач нужна гелиоцентрическая система, для других задач подходит геоцентрическая, а есть задачи, для которых ни та, ни другая не подходит. Причем, подходит — не подходит, это субъективная оценка. Подходящей назначают ту систему отсчета, в которой необходимые расчеты с требуемой точностью выполнить проще. С появлением же вычислительной техники, эта граница стирается еще сильнее. При помощи простой программки на питоне в домашних условиях можно получить результат сразу в нескольких системах отсчета с одинаковой точностью. Какую систему задашь, в такой и получишь результат.


Пример

Так что когда в интернете кто-то начинает обсуждать, кто вокруг кого вращается, и сколько процентов населения не знакомо с этим «фактом», смело считайте этого пользователя гостем из прошлого, века примерно из XVI-XVIII.

В конце XVII века Исаак Исаакович Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения и законы механики, которые подтверждали формулы Иоганна Генриховича и работали с приемлемой точностью в гелиоцентрической системе отсчета. Это выделило гелиоцентрическую систему, где Земля вращается вокруг Солнца, среди всех остальных систем.

Ньютоновская механика хорошо согласовывалась с известными на момент ее создания результатами наблюдений, но при этом ставила новые вопросы, требующие объяснения. И этим она прекрасна, потому что новые вопросы вдохновляют на поиск новых ответов. Законы Ньютона имеют следующие проблемы:


  1. Сила тяготения распространяется мгновенно и бесконечно. Многие эксперименты в разных областях физики за много лет дают основания утверждать, что в природе так не бывает, и если что-то распространяется мгновенно, то, скорее всего мы чего-то не понимаем.
  2. Орбита Меркурия со временем отклоняется от расчетной. Смещение не очень большое, но заметное.
  3. Законы Ньютона выполняются только в инерциальной системе отсчета.

Последний пункт — самое слабое место классической механики. Законы выполняются в инерциальной системе отсчета, а что это за система, точного определения нет. Сколько ни ломали голову, ничего не придумали, кроме того, что инерциальная система отсчета — это такая система отсчета, в которой выполняются законы Ньютона. Получается зацикливание, определение термина через самого себя. Гелиоцентрическая система может считаться инерциальной только приближенно, а настоящих инерциальных систем вообще не существует.

Тут самое время предоставить слово почетному академику АН СССР Альберту Германовичу Эйнштейну:


Можем ли мы сформулировать законы таким образом, чтобы они были справедливыми для всех систем координат, не только для систем, движущихся прямолинейно и равномерно, но и для систем, движущихся совершенно произвольно по отношению друг к другу? Если это можно сделать, то наши трудности будут разрешены. Тогда мы будем в состоянии применять законы природы в любой системе координат. Борьба между воззрениями Птолемея и Коперника, столь жестокая в ранние дни науки, стала бы тогда совершенно бессмысленной. Любая система координат могла бы применяться с одинаковым основанием. Два предложения — «Солнце покоится, а Земля движется» и «Солнце движется, а Земля покоится» — означали бы просто два различных соглашения о различных системах координат.
Могли ли бы мы построить реальную релятивистскую физику, справедливую во всех системах координат; физику, в которой имело бы место не абсолютное, а лишь относительное движение? Это, в самом деле, оказывается возможным!
Оригинал The Evolution of Physics, 1938

Can we formulate physical laws so that they are valid for all c.s., not only those moving uniformly, but also those moving quite arbitrarily, relative to each other? If this can be done, our difficulties will be over. We shall then be able to apply the laws of nature to any c.s. The struggle, so violent in the early days of science, between the views of Ptolemy and Copernicus would then be quite meaningless. Either c.s. could be used with equal justification. The two sentences, "the sun is at rest and the earth moves", or "the sun moves and the earth is at rest", would simply mean two different conventions concerning two different c.s.
Could we build a real relativistic physics valid in all c.s.; a physics in which there would be no place for absolute, but only for relative, motion? This is indeed possible!

Товарищ Эйнштейн разработал теорию гравитации, которая не требует инерциальной системы отсчета. Его общая теория относительности объяснила аномалию орбиты Меркурия, нашла много других экспериментальных подтверждений и поставила перед наукой массу новых вопросов. И этим она прекрасна.

После признания теории относительности спор о том, Солнце вращается вокруг Земли или наоборот, окончательно приравнялся к войне остроконечников и тупоконечников. И то, что у нас в обществе до сих пор приходится сталкиваться с устаревшими представлениями о законах природы, вызывает грусть и сожаление.

Вспоминается эпизод из «Этюда в багровых тонах», блестяще экранизированный режиссером Игорем Федоровичем Масленниковым:


Видео


В оригинале было еще интереснее
“But the Solar System!” I protested.

“What the deuce is it to me?” he interrupted impatiently; “you say that we go round the sun. If we went round the moon it would not make a pennyworth of difference to me or to my work.”

Ватсон, начитанный образованный человек, сообщает Холмсу о принятой в современной науке системе взглядов. При этом он совершает типичную ошибку обывателя. Он считает, что научная теория является абсолютной истиной и не допускает в этом сомнений. Между тем любая научная теория, во-первых, имеет границы применимости, во-вторых, в любой момент может быть опровергнута новым экспериментом, и тогда она обязательно будет пересмотрена.

Холмс же не знаком с трудами великих физиков, и это незнание как раз помогает ему не зациклиться на одной точке зрения, оно заставляет его прямо во время беседы начать рассуждать над проблемой. Проницательный ум и большая эрудиция Холмса позволили ему заглянуть чуть дальше современной ему науки и сформулировать своими словами основной принцип новой теории: законы природы инвариантны относительно системы отсчета.


Итого


  • Вопрос о том, кто вокруг кого вращается, не имеет смысла, если не задана система отсчета.
  • Если у кого-то из читателей возникнет желание нарисовать свои упрощенные схемы движения планет в разных системах отсчета, то они могут воспользоваться моим скриптом на питоне. Скрипт использует библиотеку matplotlib. Для точного моделирования Солнечной системы могу порекомендовать Solar System Scope.

Послесловие

Пока я готовил гифки для этой статьи, у меня возникла еще одна интересная, хотя не бесспорная, идея. Эта идея существенно меняет сделанный мною вывод, поэтому я решил, что не лишним будет ею поделиться.

Поскольку движение относительно, говорить о нем можно только в контексте известной системы отсчета. Однако в повседневной жизни мы так не делаем. В каждой машине установлен прибор, показывающий скорость. Мы отлично знаем, что он показывает скорость относительно поверхности дороги. Возле дороги стоит знак с обозначением предельной скорости. Никто не оштрафует водителя за то, что он движется со скоростью 29 км/с относительно Солнца. И водители, и инспектора знают, что предельная скорость на знаке измеряется относительно этого знака. Прогнозы погоды, спортивные достижения, движение транспорта, навигация, все это требует обозначения скорости, но нигде система отсчета явно не указывается.

Таким образом можно сделать вывод, что:

Существует система отсчета по умолчанию, которая используется в обиходе тогда, когда нет явного указания на иную систему отсчета. Эта система является геоцентрической.

Отсюда следует, что на вопрос ВЦИОМ существует единственный корректный ответ: «Да. Согласен. Солнце вращается вокруг Земли». Надеюсь, социологи не сожгут меня на костре за эту ересь.

Результаты пресловутого «социологического исследования» теперь можно интерпретировать следующим образом:


Вот до чего довели страну эффективные менеджеры! Всего треть населения в курсе, что Солнце вращается вокруг Земли. Остальные 2/3 — жертвы ЕГЭ. Правда, есть положительная тенденция, c 2007 по 2011 доля образованных граждан увеличилась с 28% до 32%, но этого явно недостаточно. Такими темпами мы достигнем всеобщей грамотности только к 2080-му году. Надо срочно что-то предпринимать.

движение Земли относительно галактики / Habr

Нет такой вещи в жизни, как вечное спокойствие разума. Жизнь – сама по себе есть движение, и не может существовать без желаний, страха, и чувств.
Томас Хоббс

Читатель спрашивает:
Я нашла на YouTube видео с теорией о спиральном движении Солнечной системы через нашу галактику. Оно не показалось мне убедительным, но я хотела бы услышать это от тебя. Является ли оно правильным с научной точки зрения?

Сначала давайте посмотрим само видео:

Некоторые утверждения в этом видео верны. Например:

  • планеты вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости
  • Солнечная система двигается по галактике с углом в 60° между галактической плоскостью и плоскостью вращения планет
  • Солнце во время своего вращение вокруг Млечного пути, двигается вверх-вниз и внутрь-наружу по отношению к остальной галактике

Всё это так, но при этом в видео все эти факты показаны неправильно.

Известно, что планеты двигаются вокруг Солнца по эллипсам, согласно законам Кеплера, Ньютона и Эйнштейна. Но картинка слева неправильная с точки зрения масштаба. Она неправильная в смысле форм, размеров и эксцентриситетов. И хотя на диаграмме справа орбиты меньше похожи на эллипсы, орбиты планет выглядят примерно так с точки зрения масштабов.

Возьмём ещё один пример – орбиту Луны.

Известно, что Луна вращается вокруг Земли с периодом чуть менее месяца, а Земля вращается вокруг Солнца с периодом в 12 месяцев. Какая из представленных картинок лучше демонстрирует движение Луны вокруг Солнца? Если сравнить расстояния от Солнца до Земли и от Земли до Луны, а также скорость вращения Луны вокруг Земли, и системы Земля/Луна – вокруг Солнца, то окажется, что наилучшим образом ситуацию демонстрирует вариант D. Можно их преувеличить для достижения каких-то эффектов, но количественно варианты A, B и C некорректны.

Теперь перейдём к движению Солнечной системы через галактику.

Сколько в нём содержится неточностей. Во-первых, все планеты в любой момент времени находятся в одной плоскости. Нет никакого отставания, которое бы более удалённые от Солнца планеты демонстрировали по отношению к менее удалённым.

Во-вторых, вспомним реальные скорости планет. Меркурий двигается в нашей системе быстрее всех остальных, вращаясь вокруг Солнца со скоростью 47 км/с. Это на 60% быстрее орбитальной скорости Земли, примерно в 4 раза быстрее Юпитера, и в 9 раз быстрее Нептуна, который двигается по орбите со скоростью 5,4 км/с. А Солнце летит сквозь галактику со скоростью 220 км/с.

За время, требуемое Меркурию на один оборот, вся Солнечная система пролетает 1,7 миллиардов километров по своей внутригалактической эллиптической орбите. При этом радиус орбиты Меркурия составляет всего 58 миллионов километров, или всего 3,4% от того расстояния, на которое продвигается вся Солнечная система.

Если бы мы построили движение Солнечной системы по галактике в масштабе, и посмотрели бы, как двигаются планеты – мы бы увидели следующее:

Представьте, что вся система – Солнце, луна, все планеты, астероиды, кометы, двигаются с большой скоростью под углом около 60° относительно плоскости Солнечной системы. Как-то так:

Если соединить всё это вместе, мы получим более точную картинку:

А что насчёт прецессии? И также насчёт колебаний вниз-вверх и внутрь-наружу? Всё это так, но на видео это показано в чрезмерно преувеличенном и неправильно интерпретированном виде.

Действительно, прецессия Солнечной системы происходит с периодом в 26000 лет. Но не существует никакого спиралевидного движения, ни у Солнца, ни у планет. Прецессию осуществляют не орбиты планет, а ось вращения Земли.

Полярная звезда не расположена постоянно непосредственно над Северным полюсом. Большую часть времени у нас нет полярной звезды. 3000 лет назад Кохаб был ближе к полюсу, чем Полярная звезда. Через 5500 лет полярной звездой станет Альдерамин. А через 12000 лет Вега, вторая по яркости звезда в Северном полушарии, будет отстоять всего на 2 градуса от полюса. Но именно это меняется с частотой раз в 26000 лет, а не движение Солнца или планет.

Как насчёт солнечного ветра?

Это излучение, идущее от Солнца (и всех звёзд), а не то, во что мы врезаемся, двигаясь по галактике. Горячие звёзды испускают быстро двигающиеся заряженные частицы. Граница Солнечной системы проходит там, где солнечный ветер уже не имеет возможности отталкивать межзвёздную среду. Там проходит граница гелиосферы.

Теперь насчёт движений вверх и вниз и внутрь и наружу по отношению к галактике.

Поскольку Солнце и Солнечная система подчиняются гравитации, именно она доминирует над их движением. Сейчас Солнце расположено на расстоянии 25-27 тысяч световых лет от центра галактики, и двигается вокруг него по эллипсу. При этом все остальные звёзды, газ, пыль, двигаются по галактике также по эллипсам. И эллипс Солнца отличается от всех остальных.

С периодом в 220 миллионов лет Солнце совершает полный оборот вокруг галактики, проходя немного выше и ниже центра галактической плоскости. Но поскольку вся остальная материя галактики двигается так же, ориентация галактической плоскости со временем меняется. Мы можем двигаться по эллипсу, но галактика представляет собою вращающуюся тарелку, поэтому мы и двигаемся вверх-вниз по ней с периодом в 63 миллиона лет, хотя наше движение внутрь и наружу происходит с периодом в 220 миллионов лет.

Но никакого «штопора» планеты не делают, их движение искажено до неузнаваемости, видео неправильно рассказывает о прецессии и солнечном ветре, а текст полон ошибок. Симуляция сделана очень красиво, но она была бы гораздо красивее, если бы была правильной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *