Яка відстань від Землі до Сонця та що таке астрономічна одиниця?

Сонце знаходиться в центрі Сонячної системи. Яка відстань від Землі до Сонця і як вона вираховується? Також дізнайтеся, що таке астрономічна одиниця і як вона повязана з відстанню від Землі до Сонця?

Яка відстань від Землі до Cонця?

Усі тіла в Сонячній системі – планети, астероїди, комети тощо – обертаються навколо нього на різних відстанях. Меркурій, найближча до Сонця планета, на своїй еліптичній орбіті наближається до Сонця на 29 мільйонів миль, тоді як обєкти в Хмарі Оорта, крижаній оболонці Сонячної системи, лежать на відстані 9,3 трлн миль (15 трлн км). Але яка відстань від Землі до Сонця?

Земля обертається навколо Сонця в 100 000 разів ближче за Хмару Оорта. В середньому відстань від Землі до Сонця становить 92 955 807 миль (149 577 870 км).

Що таке астрономічна одиниця?

Відстань від Землі до Сонця називається астрономічною одиницею, або а.о. і використовується для вимірювання відстаней у всій Сонячній системі.

Наприклад, Юпітер знаходиться в 5,2 а.о. від сонця. Нептун – 30,07 а.о. від сонця. За даними NASA, відстань до найближчої зірки, Проксима Кентавра, становить приблизно 268 770 а.о.

Що таке світловий рік?

Однак для вимірювання більших відстаней астрономи використовують світлові роки або відстань, яку проходить світло за один Земний рік, що дорівнює 63 239 а.о (дізнайтеся що таке світловий рік та чому ним вимірюють відстані?). Тож Проксіма Кентаврі знаходиться приблизно в 4,25 світлових років від Землі.

Еліптична орбіта

Астрономічна одиниця – це середня відстань від Землі до Сонця. Земля робить повний оберт навколо Сонця кожні 365,25 дня – один рік. Однак орбіта Землі не є ідеальним колом; вона має форму більше овалу, або еліпсу. Протягом року Земля іноді рухається ближче до сонця, а іноді й віддаляється від сонця.

Найбільше наближення Землі до Сонця називається перигелієм, відбувається на початку січня і становить приблизно 91 мільйон миль (146 мільйонів км). Найдальше знаходження Землі від Сонця називається афелієм. Воно відбувається на початку липня і становить приблизно 94,5 мільйона миль (152 мільйони км), трохи більше 1 астрономічної одиниці.

Знаходження відстані між Землею та Сонцем

Історично першою людиною, яка виміряла відстань до Сонця, був грецький астроном Арістарх близько 250 року до н.е. Він використовував фази Місяця для вимірювання розмірів та відстаней до Сонця та Місяця.

Під час півмісяця три небесні тіла повинні утворювати прямий кут. Виміряючи кут на Землі між Сонцем і Місяцем, він визначив, що Сонце в 19 разів дальше від нашої планети, ніж Місяць. Насправді Сонце ще приблизно в 400 разів більше, ніж Місяць.

“Вимірювання Арістарха, ймовірно, було неточне, тому що по-перше, важко визначити точні центри Сонця і Місяця, а по-друге, важко точно знати, коли Місяць наполовину повний”, – йдеться на веб-сайті астрономії університету Корнелла.

Незважаючи на неточність, Арістарх дав просте розуміння розмірів і відстаней трьох небесних тіл, що привело його до висновку, що Земля обертається навколо Сонця. Це було приблизно за 1700 років до того, як Микола Коперник запропонував свою геліоцентричну модель Сонячної системи.

У 1653 році астроном Крістіан Гюйгенс підрахував відстань від Землі до Сонця. Він використовував фази Венери, щоб знайти кути у трикутнику Венера-Земля-Сонце. Наприклад, коли Венера виявляється наполовину освітленою сонцем, три тіла утворюють правильний трикутник з точки зору Землі. Відгадавши (правильно, випадково) розміри Венери, Гюйгенс зміг визначити відстань від Венери до Землі, і знаючи, що відстань, плюс кути, зроблені трикутником, він зміг виміряти відстань до Сонця. Однак, метод Гюйгенса частково базувався на здогадках і не повністю був науково обґрунтованим.

У 1672 році Джованні Кассіні застосував метод, що передбачав паралакс, або кутову різницю, щоб знайти відстань до Марса, і в той же час з’ясував відстань до сонця. Він послав свого колегу Жана Ріше до Французької Гвіани, поки сам перебував у Парижі. Вони проводили вимірювання положення Марса щодо фонових зірок і тріангулювали ці вимірювання з відомою відстані між Парижем та Французькою Гвіаною. Отримавши відстань до Марса, вони також могли обчислити відстань до сонця. Оскільки його методи були більш науковими, він зазвичай отримує заслугу першого точного вимірювання.

“Встановлення відстаней в астрономічній одиниці дозволило астрономам подолати труднощі вимірювання астрономічних відстаней”, – заявляє астроном Ніколь Капітан з Паризького університету .

Астрономічна одиниця: нові підходи

З появою космічних кораблів та радарів з’явилися більш точні методи для прямого вимірювання відстані між Землею та Сонцем.

Визначенням що таке астрономічна одиниця стало «радіус кругової орбіти тіла малої маси, яке за відсутності збурень від інших планет обертається навколо Сонця з періодом один рік і пересувається із середнім рухом 0.01720209895 радіанів в день (відома як гауссова константа).»

Поряд із тим, що воно робило зайві труднощі для професорів астрономії, це визначення насправді залишилося відносним. Значення астрономічної одиниці буде змінюватися залежно від місця спостерігача в Сонячній системі. Якби спостерігач на Юпітері використовував це визначення для обчислення відстані між Землею та Сонцем, вимірювання відрізнялося б від вимірювання, зробленого на Землі, приблизно на 1000 метрів.

Більше того, константа Гаусса залежить від маси сонця, і оскільки сонце втрачає масу, коли воно випромінює енергію, значення астрономічної одиниці змінювалося б разом із ним.

Міжнародний астрономічний союз проголосував у серпні 2012 року за зміну визначення астрономічної одиниці на звичайне старе число: 149,597,870,700 метрів. Вимірювання базується на швидкості світла, фіксованій відстані, яка не має нічого спільного з масою сонця. Метр визначається як відстань, яку проходить світло у вакуумі, за 1/299,792,458 секунди.

Рiчний рух Землi. Зміна пір року

Рік – одиниця часу, за яку Земля здійснює повний оберт навколо Сонця по еліптичній траєкторії. Рік триває 365 діб 5 год 48 хв 46 с. Траєкторія руху Землі навколо Сонця не є ідеально круговою, тому кількість сонячної енергії, яка досягає планети, змінюється протягом року, що призводить до явища змін пір року. А разом з особливостями форми Землі та явищем нахилу планети до площини обертання це явище призводить до виникнення широтної поясності (залежність клімату від географічної широти). Також річний рух Землі призводить до зміни полуденної висоти Сонця над горизонтом протягом року.

Рисунок 4.2.2: Рiчний рух Землi

Форма Землі – геоїд (куля, приплюснута на полюсах). Земна вісь нахилена до площини орбіти під кутом під кутом 6 6 ∘ 3 3 ′ 66^33′ . Саме нахил призводить до зміни кількості світла, одержуваного тією чи іншою півкулею протягом року, оскільки одна півкуля планети більше освітлюється, ніж інша. Як наслідок, на більшій частині планети відбувається зміна клімату протягом року. Час, коли одна з півкуль найбільше обернена до Сонця, називається сонцестоянням. Протягом одного обертання планети навколо своєї орбіти відбувається два сонцестояння. Коли північна півкуля перебуває в літньому сонцестоянні (22 червня) і день там найдовший, південна півкуля перебуває в зимовому сонцестоянні (день найкоротший). Зимове сонцестояння у північній півкулі спостерігається 22 грудня. 21 березня і 23 вересня у полудень Сонце перебуває в зеніті над екватором і рівномірно освітлює обидві півкулі. Ці дні називаються днями рівнодення. На полюсах приблизно півроку Сонце не заходить і півроку не сходить. На полярному колі ( 6 6 ∘ 2 3 ′ 66^23′ ) Сонце не заходить в день літнього сонцестояння і не сходить в день зимового сонцестояння. Отже, північне і південне полярні кола є теоретичними границями тих географічних широт, де можливі полярні дні і ночі. Зеніт — кут падіння сонячних променів, рівний 9 0 ∘ 90^ . В зеніті сонце буває лише на широтах, обмежених тропіками. На тропіках сонце в зеніті один раз на рік, а між ними, в тому числі й на екваторі, сонце в зеніті двічі на рік.

Якою буквою позначено місце Землі на орбіті в той час, коли в Україні найбільша тривалість світлового дня?АБВГ

Укажіть умовні точки або лінії, через які проходить вісь обертання Землі.тропікиекватормагнітні полюсигеографічні полюси

Укажіть причину відхилення пасатів у Північній півкулі вправо, а в Південній – уліво. рух Землі навколо своєї осірозташування гірських хребтівформування океанічних течійзміна меж літосферних плит

Якою є особливість видимого положення Сонця в Південній півкулі в день зимового сонцестояння в напрямку на південь від полярного кола?перебуває під кутом 45°перебуває під прямим кутомне сходитьне заходить

Last updated 5 years ago

Цикли Міланковича: як взаємодіють Земля і Сонце

Хоча ми всі знайомі, що вісь Землі спрямована до Полярної зірки ( Полярної зірки ) під кутом 23,45° і що Земля знаходиться приблизно на відстані 91-94 мільйонів миль від Сонця, ці факти не є абсолютними чи постійними. Взаємодія між Землею та Сонцем, відома як зміна орбіти, змінюється протягом 4,6 мільярдів років історії нашої планети.

Ексцентриситет

Ексцентриситет – це зміна форми орбіти Землі навколо Сонця . Зараз орбіта нашої планети є майже ідеальним колом. Різниця у відстані між часом, коли ми знаходимося найближче до сонця (перигелій), і часом, коли ми знаходимося найдальше від сонця (афелій), становить лише приблизно 3 %. Перигелій настає 3 січня, і в цей момент Земля знаходиться на відстані 91,4 мільйона миль від Сонця. В афелій, 4 липня, Земля знаходиться на відстані 94,5 мільйонів миль від Сонця.

Протягом 95 000-річного циклу орбіта Землі навколо Сонця змінюється з тонкого еліпса (овалу) на коло і назад. Коли орбіта навколо Сонця найбільш еліптична, існує більша різниця у відстані між Землею та Сонцем у перигелії та афелії. Хоча поточна різниця в відстані в три мільйони миль не сильно змінює кількість сонячної енергії, яку ми отримуємо, більша різниця змінить кількість отриманої сонячної енергії та зробить перигелій набагато теплішою порою року, ніж афелій.

Нахиленість

Протягом 42 000-річного циклу Земля коливається, а кут осі відносно площини обертання навколо Сонця коливається між 22,1° і 24,5°. Менший кут, ніж наш поточний 23,45°, означає менші сезонні відмінності між Північною та Південною півкулями , тоді як більший кут означає більші сезонні відмінності (тобто тепліше літо та прохолодніша зима).

Прецесія

Через 12 000 років у Північній півкулі в грудні буде літо, а в червні — зима, тому що вісь Землі буде спрямована на зірку Вега, а не на Полярну зірку або Полярну зірку. Ця сезонна зміна не станеться раптово, але пори року змінюватимуться поступово протягом тисяч років.

Цикли Міланковича

Астроном Мілютін Міланкович розробив математичні формули, на яких базуються ці коливання орбіти. Він припустив, що коли деякі частини циклічних варіацій поєднуються і відбуваються одночасно, вони відповідальні за значні зміни клімату Землі (навіть льодовикові періоди ). Міланкович оцінив кліматичні коливання за останні 450 000 років і описав холодні та теплі періоди. Хоча він працював у першій половині 20 століття, результати Міланковича були підтверджені лише в 1970-х роках.

Дослідження 1976 року, опубліковане в журналі Science , вивчало керни глибоководних відкладень і виявило, що теорія Міланковича відповідає періодам зміни клімату. Дійсно, льодовикові періоди відбувалися, коли Земля проходила різні стадії зміни орбіти.

Джерела

• Хейс, Дж. Д. Джон Імбрі та Н. Дж. Шеклтон. «Зміни орбіти Землі: стимулятор льодовикових періодів». Наука . Том 194, номер 4270 (1976). 1121-1132.
• Лутгенс, Фредерік К. та Едвард Дж. Тарбак. Атмосфера: Вступ до метеорології .