Helt siden 1500-tallet da Nicolaus Copernicus demonstrerte at jorden kretset rundt i solen, har forskere arbeidet utrettelig for å forstå forholdet i matematiske termer. Hvis dette lyse himmellegemet - som avhenger av årstidene, den daglige syklusen og alt liv på jorden - ikke kretser rundt oss, hva er egentlig arten av vår bane rundt den?
I flere hundre år har astronomer brukt den vitenskapelige metoden for å svare på dette spørsmålet, og har bestemt at jordens bane rundt solen har mange fascinerende egenskaper. Og det de har funnet, har hjulpet oss til å forstå hvorfor vi måler tid slik vi gjør.
Orbital Egenskaper:
Først av alt er hastigheten på jordens bane rundt sola 108.000 km / t, noe som betyr at planeten vår reiser 940 millioner km under en enkelt bane. Jorden fullfører en bane hvert 365.242199 gjennomsnittlige soldager, et faktum som går langt i retning av å forklare hvorfor trenger en ekstra kalenderdag hvert fjerde år (også i løpet av et skuddår).
Planetens avstand fra sola varierer når den går i bane. Faktisk er jorden aldri den samme avstanden fra solen fra dag til dag. Når jorden er nærmest solen, sies den å være ved perihelion. Dette skjer rundt 3. januar hvert år, når Jorden er i en avstand på omtrent 147.098.074 km.
Jordens gjennomsnittlige avstand fra solen er omtrent 149,6 millioner km, som også er referert til som en astronomisk enhet (AU). Når den er lengst fra solen, sies Jorden å være på aphelion - noe som skjer rundt 4. juli der Jorden når en avstand på omtrent 152.097.701 km.
Og dere på den nordlige halvkule vil merke at “varmt” eller “kaldt” vær ikke sammenfaller med hvor nær jorden er til solen. Dette bestemmes av aksiell tilt (se nedenfor).
Elliptisk bane:
Neste, det er naturen til jordens bane. I stedet for å være en perfekt sirkel, beveger jorden seg rundt sola i et utvidet sirkulært eller ovalt mønster. Dette er det som kalles en "elliptisk" bane. Dette orbitalmønsteret ble først beskrevet av Johannes Kepler, en tysk matematiker og astronom, i hans seminearbeid Astronomia nova (Ny astronomi).
Etter å ha målt banene på jorden og Mars, la han merke til at banene til begge planetene til tider så ut til å øke hastigheten eller sakte. Dette falt direkte med planetenes aphelion og perihelion, noe som betyr at planetenes avstand fra Solen bar et direkte forhold til hastigheten på banene deres. Det betydde også at både Jorden og Mars ikke gikk i bane rundt solen i perfekt sirkulære mønstre.
I å beskrive arten av elliptiske baner bruker forskere en faktor kjent som "eksentrisitet", som uttrykkes i form av et tall mellom null og en. Hvis en planets eksentrisitet er nær null, er ellipsen nesten en sirkel. Hvis den er nær en, er ellipsen lang og slank.
Jordens bane har en eksentrisitet på mindre enn 0,02, noe som betyr at den er veldig nær å være sirkulær. Derfor er forskjellen mellom jordens avstand fra sola ved perihelion og aphelion veldig liten - mindre enn 5 millioner km.
Sesongbytte:
For det tredje er det rollen Jordens bane spiller i årstidene, som vi refererte til over. De fire årstidene bestemmes av det faktum at Jorden er vippet 23,4 ° på sin vertikale akse, som blir referert til som "aksial tilt." Dette sirkelen i vår bane bestemmer solstices - punktet i bane for maksimal aksiell tilt mot eller bort fra Solen - og ekvivalenter, når vippens retning og retning til Solen er vinkelrett.
Kort sagt, når den nordlige halvkule vippes bort fra sola, opplever den vinter mens den sørlige halvkule opplever sommer. Seks måneder senere, når den nordlige halvkule vippes mot solen, blir sesongbestillingen snudd.
På den nordlige halvkule forekommer vintersolverv rundt 21. desember, sommersolverv er nær 21. juni, vårjevndøgn er rundt 20. mars og høstjevndøgn er omtrent 23. september. Den aksiale vippa på den sørlige halvkule er nøyaktig motsatt av retningen på den nordlige halvkule. Dermed er sesongeffektene i sør reversert.
Selv om det er sant at Jorden har en perihelion, eller et punkt der den ligger nærmest solen, og en aphelion, dets fjerneste punkt fra Solen, er forskjellen mellom disse avstandene for minimal til å ha noen betydelig innvirkning på jordas årstider og klima.
Lagrange poeng:
En annen interessant egenskap ved jordens bane rundt sola har å gjøre med Lagrange Points. Dette er de fem posisjonene i jordens banebane-konfigurasjon rundt sola, der der det kombinerte gravitasjonstrekket fra jorden og solen gir nøyaktig den centripetalkraften som kreves for å bane rundt dem.
De fem Lagrange-punktene mellom jorden er merket (noe fantasiløst) L1 til L5. L1, L2 og L3 sitter langs en rett linje som går gjennom jorden og solen. L1 sitter mellom dem, L3 er på motsatt side av solen fra jorden, og L2 er på motsatt side av jorden fra L1. Disse tre Lagrange-punktene er ustabile, noe som betyr at en satellitt som er plassert på noen av dem vil bevege seg av kurs hvis den blir forstyrret i det minste.
L4- og L5-punktene ligger i spissene til de to like sidene, der solen og jorden utgjør de to nedre punktene. Disse punktene ligger langs jordens bane, med L4 60 ° bak seg og L5 60 ° foran. Disse to Lagrange-punktene er stabile, og derfor er de populære destinasjoner for satellitter og romteleskoper.
Studien av jordens bane rundt sola har lært forskere mye om andre planeter også. Å vite hvor en planet sitter i forhold til sin overordnede stjerne, dens omløpsperiode, dens aksiale tilt, og en rekke andre faktorer er alle sentrale for å avgjøre om liv kan eksistere på en eller ikke, og om mennesker en dag kunne leve eller ikke der.
Vi har skrevet mange interessante artikler om jordens bane her på Space Magazine. Her er 10 interessante fakta om jorden, hvor langt er jorden fra sola ?, Hva er jordens rotasjon ?, Hvorfor er det årstider ?, og hva er jordens aksiale tilt?
For mer informasjon, sjekk denne artikkelen på NASA-Window's to the Universe-artikkelen om elliptiske baner eller sjekk NASAs Earth: Oversikt.
Astronomy Cast har også espidoer som er relevante for faget. Her er BQuestions Show: Sorte sorte hull, ubalansering av jorden og romforurensning.
kilder:
- Wikipedia - Earth's Orbit
- NASA: Windows to the Universe - The Earth's Orbit
- NASA: Spør en astrofysiker - Speed of the Earth's Rotation
