Вращение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси: почему происходит, период и направление вращения

Со времен создания гелиоцентрической модели известно, что не Солнце вращается вокруг Земли, а Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси. Однако ученые не могут точно сказать, почему это происходит и, что самое главное, что заставляет планеты и прочие объекты вращаться вокруг центральной звезды Солнечной системы. Благодаря тому, что Земля двигается вокруг нашей дневной звезды и одновременно вращается по собственной оси происходит смена суточных циклов и сезонов. Эта цикличность является необходимой для поддержания жизни на нашей планете.

Из-за чего происходит вращение Земли

Единого мнения, объясняющего, почему Земля вращается вокруг Солнца, нет. Наиболее распространенная теория поясняет это процессами, происходящими во время зарождения Земли. Космические облака газов, пыли сформировали протопланеты, к которым притягивались другие космические тела. Из-за столкновений между ними, вероятно, и зародилось движение Земли.

Эта теория не дает ответа на вопрос, почему наш космический дом вращается именно с запада на восток. Также еще более загадочным является тот факт, что другие планеты Солнечной системы ведут себя по-иному: Венера вращается совсем в другом направлении, а Уран и вовсе «лежит на боку».

Вращение Земли вокруг Солнца

Вращение Земли вокруг Солнца происходит со скоростью около 30 км/с по вытянутой орбите. Среднее расстояние от Земли до центральной звезды – около 149,5 млн. км (астрономическая единица). Это расстояние изменяется: в перигелии оно приблизительно равно 147,1 млн. км, а в афелии – около 152,1 млн. км.

Следовательно, скорость вращения в перигелии будет немного превышать 30 км/с, в то время как в афелии – уменьшаться до 29,3 км/с.

Один оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 суток 5 ч. 48 мин. и 46 сек. Каждые 4 года в календарь вводится дополнительный день.

Многим интересно знать, вокруг чего вращается Солнце и вращается ли Солнце вокруг своей оси. Солнце движется вокруг центра галактики. Также оно делает оборот по оси за 25 суток на экваторе и за 38 суток на полюсах.

В какую сторону происходит орбитальное вращение Земли

Многим интересно узнать, в какую сторону вращается Земля. Вращение Земли происходит по орбите против часовой стрелки. Это направление может увидеть условный наблюдатель, если он будет находиться «сверху» около Северного полюса Земли.

Почему чередуются времена года

Смена сезонов обусловлена годичным вращением Земли вокруг Солнца и наклоном оси относительно плоскости орбиты. В незначительной степени на этот процесс влияет эллиптичность орбиты. Астрономические сезоны определяются от точек солнцестояния и равноденствия.

Без наклона оси в любой земной точке продолжительность дня и ночи была бы неизменной. Днем Солнце занимало бы одно и то же положение в течение целого года, несмотря на то, что Земля вращается вокруг него.

В промежутке между сентябрьским и мартовским равноденствием Северное полушарие обращено к Солнцу меньшую часть суток. Поэтому дни становятся короче, а земная поверхность получает меньше тепла. Через полгода Земля находится в противоположной точке, но теперь Южное полушарие получает меньше тепла. За счет инерции атмосферы сглаживаются колоссальные температурные скачки.

Из-за эллиптичности земной орбиты в Северном полушарии осень и зима короче, чем весна и лето. В Южном полушарии наоборот, короче весна и лето, а зима и осень длиннее.

Високосный год

В високосный год в солнечных календарях прибавляется один день – 29 февраля. В лунно-солнечных календарях добавляется еще один месяц.

В нашем календаре високосным является год кратный 4. Исключение – для годов, кратных 100. Они являются високосными, если делятся на 400. Таким образом, год 2096 будет високосным, а 2100 – простым. Год 2000 был високосным, так как делился на 400.

 

В иудейском календаре високосный – это год, к которому добавлен месяц. В 19-годовом цикле – 7 високосных лет. В итоге получается 235 лунных месяцев из 29,5 дней. Средняя длина года составляет почти 365 ¼ дня, что соответствует полному обороту вокруг Солнца.

В исламском календаре месяцы имеют 29 или 30 дней. В табличном календаре есть регулярный високосный день, который добавляется к последнему месяцу в одиннадцатый год 30-годичного цикла. В этом месяце совершается хадж.

Может ли Земля упасть на Солнце

Наш космический дом никогда не может упасть на Солнце. Причина этого – непрерывное обращение вокруг дневной звезды. Из-за сил гравитации планета обращается по замкнутой орбите.

Земная ось и ее наклон

Ось вращения Земли имеет наклон на 23,44° к плоскости орбиты. Именно он и обусловливает циклическую смену сезонов.

Не существует факторов, которые могли бы повлиять на величину наклона оси планеты к плоскости орбиты. Однако гравитация Солнца и оборот вокруг Земли ее естественного спутника, Луны, вызывает прецессию оси. При этом она изменяет свое направление в пространстве. Она описывает конус с периодом примерно 24 тыс. лет.

Сейчас северный полюс «смотрит» на альфу Малой Медведицы. Спустя 12 тыс. лет он направится на звезду Вега. Еще через 12 тыс. лет он снова переместится на прежнее место.

Осевое вращение Земли

Полный виток Земля делает в течение звездных суток – 23 ч. 26 мин. 4 сек. Этот период меньше средних солнечных суток на 3 минуты и 56 секунд.

Линейная скорость осевого вращения Земли возле экватора – более 465 м/с. По мере удаления на север она постепенно замедляется и на широте 60° составляет уже 232,5 м/с.

Интересно, что если на широте Санкт-Петербурга самолет будет лететь со скоростью 837 км/ч в западном направлении, фактически он будет на одном месте в инерциальной точке отсчета

На полюсах линейная скорость вращения равна нулю. В любой другой точке угловая скорость одинакова и равняется 15°.

С помощью маятника Фуко в середине 19 века удалось экспериментально доказать земное вращение. Также из-за обращения планеты и связанной с ним силы Кориолиса снаряды, которые выстреливаются в горизонтальном направлении, отклоняются в северном полушарии вправо.

Каждые сто лет сутки увеличиваются приблизительно на 0,001 секунды. В прошлом Земля изменяла темп вращения. Недавно ученые обнаружили, что существуют циклы ускорения и замедления вращения нашей планеты с периодом 5 лет.

Гипотеза об инертном вращении

Эта гипотеза говорит, что в прошлом Земля, достаточно интенсивно вращаясь, обрела «запас движения» и сейчас вращается по инерции. Слабость ее в том, что она не объясняет колебания скорости вращения в прошлом.

Теория о магнитных полях

Если соединять два магнита с одноименными полюсами, то они будут отталкиваться. Из этого походит теория магнитных полей. Раз у земных полюсов один и тот же заряд, они будут стремиться оттолкнуться в разные стороны. Этим и объясняется вращение планеты.

Еще одна гипотеза предполагает, что земная магнитосфера заставляет внутреннее ядро двигаться в направлении с запада на восток. Из-за действия этой силы и вращается планета.

Почему люди не чувствуют движения Земли

Мы не можем ощущать, как Земля вращается вокруг своей оси, потому что сами движемся с ней с одинаковой скоростью. Относительно нас все объекты остаются неподвижными.

Истинное и среднее солнечное время

Истинное местное солнечное время определяется локализацией Солнца в конкретной точке земного шара и вращением Земли вокруг оси. Из-за того, что наша планета движется не по круговой орбите, истинное время неодинаково в течение года. В отдельные дни разница между истинным и средним солнечным временем может доходить до 16 минут.

В основе среднего солнечного времени лежит суточное движение «среднего», воображаемого Солнца в результате вращения Земли вокруг своей оси. Его нижняя кульминация рассчитывается от 0 часов (средней полуночи). Чтобы узнать среднее солнечное время, следует географическую долготу конкретного места перевести в часы и минуты.  Так, например, долгота Астрахани составляет 48°02′ в.д., или 3:12 (исходя из того, что период вращения Земли вокруг своей оси (360°) – 24 часа. Следовательно, среднее солнечное время сдвинуто от UTC на +3 ч. 12 мин. Так как поясное время Астрахани равно UTC+4:00, средний солнечный полдень наступает в Астрахани в 12 ч. 48 мин.

Линия перемены дат

Это условная линия на земной поверхности. По разные ее стороны местное время, за некоторыми исключениями, отличается на сутки. Из-за сдвига часовых поясов разница может составлять от 1 до 4 часов. Линия всегда проходит по морю, кроме Антарктиды.

На восток от линии сутки уже начались новые сутки, а на запад от нее – уже закончились. Интересно, что на островах Лайн установлено время, на 14 часов опережающее гринвичское. Их жители первыми на планете встречают новый день. Время островов Лайн на сутки опережает гавайское, которое отстает от гринвичского на 10 часов.

Что же будет, если Земля вдруг резко остановится

Если допустить, что вдруг прекратится вращение Земли вокруг своей оси, то наступят такие изменения:

• одна сторона будет постоянно повернута к Солнцу, из-за чего нагреется до невообразимо высоких температур, а вся влага испарится;
• другая сторона не будет освещаться Солнцем, а значит, здесь установится жестокий мороз и накопятся километровые залежи льда;
• возникшие условия будут неблагоприятными для поддержания жизни;
• сутки будут длиться целый год.

Поскольку линейная скорость вращения планеты огромна, при резкой остановке планеты все будет снесено и уничтожено инерцией. Океаны под воздействием этой же силы вызовут разрушительные цунами. Вода стечет к полюсам, оставив область суши около экватора. Не будет также и магнитного поля, а значит, что все живое будет уничтожено радиацией и ультрафиолетом.

Если же прекратится движение Земли вокруг Солнца, изменения будут еще более катастрофическими. На одной стороне будет вечный день, а на второй – вечная ночь.

Цикличность смены дня и ночи, и времен года является необходимым условием для поддержания жизни. Прекращение вращения по орбите и вокруг своей оси было бы катастрофическим для нашей планеты. То же самое было бы, если бы земной оборот вокруг Солнца был длиннее или короче.