地球運行軌道
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地球運行軌道,地球是人類賴以生存的家園,但是人類相比於地球來說太過於渺小,因此我們對它的認知很有限,在地球上人們可以感覺地球表面相當平穩,但地球的軌道運動是一直持續的,下面具體看看地球運行軌道是什麼樣的。
地球運行軌道1
地球軌道(Earths orbit)是指地球圍繞太陽運行的路徑,大體呈偏心率很小的橢圓,其半長軸(a)1.496×108千米;半短軸(b)1.4958×108千米;半焦距(c)25×105千米;周長(l)9.4×108千米。地球橢圓軌道的偏心率(e)和扁率(f)分別爲(1/60或0.016和1/298.25),太陽即位於該橢圓的一個焦點上。地球到太陽的距離變化在1.471×108~1.521×108千米之間,平均距離爲1.496×108千米。
地球軌道所在的平面,就是黃道面。
地球受太陽的引潮力的作用,地球公轉所具有的動能將會逐漸轉化爲潮汐能。從一個長遠的期限來看,地球會逐漸遠離太陽,不過這個速度會非常小。還有一個更小的因素,那就是宇宙的膨脹,但是在這個階段,宇宙膨脹起的作用更加小,和上面那個已經很小的數字相比還是忽略不計。
這兩個因素的作用都是長期作用,可能從這個短時間的範圍來看,這兩個因素所起的作用還沒有一個微小的流星體(就是一顆流星啦)撞擊地球所起的作用大。 不過,最多幾十億年地球軌道在這之中變化不會太大,但是會有的,而且會影響氣候變化。
地球軌道形成原因
因爲橢圓的軌道是地球對附近的天體引力的折中。僅有一個行星和一個恆星的系統是沒有任何意義的。早期的太陽系在形成過程中,原始的行星受到了小行星的撞擊和其他一系列擾動,才導致橢圓軌道的形成。這叫行星徙動理論。
首先:正圓軌道也是橢圓軌道的一種,只不過是特殊的橢圓軌道。
如果要地球完全按照正圓軌道運轉條件是十分苛刻的,首先就必須讓太陽的其他行星消失,接着離太陽比較近的恆星也必須消失,否則他們就會對地球產生影響導致地球運轉軌道的改變。
地球繞太陽公轉,在給定的能量的條件下,可能的軌道有無數條,圓軌道只是其中的一條而已。如果想要地球按正圓軌道運行,地球的能量,動量要滿足一定條件。就是任一時刻,地球的動能Ek和勢能Ep的關係滿足 Ek = -Ep/2。或者說當 Ek = -Ep/2時,地球運動方向垂直於日地連線。這個條件非常苛刻,即便是地球在正圓軌道上運行,一點微小的擾動都可以改變這種狀態,使得地球在新的橢圓軌道上運行。
西班牙《趣味》月刊2018曾刊登《對不上的碎片》一文,作者爲米格爾·安赫爾·薩巴代爾。文章稱,科學界有人對尋找暗物質或暗能量這些幽靈實體的行爲提出批評,但如果不假設這些幽靈實體的存在,廣義相對論就解釋不通。或許應該修改甚至使用新的引力理論來替換愛因斯坦的廣義相對論。
地球和太陽之間的距離在加大,原因不明
文章稱,當天文學家確定天文單位(UA)的值時,發生了類似的事情。天文單位是長度單位,約等於地球跟太陽的平均距離,誤差範圍在1米到10米之間,因此我們可以用一個確切的12位數來確定它的數值(1UA=149,597,870,700米)。然而JPL研究員厄蘭·邁爾斯·斯坦迪什在2004年指出,UA似乎隨着時間在增長。
同一年,聖彼得堡應用天文學研究所的兩位科學家查看了20萬多份觀察資料,發現看似穩定不變的UA每100年增加15米。2005年俄羅斯科學院科研人員葉連娜·皮季耶娃公佈了一份更爲詳細的分析,內容包括從1913年到2003年的31.7萬份記錄,結果顯示UA距離每一個世紀拉伸7米左右。
地球運行軌道2
在地球上,我們感覺地球表面相當平穩。然而,地球在宇宙中的運動非常快,甚至從某種意義上來說,已經超光速了,而且運動方式非常複雜。 那麼,地球在宇宙中的運動方式是怎樣的呢?地球的'運動速度到底有多快?
作爲太陽的行星,地球繞着太陽公轉,平均運動速度爲每秒30公里,繞行一圈的時間爲1年。從太陽系的角度來看,地球環繞太陽運動的軌跡爲一個近似的圓形。但要放眼銀河系,地球的運動就不是這麼簡單了。
雖然天上星辰的相對位置看起來固定不變,但如果從長時間角度來看,星辰的位置也會發生變化。這不僅是因爲天上的星辰本身在運動,而且太陽在宇宙中的位置也不是固定的,太陽同樣在運動,並且還帶上包括地球在內的整個太陽系天體。
地球的公轉運動是以太陽爲引力中心,而太陽的運動則是以銀河系中心爲引力中心。銀河系中分佈着數以千億計的恆星,還有大量的星雲,它們的共同質心位於銀心,這就是整個銀河系的引力中心。銀河系的引力中心並不是某個天體,位於銀心的超大質量黑洞也不是,這個中心是所有天體共同引力作用的結果。
在銀心引力的作用下,太陽在距離銀心2.6萬光年的地方,以大約每秒230公里的速度繞着銀心運動。繞行一圈的時間約爲2.3億年,這被稱爲1銀河年。由於太陽會帶着地球一同在星際空間中運動,從銀河系的角度來看,地球的運行軌跡並非閉合的圓形,而是螺旋形的。
當地球繞太陽運動一圈時,它並沒有回到原來的空間,而是與一年前的位置相距69.4億公里,相當於日地距離的46.4倍,或者6.4光時。
地球的公轉軌道是一條平滑的橢圓形,但太陽的公轉軌道並不是這樣。因爲黃道面和銀道面的夾角爲60度,銀盤是有厚度的,所以太陽在繞銀心運動的過程中,並不是在銀道面中運動,而是會上下穿過銀道面,軌跡呈現爲波浪形。因此,地球在銀河系中的運行軌跡其實還要更加複雜。
同樣地,銀河系本身也是運動,它帶着太陽系以及其他恆星系統在浩瀚的星系際空間中運動。銀河系前進方向上的一個最近目標是位於254萬光年外的仙女座星系,銀河系正以每秒110公里的速度螺旋式靠近它,38億年後將會撞上仙女座星系。在更大宇宙尺度上,銀河系還有其他運動方式。
根據宇宙微波輻射譜圖,獅子座方向上的溫度比平均值高了0.0035 K,與之相對的寶瓶座方向上的溫度則比平均值低了0.0035 K。這樣的溫度波動是由地球在星系際空間中高速運動造成的。在地球前進方向上,來自宇宙最深處的光子會發生藍移,導致溫度偏高,相反方向上則溫度偏低。
因此,地球正朝着獅子座方向高速運動,速度約爲每秒371公里。當然,這個運動是由銀河系運動造成的。扣除掉地球在銀河系中的運動速度,可以算出銀河系在星系際空間中的運動速度高達630公里/秒。這種運動被認爲是由2億光年外的巨引源引起的,那裏存在異常強大的引力,把銀河系快速吸引過去。
放眼整個宇宙,銀河系還以更高的速度在運動。由於宇宙空間結構在快速膨脹,這不受相對論限制,使得銀河系與其他星系之間的距離變得越來越遠,距離越遠的星系遠離速度越快,快到可以超過光速。
根據哈勃常數估算,對於距離銀河系超過140億光年的遙遠星系來說,由於空間膨脹,銀河系遠離它們的速度已經超過了光速。也就是說,地球其實以超光速在遠離遙遠的星系。
地球運行軌道3
地球的運動方式主要有自轉與公轉。
1、自轉
地球存在繞自轉軸自西向東的自轉,平均角速度爲每小時轉動15度。在地球赤道上,自轉的線速度是每秒465米。天空中各種天體東昇西落的現象都是地球自轉的反映。人們最早利用地球自轉作爲計量時間的基準。自20世紀以來由於天文觀測技術的發展,人們發現地球自轉是不均的。1967年國際上開始建立比地球自轉更爲精確和穩定的原子時。
由於原子時的建立和採用,地球自轉中的各種變化相繼被發現。天文學家已經知道地球自轉速度存在長期減慢、不規則變化和週期性變化。
地球自轉的週期性變化主要包括週年週期的變化,月週期、半月週期變化以及近週日和半週日週期的變化。週年週期變化,也稱爲季節性變化,是20世紀30年代發現的,它表現爲春天地球自轉變慢,秋天地球自轉加快,其中還帶有半年週期的變化。週年變化的振幅爲20~25毫秒,主要由風的季節性變化引起。半年變化的振幅爲8~9毫秒,主要由太陽潮汐作用引起的。此外,月週期和半月週期變化的振幅約爲±1毫秒,是由月亮潮汐力引起的。地球自轉具有周日和半週日變化是在最近的十年中才被發現並得到證實的,振幅只有約0.1毫秒,主要是由月亮的週日、半週日潮汐作用引起的。
2、公轉
地球公轉的軌道是橢圓的,公轉軌道半長徑爲149597870公里,軌道的偏心率爲0.0167,公轉的平均軌道速度爲每秒29.79公里;公轉的軌道面(黃道面)與地球赤道面的交角爲23°27,稱爲黃赤交角。地球自轉產生了地球上的晝夜變化,地球公轉及黃赤交角的存在造成了四季的交替。
從地球上看,太陽沿黃道逆時針運動,黃道和赤道在天球上存在相距180°的兩個交點,其中太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點,稱爲春分點,與春分點相隔180°的另一點,稱爲秋分點,太陽分別在每年的春分(3月21日前後)和秋分(9月23日前後)通過春分點和秋分點。
對居住的北半球的人來說,當太陽分別經過春分點和秋分點時,就意味着已是春季或是秋季時節。太陽通過春分點到達最北的那一點稱爲夏至點,與之相差180°的另一點稱爲冬至點,太陽分別於每年的6月22日前後和12月22日前後通過夏至點和冬至點。同樣,對居住在北半球的人,當太陽在夏至點和冬至點附近,從天文學意義上,已進入夏季和冬季時節。上述情況,對於居住在南半球的人,則正好相反。
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