Žemės orbita: kas tai, trukmė, greitis, perihelis ir afelis

Sužinokite, kas yra Žemės orbita: trukmė, greitis, perihelis, afelis, sezoniškumas ir Milankovičiaus ciklų įtaka klimato kaitai.

Visos mūsų Saulės sistemos planetos eina elipsės formos keliu. Šis kelias vadinamas orbita. Žemės orbita nėra tobulas apskritimas. Jei popieriaus lape nubrėžtume Žemės orbitą kaip tobulą apskritimą, linijos plotis būtų didesnis už elipsinį Žemės kelią.

Žemės orbita trunka apie 365 dienas, tai dar vadinama metais. Tai reiškia, kad per 365 dienas (metus) Žemė apskrieja aplink Saulę. Iš to galime nustatyti, kad Žemės orbitos greitis kosmose yra apie 108 000 kilometrų per valandą (67 000 mylių per valandą).

Artimiausias Žemės atstumas iki Saulės, arba perihelis, yra 146 mln. km (91 mln. mylių), o tolimiausias, arba afelis, - 152 mln. km (94 mln. mylių). Šviesa (arba bet kokia kita elektromagnetinė spinduliuotė) nuo Saulės iki Žemės nukeliauja per kiek daugiau nei aštuonias minutes.

Sezoniniai pokyčiai Žemėje vyksta dėl 23,44° ašinio posvyrio ir šiek tiek elipsinio kelio aplink Saulę.

Orbita ilgą laiką kinta pagal Milankovičiaus ciklus. Šie ciklai yra viena iš pagrindinių klimato kaitos priežasčių.

Kas tiksliai yra orbita?

Oribta – tai erdvinis kelias, kuriuo planeta judėdama apskrieja Saulę. Dauguma planetų, įskaitant Žemę, juda elipsėmis, kurių viename židinyje yra Saulė. Elipsės „iškreiptumą“ apibūdina ekscentricitetas; Žemės ekscentricitetas yra labai mažas (apie 0,0167), todėl orbitą galime laikyti beveik apskritimu.

Atstumas ir vienetai

Vidutinis atstumas nuo Žemės iki Saulės — tai pusmažoji ašis, kuri yra apie 149,6 mln. km. Šis atstumas vadinamas astronomine vienete (1 AU). Atstumas per metus kinta tarp perihelio (mažiausias atstumas) ir afelio (didžiausias atstumas).

Metai: tropinis ir siderinis

„Metai“ gali reikšti skirtingus laikotarpius: tropiniai metai (laikas tarp dviejų pavasario lygiadienių) yra apie 365,2422 dienos ir tai lemia metų laikus; sideriniai metai (laikas, per kurį Žemė apsuka pilną ratą prieš fiksuotas žvaigždes) yra apie 365,2564 dienos. Diferencija atsiranda dėl Žemės ašies precesijos.

Greitis orbitoje

Žemės vidutinis orbitalinis greitis yra apie 29,78 km/s (maždaug 107 000 km/h). Pagal Keplerio antrąjį dėsnį, planeta juda greičiau artėjant prie Saulės ir lėčiau tolstant — tai reiškia, kad Žemė yra greitesnė perihelio metu ir lėtesnė afelio metu. Tipiniai greičio svyravimai: apie 30,3 km/s perihelio metu ir apie 29,3 km/s afelio metu.

Perihelis, afelis ir jų reikšmė

Perihelis ir afelis keičiasi palaipsniui dėl orbitos ekscentriciteto svyravimų. Dabartiniai apytiksliai atstumai (kintantys dėl ilgalaikių pokyčių) yra maždaug 147–152 mln. km. Šviesos kelionės laikas nuo Saulės iki Žemės vidutiniškai yra apie 8 min. 19 s (~499 s).

Skirtumas tarp perihelio ir afelio lemia apie ~7 % skirtumą saulės spinduliuotės intensyvume (nes intensyvumas priklauso nuo atstumo kvadrato). Tačiau sezonai Žemėje daugiausia priklauso nuo ašies nuolydžio, o ne nuo šio atstumo pokyčio: ašies pasvirimas lemia ar Saulės spinduliai patenka stačiai ar plokščiau ant žemės paviršiaus.

Perihelis paprastai įvyksta ankstyvą sausio mėnesį, o afelis — ankstyvą liepos mėnesį. Dėl to pavasaris ir vasara šiauriniame pusrutulyje prasideda, kai Žemė yra arčiau Saulės žiemos metu — tai šiek tiek sumažina šiltų ir šaltų metų laikų skirtumus Pietų pusrutulyje.

Ilgalaikiai pokyčiai: Milankovičiaus ciklai

Žemės orbitos parametrų pokyčiai vyksta ilgose laiko skalėse ir turi įtakos klimatui. Pagrindiniai elementai:

• Ekscentriciteto kaita — orbitos ovalumas keičiasi per dešimtis ir šimtus tūkstančių metų (reikšmingas ~100 000 metų komponentas).
• Ašinio posvyrio (obliquity) svyravimai — Žemės ašies kampas svyruoja tarp maždaug 22,1° ir 24,5° per ~41 000 metų.
• Precesija — ašies vingis (kaip virpantis viršukalnis), kuris sukelia sezoninių ciklų fazių pokyčius per ~19 000–23 000 metų.

Šių trijų veiksnių kombinacijos (Milankovičiaus ciklai) paveikia sezoninį saulės spinduliuotės pasiskirstymą Žemės paviršiuje ir yra svarbus ilgalaikės ledynmečių kaitos mechanizmas.

Kas dar keičia orbitą?

Be natūralių ciklų, orbitą veikia išoriniame lygmenyje gravitacinės sąveikos su kitomis planetomis (ypač Jupiteriu ir Saturnu), taip pat nedideli efektai, pvz., Saulės masės netolygumai ar relativistiniai efektai. Dėl šių poveikių orbitos parametrai kinta labai lėtai ir prognozuojamai per ilgus laikotarpius.

Santrauka

Žemės orbita yra beveik apskritimas su vidutiniu atstumu apie 1 AU (149,6 mln. km), orbitaliniu greičiu apie 29,8 km/s ir periodu ~365,24 dienos. Perihelis ir afelis lemia nedidelius energijos skirtumus, tačiau sezonai daugiausia priklauso nuo 23,44° ašinio posvyrio. Ilgalaikiai orbitos pokyčiai, apibūdinami Milankovičiaus ciklais, turi reikšmės Žemės klimatui ir ledynmečių ritmui.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kaip vadinamas kelias, kuriuo eina visos mūsų Saulės sistemos planetos?

K: Ar Žemės orbita yra tobulas apskritimas?

K: Kas atsitinka Žemei per 365 dienas?

K: Koks yra Žemės orbitos greitis kosmose?

K: Koks atstumas tarp Žemės ir Saulės, kai Žemė yra arčiausiai Saulės?

K: Koks atstumas tarp Žemės ir Saulės, kai Žemė yra toliausiai nuo Saulės?

K: Kas yra Milankovičiaus ciklai ir kaip jie veikia Žemės orbitą?

Paieška pagal raidę