Движи ли се слънцето около оста си? Характеристики на марсианската орбита

Земята винаги е в движение. Въпреки че изглежда, че стоим неподвижно на повърхността на планетата, тя непрекъснато се върти около оста си и Слънцето. Това движение не се усеща от нас, тъй като прилича на летене със самолет. Движим се със същата скорост като самолета, така че изобщо не усещаме, че се движим.

С каква скорост се върти Земята около оста си?

Земята се завърта веднъж около оста си за почти 24 часа (по-точно за 23 часа 56 минути 4,09 секунди или 23,93 часа). Тъй като обиколката на Земята е 40 075 км, всеки обект на екватора се върти със скорост от приблизително 1674 км в час или приблизително 465 метра (0,465 км) в секунда (40075 км разделени на 23,93 часа и получаваме 1674 км на час).

При (90 градуса северна ширина) и (90 градуса южна ширина) скоростта на практика е нула, тъй като полюсните точки се въртят с много ниска скорост.

За да определите скоростта на всяка друга географска ширина, просто умножете косинуса на географската ширина по скоростта на въртене на планетата на екватора (1674 км в час). Косинусът от 45 градуса е 0,7071, така че умножете 0,7071 по 1674 км в час и вземете 1183,7 км в час.

Косинусът на необходимата географска ширина може лесно да се определи с помощта на калкулатор или да се погледне в косинусната таблица.

Скорост на въртене на Земята за други географски ширини:

10 градуса: 0,9848×1674=1648,6 км/ч;
20 градуса: 0,9397×1674=1573,1 км в час;
30 градуса: 0,866×1674=1449,7 км/ч;
40 градуса: 0,766×1674=1282,3 км/ч;
50 градуса: 0.6428×1674=1076.0 km/h;
60 градуса: 0.5×1674=837.0 km/h;
70 градуса: 0,342×1674=572,5 км/ч;
80 градуса: 0,1736×1674=290,6 км/ч.

Циклично спиране

Всичко е циклично, дори скоростта на въртене на нашата планета, която геофизиците могат да измерят с точност до милисекунди. Въртенето на Земята обикновено има петгодишни цикли на забавяне и ускоряване, а последната година от цикъла на забавяне често се свързва с нарастване на земетресенията по света.

Тъй като 2018 г. е последната в цикъла на забавяне, учените очакват увеличение на сеизмичната активност през тази година. Корелацията не е причинно-следствена връзка, но геолозите винаги търсят инструменти, за да се опитат да предскажат кога ще се случи следващото голямо земетресение.

Трептения на земната ос

Земята се върти леко, докато оста й се движи към полюсите. От 2000 г. се наблюдава ускоряване на дрейфа на земната ос, движейки се на изток със скорост от 17 см на година. Учените са установили, че оста все още се движи на изток, вместо да се движи напред-назад поради комбинирания ефект от топенето на Гренландия и , както и загубата на вода в Евразия.

Очаква се аксиалното отклонение да бъде особено чувствително към промените, настъпващи на 45 градуса северна и южна ширина. Това откритие доведе до това, че учените най-накрая успяха да отговорят на дългогодишния въпрос защо оста се движи на първо място. Колебането на оста на изток или запад е причинено от сухи или влажни години в Евразия.

Основните параметри на Марс, които определят влиянието върху много свойства на тази планета, са възникнали по време на появата на Слънчевата система. Те включват маса, наклон на оста, период и орбитална форма. Успешното изучаване на тези характеристики е в основата на проекта Марс и търсенето на живот на тази планета.

Орбита на Марс. Причини за ротация

Орбиталното движение се дължи на влиянието на слънчевите гравитационни сили. Колкото по-масивен е един обект, толкова по-голям е гравитационният му ефект върху други обекти в космоса. Слънцето има най-голямата маса в Слънчевата система. Масата му е 1,98892x1030 килограма. Благодарение на тези характеристики Слънцето има много по-голяма гравитационна сила от Земята и Марс взети заедно. Напоследък все по-често може да се срещне твърдението, че Марс и другите планети се въртят около центъра на масата на Слънчевата система. И това не е грешка, тъй като учените са установили, че центърът на масата на нашата система е почти в центъра на Слънцето.

Благодарение на гравитационната сила на звездата, Марс е изтеглен в орбита около Слънцето. Но защо тогава се върти и не пада върху Слънцето? За да намерим отговора, нека разгледаме един пример. Топка е завързана за дълго въже от едната страна, а другият й край е фиксиран в ръката. Ако завъртите тази топка, тя ще се върти около ръката ви, но няма да може да се отдалечи по-далеч, отколкото позволява дължината на въжето. Марс се движи по същия принцип, гравитационната сила на Слънцето не го пуска и го принуждава да се движи в орбита, а центробежната сила, която се появява по време на кръгово движение, има тенденция да избута планетата извън траекторията на нейното движение. Принципът на движението на Марс в космоса се основава на този крехък баланс между силите.

Периодът на Марс около Слънцето е два пъти по-дълъг от този на Земята. Той прави пълен оборот около Слънцето за 687 земни дни. Или 1,88, ако се измерва в земни години. Това измерване обаче отразява промяната в позицията на планетата спрямо звездите и се нарича звезден период на въртене.

Можете също така да изчислите периода на въртене около Слънцето спрямо Земята - това се нарича синодичен период на въртене. Представлява празнината между съвпадите на планета в определена точка на небето, обикновено тази точка е Слънцето. Синодичният период на червената планета е – 2.135.

Движението на Марс. Основни настройки

Характеристиките на движението на Марс по орбита и около своята ос имат много общо с тези на Земята. Но аксиалното движение на Марс е по-хаотично и нестабилно от движението на Земята. По време на движение марсианската ос може да се накланя хаотично и непредсказуемо, което се обяснява с липсата на толкова масивен спътник като Луната, който да регулира и стабилизира движението на планетата чрез силата на гравитацията. Неговите спътници Фобос и Деймос са незначителни, влиянието им върху скоростта на въртене е незначително и не се взема предвид при изчисленията.

Характеристики на марсианската орбита

Марс се движи около Слънцето по кръгова орбита, която не е кръг, а сложна елипсовидна фигура. Орбитата на Марс е един път и половина по-отдалечена от слънцето от тази на Земята. Има елипсовидна форма, която се е образувала под въздействието на гравитационните сили на други планети от Слънчевата система. Учените са установили, че преди 1,35 милиона години орбитата му е била почти равен кръг. Ексцентрицитетът на марсианската орбита (характеристика, която показва колко орбитата се отклонява от кръг) е 0,0934. Орбитата му е втората най-ексцентрична в системата, с Меркурий на първо място. За сравнение, ексцентрицитетът на орбитата на Земята е 0,017.

Когато планетата е в най-близката до Слънцето точка - перихелий, орбиталният радиус е 206,7 милиона километра, когато е на максимално разстояние от Слънцето - афелий, радиусът нараства до 249,2 милиона километра. Поради разликата в разстоянията, количеството слънчева енергия, постъпваща на планетата, се променя; то е 20-30%, така че на Марс има широк диапазон от температури.

Една от основните характеристики е орбиталната скорост. Средната скорост на въртене около Слънцето е 24,13 km/s.

Марс е по-далеч от Слънцето, отколкото Земята, така че радиусът на марсианската орбита също се различава в по-голяма посока. Вече разбрахме, че марсианската траектория е удължена елипса, така че нейният радиус не е постоянна стойност; средното разстояние до Слънцето е 228 милиона километра.

На всеки 26 месеца Земята настига Марс в орбита. Това се дължи на разликата в скоростта на движение на планетите (на Земята е 30 километра в секунда) и по-малкия диаметър на орбитата. По това време разстоянието между планетите е минимално, така че е най-удобно да планирате космически мисии за изучаване на планетата през този период. Това намалява разходите за гориво и време с 6-8 месеца, което по космически стандарти не е толкова много.

Аксиално въртене

Марс не е ограничен да се движи само в орбита, той също се върти около оста си. Екваториалната скорост на въртене е 868,22 км/ч, за сравнение на Земята е 1674,4 км/ч. Един ден на червената планета е дълъг 24 часа, ако гледате среден слънчев ден, или 24 часа, 56 минути и 4 секунди, ако вземете предвид звездния ден. Оказва се, че червената планета се върти само с 40 минути по-бавно от Земята.

Ротацията осигурява не само цикъла на деня и нощта на планетата, но също така променя формата на планетата под въздействието на центробежна сила, изравнявайки я от полюсите с 0,3%. Промяната във формата не е толкова забележима поради високата плътност на планетата.

Наклонът на оста на въртене на Марс е 25,19°, на Земята е 23,5°. Смяната на марсианските сезони зима-пролет се дължи на наклона на оста на въртене и ексцентричността на орбитата. Смяната на зимния и летния сезон на Марс се случва в антифаза, т.е. когато лятото започне в едното полукълбо, зимният студ неизменно започва в другото. Но поради формата на орбитата, продължителността на сезоните тук може да бъде удължена или може би съкратена. Така че в северното полукълбо лятото и пролетта продължават 371 сол. Те възникват, когато Марс е в частта от орбитата си, която е най-отдалечена от Слънцето. Затова марсианското лято на север е дълго, но прохладно, а на юг е кратко и топло. На Земята сезоните са разпределени по-равномерно, тъй като орбитата на Земята е близка до форма на перфектен кръг. Заслужава да се отбележи, че Марс се върти около оста си по-хаотично от планетите с по-масивни спътници, което може по всяко време да повлияе на продължителността на зимно-пролетния сезон.

Нашата звезда, заснета през филтри

Въртенето на Слънцето зависи от това откъде го измерва наблюдателят, интересувате ли се? Петната на екватора отнемат приблизително 24,47 земни дни, за да завършат пълен оборот около тях.

Астрономите наричат това сидеричен период на въртене, който се различава от синодичния период по времето, необходимо на слънчевите петна да се въртят около Слънцето, когато се наблюдават от Земята.

Скоростта на въртене намалява с приближаването към полюсите, така че на полюсите периодът на въртене около оста може да достигне 38 дни.

Наблюдения на въртенето

Движението на Слънцето се вижда ясно, ако се наблюдават неговите петна. Всички петна се движат по повърхността. Това движение е част от цялостното движение на звездата около нейната ос.

Наблюденията показват, че той не се върти като твърдо тяло, а по диференциран начин.

Това означава, че се движи по-бързо на екватора и по-бавно на полюсите. Газовите гиганти: Юпитер и Сатурн също имат диференциално въртене.

Астрономите измериха скоростта на въртене на Слънцето от ширина 26° от екватора и установиха, че едно завъртане около оста му отнема 25,38 дни. Оста сключва ъгъл, равен на 7 градуса и 15 минути.

Вътрешните области и ядрото се въртят заедно като твърдо тяло. А външните слоеве, конвективната зона и фотосферата, се въртят с различна скорост.

Революцията на Слънцето около центъра на галактиката

Нашата звезда и ние заедно с нея се въртим около центъра на галактиката Млечен път. Средната скорост е 828 000 км/ч. Една революция отнема около 230 милиона години. Млечният път е спирална галактика. Смята се, че се състои от централно ядро, 4 основни рамена с няколко къси сегмента.

Теорията за света като геоцентрична система е била критикувана и съмнявана неведнъж в старите времена. Известно е, че Галилео Галилей работи за доказването на тази теория. Именно той написа фразата, която влезе в историята: „И все пак се обръща!“ Но все пак не той успя да докаже това, както мнозина смятат, а Николай Коперник, който през 1543 г. написа трактат за движението на небесните тела около Слънцето. Изненадващо, въпреки всички тези доказателства за кръговото движение на Земята около огромна звезда, на теория все още има открити въпроси относно причините, които я подтикват към това движение.

Причини за движение

Средновековието е зад нас, когато хората са смятали нашата планета за неподвижна и никой не оспорва нейните движения. Но причините, поради които Земята се движи около Слънцето, не са известни със сигурност. Изложени са три теории:

инерционно въртене;
магнитни полета;
излагане на слънчева радиация.

Има и други, но те не издържат на критика. Интересно е също, че въпросът: „В каква посока се върти Земята около огромно небесно тяло?“ също не е достатъчно правилен. Отговорът е получен, но е точен само спрямо общоприетата отправна точка.

Слънцето е огромна звезда, около която е концентриран животът в нашата планетна система. Всички тези планети се движат около Слънцето по своите орбити. Земята се движи в трета орбита. Докато изучаваха въпроса: "В каква посока се върти Земята в своята орбита?", Учените направиха много открития. Те разбраха, че самата орбита не е идеална, така че нашата зелена планета се намира от Слънцето в различни точки на различни разстояния една от друга. Следователно е изчислена средната стойност: 149 600 000 км.

Най-близо Земята до Слънцето е 3 януари, а най-далече – 4 юли. Тези явления са свързани с понятията: най-малък и най-дълъг ден в годината, спрямо нощта. Изучавайки същия въпрос: „В каква посока се върти Земята в своята слънчева орбита?“, Учените направиха друго заключение: процесът на кръгово движение се случва както в орбита, така и около собствения си невидим прът (ос). След като направиха откритията на тези две въртения, учените зададоха въпроси не само за причините, причиняващи подобни явления, но и за формата на орбитата, както и скоростта на въртене.

Как учените определят в каква посока се върти Земята около Слънцето в планетарната система?

Орбиталната картина на планетата Земя е описана от немски астроном и математик, който в своя фундаментален труд "Нова астрономия" нарича орбитата елиптична.

Всички обекти на земната повърхност се въртят с него, използвайки общоприети описания на планетарната картина на Слънчевата система. Можем да кажем, че, наблюдавайки от север от космоса, на въпроса: „В каква посока се върти Земята около централното светило?“, отговорът ще бъде следният: „От запад на изток“.

В сравнение с движенията на стрелката на часовника, това е против неговото движение. Тази гледна точка беше приета по отношение на Полярната звезда. Човек, намиращ се на повърхността на Земята от Северното полукълбо, ще види същото. Представяйки си себе си върху топка, движеща се около неподвижна звезда, той ще види нейното въртене от дясно на ляво. Това е еквивалентно на движение обратно на часовниковата стрелка или от запад на изток.

Земната ос

Всичко това важи и за отговора на въпроса: "В каква посока се върти Земята около оста си?" - в посока обратна на стрелката на часовника. Но ако си представите себе си като наблюдател в Южното полукълбо, картината ще изглежда друга - напротив. Но, осъзнавайки, че в космоса няма понятия за запад и изток, учените започнаха от земната ос и Полярната звезда, към която е насочена оста. Това определи общоприетия отговор на въпроса: "В каква посока се върти Земята около оста си и около центъра на Слънчевата система?" Съответно Слънцето се появява сутрин зад хоризонта от източна посока и изчезва от очите ни на запад. Интересно е, че мнозина сравняват въртенето на Земята около нейния собствен невидим аксиален прът с въртенето на върха. Но в същото време земната ос не се вижда и е малко наклонена, а не вертикална. Всичко това се отразява във формата на Земята и нейната елиптична орбита.

Сидерични и слънчеви дни

В допълнение към отговора на въпроса: „В каква посока се върти Земята по или обратно на часовниковата стрелка?“, учените изчислиха времето, необходимо за въртене около невидимата си ос. Това е 24 часа. Интересното е, че това е само приблизителна цифра. Всъщност един пълен оборот е с 4 минути по-малко (23 часа 56 минути 4,1 секунди). Това е така нареченият звезден ден. Ние броим деня според слънчевия ден: 24 часа, тъй като Земята в своята планетарна орбита се нуждае от допълнителни 4 минути всеки ден, за да се върне на мястото си.

Страница 7 от 10

Винаги ли се виждат слънчевите петна?

Броят на слънчевите петна се увеличава приблизително на всеки единадесет години. Периодите, когато на Слънцето има най-много слънчеви петна, се наричат максимална слънчева активност. В периода на минимална (най-малка) активност слънчевите петна почти не се появяват.
Между два последователни максимума има от 7 до 17 години. Но средно общоприето е, че периодите на най-голяма слънчева активност се повтарят на всеки 11 години. Понякога по време на максимума има много слънчеви петна, а понякога техният брой е малък. По време на периода на активност се образуват слънчеви петна на различни слънчеви ширини. Първите петна от единадесетгодишния цикъл се появяват на юг и на север приблизително на ширина 400. В своя максимум петната са групирани на 15 градуса северна и южна ширина, а в края на цикъла - още по-близо до екватора.
През 1957 г. се наблюдава най-мощният период на слънчева активност, когато понякога повече от 300 петна "обезобразяват" повърхността му. По време на най-голяма активност самото Слънце е много неспокойно и произвежда мощни изблици на радиация. Ако попитате: защо полярните сияния зачестяват през тези години? Защо се увеличават радиосмущенията? Има само един отговор: силна слънчева радиация достигна Земята.

Как възникват слънчевите петна?

Слънчевите петна обикновено се появяват по двойки. И двата члена на такава двойка са като полюсите на подковообразен магнит, крайните точки на магнитните силови линии. От едното място линиите излизат към повърхността, а от другото навлизат в Слънцето. Магнитното поле се появява много преди появата на петната. Но той заявява своето съществуване едва когато започне да пречи на потока топлина от вътрешните слоеве на повърхността на Слънцето. Изходните и входните зони на електропроводите се охлаждат. Различаваме ги на повърхността като тъмни петна.

1. Първите петна от следващия цикъл се появяват на четиридесет градуса южна и северна ширина.
2. Максимално петната вече са разположени на 15 градуса северно и южно от екватора.
3. Последните петна от завършващия цикъл вече са само на 7 градуса южно или северно от екватора. И в същото време петна от следващия цикъл се появяват при 40 градуса.

1. Между северния и южния полюс на подковообразния магнит има магнитно поле, което е в състояние да изгради вериги от железни стърготини по протежение на магнитни силови линии.
2. Същото явление се случва на Слънцето. На повърхността се появяват области със силно магнитно поле.
3. На местата, където магнитното поле излиза и влиза, се появяват северен и южен полюс, които пречат на топлинния поток да излезе отвътре. Това води до появата на тъмни петна.

Какво представляват слънчевите факли?

Особено ярки области се наблюдават във фотосферата в близост до слънчевите петна. Затова им е дадено името факли.
Те са с около 2000° по-горещи от районите около тях и често се намират в близост до слънчеви петна. Факлите на ръба на Слънцето са особено видими.
Над фотосферните струи има хромосферни струи, особено горещите и активни области на хромосферата. Този колоритен феномен заслужава да бъде изобразен от някой художник.
Факулите продължават по-дълго от слънчевите петна и са сред дълготрайните характеристики на повърхността на Слънцето.

Ако пет слънчеви петна решат да се състезават и да се състезават около Слънцето като бегачи на разстояние 400 м, то след месец средното слънчево петно, близо до екватора, ще бъде най-западното от всички. Петната, разположени на север и юг от него, „изостават“ поради по-бавното въртене на Слънцето на високи географски ширини.

Ако петното, което гледаме, се намира приблизително в средата на слънчевия диск, тогава то ще направи пълен оборот около Слънцето за 25 дни. Но само след 28 дни ще го видим отново в средата на диска, тъй като през това време Земята ще се движи по своята орбита.

Слънцето върти ли се около оста си?

Земята прави едно завъртане около оста си за по-малко от 24 часа. По време на една революция минава ден и нощ. Как един наблюдател на Луната може да определи продължителността на едно завъртане на нашата планета около оста си? Щеше да брои например колко пъти Америка минава покрай погледа му за една седмица. Можем да направим същото, ако искаме да определим времето, за което Слънцето се върти около оста си. За да направим това, трябва да определим орбиталното време на голямо, дълготрайно слънчево петно. Ако наблюдавате група слънчеви петна всеки ден, ще забележите, че тя се движи от изток на запад. Това означава, че Слънцето се върти в тази посока около оста си. Освен това в въртенето на Слънцето има една особеност. На екватора Слънцето завършва своята революция по-бързо, отколкото на високи географски ширини. Това се случва, защото Слънцето е топка от газ. Земята, например, не може да се върти така: нейното твърдо тяло се върти с еднаква ъглова скорост на всички географски ширини.
На екватора Слънцето прави един оборот за 25 земни дни, на 30 градуса северна или южна ширина - за 26,5 дни, на ширина 40 градуса - за повече от 27 дни, а в полярните области един оборот на Слънцето около нейната ос продължава 30 дни. Ако Земята се въртеше като Слънцето, то в Индонезия един ден би продължил 22 часа, в Берлин - 23, а в Гренландия - 24 часа.
Слънцето се върти около оста си за време приблизително равно на месец. Неговите нива на оборот са различни на различните географски ширини. Това явление се нарича диференциално движение. От Земята движението на Слънцето изглежда малко по-бавно, тъй като за един месец нашата планета изминава част от пътя си по своята орбита и Слънцето трябва да се завърти малко повече, за да го „настигне“.

ВЪНШНИ СЛОЕВЕ НА СЛЪНЦЕТО

Какво вижда човек по време на пълно слънчево затъмнение?

Над фотосферата - повърхността на Слънцето, видима с просто око - има други газови слоеве: хромосферата и короната. Те са много горещи, но толкова разредени, че обикновено не ги виждаме на фона на плътна и ярка фотосфера. В момента на пълно слънчево затъмнение Луната покрива фотосферата. И тогава за няколко минути на фона на тъмното звездно небе наблюдаваме невероятна картина: светеща корона около „черното слънце“. Това са външните слоеве на нашата централна звезда. Хромосферата, короната и протуберанциите са особено ясно видими по време на пълно слънчево затъмнение.