Меню

Что такое ось земли в астрономии

Ось вращения Земли

Ось вращения Земли наклонена под углом в 23,5° относительно плоскости эклиптики. Именно из-за этого наклона у нас на планете Земля происходит смена сезонов.

Чтобы лучше разобраться в том, как происходит вращение Земли вокруг своей оси, сначала необходимо поговорить о Солнце. Представьте себе линию, которая проходит через Северный и Южный полюса Солнца. Это и есть ось вращения Солнца. Затем вообразите себе диск, выходящий из солнечного экватора во всех направлениях. Этот диск называется плоскостью эклиптики. Астрономы уже давно измерили оси вращения, проходящие через каждую из планет Солнечной системы. Затем измерили угол осевого наклона относительно оси вращения Солнца.

Графическое изображение оси вращения Земли

У нашей планеты этот угол наклона оси равен примерно 23,5°. Это угол относительно оси вращения Солнца. Из-за такого наклона земной оси, на нашей планете происходит регулярная смена времен года. В летний сезон ось Земли наклонена таким образом, что Северный полюс Земли наклоняется к Солнцу. Регионы северного полушария получают больше солнечных лучей и поэтому там теплее, чем в Южном полушарии. Осенью, как Северное полушарие, так и Южное получают равную долю солнечного света. В зимний период Северный полюс наклоняется в сторону от Солнца, и поэтому там холоднее, а в Южном полушарии теплее.

Точный градус наклона земной оси составляет 23,439281°.

Угол наклона Земли является практически стабильным в течение длительного периода времени, но Земля слегка покачивается на своей оси, как волчок – это называется прецессией. В связи с этим время смены сезонов медленно меняется. Цикл смены составляет примерно 25 800 лет. Таким образом, лето и зима поменяются местами, и лето будет приходить в северное полушарие в декабре, а зима в июне. Теперь вы знаете, что собою представляет ось вращения планеты Земля.

Источник

Наклон Земли

Ранее полагали, что наша планета могла быть плоской, зигзагообразной или кубической формы. Но длительные изучения показывают, что мы один из сфероидов, совершающих обороты вокруг нашей звезды.

Мы многое знаем об орбитальном пути, удаленности от Солнца, а также об осевом наклоне. Давайте же разберемся в том, как выглядит наклон Земли.

Наклон Земли и земная ось

Вертикальная планетарная ось вращения расположена под определенным углом. Это приводит к тому, что солнечные лучи распределяются неравномерно в течение года. Угол достигает 23.44°.

Земная ось указывает севером на Полярную звезду, а югом на Сигму Октанта

Влияние наклона Земли

Осевой наклон Земли и его отношение к оси вращения и орбитальной плоскости

Именно этому наклону оси Земли мы должны быть благодарны за смену времен года. Когда северный полюс повернут к звезде, то на нем начинается лето, а на южном – зима. Через 6 месяцев они меняются местами.

Кроме того, угол наклона Земли влияет на суточный цикл. Летом Солнце поднимается выше и день длится дольше. Наиболее экстремальная ситуация наблюдается над полярным кругом, где дневной свет часть года отсутствует, а также 6 месяцев темноты на Севером полюсе (полярная ночь). На Южном полюсе противоположная ситуация, когда день может охватывать 24 часа!

Сезоны определяются моментами солнцестояний (21 декабря и 21 июня) и равноденствий (20 марта и 22 сентября).

Длительное время осевой наклон остается стабильным. Но существует такой момент как нутация – раскачивание с периодичностью в 18.6 лет. Ось проходит через этот процесс, из-за чего немного отклоняется.

Прецессия приводит к тому, что дата сезонов меняется с цикличностью в 25800 лет. Это не только вызывает отличие между сидерическими и тропическим годами, но и переворачивает сезоны. То есть, на северном полушарии лето настанет в декабре, а зима в июне.

Художественная интерпретация земного вращения и прецессии равноденствий

Также от прецессии зависит перемена длительности дня. Это момент, когда меняются даты перигелия и афелия. В общем, вы видите, что осевое вращение и орбитальный путь связаны с многими факторами. Поверьте, что когда-то люди были шокированы узнав, что Земля способна двигаться. Даже Коперник с Галилеем полагали, что мы живем на идеальном шаре.

Источник

Рис. 3 Ось Мира

Небесная сфера вращается вокруг своей оси в направлении с Востока на Запад. Ось небесной сферы называется Осью Мира. Поскольку центр Космоса совпадает с центром Земли, Ось Мира совпадает с земной осью, вокруг которой совершает своё вращение наша планета в направлении с Запада на Восток. Точки, в которых Мировая Ось пересекает небесную сферу, называются Мировыми полюсами: Северным и Южным. Северный полюс Мира можно с небольшой погрешностью определить по месторасположению Полярной звезды (a Малой Медведицы).
Плоскость перпендикулярная Мировой Оси и проходящая через центр небесной сферы называется плоскостью небесного экватора. Линия, где плоскость небесного экватора пересекается с небесной сферой, именуется линией небесного экватора. Этой линией небесная сфера разделяется на два полушария: Северное и Южное.
Плоскость перпендикулярная плоскости небесного экватора и пересекающая её в точках Юга и Севера, проходя при этом по небесной сфере через точки Мировых полюсов, называется плоскостью небесного меридиана. Линия пересечения плоскостью небесного меридиана небесной сферы называется линией небесного меридиана.
В топоцентрии плоскостью небесного меридиана именуется плоскость, проходящая через центр небесной сферы (совпадающий с географической координатой местности), полюса Мира и точку Зенита. При этом линия пересечения плоскости небесного меридиана с поверхностью земли называется полуденной линией.
Чтобы определить точку Зенита для данной местности, используют отвес. Отвес указывает направление действия силы земного притяжения и линия, совпадающая с вектором силы тяжести в данном месте, пройдёт через центр небесной сферы и пересечёт её в диаметрально противоположных точках. Верхняя из этих точек будет точкой Зенита, а нижняя – точкой Надира.
Линия, перпендикулярная полуденной линии в точке, где мы производим измерения, укажет нам на линии истинного горизонта данной местности местонахождение двух основных точек: точки Востока и точки Запада. В гороскопической карте эти точки соответствуют: Восток – Асценденту (Восходящему градусу), а Запад – Десценденту (Заходящему градусу).
Плоскости, проходящие через линию Зенит-Надир и через центр небесной сферы, называются вертикалами. Вертикал, проходящий через точки Востока и Запада и перпендикулярный плоскости небесного меридиана, называется первым вертикалом. Плоскость первого вертикала, плоскость истинного горизонта и плоскость небесного меридиана взаимно перпендикулярны.
С точки зрения земного наблюдателя, которому Земля кажется неподвижной, небесная сфера совершает полный оборот вокруг своей оси за 24 часа. Это значит, что любая неподвижная точка на небосводе движется по окружности, в направлении с Востока на Запад, со скоростью 1 градус за 4 минуты или 15 градусов за 1 час. Таким образом, в течение суток любая точка, расположенная на небесной сфере, за исключением только точек Мировых полюсов, дважды пересекает линию небесного меридиана. Это явление называется кульминацией. Поскольку в течение суток явление кульминации происходит дважды, то отсюда происходит понятие о верхней и нижней кульминации. Когда, например, светило находится в верхней кульминации, его высота относительно горизонта максимальна, а в нижней кульминации, наоборот, минимальна. Промежуток между верхней и нижней кульминациями неподвижных звёзд составляет 12 часов, у планет он меняется в зависимости от характера их движения по небесным орбитам. Звёзды кульминируют на одной и той же высоте в течение длительного периода времени, тогда как светила и планеты постоянно меняют высоту своих кульминаций, что особенно хорошо прослеживается при наблюдении за движением Луны, Солнца, Меркурия и Венеры.

Читайте также:  Неон в атмосфере земли

Источник

Как Земля движется в космосе? Теперь мы знаем это во всех масштабах

Спросите у учёного наш космический адрес, и вы получите довольно полный ответ. Мы находимся на планете Земля, которая вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Солнце вращается по траектории эллипса вокруг центра Млечного Пути, который внутри нашей Местной группы тянется в сторону Андромеды; Местная группа, в свою очередь, движется внутри нашего космического Сверхскопления Ланиакея, галактическими группами, кластерами и космическими пустотами, а они лежат в войде KBC, посреди структуры Вселенной в широком масштабе. После десятилетий исследований наука наконец-то собрала полную картину этого движения и может точно определить скорость нашего движения в космосе в любом масштабе.

В пределах Солнечной системы вращение Земли играет важную роль в формировании экваториального утолщения, в смене дня и ночи, а также помогает питать защищающее нас от космических лучей и солнечного ветра магнитное поле.

Скорее всего, читая это, вы воспринимаете себя неподвижными. Тем не менее мы знаем, что в космическом масштабе мы движемся. Во-первых, Земля вращается вокруг своей оси и несёт нас сквозь космос со скоростью почти 1700 км/ч относительно кого-то на экваторе. Это число может показаться большим, но по сравнению с другими скоростями нашего движения во Вселенной эта скорость едва заметна. На самом деле в километрах в секунду это не так быстро. Вращаясь вокруг своей оси, Земля сообщает нам скорость всего 0,5 км/с, или менее 0,001 % скорости света. Но есть другие перемещения, и они [в смысле скорости] важнее.

Скорость, с которой планеты вращаются вокруг Солнца, намного превышает скорость вращения любой из них вокруг своей оси, это касается даже самых быстрых планет — Юпитера и Сатурна.

Читайте также:  Шахтеры которые застряли под землей

Как и все планеты нашей Солнечной системы, Земля движется по орбите Солнца гораздо быстрее скорости вращения вокруг своей оси. Чтобы удержаться на стабильной орбите, мы должны двигаться вправо и со скоростью около 30 км/с. Внутренние планеты — Меркурий и Венера — движутся быстрее, а внешние (вроде Марса и планет за ним) — медленнее. Вращаясь в плоскости Солнечной системы, планеты непрерывно меняют направление своего движения, и Земля возвращается в свою исходную точку через 365 дней. Ну хорошо, почти в исходную точку.

Точная модель движения планет по орбите Солнца, которое движется по Галактике в другом направлении.

Даже Солнце само по себе не статично. Млечный Путь огромен, массивен, и, самое важное, он движется. Все звёзды, планеты, газовые облака, крупицы пыли, чёрные дыры, тёмная материя и многое движутся внутри Млечного Пути и вносят свой вклад в гравитационную сеть. С нашей точки зрения, а мы находимся в около 25 000 световых лет от центра Галактики, Солнце вращается по эллипсу и совершает полный оборот каждые 220–250 миллионов лет или около того.

Предполагается, что скорость нашего Солнца на этой траектории составляет 200–220 км/с, это довольно много по сравнению как со скоростью вращения Земли, так и со скоростью вращения нашей планеты вокруг Солнца, тогда как оба вращения наклонены относительно плоскости движения нашей звезды вокруг Галактики.

Хотя орбиты Солнца в плоскости Млечного Пути находятся на расстоянии около 25000–27000 световых лет от центра, орбитальные направления планет нашей Солнечной системы совсем не выровнены относительно Галактики.

Но сама Галактика не стационарна, она движется из-за гравитационного притяжения всех сгустков сверхплотной материи и, в равной степени, из-за отсутствия гравитационного притяжения от областей с плотностью ниже средней. Внутри нашей Местной группы мы можем измерить нашу скорость в направлении к самой большой, массивной галактики на нашем космическом заднем дворе: Андромеде. Похоже, что оно движется к нашему Солнцу со скоростью 301 км/с, а это означает (учитывая движение Солнца по Млечному Пути), что две самые массивные галактики Местной группы, Андромеда и Млечный Путь, движутся навстречу друг другу со скоростью примерно 109 км/с.

Самая большая галактика в Местной группе, Андромеда, кажется маленькой и незначительной рядом с Млечным Путём, но это из-за её расстояния, составляющего около двух с половиной миллионов световых лет. В настоящий момент она движется к нашему Солнцу со скоростью около 300 км/с.

Местная группа, как бы массивна она ни была, изолирована не полностью. Другие галактики и скопления галактик поблизости притягивают нас, и даже более отдалённые сгустки материи оказывают гравитационное воздействие на Землю. Основываясь на том, что мы можем увидеть, измерить и вычислить, эти структуры, по-видимому, – причина дополнительной скорости примерно в 300 км/с, но в несколько ином направлении, чем другие скорости, вместе взятые. И это объясняет часть движения во Вселенной в крупном масштабе, но не всё движение. Кроме того, существует ещё один важный эффект, который был количественно рассчитан только недавно, — гравитационное отталкивание космических пустот.

Различные галактики Сверхскопления Девы, кластеризованные и сгруппированные вместе. В самых больших масштабах Вселенная однородна, но если вы посмотрите на неё в масштабе галактик или скоплений, то окажется, что преобладают сверхплотные области и области с плотностью ниже средней.

Читайте также:  Над тобою закон тобою земля

Для каждого атома или частицы материи во Вселенной, которые собираются в сверхплотной области, существует область некогда средней плотности, потерявшая соответствующее количество массы. Точно так же, как область плотнее средней притягивает, область, плотность которой ниже средней, будет притягивать с силой ниже средней.

Если взять большую область пространства с меньшим, чем в среднем, количеством материи, на практике её сила будет отталкивать, а плотность выше средней, напротив, — притягивать. В нашей Вселенной в направлении, противоположном от ближайшей области сверхплотности, пролегает огромная пустота с плотностью ниже средней. Мы находимся между этими двумя областями, поэтому силы притяжения и отталкивания складываются, причём каждая из них вносит в скорость примерно 300 км/с, то есть общая скорость приближается к 600 км/с.

Гравитационное притяжение (синим цветом) сверхплотных областей и относительное отталкивание (красным цветом) областей с плотностью ниже средней, когда они действуют на Млечный Путь.

Сложив все эти движения вместе: вращение Земли вокруг своей оси, её вращение вокруг Солнца, движение Солнца по Галактике, которая направляется к Туманности Андромеды, движение Местной группы, притягиваемой к области сверхплотности и отталкиваемой от областей с плотностью ниже средней, мы получим число, указывающее, как быстро на самом деле мы движемся во Вселенной, в любой момент времени.

Мы обнаружили, что Земля движется со скоростью 360 км/с в каком-то определённом направлении плюс-минус около 30 км/ч в зависимости от времени года и направления. Выводы о скорости Земли подтверждены реликтовым излучением, которое в направлении движения планеты проявляется лучше, а в противоположном направлении — ослабевает.

Остаточное свечение от Большого взрыва на 3,36 милликельвина горячее средней температуры в одном направлении (красном) и на 3,36 милликельвина холоднее средней температуры в другом направлении (синем). Это происходит благодаря движению в пространстве в целом.

Если проигнорировать движение Земли, мы обнаружим, что Солнце относительно реликтового излучения движется со скоростью 368 ± 2 километра, затем, если пренебречь движением Местной группы, получится, что Млечный Путь, Андромеда, Галактика Треугольника и все остальные относительно реликтового излучения движутся со скоростью 622 ± 22 км. Эта большая неопределённость, кстати, в основном связана с неопределённостью в движении Солнца вокруг центра Галактики, это самый трудный в смысле измерения компонент.

Относительные притягивающие и отталкивающие эффекты сверхплотных и недостаточно плотных областей Млечного Пути, комбинация которых известна как Дипольный отталкиватель.

Возможно, не существует универсальной системы отсчёта, но есть система, измерения в которой полезны: полезен отсчёт от покоя реликтового излучения, также эта точка отсчёта совпадает с системой отсчёта удаления галактик друг от друга по закону Хаббла. У каждой видимой галактики есть то, что мы называем «пекулярной скоростью» (или скоростью, превышающей скорость, с которой галактики удаляются друг от друга согласно закону Хаббла), — от нескольких сотен до нескольких тысяч км/с, и то, что мы видим, в точности соответствует этому. Пекулярная скорость движения нашего Солнца — 368 км/с, а нашей Местной группы — 627 км/с — прекрасно согласуется с нашим пониманием того, как в пространстве движутся все галактики. Благодаря эффекту дипольного отталкивания теперь мы понимаем, как происходит это движение, во всех масштабах.

В постижении тайн космоса людям точно не обойтись без помощников и именно таким компаньоном может для нас стать искусственный интеллект. Если AI изначально создали для облегчения жизни на Земле, почему бы с его помощью не исследовать космос? Многие компании, включая NASA и Google, уже внедрили ИИ для поиска новых небесных тел и жизни на других планетах и всегда будут рады специалистам в области AI и нейронных сетей. Работать с которыми мы учим на курсах по Machine Learning и его расширенном варианте «Machine Learning и Deep Learning».

На Земле тоже много работы. Узнайте, как прокачаться в других крутых инженерных специальностях или освоить их с нуля:

Источник