Вокруг чего вращается солнце?

Наклон оси вращения Земли

Под земной осью понимают условную прямую, проходящую через оба географических полюса нашей планеты и ее центр. Вокруг этой линии Земля совершает свое суточное вращение.

По отношению к плоскости, в которой мы движемся вокруг Солнца, эта линия расположена не перпендикулярно, а под углом 66°33´. Это объясняет изменения у нас времен года, ведь из-за наклона каждая точка на поверхности земного шара в разные периоды времени получает различное количество солнечного тепла и света.

Никакие внешние факторы (воздействие Солнца, лунное притяжение и т. д.) не влияют на угол этого наклона, однако вызывают прецессию — перемещение нашей планеты по траектории в виде кругового конуса. Сейчас Северный полюс Земли «смотрит» на Полярную звезду, самую яркую в созвездии Малой Медведицы.

Примерно через 12 тысячелетий он будет направлен на звезду Вега в противоположной части небосвода, а еще через такой же период времени — снова на звезду-альфа Ursa Minor.

Графическое изображение наклона Земли. Credit: Earth-chronicles.ru

Формирование и эволюция Солнечной системы

Возраст Солнечной системы составляет примерно 4,6 млрд лет. Образованию Солнца в космическом пространстве способствовало резкое сжатие облака, состоявшего из обломков астероидов, пыли, мельчайших частиц и газа. Изначальные объемы облака предположительно равнялись нескольким , таким образом оно стало прародителем некоторых звезд.

В результате сжатия под действием гравитации облако уменьшалось, а скорость его вращения возрастала. В центральной части температура постоянно повышалась, а по краям понижалась. Постоянное движение вокруг оси, разность температур и гравитационное сжатие привело к изменению скорости и направления движения, из-за чего газовое образование уплотнилось. В итоге сформировался протопланетный диск, диаметр которого равнялся примерно 200 а. е., состоящий из пыли и газа, с горячей протозвездой в центральной части образования.

Этапы возникновения Солнечной системы

Принято считать, что в этот момент эволюции, Солнце было похоже по своим характеристикам на звезды типа Т Тельца. Из наблюдений, видно, что звезды такого типа часто окружены образованиями, из которых в будущем могут сформироваться планеты.

За 60 миллионов лет в центральной части звезды повысилась плотность содержания водорода и начались термоядерные процессы. В итоге температура, гравитационное давление и плотность ядра стабилизировались и было установлено гидростатическое равновесие. Этот этап завершил формирование звезды.

Солнце постепенно сжигает запасы водорода, а, следовательно, энергия, которая стабилизирует и поддерживает ядро, постепенно заканчивается, заставляя звезду сжиматься. Это приводит к постоянному увеличению яркости примерно на 10% каждые 1,1 миллиарда лет.

По подсчетам ученых примерно через 6,5-7 миллиардов лет водород, содержащийся внутри Солнечного ядра, преобразуется в гелий. Этот этап превратит Солнце в субгиганта, а по прошествии 500 млн лет наружные слои звезды расширятся. Увеличение и разрастание внешних слоев приведет к другой стадии переформирования и Солнце станет красным гигантом.

Ученые прогнозируют, что после увеличения объемов Солнце поглотит все близкорасположенные объекты, включая ближайшие планеты: Меркурий и Венеру. Возможно, Земля не подвергнется поглощению, но она в любом случае не избежит разрушительного воздействия и превратится в мертвую планету.

Жизненный цикл Солнца

Значительно позже в результате неустойчивых термических реакций наружные слои Солнца окончательно рассеются по космическому пространству и сформируют новую планетарную туманность. А на месте Солнца останется только небольшое по размеру ядро, которое превратится сначала в белого, а потом в черного карлика.

Местный Пузырь

Что вызывает появление рентгеновских лучей в космосе

Какая температура на солнце, сколько оно весит, что случится с землей, когда солнце станет красным гигантом и другие интересные факты Местный пузырь — области разреженного горячего газа неправильной формы, простирающейся на 300 световых лет, через которую сейчас движется Солнечная система. Традиционно считается, что рентгеновское излучение в космическом пространстве возникает за счет существования Местного пузыря и солнечного ветра. Местный пузырь – это скопление разреженного горячего газа внутри рукава Ориона в нашей галактике Млечный путь. Солнечным ветром называют поток мегаионизированных частиц, который истекает из солнечной короны в окружающий космос со скоростью до 1200 км/с. Новые исследования, которые проводятся при поддержке NASA, показали, что 60% рентгеновских лучей в космосе исходят от третьего источника. Этот объект пока неизвестен науке.

Ученые обнаружили загадочные лучи в Солнечной системе
(26 сентября 2016, Astrophysical Journal)

Теория о магнитных полях

Из курса физики понятно: при попытке соединить два магнита между собой одинаково заряженными полюсами их естественной реакцией станет стремление оттолкнуться друг от друга. На этом факте построена теория о магнитных полях, гласящая, что раз земные полюса имеют одинаковый заряд, они стремятся в разные стороны и тем самым заставляют Землю вращаться.

Не так давно также было высказано еще одно научное предположение: земная магнитосфера толкает внутреннее ядро в направлении с запада на восток, и это заставляет его двигаться вокруг своей оси быстрее, чем остальные участки тела.

Квадранты

В звёздной картографии под квадрантом подразумевается обширное пространство космоса в рамках галактики. Границы квадрантов определяются осями, проходящими через центр галактики и пересекающимися перпендикулярно друг относительно друга. Таким образом, галактика Млечный путь состоит из четырёх приблизительно равных квадрантов, которые называются Альфа, Бета, Гамма и Дельта-квадрантами. Звёздный Флот Федерации и его ближайшие соседи Клингонская и Ромуланская империи располагаются в Альфа и Бета-квадрантах. Коллектив боргов находится в Дельта-квадранте. Доминион — в Гамма-квадранте.

Альфа-квадрант

Альфа-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. В квадрант входят Рукав Ориона, Рукав Персея и Рукав Стрельца.

Межзвёздная политика в Альфа-квадранте в XXIV веке в основном определялась Звёздном Флоте Федерации совместно с другими силами региона, включавшими Клингонскую и Ромуланскую империи, Кардассианский союз, Тзенкети, Таларианскую республику и Альянс ференгов, которые взаимодействовали между собой в основном мирно. Члены Толианского сообщества , Конфедерации бринов и Зинди держались достаточно обособленно от остальных обитателей Альфа-квадранта.

Стоит отметить, что к этому времени достаточно изучено только 25 процентов Альфа-квадранта, но и они содержат примеры потрясающей красоты и научного чуда, как, например, Звёздное скопление Арголис, Туманность Арахнид и Пустоши.

Одним из самых интересных астрономических объектов является Баджорская червоточина, соединяющая Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в отдалённой части Гамма-квадранта, неподалёку от пространства Доминиона. Использование этой червоточины обитателями Альфа-квадранта для исследований и торговли вызвало усиление враждебности со стороны Доминиона, что вылилось в Доминионскую войну.

Бета-квадрант

Бета-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Один из квадрантов нашей Галактики, расположенный в направлении созвездия Киля перпендикулярно α Квадранту. В Бета-Квадранте располагаются владения Клингонской звёздной империи, а также Ромуланской звёздной империи, некоторая часть Квадранта принадлежит и Федерации. Федерации плохо известна картография Бета-Квадранта — в основном по причине перекрывания дальнейшего доступа к остальной части Квадранта Клингонской и Ромуланской империями: известно, что в 2566 году клингоны присоединились к Федерации — вероятно, тогда началось более активное освоение Квадранта, потому как барьеров больше не стало. В 2293 году крейсер типа «Эксельсиор» под командованием капитана Салу закончил трёхлетний исследовательский рейс в Бета-Квадранте, который включал каталогизирование газообразных аномалий Квадранта. 70 лет спустя «Олимп» под командованием Лайзы Кузак семь лет исследовал Бета-Квадрант. С большой долей вероятности можно предположить, что большинство миссий NX-01 имели место в Бета-Квадранте и лишь часть — в α Квадранте.

Гамма-квадрант

Гамма-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определённы меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая к Земле граница Гамма-квадранта расположена примерно в 30 000 световых годах от неё. Стабильная Баджорская червоточина соединяет Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в Гамма-квадранте.

Дельта-квадрант

Дельта-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы, и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая точка до Земли расположена примерно в 30 000 световых годах от Земли. В квадрант входит часть Рукава Центавра, а также шаровые звёздные скопления M14 (NGC 6402) и M80 (NGC 6093).

Впервые люди были заселены в Дельта-квадрант расой под названием бриори примерно в 1937 году для использования в качестве рабов. Но рабы восстали, а их потомки основали новую цивилизацию на планете L-класса. Впервые люди самостоятельно посетили этот сектор космоса в звёздную дату 32629.4, когда звездолёту «Рэйвен» удалось проследовать за кораблём боргов через трансварповый канал. Первая миссия Звёздного флота в Дельта-квадранте совпала с инспекцией Барзанской червоточины в 2366 году.

Солнечная система: строение и структура

Для своего удобства астрономы выделяют в Солнечной системе несколько областей или зон.

Внутренняя Солнечная система

Внутренняя Солнечная система — это зона внутри пояса астероидов, то место, где солнце дает достаточно тепла для того, чтобы вода могла существовать в виде жидкости или пара. Внутренние области Солнечной системы включают в себя Солнце и расположенные неподалеку четыре небольшие планеты — Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Их называют планетами земной группы (или внутренними планетами). Они похожи друг на друга как по размерам, так и по массе. Кроме того похоже их внутреннее строение: ядра планет земной группы состоят из смеси железа и никеля, а поверхность и мантия — в основном из горных пород.

За орбитой Марса есть место для еще одной небольшой планеты. Однако ее там нет. Вместо планеты здесь находится пояс астероидов, в состав которого входит больше миллиона небольших тел. Когда-то среди астрономов была популярна гипотеза о существовании на этом месте планеты Фаэтон, которая по каким-то причинам разрушилась на множество осколков. Но впоследствии эта теория не подтвердилась.

Внешняя Солнечная система

Внешняя Солнечная система — это царство холодных планет гигантов.

Юпитер — следующая планета по удалению от Солнца после Марса. Это самая большая и массивная планета Солнечной системы. Масса Юпитера более чем в 300 раз больше массы Земли. Планета обладает мощным полем тяготения. Считается, что именно притяжение Юпитера не дало сформироваться планете в поясе астероидов.

Удивительно, но Юпитер не является твердым телом! В отличие от планет земной группы у него попросту нет твердой поверхности. Это так называемый газовый гигант. Юпитер почти целиком состоит из водорода и гелия с небольшими примесями других газов. По своему составу планета очень похожа на Солнце.

Вслед за Юпитером находится Сатурн, еще одна газовая планета-гигант. Сатурн немного меньше Юпитера и легче его, зато окружен яркими и красивыми кольцами, которые можно рассмотреть даже в небольшой телескоп.

Еще дальше располагаются планеты Уран и Нептун. Иногда их называют планетами близнецами из-за большого сходства. В целом по своим характеристикам Уран и Нептун также довольно похожи на Юпитер и Сатурн — это тоже планеты гиганты, обладающие очень мощными атмосферами. Но есть и различия:  Уран и Нептун меньше по размерам и имеют в своем составе не только газ, но и лед. Уран и Нептун очень холодные планеты, температура верхних слоев их атмосфер едва достигает -200°С (с глубиной температура медленно растет).

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун часто называют просто внешними планетами. Также за Юпитером и Сатурном закрепилось название газовые гиганты, а за Ураном и Нептуном — ледяные гиганты.

Пояс Койпера

За орбитой Нептуна находится широкая область небольших ледяных тел — пояс Койпера. Пояс простирается на сотни миллиардов километров от Солнца и потому является отдельной большой зоной Солнечной системы. Объекты, населяющие пояс Койпера, по своим размерам и форме похожи на астероиды главного пояса, но, в отличие от них, состоят не из камня и металлов, а в основном изо льда. Самый первый объект пояса Койпера — Плутон — был открыт в 1930 году. Сегодня Плутон считается одной из шести карликовых планет.

Облако Оорта

Наконец, далеко за поясом Койпера находится резервуар ледяных планетезималей (Облако Оорта). Он окружает Солнечную систему со всех сторон подобно гигантской сфере и содержит порядка тысячи миллиардов кометных ядер, а возможно и больше. Астрономы полагают, что облако Оорта удалено от Солнца на расстояние до 100000 астрономических единиц, то есть находится почти на полпути к ближайшей звезде. На таком громадном расстоянии ни один объект облака Оорта нельзя увидеть даже в самый мощный телескоп. Но мы все же уверены в существовании облака благодаря тому, что время от времени оттуда прилетают новые кометы.

Как движутся объекты Солнечной системы вокруг Солнца?

Все планеты и астероиды движутся вокруг Солнца более или менее в одной плоскости (она называется эклиптикой) и в том же направлении, что и Земля. Если принять за «верх» северный полюс Земли, то планеты движутся против часовой стрелки. На нашем небе движение планет на фоне звезд происходит с запада на восток.

Другое дело кометы и объекты пояса Койпера — они могут двигаться совершенно по-разному (по часовой стрелке и против часовой) а также под большими углами к эклиптике.

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Перемещение в рамках галактики

Движение Солнечной системы в галактике было открыто англо-немецким астрономом Уильямом Гершелем. Он определил, что ход Солнца направлен к звезде Маасим, или Лямбде в Геркулесе (со скоростью, равной 20 км/с). Современные расчеты всего на десять градусов отличаются от расчетов Уильяма Гершеля. Это пекулярное, или общее движение. Также происходит движение солнечной системы в галактике, которое астрономы наименовали переносным. Солнце, вместе с ближайшими звездами, которые обращаются вокруг галактического центра, устремлено к созвездию Лебедя (со скоростью, равной 200 – 250 км/с)

Звезды, пыль и газ вращаются с разной стремительностью. Это зависит от их местоположения и удаленности от центра. Типичным для спиральных скоплений является то, что и светила, расположенные ближе к ядру, и более удаленные объекты вращаются с примерно одинаковой орбитальной скоростью. Но в Млечном Пути объекты, чьи орбиты приближены к центру вращаются медленнее, чем те, что удалены. Солнце вращается по орбите, имеющей форму почти правильной окружности. Скорость составляет 828000 километров в час по данным, опубликованным в 2009 году. Полный виток вокруг центра диска совершается примерно за 230 миллионов лет, что является галактическим годом.

Окрестности Млечного пути и его гало.

Вдобавок к орбитальному вращению, происходят также колебания в вертикальном направлении в плоскости Млечного Пути. Пересечение этой плоскости совершается один раз в 30 миллионов лет. Это означает, что Солнце меняет местоположение из северной в южную часть Млечного Пути и наоборот. Определено также, что в данный момент Солнце располагается в северной полусфере (20-25 парсек от плоскости диска). В настоящий момент совершается прохождение Местного межзвездного облака (ММО). Система вошла в него примерно 50 — 150 тысяч лет тому назад, и по подсчетам ученых выйдет из его пределов через 20 тысяч лет.

Колебание земной оси

В физике существует два понятия, которые используются для описания колебаний оси Земли — прецессия и нутация.

Прецессия — это такое явление, при котором момент импульса небесного тела меняет свою направленность в пространстве. Такое движение можно увидеть на примере волчка, который при запуске имеет вертикальную ось вращения, но волчок имеет свойство постепенного замедления, в процессе которого скорость начинает теряться. Из-за этого ось начинает постепенно отклоняться от привычной вертикали. За счет этого волчок начинает описывать форму подобную конусу.. Подобное движение и есть прецессия.

https://youtube.com/watch?v=JRlbBYEQYT8

https://youtube.com/watch?v=BGEoZW66NpA

Орбита Земли

Наша планета движется вокруг Солнца по эллиптической траектории, то приближаясь к светилу на 147 млн км (этот период приходится на январь каждого года), то отдаляясь. Максимально близкая к светилу точка называется перигелием. Через полгода Земля входит в афелий. В это время расстояние от нее до нашей звезды становится равным 152 млн км. За среднее расстояние принято число 150 млн км — это большая земная полуось.

Земля вращается вокруг своей оси двигаясь на восток. Credit: NASA Solar System Exploration.

Полный оборот планеты вокруг условной оси, проходящей через центр Солнечной системы, длится чуть более, чем 365 суток 5 часов 48 минут. Этот период получил название астрономического года, он не совпадает с календарным, в котором для удобства содержится целое число дней.

Орбитальный путь составляет 942 млн км. Расчетным путем была найдена околосолнечная скорость движения нашей планеты — 29,8 км/с. Это среднее значение, т. к. в точках афелия и перигелия Земля немного замедляется, а потом снова ускоряется.

Движение планет внутри Солнечной системы

Для того чтобы картина движения системы в Галактике приобрела законченный вид, следует также рассмотреть то, с какой скоростью и по какой орбите двигаются планеты вокруг Солнца. Все планеты двигаются против часовой стрелки, также они вращаются вокруг собственной оси против часовой стрелки, за исключением Венеры. Многие имеют несколько спутников и кольца. Чем дальше планета от Солнца, тем более вытянутую орбиту она имеет. Например, карликовая планета Плутон имеет настолько вытянутую орбиту, что при прохождении перигелия проходит ближе к нему, чем Уран. Планеты имеют следующие скорости обращения вокруг Солнца:

• Меркурий – 47,36 км/с;
• Венера – 35,02 км/с;
• Земля – 29,02 км/с;
• Марс – 24,13 км/с;
• Юпитер – 13,07 км/с;
• Сатурн – 9,69 км/с;
• Уран – 6,81 км/с;
• Нептун – 5,43 км/с.

Очевидна закономерность: чем дальше планета от светила, тем меньше скорость ее движения и длиннее путь. Исходя из этого, спираль движения Солнечной системы имеет самую большую скорость около центра и самую низкую на окраине. До 2006 года крайней планетой считался Плутон (скорость движения 4,67 км/с), но с изменением классификации он был отнесен к категории крупных астероидов – карликовых планет.

Планеты движутся неравномерно, по вытянутым орбитам. Скорость их движения зависит от того, в какой точке находится та или иная планета. Так, в точке перигелия линейная скорость движения выше, чем в афелии. Перигелий – это самая дальняя точка на эллиптической траектории планеты от Солнца, афелий – самая близкая к нему. Поэтому скорость может незначительно меняться.

Интересные факты о Солнце

Ниже подобраны наиболее интересные факты о нашей дневной звезде.

1. На Солнце нет твердой поверхности.
2. Солнечная гравитация в 28 раз превышает земную.
3. Свет от Солнца идет в течение примерно восьми минут.
4. Магнитное поле звезды лишь в 2 раза сильнее земного.
5. На Солнце намного больше воды, чем на Земле. Ее молекулы находятся в основном в солнечных пятнах.
6. Излучение Солнца опасно для всего живого. Однако земная атмосфера блокирует все виды смертельных лучей.
7. Приблизительно через 1100 млн лет яркость Солнца возрастет настолько, что уничтожит все живое на нашей планете.
8. Если бы Солнце было шаром, то потребовалось бы миллион планет, таких, как Земля, чтобы его заполнить.
9. В Млечном пути 85% звезд менее яркие, чем Солнце.
10. На Землю доходит всего лишь 40% солнечного излучения. Остальное отражается в космос.

Как возникло Солнце и сколько ему лет

Основная теория возникновения Солнца гласит, что оно образовалось из газопылевого облака. В свою очередь, оно появилось после взрыва сверхновой. Гравитация заставляла остатки облака соединяться, а затем вращаться. Вращение придало облаку форму диска. Из материала, собравшегося в центре, образовалась первая протозвезда. Это случилось около 4,5 млрд лет.

Почему светит Солнце

Этот вопрос стал актуальным в середине 19 века, после формулировки закона сохранения энергии. Стало очевидным, что химической энергии совершенно недостаточно для столь огромного её количества. Так, если бы оно состояло из угля, то энергии хватило бы всего на 4 тыс. лет.

Открытие радиоактивности способствовало распространению идеи радиоактивного источника энергии. Только методы точного измерения масс позволили обнаружить, что энергия Солнца образуется из-за слияния четырех протонов в ядро атома гелия. Оно легче четырех протонов на 4,6х10-26 грамма. Согласно формуле Е=mc2 эта масса превращается в энергию, равную 26,73 МэВ. Благодаря этой энергии и светит Солнце.

Солнечное затмение

Солнечными затмениями люди интересовались уже во времена античности. В средневековых хрониках описано больше всего сведений о затмениях.

Варианты солнечных затмений

Это природное явление возникает из-за закрытия Луной Солнца для земного наблюдателя. Такое закрытие может быть полным или частичным. Затмение может быть лишь в период новолуния: тогда сторона Луны, которая обращена к Земле, не освещена и ночной спутник не виден.

Затмение является полным, если хотя бы в одной точке Земли наблюдатель видит полностью затмившийся солнечный диск. В это время человек, наблюдающий это явление природы, находится в тени Луны. Если конус тени Луны не касается земной поверхности, затмение называют частным: наблюдатель будет видеть только часть Солнца на небе.

Также на Земле бывают кольцеобразные затмения. В это время земной спутник проходит по солнечному диску, но его видимый диаметр меньше солнечного. Такое явление возможно в результате эллиптичности лунной орбиты.

Солнце – центральная звезда Солнечной системы, источник жизни на Земле. Люди всегда осознавали огромнейшее влияние Солнца на них и на природу. В древнее время оно было объектом поклонения. Сейчас же человечество открывает все больше тайн, которые скрывает Солнце. Изучение эволюции светила, солнечной активности позволит обеспечить человечество экологически чистой энергией, прогнозировать магнитные бури, контролировать климат.

Первый закон Кеплера

В наших расчетах мы принимали что Земля равномерно движется по окружности. Хотя в реальности это не совсем так.

Иоганн Кеплер (1571 — 1630 гг).

Еще в начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер, опираясь на данные многолетних наблюдений за планетой Марс, полученные его учителем — датским астрономом Тихо Браге, заключил, что все планеты солнечной системы движутся не по окружности, а по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Этот закон называют первым законом Кеплера.

Все планеты Солнечной Системы движутся по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Так что давайте разобраться что такое такое эллипс, и в чем его фокус.. или фокусы.

Что такое эллипс?

Эллипсом называется множество всех точек плоскости, сумма расстояний от каждой из которых до двух данных точек этой плоскости, называемых фокусами, есть величина постоянная, большая чем расстояние между фокусами.

Рассмотрим все на простом примере. Берем шнурок с канцелярскими кнопками-гвоздиками на концах. Втыкаем кнопки в кусок гипсокартонна, который завалялся в гараже после ремонта.

Далее карандашом, опираясь на шнурок рисуем линии. Получившаяся фигура и есть эллипс, а точки куда мы втыкали кнопки называются фокусами.

Большая и малая полуось

Важными характеристиками эллипса являются его полуоси. Большая ее обычно обозначают латинской буквой «a», и малая, которую обозначают буквой «b». Тоже латинской.

Большая полуось — это расстояния от центра эллипса до самой дальней его точки. Соответственно, малая полуось — это расстояние от центра до самой ближней точки эллипса.

Эксцентриситет

Еще одна важная характеристика эллипса носит шикарное название — эксцентриситет. Его обычно обозначают буквой «е» и определяют как отношение фокусного расстояния эллипса (c) к большой полуоси (a).

Эллипс иногда называют сплющенной окружностью. Так вот эксцентриситет как раз показывает насколько эта окружность сплющена.

Для эллипса:

Чем ближе эксцентриситет к единице, тем более вытянутый эллипс мы получим. И наоборот эксцентриситет близкий к 0, будет иметь эллипс ну очень похожий на окружность. В принципе можно сказать что окружность это эллипс с е=0.

В солнечной системе самый маленький эксцентриситет у Венеры всего 0,007, то есть траектория ее движения это практически окружность. Эксцентриситет близкий к единице имеют кометы. К примеру у кометы Галея е=0,967.

Что же касается Земли, то эксцентриситет земной орбиты тоже очень близок к нулю, всего 0,017. Но тем не менее это не ноль. А это значит что расстояние от Земли до Солнца величина отнюдь не постоянная.

Афелий и перигелий

Точка в которой планета находится ближе всего к Солнцу называется перигелий. От греческого perihelion, “peri“ — рядом и “helios“ — Солнце. Противоположная перигелию точка называется афелий. Соответственно это точка где планета максимально удалена от светила.

Земля находится перигелии, начале января. Она приближается к Солнцу на расстояние в 147,1 миллионов километров. Афелий она проходит в начале июля, когда удаляется на 152,1 миллионов километров. Разница выходит около 5 миллионов километров.

Этим иногда объясняют то что зимы в северном полушарии менее суровые, нежели в южном. Все таки зимой мы чуть ближе к солнцу. С другой стороны так как земля получает меньше солнечной энергии в июле, лето в северном полушарии более прохладное.