RUCH TRANSLACYJNY ZIEMI: CHARAKTERYSTYKA, KONSEKWENCJE - FIZYCZNY - 2026

Ruch postępowy Ziemi jest przemieszczenie że planeta robi wokół Słońca Wraz z ruchem obrotowym wokół własnej osi, jest to jeden z dwóch głównych ruchów że wykonuje się w przestrzeni. Jest okresowy, ponieważ za niewiele ponad rok Ziemia zamyka orbitę.

Ruchy Ziemi wpływają na codzienne życie wszystkich zamieszkujących ją istot żywych. Ruchy te zawsze były powodem do dyskusji i debat między ludźmi, wpływając na myśl naukową każdej istniejącej cywilizacji.

Rysunek 1. Ruch translacji naziemnej powoduje zmiany sezonowe. Źródło: Public Domain Pictures.

Wielcy naukowcy i astronomowie, tacy jak Nicholas Copernicus, Fiolaus of Crotona, Hipparchus of Nicaea, James Bradly Johannes Kepler, Isaac Newton, byli zainteresowani badaniami ruchów Ziemi, w tym translacji.

cechy

Do najważniejszych cech ruchu translacyjnego należą:

- Orbita opisana przez Ziemię jest eliptyczna, a Słońce znajduje się w jednym z ognisk, zgodnie z prawami ruchu planet Keplera. Obserwator na biegunie północnym powiedziałby, że robi to w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (leworęczny).

- Całkowita długość eliptycznej orbity wynosi około 930 milionów kilometrów.

- Mimośrodowość tej elipsy jest tak mała (została obliczona na 0,017), że orbitę Ziemi można dość dobrze oszacować, a jej przybliżony promień wynosi około 150 x ¹⁰⁶ km. Jeśli orbita jest dokładnie narysowana, nie można jej wizualnie odróżnić od obwodu. W rzeczywistości półoś mała oś orbity stanowi około 99,98% długości półosi wielkiej.

- Ziemia porusza się tą drogą z prędkością około 30 km / s na płaszczyźnie zwanej ekliptyką, której prostopadła przechodząc przez środek Ziemi wyznacza bieguny ekliptyki. Oś obrotu Ziemi jest nachylona w stosunku do tej linii o około 23,5º, przez co półkula północna bardziej narażona jest na promienie słoneczne w miesiącach letnich i odwrotnie w okresie zimowym.

Pochodzenie

Przyczyną, dla której Ziemia opisuje eliptyczną orbitę wokół króla gwiazd, jest przyciąganie grawitacyjne, które na nią wywiera, oraz natura tej siły, która zależy od odwrotności kwadratu odległości 1 / r ² .

Pod koniec XVI wieku niemiecki astronom Johannes Kepler (1571–1630) odkrył, że rzeczywiste trajektorie planet wokół Słońca są eliptyczne. I ten fakt później dał Izaakowi Newtonowi podstawę do ustanowienia uniwersalnego prawa grawitacji.

Elipsa to zbiór punktów, w których suma odległości do dwóch punktów zwanych ogniskami jest stała. Na orbicie okołoziemskiej Słońce znajduje się w jednym z ognisk.

Im bardziej spłaszczona jest elipsa, tym bardziej różne są półoś wielka i półosiowa. Mimośrodowość elipsy jest parametrem mierzącym tę cechę. Jeśli jest to 0, czyli najmniejsza możliwa wartość, jest to okrąg.

Nawet mając niewielki ekscentryczność, Ziemia przechodzi w styczniu przez punkt, w którym jest najbliżej Słońca, zwany peryhelium, 147,1 miliona kilometrów od Słońca. A aphelium jest najdalej, występuje w lipcu i mierzy 152,6 miliona km.

Okres ruchu translacyjnego Ziemi

Prawa Keplera dotyczące ruchu planet zostały ustalone empirycznie na podstawie niezliczonych pomiarów. Ustalają, że:

- Orbity planet są eliptyczne

- Obszar omiatany przez wektor promienia w pewnym przedziale czasu jest taki sam w całym ruchu.

- Kwadrat okresu (T ² ) jest proporcjonalny do sześcianu średniej odległości między planetą a Słońcem (r ³ ), przy czym C jest stałą proporcjonalności, taką samą dla każdej planety:

Wartość C można obliczyć wykorzystując znane już dane dla Ziemi, a jej jednostki w układzie międzynarodowym to s ² / m ³ .

Konsekwencje

Ruchy Ziemi są ściśle powiązane z pomiarem czasu i sezonowymi zmianami klimatu, w których zmienia się temperatura oraz godziny światła i ciemności. Obydwa czynniki i ich cykliczność doprowadziły do ​​tego, że działalność człowieka rządzi się czasami ustalonymi w kalendarzach.

Ruch translacyjny określa długość roku, w którym pory roku następują po sobie, a gwiazdy na niebie się zmieniają. Latem te, które są widoczne nocą, „wschodzą” na wschodzie i „zachodzą” na zachodzie rano, zimą postępują odwrotnie.

Podobnie klimat ulega zmianom w zależności od czasu wystawienia powierzchni ziemi na działanie promieni słonecznych. Stacje są połączonym efektem ruchu translacyjnego Ziemi i nachylenia osi obrotu w stosunku do płaszczyzny orbity.

Kalendarz

Ziemia dokonuje całkowitej rewolucji wokół Słońca w 365 dni, 5 godzin, 48 minut i 45,6 sekundy. Zakładając, że Słońce jest traktowane jako odniesienie, które zostanie uznane za ustalone.

To jest definicja „roku słonecznego” lub „roku tropikalnego”, czasu pomiędzy dwoma kolejnymi równonocami wiosennymi. Równonoce to okresy w roku, kiedy dzień i noc mają taką samą długość na całej planecie. Występują 22 marca i 22 września.

Ponieważ czas ten przekracza 365 dni, ale konieczne jest utrzymanie przesilenia i równonocy w tych samych dniach w roku i że ma on całkowitą liczbę dni, wprowadza się pojęcie „roku przestępnego”.

Każdego roku dodaje się około 6 godzin więcej, tak aby po 4 latach skumulowały się 24 godziny lub cały dzień: rok 366 dni lub skok. Dodatkowy dzień przypada na luty.

Z drugiej strony „rok astronomiczny” jest mierzony czasem, w którym Ziemia przechodzi kolejno dwa razy przez ten sam punkt. Ale ten rok to nie ten, który definiuje kalendarz.

Pory roku i podziały strefowe

Ruch translacji Ziemi, plus nachylenie osi obrotu względem biegunów ekliptyki (nachylenie elipsy), powoduje, że planeta oddala się lub bliżej Słońca i zmienia ekspozycję na promienie słoneczne, dając początek do pór roku: równonocy i przesilenia.

Intensywność i czas trwania sezonowych zmian różnią się w zależności od miejsca na Ziemi. W ten sposób definiuje się następujące podziały strefowe:

- Równik

- Tropiki

- Strefa umiarkowana

- Kręgi polarne.

- Słupy

Na równiku promienie słoneczne mają maksymalną pionowość, a dni i noce mają taką samą długość przez cały rok. W tych punktach zmiany klimatu zależą od wysokości nad poziomem morza.

W miarę zbliżania się do biegunów padanie promieni słonecznych jest coraz bardziej ukośne, co prowadzi do zmian temperatury, a także do nierówności między długością dni i nocy.

Przesilenia

Przesilenia występują dwa razy w roku, kiedy Słońce osiąga najwyższą lub najniższą widoczną wysokość na niebie, a długość dnia lub nocy to maksimum w roku (odpowiednio przesilenie letnie i zimowe).

Na półkuli północnej odbywają się w dniach 20-23 czerwca latem i 21-22 grudnia zimą. W pierwszym przypadku słońce znajduje się na maksymalnej wysokości w południe na wyimaginowanej linii zwanej zwrotnikiem raka (najdłuższy dzień w roku), aw drugim jego wysokość jest minimalna.

Rysunek 2. Schemat Ziemi w czasie przesilenia letniego. Promienie słoneczne oświetlają biegun północny, podczas gdy biegun południowy pozostaje ciemny. Źródło: Wikimedia Commons.

Daty mają niewielkie różnice z powodu innego ruchu ziemi: precesji.

W tym czasie promienie słoneczne uderzają z większą intensywnością na półkuli północnej (lato) i odwrotnie na półkuli południowej (zima). Ze swojej strony Słońce jest zawsze widoczne na biegunie północnym, podczas gdy biegun południowy nie jest oświetlony, jak widać na rysunku.

Na półkuli południowej sytuacja jest odwrotna: w dniach 20-21 grudnia słońce znajduje się w najwyższym punkcie w południe nad zwrotnikiem Koziorożca, będąc przesileniem letnim, które ustąpiło miejsca gorącej porze roku. A na 20-21 czerwca jest to minimum i jest to przesilenie zimowe (najdłuższa noc w roku).

Podczas przesilenia zimowego biegun północny pozostaje ciemny, podczas gdy na biegunie południowym jest lato, a światło dzienne jest stałe.

Ryc. 3. Podczas przesilenia zimowego na półkuli północnej promienie słoneczne oświetlają Antarktydę. Źródło: Wikimedia Commons.

Równonoce

Podczas równonocy Słońce osiąga zenit lub najwyższy punkt prostopadle do równika, dlatego promieniowanie słoneczne pada z takim samym nachyleniem na obu półkulach.

Okresy, w których to się dzieje, to 21-22 marca: równonoc wiosenna na półkuli północnej i jesień na półkuli południowej oraz 22-23 września odwrotnie: jesień na północy i wiosna na południu.

Rysunek 4. Podczas równonocy dni i noce mają ten sam czas trwania. Źródło: Wikimedia Commons.

Podczas równonocy Słońce wschodzi na wschodzie i zachodzi na zachodzie. Na rysunku widać, że oświetlenie jest równomiernie rozłożone na obu półkulach.

Czas trwania czterech pór roku jest mniej więcej taki sam w dniach, średnio około 90 dni z niewielkimi różnicami.

Bibliografia

1. Aguilar, A. 2004. Geografia ogólna. 2nd. Wydanie. Prentice Hall. 35-38.
2. Jak szybko porusza się Ziemia? Odzyskany z: Scientificamerican.com
3. Oster, L. (1984). Współczesna astronomia. Cofnij redakcję. 37-52.
4. Tipler, P. Physics for Science and Engineering. Tom 1. 5th. Wydanie. 314-316.
5. Toussaint, D. Trzy ruchy Ziemi. Odzyskany z: eso.org.