как доказать что земля вращается вокруг солнца
Движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси
Движение Земли: Freepick
Движение Земли вокруг Солнца непрерывно. Благодаря этому постоянному вращению наблюдаем, как меняются на нашей планете времена года. Облетая вокруг небесного светила, Земля еще успевает совершать движение вокруг оси — так сменяются день и ночь. Почему не ощущаем этого движения и как все это происходит? Попробуем отыскать ответы.
Движение Земли вокруг Солнца
Ученые древности сформулировали идею геоцентричности мира. Считалось, что наша планета — недвижимый центр, а все небесные тела совершают вращение вокруг нее.
Первым мысль о том, что Земля вращается вокруг Солнца, высказал великий астроном Аристарх Самосский в III веке до н. э. Он предложил революционную на тот момент гелиоцентрическую систему мира.
Идею поддержали вавилонянин Селевк (II век до н. э.), Гераклид Понтийский, Сенека. Но все же эти ученые оставались в меньшинстве. Так, Аристотель и Птолемей активно доказывали обратное, а в их работах можно прочесть много аргументов в пользу того, что никакого движения Земли не происходит.
Вопросом продолжили заниматься средневековые авторы. Вновь гипотеза о вращении Земли была сформулирована великим индийским астрономом и математиком Ариабхатой (конец V — начало VI вв.).
Поворотным моментом в этой дискуссии стала публикация фундаментального труда «О вращениях небесных сфер», который написал и издал в 1543 году польский и немецкий астроном Николай Коперник. Ему удалось обосновать гипотезу вращения Земли и добиться того, чтобы гелиоцентрическая система мира была рассмотрена и принята человечеством.
Понадобилось еще много экспериментов для подтверждения выводов ученого. Много было скептиков и противников этой идеи.
Только когда Галилей вывел принцип относительности движения, споры начали утихать. Он установил, что равномерное движение Земли не сказывается на процессах, которые на ней протекают. Ученый объяснил, почему мы, жители планеты, ничего не ощущаем во время ее постоянного движения.
Земля в Космосе: Freepick
Для современного человека то, что Земля вращается вокруг Солнца, не сенсация. Исследователи установили такие подробности этого процесса:
Когда наша планета совершает это вращение, то ее угол наклона остается неизменным. По этой причине на определенном отрезке траектории Земля больше поворачивается к светилу нижней частью, в Южном полушарии наступает летний сезон.
В это же время на Северный полюс солнечные лучи попадают в гораздо меньшей степени — там наступает период зимних холодов. Есть и периоды, когда Солнце более-менее равномерно бросает лучи на оба полушария. Происходит это весной и осенью.
Итак, разобрались, с какой скоростью движется Земля вокруг Солнца, и в том, что такое орбита Земли. Но на этом особенности движения Земли не заканчиваются.
Движение Земли вокруг своей оси
Если между Северным и Южным полюсами нашей планеты провести воображаемую линию, то получится так называемая земная ось. Вокруг нее постоянно происходит вращение, о котором известно:
Последний факт мало известен, но вызывает интерес. Наглядно его можно продемонстрировать так:
Земля и Солнце в Космосе: Freepick
Этого вращательного движения люди не ощущают, так как оно осуществляется постоянно и равномерно. При этом еще и меняется. Ученые установили, что каждый год происходит замедление вращения в среднем на четыре миллисекунды.
Объясняют это явление притяжением Луны, которое оказывает воздействие на протекание приливов и отливов на планете. Когда они происходят, Луна старается притянуть к себе воду и двигает ее в направлении, которое противоположно ходу Земли.
Это своеобразное противодействие провоцирует возникновение незначительной силы трения на дне водоемов. По законам физики данный процесс приводит к небольшому замедлению скорости движения Земли.
Крайние точки в процессе вращения нашей планеты — это такие даты:
Почему же Земля не улетает в космические просторы и не падает на Солнце, если она постоянно находится в движении? Действительно, во время ее вращения происходит выработка центробежной силы, которая направлена на то, чтобы отбросить планету от Солнца.
Но это не происходит, потому что движение Земли всегда имеет одинаковую скорость, а безопасное расстояние до светила соотносится с центробежной силой.
Если бы Солнце не притягивало Землю, она бы отправилась «путешествовать» по Галактике. Наша планета упала бы на свою звезду, если бы скорость вращения на орбите была медленнее. Благодаря идеальному природному балансу всех этих сил и скоростей ни того, ни другого не происходит.
Движение Земли вокруг Солнца подчиняется целому ряду законов, которые человечество разгадывало в течение веков. Люди долго пытались найти иные объяснения смене дня и ночи и времен года. Но теперь точно установлено, что наша планета вращается, а мы движемся вместе с ней.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
От сомнений к фактам: Солнце вращается вокруг Земли
Неоспоримым фактом является относительное движение Земля – Солнце. Но вопрос, что вокруг чего движется?
Коперник объяснял: ”Мы скользим в лодке по спокойной реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней не подвижны, а берега «плывут” в обратном направлении, точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что в ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по орбите”. (Л1 стр.21) Когда я сплавлялся по реке, берега стояли, а я плыл в лодке мимо берегов. В мире всё относительно, либо я двигаюсь относительно берега, либо берег относительно меня. Однако истина в том, что вода реки течёт относительно берегов. «Правда прямых доказательств вращению Земли и её годовому обращению вокруг Солнца Коперник привести не мог, так как уровень развития науки того времени не позволял этого сделать, но гениально простое объяснение видимого движения Солнца и планет убеждало в справедливости его теории”. (Л2 стр.84) Надо отдать должное Копернику, он сумел убедить многих.
Основным доказательством, что Земля вращается вокруг Солнца, является явление под названием Годичный параллакс ближних звёзд.
Удивительно, наблюдатель сместился на несколько тысяч километров в орбитальной плоскости, видит изменение на небесной сфере, а сместившись в этой же плоскости за 6 месяцев почти на 300 миллионов километров, базис увеличился почти в 100 000 раз, наблюдает всё те же незначительные изменения. Почему? От Земли до звёзд расстояния огромные и разные, поэтому такое перемещение в орбитальной плоскости вызвало бы значительные изменения в положении звёзд на небосводе. Параллакс хорош для характеристики визуального относительного движения закрепленных на Земле предметов, так как известно, что движется и что стоит, а в космосе звёзды могут иметь свои орбиты. Параллакс—это то, что вам кажется, поэтому не является достоверной оценкой происходящего в космосе. А эклиптика может наблюдаться как при вращении Земли вокруг Солнца, так и при вращении Солнца вокруг Земли.
Приведу пример относительного движения. Стоят два состава. В одном из них Вы. Видите в окно, началось движение одного из них. Который? Выглянули в окно, смотрите на землю, и Вам становится ясно, который состав пошёл, так как у Вас появилась ещё одна точка относительного движения, по которой можно судить об относительном движении составов. В космосе между Землёй и Солнцем нет такой точки.
Коль скоро, из выше перечисленного, появились сомнения в правильности предположения Коперника, для определения, что вокруг чего вращается, я использовал достоверные факты измерения суточного времени вращения Земли вокруг своей оси по звёздам и Солнцу.
«Самая простая система счёта времени называется звёздным временем. Она основана на вращении Земли вокруг оси, которое можно считать равномерным, так как обнаруженные отклонения от равномерного вращения не допускают 0,005 секунды за сутки ” (Л2 стр.46). Суточное время по звёздам составляет 23часа 56минут 4секунды. «…
.. для измерения Времени стали использовать средние солнечные сутки, а поскольку среднее Солнце представляет собой фиктивную точку, его положение на небе вычислялось теоретически, на основании многолетних наблюдений истинного Солнца.
Уравнение времени — разница между временем, которое показывают обычные часы, и временем, которое показывают солнечные часы.
» Уравнение времени меняется в течение года, таким образом, что почти в точности воспроизводится от одного года до следующей. Видимые времени, и солнечные часы, может быть впереди (быстро) на целых 16 минут 33 сек (около 3 ноября), или сзади (медленно) на целых 14 мин 6 сек (около 12 февраля). ’’ (Л5)
‘’ Связь между обеими системами солнечного времени устанавливается через уравнение времени (ŋ), представляющее собой разность между средним вре менем и солнечным временем
Поэтому для определения истинного солнечного время суток при расчёте, к среднему солнечному времени добавляю время из уравнения времени для данного дня. Так, как это сказано в учебнике и вытекает из определения уравнения времени.
Для ответа на вопрос, что вокруг чего вертится, я использовал теорему : Если две параллельные прямые пересечены третьей прямой, то внутренние накрест лежащие углы равны.
. На Рис.5, так как в течение года точность измерения суточного времени по звёздам не превышает 0,005 секунд, для сравнительного анализа применён метод графического наложения трёх ярко выраженных результатов суточного времени друг на друга, полученных при одновременном измерении суточного времени по звёздам и по Солнцу.
Н1 – Н2 положение наблюдателей суточного времени по звёздам и Солнцу соответственно.
D 1 – положение Солнца уравнение времени равно нулю, ŋ=0
D 2 – положение Солнца 12 февраля, ŋ=+14мин17сек
D 3 – положение Солнца 3 – 4 ноября, ŋ=-16мин24сек
C, А, В—положение наблюдателя Н2 в эти дни в конце измерения суточного времени по Солнцу.
Главным в теории Коперника является то, что Солнце неподвижно, а Земля вращается вокруг него. Это утверждение опровергается выше перечисленными фактами. Несовместимость теории с полученными результатами измерения суточного времени по звёздам и Солнцу очевидны. Отсюда следует, прав Птолемей. Земля не вращается вокруг Солнца.
Возникает вопрос, какая модель относительного движения Земля—Солнце будет соответствовать выше перечисленным фактам, оборот Земли на 360 0 вокруг своей оси относительно звёзд, различные значения истинных суток по Солнцу в течение года. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по окружности, в центре которой находится Земля.
Применим это предположение для моделирования движения Солнца вокруг Земли. Вращение Солнца вокруг Земли, изображённое на Рис.6, снимает все противоречия, возникшие при рассмотрении теории вращения Земли вокруг Солнца. Точка » W » вращается по орбите вокруг Земли, а вокруг этой точки » W » вращается Солнце. У Солнца, когда оно двигается по орбите вокруг точки » W «, скорость относительно Земли при движении по направлению орбиты точки » W » увеличивается, а при движении на встречу орбиты точки » W «, уменьшается и становится обратной. Поэтому, в течении года, наблюдается уменьшение либо увеличение истинного суточного времени по Солнцу относительно звёздных суток.
Солнце вращается вокруг Земли!
Зная об изменении температурных циклов на Земле, можно предположить (Рис.7), что Солнце делает оборот вокруг орбиты точки «W» («бочку», фигуру высшего пилотажа) в течение 11 лет, а Земля вокруг точки «G» оборот за 100 лет. При этом Земля меняет наклон своей орбиты к орбите точки » W «, вокруг которой вращается, за очень большой срок, скажем за 1000 лет или более.
Имитатор вращения Солнца вокруг Земли
С точки зрения синусоидального колебания Уравнения времени Солнце делает два оборота вокруг энергетической точки » W ”. Но движение по орбите точки » W ” и Солнца осуществляются в одну и ту же сторону. Поэтому, на самом деле, Солнце делает три оборота за год вокруг точки » W ”. К сожалению, невозможно сделать масштабную модель движения Солнца вокруг Земли. Масштаб подразумевает сохранение соотношения размеров, но создать имитатор, объясняющий, что аналемма получается за счёт движения Солнца по орбите вокруг Земли, вполне допустимо. На Рис.8 изображён такой имитатор.
Занявшись случайно исследованием этого вопроса, я обнаружил, что Земля не может вращаться вокруг Солнца.
У любителей поиска истины, в свободное от работы время, есть одно достоинство, которое является и их недостатком, они не отягощены знаниями. Но поэтому могут делать неординарные предположения, от которых не надо отмахиваться, как от назойливых мух. Надо разбираться, в чём они правы либо не правы. Профессионалам, часто мешает вникнуть в работы любителей убеждённость в правоте энциклопедических авторитетов. А ведь нечего не бывает вечным. Не вечны и теории.
Единственным достоверным доказательством, что вокруг чего вращается, может быть на данный момент только Уравнение времени и Аналемма Солнца, которые стали основным доказательством в данной статье.
В мире всё относительно. Однако ни кому не придёт в голову говорить, что Земля движется относительно Луны. Луна движется относительно Земли на фоне звёзд. Солнце так же движется по эклиптике на фоне звёзд. Однако малое тяготеет к большому, поэтому считается, что Земля вращается вокруг Солнца, но измерения суточного времени по звёздам и Солнцу говорят об обратном. Я считаю, что Земля находится близко к точке с повышенной гравитацией, поэтому её орбита находится внутри орбиты Солнца.
Возьмите магнит, поднесите к нему гвоздь, и даже не прикасаясь к магниту, гвоздь станет обладать свойствами магнита. Я предполагаю, что вселенная представляет собой что-то вроде набора гравитационных полей (галактики имеют плоский вид). Планеты и звёзды находясь в этом поле, под его воздействием обретают свою гравитацию, в зависимости от их физических свойств. Поля имеют спокойные зоны и точки с концентрацией гравитации. Вокруг такого гравитационного заряда и вращаются планеты Солнечной системы. Я написал это предположение потому, что мне кажется, оно объясняет, почему Солнце вращается вокруг Земли.
Как доказать, что Земля движется вокруг Солнца?
Было бы очень трудно решить вопрос, что вокруг чего движется — Земля вокруг Солнца, или Солнце вокруг Земли, если бы с Земли не было видно звёзд и планет, ну, положим, если бы небо по ночам всегда было пасмурным. Коперник жил в те времена, когда ещё не существовало точных инструментов. Поэтому ни он сам, ни его современники не могли обнаружить ничтожно малые изменения в положении звёзд на небе, вызываемые движением Земли. Но современная нам наука хорошо знает, что такие изменения действительно существуют, и считает их за основное доказательство движения Земли вокруг Солнца.
Проделайте следующий опыт, который поможет вам разобраться в этом доказательстве движения Земли.
Выйдите на открытое место и разыщите удалённое дерево, фабричную трубу или телеграфный столб.
Обернитесь к дереву лицом и вытяните перед собой правую руку с поднятым вверх указательным пальцем.
Закройте левый глаз и, смотря одним правым глазом, передвиньте правую руку так, чтобы палец закрыл собой дерево.
Не изменяя положения правой руки, закройте правый глаз и смотрите одним левым.
Что при этом произойдёт?
Оказывается, что если вначале, когда вы смотрели правым глазом, ваш палец закрывал дерево, то после того, как вы стали смотреть левым глазом, палец перестал закрывать дерево и сместился от него вправо. Почему же это случилось? Ведь и вы сами, и ваш палец, и дерево всё время не изменяли своего положения.
Ответ ясен: первый раз вы смотрели правым глазом, второй раз — левым. Следовательно, вы смотрели не из одного и того же места, а из разных мест. Поэтому вам и показалось, что палец переместился.
Таких опытов с более близкими и более далёкими предметами вы можете проделать сколько угодно как под открытым небом, так и в комнате. Во всех случаях вы убедитесь, что когда вы будете смотреть поочерёдно то правым, то левым глазом, более близкие предметы будут перемещаться относительно далёких предметов, то-есть более далёкие предметы будут как бы оставаться на месте, а более близкие — смещаться в сторону.
Посмотрим теперь, как все эти опыты смогут нам помочь понять то основное доказательство движения Земли, о котором мы говорили.
Звёзды находятся от Земли и от Солнца на огромных расстояниях. Эти расстояния во много раз больше расстояния, отделяющего Землю от Солнца. Но есть звёзды более близкие и более далёкие. И нередко на небе можно найти две такие неподалёку расположенные друг от друга звезды, из которых одна значительно дальше от нас, чем другая. Если бы Солнце двигалось вокруг Земли, а Земля неподвижно покоилась на одном месте, мы никогда бы не наблюдали, что более близкие звёзды смещаются в течение года относительно более далёких. Но так как в действительности движется Земля вокруг Солнца, мы в различные времена года смотрим на звёзды не из одного и того же места, а из различных мест. Поэтому нам кажется, что более близкие к нам звёзды перемещаются относительно более далёких звёзд. Эти перемещения совершаются с очень большой правильностью и каждое из них заканчивается и вновь начинает повторяться через один год, то-есть тогда, когда Земля, обойдя Солнце кругом, возвращается на прежнее место.
Сравним теперь это перемещение звёзд с перемещением пальца относительно дерева.
Почему палец перемещался? По двум причинам. Во-первых, потому, что вы меняли глаз: смотрели то правым, то левым глазом, то-есть смотрели из разных мест. Во-вторых, потому, что палец был ближе к вам, чем дерево.
Почему при движении Земли вокруг Солнца звёзды смещаются друг относительно друга? Тоже по двум причинам. Во-первых, потому, что мы находимся на движущейся вокруг Солнца Земле и в разные дни года смотрим на звёзды из разных мест. Во-вторых, потому, что есть более близкие и более далёкие звёзды.
Посмотрите на рис. 7. Большой круг на этом рисунке изображает путь, который Земля проходит вокруг Солнца в течение года. Маленький кружок в центре этого круга изображает Солнце. В правой части рисунка видны две звезды: более близкая и более далёкая. Если Земля находится в месте, обозначенном на рисунке буквой А, мы, глядя с Земли на звёзды, должны увидеть более близкую звезду левее более далёкой звезды. Но когда Земля переместится в место, обозначенное буквой Б, более близкая звезда будет видна нам правее более далекой звёзды. Таким образом, из-за движения Земли вокруг Солнца нам будет казаться, что более близкая звезда изменяет своё положение относительно более далёкой звезды.
Объяснение смещения звезд, происходящего от движения Земли вокруг Солнца
Наблюдаются ли такие смещения звёзд на самом деле? Мы уже говорили, что наблюдаются. Только обнаружить эти смещения оказалось делом очень трудным, так как они из-за большой удалённости звёзд очень малы. Первый раз такое смещение удалось открыть и измерить всего лишь 100 с небольшим лет тому назад, то-есть спустя, приблизительно, 300 лет после смерти Коперника. Но за последнее время такие смещения были обнаружены и измерены уже у нескольких тысяч звёзд.
Существуют и другие убедительные доказательства того, что Земля действительно движется вокруг Солнца.
Движение Земли вокруг Солнца и его географические следствия. Урок 10
Почему бывает лето и зима? По какой причине они не на всей Земле сменяют друг друга: на экваторе всегда тепло, а в Арктике и Антарктике никогда не тает лёд? Почему на экваторе день всегда имеет одинаковую продолжительность, при движении к полюсам его длительность изменяется, а на полюсах он длится полгода? Узнать это нам поможет тема сегодняшнего урока: движение Земли вокруг Солнца.
Другое название этого типа перемещения Земли – орбитальное. Орбиты – это траектории, по которым движутся в космическом пространстве Солнце, все другие звёзды, планеты, кометы, а также искусственные космические аппараты (последнее относится только к пассивному движению аппаратов, с выключенным двигателем). Большинство тел Солнечной системы движется по эллиптическим орбитам, только кометы обращаются по параболическим или гиперболическим орбитам.
Орбита земли
Орбита Земли тоже в первом приближении имеет форму эллипса, она удалена от Солнца в среднем на 150 млн. км, в астрономии эта величина принята в качестве единицы длины (астрономической единицы – а.е.). Если принять то, что орбита эллиптическая, тогда она описывается законами Кеплера. В ближайшей к Солнцу точке орбиты (перигелии, со 2 по 5 января) расстояние от Земли до Солнца равно 147 млн. км, в наиболее удалённой точке орбиты (в афелии, с 1 по 5 июля) расстояние увеличивается до 152 млн. км.
На самом деле расстояние до Солнца меняется не только в течение года, но и периодами в десятки тысяч лет и форма орбиты несколько отходит от эллипса. Длина орбиты Земли составляет 934 млн. км, движение Земли вокруг Солнца совершается со средней скоростью в 29,8 км/с, чем ближе Земля подходит к Солнцу, тем быстрее она движется. Полный оборот Земля совершает за 365 сут. 6 ч 9 мин., 9,6 сек. Этот промежуток времени называется звёздным сидерическим годом.
Орбита каметы Галлея
Автор: Rursus
Движение Земли вокруг Солнца совершается против часовой стрелки, в том же направление происходит и вращение Земли вокруг своей оси. Ось вращения Земли длительное время сохраняет практически неизменное направление в пространстве – на Полярную звезду (Северный полюс мира). Но примерно через 13 тыс. лет Северный полюс мира будет смотреть на другую звезду – Вегу. И лето в Северном полушарии будет приходиться на декабрь, январь и февраль.
Доказательства движения Земли вокруг Солнца
Впервые предположение о том, что Земля движется вокруг Солнца по орбите высказал древнегреческий астроном Аристарх Самосский в III в. до н. э. Но этой идее не дали развиться контраргументы слишком влиятельных соперников: Аристотеля, Птолемея и Платона. Долгие столетия господствовала геоцентрическая система мира, вплоть до работ Коперника 1534 года. С этого периода стали укореняться мысли о наличии орбитального движения Земли.
Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем
Автр: Оригинальный образ Нико Ланга
Доказательствами того, что движение Земли вокруг Солнца существует являются:
Параллактическое смещение звёзд
Годичные параллаксы звёзд – изменение местоположения наблюдаемой звезды, объясняющееся изменением положения наблюдателя вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Это смещение незаметно невооружённому глазу, так как звёзды удалены от нас на очень большие расстояния.
Параллакс близких звёзд на фоне далёких
Автор: Rasbak CC BY-SA 3.0
Для наблюдения за этим явлениям ранее использовали прибор гелиометр. В начале XX в. Фрэнком Шлезингером была разработана стандартная методика определения параллаксов способом фотографирования.
Современные способы измерения координат звёзд – космические телескопы и сверхдальная радиоинтерферометрия.
Франгоферовский гелиометр
Автор: Артур от Auwers
Движение Земли вокруг Солнца доказывает годичное аберрационное смещение звёзд
Аберрация – угол между наблюдаемым (видимым) и истинным направлением на светило. Годичное аберрационное смещение звёзд было открыто в 1728 году английским астрономом Дж. Брадлеем.
Дело в том, что пока свет от звезды доходит до окуляра прибора, наблюдатель вместе с прибором перемещается по орбите вокруг Солнца. Чтобы свет от звезды попал в объектив, нужно направить прибор не на истинное направление на звезду, а на расчетное.
Звёздная аберрация
Автор: Варит ohare CC BY-SA 3.0
Эклиптика
Нам кажется, что Солнце перемещается по небосводу, на самом деле это Земля вращается вокруг своей оси. Путь, который Солнце за год проходит по видимой части атмосферы, называют эклиптикой. Эклиптика – это сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Небесный экватор – линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.
Эклиптика с небесным экватором в современную эпоху образует угол 23°27′. Места их пересечения называются точками весеннего и осеннего равноденствий. В этих точках Солнце бывает 20 либо 21 марта и 23 сентября.
Небесная сфера, небесный экватор, полюса, эклиптика
Автор: S.fonsi, Soued031 — Globus von Globe Atlantic.svg, sonst eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0
Промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Тропический год на 20 мин. 24 сек. короче звёздного, т. к. точка весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению Солнца.
Географические следствия движения Земли вокруг Солнца
Географическими следствиями годового движения Земли являются:
Высота Солнца над горизонтом меняется в течение года, высшая точка солнцестояния называется зенитом. Зенит – это положение Солнца под прямым углом к месту наблюдения.
Солнечный зенит
Автор: Kirill Borisenko, CC BY-SA 4.0
Положение Солнца на небосводе позволило выделить на Земле важные параллели:
22 декабря Солнце в зените на Южном тропике и лето наступает в Южном полушарии, а в Северном полушарии – зима. 22 декабря в Северном полушарии бывает самый короткий день, поэтому его называют днём зимнего солнцестояния. День зимнего солнцестояния – начало астрономической зимы в Северном полушарии. Область около Южного полюса, ограниченная Южным полярным кругом, освещается незаходящим Солнцем.
В Северном полушарии за Северным полярным кругом начинается полярная ночь. Продолжительность её разная на разных широтах и увеличивается от полярного круга до полюса от одного дня до полугода. День в Северном полушарии теперь короче ночи. Например, продолжительность дня в Москве равна 7 часам.
Движение Земли вокруг Солнца — одна из причин появления тепловых поясов, или поясов освещения
По высоте Солнца над горизонтом и продолжительности освещения на Земле выделяют пояса освещённости, или астрономические тепловые пояса, их 5:
Границей между ними служат полярные круги и тропики. В жарком поясе, расположенном между тропиками Солнце всегда высоко стоит над горизонтом, а дважды в год оно бывает в зените и нагревает земную поверхность, поэтому температура воздуха там всегда высокая. Продолжительность дня в жарком поясе изменяется мало (от 11 до 13 часов). На линии тропиков Солнце стоит в зените только один раз в году: на Северном тропике (тропике Рака) 22 июня, на Южном тропике (тропике Козерога) – 22 декабря.
Между тропиками и полярными кругами расположены умеренные пояса. В умеренных поясах Солнце никогда не бывает в зените, но угол падения солнечных лучей зимой и летом очень отличается, поэтому чётко выражена смена времён года. Однако в течение суток обязательно бывает смена дня и ночи.
Между полярными кругами и полюсами расположены два холодных пояса. В холодных поясах температуры всегда низкие и наблюдаются явления полярного дня и полярной ночи.
Таблица 1. Продолжительность полярного дня и полярной ночи на разных широтах Северного полушария (в сутках)
| Широта | Продолжительность полярного дня | Продолжительность полярной ночи |
| 66,5° | 1 | 1 |
| 70° | 64 | 60 |
| 80° | 133 | 126 |
| 90° | 186 | 179 |
Положение тропиков и полярных кругов не остаётся постоянным, оно изменяется в зависимости от смещения плоскости наклона орбиты Земли. Плоскость земной орбиты колеблется в пространстве и за 40 000 лет наклон к экватору изменяется от 24°36′ до 21°58′. Это сопровождается расширением и сужением поясов освещения. Если бы ось Земли была перпендикулярна плоскости орбиты, то пояса не выделялись бы вовсе. Если бы ось Земли была вертикальной, то в каждой точке Земли было бы одно и то же время года, один сезон: на экваторе всегда лето, на полюсах лютая зима, а в умеренных широтах весна или осень.
Движение Земли вокруг Солнца и смена времен года
Движение Земли вокруг Солнца – важная причина смены времён года, вторая важная причина – это угол наклона оси вращения Земли к её орбите. Если бы наклона небыло, времена года в каждой точке Земли были бы постоянными.
Продолжительность светового дня и смена времён года тесно связаны. Чем длиннее день, тем больше солнечного тепла получает поверхность Земли. В природе изменение количества солнечного тепла вызывает смену времён года.
Наклон земной оси — главная причина смены времён года
Автор: North_season.jpg: Tauʻolunga derivative work: Q Valda (talk) — North_season.jpg, CC BY-SA 2.5
Времена года – четыре периода, отличающиеся погодными условиями: весна, лето, осень и зима. Причиной сезонных изменений погоды является наклон оси вращения Земли к плоскости её орбиты, в результате чего Земля в течение года наклоняется к Солнцу то Северным полушарием, то Южным. Поэтому деление года на четыре сезона имеет строгую астрономическую основу.
За начало весны в Северном полушарии Земли астрономы принимают момент весеннего равноденствия, т. е. момент, когда Солнце, двигаясь по эклиптике, переходит из южного полушария небесной сферы в северное, пересекая небесный экватор в точке весеннего равноденствия. По современному календарю это случается 20, либо 21 марта.
В день весеннего равноденствия, так же как и в день осеннего равноденствия, по всей Земле продолжительность дня равна продолжительности ночи. Весна в Северном полушарии длится до 21, либо до 22 июня (день летнего солнцестояния), когда Солнце достигает высшей точки эклиптики, проходя в полдень через зенит на широте Северного тропика и на широте Северного полярного круга единственный в году раз не заходит под горизонт. В это время в Северном полушарии Земли самый длинный день. По астрономическому календарю в Северном полушарии наступает лето, которое продолжается до 23 сентября – дня осеннего равноденствия. Затем лето сменяется осенью.
Концом осени в Северном полушарии астрономы считают 21, либо 22 декабря – день зимнего солнцестояния, когда Солнце опускается на эклиптике в самую нижнюю её точку. В день зимнего солнцестояния Солнце в полдень проходит через зенит на широте Южного тропика и единственный раз в году не заходит на широте Южного полярного круга. С этого момента до дня весеннего равноденствия в северном полушарии Земли стоит зима.
Долгота дня на экваторе Земли в течение всего года постоянна и равна продолжительности ночи. Здесь сезонные изменения погоды не связаны непосредственно с изменением склонения Солнца.
В Южном полушарии Земли сезоны сдвинуты на полгода: приход лета в северном полушарии знаменует наступление зимы в южном, осень северного полушария приходится на весну южного.
Эллиптичность орбиты Земли и неравномерность её обращения вокруг Солнца оказывает некоторое влияние на продолжительность времён года. Поскольку Земля подходит ближе всего к Солнцу в начале января и движется в это время быстрее всего, астрономическая зима в Северном полушарии длится 89 сут., а лето – 93,6 сут. В Южном полушарии соответственно зима оказывается несколько длиннее лета.
Гораздо более сильное влияние на сезонные изменения погоды оказывают не эллиптичность орбиты Земли, а тёплые и холодные течения, горы, преобладающие ветры. Поэтому в повседневной жизни чаще говорят о смене времён года не по астрономическим, а по природным признакам, пользуясь среднесуточными температурами.
Движение Земли вокруг Солнца и календарь
Календарь – это система исчисления промежутков времени, основанная на периодичности таких явлений природы, как смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времён года. Первое из этих явлений определяет меру времени – сутки; второе – синодический месяц, средняя продолжительность которого составляет 29,5306 сут.; третье – тропический год, равный в среднем 365,2422 сут.
Синодический месяц и тропический год не содержат целого числа средних солнечных суток. Таким образом, все эти три меры времени несоизмеримы, и невозможно достаточно просто выразить одну из них через другую. Трудно, например, подобрать некоторое точное число тропических годов, в которых бы содержалось целое число лунных месяцев и целое число суток.
Стремление хотя бы до некоторой степени согласовать между собой сутки, месяц и год привело к тому, что в разные эпохи, разными народами было создано много различных календарей, которые можно разделить на три главных типа:
В основе лунных календарей лежит продолжительность синодического месяца, в основе солнечных – продолжительность тропического года, а лунно-солнечные основаны на обоих этих периодах.
Лунный календарь
Родина лунного календаря – Вавилония. Год в этом календаре состоял из 12 лунных месяцев по 29 или по 30 дней. Мусульманский (магометанский) лунный календарь существует и в наше время в ряде арабских стран. Количество дней в месяцах в этом календаре меняется с таким расчетом, чтобы первое число месяца начиналось с появления на небе «нового месяца», т. е. в новолуние.
Продолжительность года – 354 или 355 средних солнечных суток, т. е. он короче солнечного года на 10 суток.
Лунно-солнечный календарь
Лунно-солнечный календарь более совершенный. В нём лунные месяцы приблизительно согласуются с солнечным годом. Один из первых таких календарей появился в начале I тысячелетия до новой эры, в Древней Греции. Год делился на 12 месяцев, каждый из которых начинался с новолуния. Для связи же с временами года (солнечным годом) периодически вставлялся дополнительный 13-й месяц. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре.
Солнечный календарь
Его основа – движение Земли вокруг Солнца. Один из первых солнечных календарей зародился в Древнем Египте за несколько тысячелетий до новой эры. Египтяне заметили, что наступление летнего солнцестояния связано с первым предутренним восходом Сириуса (созвездие Большого Пса), самой яркой звезды неба. Было замечено также, что предутренние восходы Сириуса приблизительно совпадают с началом разлива Нила. А для египтян разливы Нила имели исключительно важное значение, так как от них зависел урожай важнейших злаковых культур.
Древнеегипетский календарь из гробницы
Автор: NebMaatRa
Наблюдения появления Сириуса позволили определить продолжительность года, которая сначала была принята равной 360, а затем 365 сут.
На основе этих наблюдений был разработан календарь. Год делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. Год был разделён на 3 сезона по 4 месяца в каждом:
После уточнения продолжительности солнечного года дополнительные 5 дней добавлялись в конце года.
Солнечный календарь, которым пользуются большинство стран мира, ведёт свою родословную от календаря древних римлян. Точных сведений о зарождении римского календаря нет. Однако известно, что около VIII в. до н. э. римляне использовали календарь, в котором год состоял из 10 месяцев и содержал 304 дня. В VII в. до н. э. была произведена реформа римского календаря: к календарному году добавили ещё 2 месяца, а число дней увеличилось до 355. Но всё же календарный год был короче тропического более чем на 10 суток и календарные числа с каждым годом всё менее соответствовали явлениям природы.
Римский календарь
Автор: jacinta lluch valero, CC BY-SA 2.0
Чтобы устранить это несоответствие, каждые два года вставляли добавочный месяц, который содержал попеременно то 22, то 23 дня. Таким образом, каждое четырёхлетие состояло из двух годов по 355 дней и двух удлинённых годов (по 377 и по 378 дней). Средняя продолжительность календарного года за четырёхлетие составляла 366,25 сут., что больше продолжительности тропического года на сутки с лишним.
Чтобы избежать расхождения между календарными числами и явлениями природы, надо было время от времени изменять продолжительность добавочных месяцев. Это было обязанностью жрецов, которые часто злоупотребляли своей властью, произвольно удлиняя или укорачивая год. В результате календарная система оказалась настолько запутанной, что, например, праздник жатвы по календарю иногда приходилось отмечать не летом, а зимой.
Новая реформа римского календаря была произведена в 46 г. до новой эры – юлианский календарь. В нём три года подряд содержат по 365 суток (простой), а четвёртый – 366 сут. (високосный). Високосными считаются те годы, номера которых делятся на 4 без остатка. В високосном году в феврале 29 дней, в простом – 28. Продолжительность года в юлианском календаре в среднем за 4 года равна 365,25 средних солнечных суток, т.е. календарный год длинее тропического всего лишь на 0,0078 сут. За 128 лет это даёт расхождение в 1 сутки, а за 400 лет – около 3 суток. С течением времени календарь запаздывал всё больше и больше.
Весеннее равноденствие каждые 128 лет отступало по юлианскому календарю на 1 сут. и XVI в. перекочевало уже на 11 марта. Это осложняло расчеты церковных праздников, и тогдашний глава католической церкви Григорий XIII создал специальную комиссию. Она должна была исправить календарь так, чтобы весеннее равноденствие вернулось к 21 марта и больше не отставало от этой даты.
В 1582 г. было решено после четверга 4 октября пропустить в счету 10 суток и следующий день считать пятницей 15 октября, а в будущем соблюдать «правило високосов». Согласно этому правилу, «вековые» годы, оканчивающиеся на 2 нуля, являются високосными только в случае, если они делятся на 400. В противном случае, в отличие от юлианского календаря, они должны быть простыми. Так, 1600-й год – високосный, а 1700, 1800 и 1900-й – простые. Вот и получится, что за 400 лет из календаря исключается 3 сут.
Новая система календаря стала называться григорианским календарём или новым стилем. Григорианский календарь был введён в большинстве европейских стран в течение XVI – XVII вв.
В России на новый стиль перешли в 1918 г. В этом году по декрету Советского правительства вместо 1 февраля стали считать 14 февраля, так как расхождение юлианского и григорианского календарей к 1918 г. составило 13 сут.
Юлианский календарный год длиннее солнечного года почти на 11 ¼ мин., а григорианский – всего на 26 с. Лишние сутки накопятся только в 50-м веке новой эры. Для практических надобностей большей точности и не нужно.
Начало календарного года (Новый год) – понятие условное. В прошлом в некоторых странах Новый год начинался и 25 марта, и 25 декабря, и в другие дни. В Древней Руси год по языческим обычаям начинался весной, с тёплых мартовских дней, когда приступали к полевым работам. С введением христианства православная церковь приняла юлианский календарь и эру «от сотворения мира» («сотворение мира» христианская церковь приурочила к 5508 г. до рождества Христова), а начало года перенесли на 1 сентября.
По старинному обычаю и царь Пётр I встречал Новый год (7208 г. от «сотворения мира») 1 сентября. Но 19 декабря 7208 г. объявили царский указ: впредь лета считать не с 1 сентября, а с 1 января и не от «сотворения мира», а от рождества Христова.
Такая система счёта лет теперь принята большинством государств и называется нашей или новой эрой (н. э.).
Установление 12 месяцев в году и 7 дней в неделе имеет астрономическое обоснование, но, по сути дела, также является условным и сохраняется по традиции.
Это интересно
Служба времени – комплекс работ, связанных с определением, хранением и распространением точного времени. Службами времени также называют специальные лаборатории научно-исследовательских институтов, обсерваторий и других учреждений, которые выполняют эти работы. Возникла она в глубокой древности и существует по настоящее время. В России сегодня работает служба точного времени, в которую можно позвонить по номеру «100».
Зодиак
В своём годовом движении среди звёзд Солнце описывает на небесной сфере полную окружность – эклиптику. Перемещаясь по эклиптике, Солнце последовательно переходит из одного созвездия в другое, таких созвездий 13, они образуют так называемый пояс зодиака и называются зодиакальными. «Зодиак» – имеющий тот же корень, что нынешний «зоопарк»; по-русски его переводят как «круг животных». Большинство из зодиакальных созвездий действительно носят названия животных, остальным народная фантазия дала символические названия.
Ещё в древности все зодиакальные созвездия получили символические обозначения, которые употребляются до нашего времени. Символа нет только у созвездия Змееносец.
Вам будет интересно
Вспомните! Как доказать, что Земля шарообразна? Как развивались знания о форме Земли в процессе её…