Lige siden det 16. århundrede, da Nicolaus Copernicus demonstrerede, at Jorden drejede sig om i solen, har forskere arbejdet utrætteligt for at forstå forholdet i matematiske termer. Hvis denne lyse himmellegeme - som afhænger af årstiderne, den daglige cyklus og alt liv på Jorden - ikke drejer sig omkring os, hvad er nøjagtigheden af vores bane omkring det?
I adskillige århundreder har astronomer anvendt den videnskabelige metode til at besvare dette spørgsmål og har bestemt, at Jordens bane omkring solen har mange fascinerende egenskaber. Og hvad de har fundet, har hjulpet os med at forstå, hvorfor vi måler tid, som vi gør.
Orbitalkarakteristika:
Først og fremmest er hastigheden på Jordens bane omkring solen 108.000 km / t, hvilket betyder, at vores planet rejser 940 millioner km under en enkelt bane. Jorden afslutter en bane hver 365.242199 gennemsnitlige soldage, et faktum, der går langt i retning af at forklare, hvorfor der er behov for en ekstra kalenderdag hvert fjerde år (også kaldet et springår).
Planetens afstand fra solen varierer, efterhånden som den går i bane. Faktisk er jorden aldrig den samme afstand fra solen fra dag til dag. Når Jorden er tættest på Solen siges den at være ved perihelion. Dette sker omkring den 3. januar hvert år, når Jorden er i en afstand af ca. 147.098.074 km.
Jordens gennemsnitlige afstand fra solen er ca. 149,6 millioner km, hvilket også kaldes én astronomisk enhed (AU). Når den er længst væk fra solen, siges Jorden at være ved aphelion - hvilket sker omkring 4. juli, hvor Jorden når en afstand på ca. 152.097.701 km.
Og de af jer på den nordlige halvkugle vil bemærke, at “varmt” eller “koldt” vejr ikke falder sammen med, hvor jorden er tæt på solen. Dette bestemmes af aksial hældning (se nedenfor).
Elliptisk bane:
Dernæst er der arten af Jordens bane. I stedet for at være en perfekt cirkel bevæger jorden sig rundt om solen i et udvidet cirkulært eller ovalt mønster. Dette er, hvad der er kendt som en "elliptisk" bane. Dette orbitale mønster blev først beskrevet af Johannes Kepler, en tysk matematiker og astronom, i hans sædearbejde Astronomia nova (Ny astronomi).
Efter at have målt baner på Jorden og Mars, bemærkede han, at til tider syntes banerne på begge planeter at fremskynde eller bremse. Dette faldt direkte sammen med planetenes aphelion og perihelion, hvilket betyder, at planeternes afstand fra Solen bar et direkte forhold til hastigheden på deres baner. Det betød også, at både Jorden og Mars ikke kredsløb om Solen i perfekt cirkulære mønstre.
I beskrivelsen af elliptiske baners natur bruger forskere en faktor kendt som ”eksentricitet”, der udtrykkes i form af et tal mellem nul og en. Hvis en planetes excentricitet er tæt på nul, er ellipsen næsten en cirkel. Hvis den er tæt på en, er ellipsen lang og slank.
Jordens bane har en excentricitet på mindre end 0,02, hvilket betyder, at den er meget tæt på at være cirkulær. Derfor er forskellen mellem Jordens afstand fra Solen ved perihelion og aphelion meget lille - mindre end 5 millioner km.
Sæsonændring:
For det tredje er der den rolle, Jordens kredsløb spiller i årstiderne, som vi nævnte ovenfor. De fire sæsoner bestemmes af det faktum, at Jorden vippes 23,4 ° på sin lodrette akse, der omtales som "aksial tilt." Dette skævhed i vores bane bestemmer solstice - punktet i bane med maksimal aksial hældning mod eller væk fra solen - og ækvivalenter, når vippens retning og retning til solen er vinkelret.
Kort sagt, når den nordlige halvkugle vippes væk fra solen, oplever den vinter, mens den sydlige halvkugle oplever sommer. Seks måneder senere, når den nordlige halvkugle vippes mod solen, vendes den sæsonbestemte rækkefølge.
På den nordlige halvkugle forekommer vintersolverv omkring den 21. december, sommersolverv er nær den 21. juni, forårsjævnøgnen er omkring den 20. marts og efteråret equinox er den 23. september. Den aksiale hældning på den sydlige halvkugle er nøjagtigt det modsatte af retningen på den nordlige halvkugle. De sæsonbestemte virkninger i syd vendes således.
Selvom det er sandt, at Jorden har en perihelion, eller et punkt, hvor den er tættest på solen, og en aphelion, dets fjerneste punkt fra Solen, er forskellen mellem disse afstande for minimal til at have nogen betydelig indflydelse på jordens årstider og klima.
Lagrange-point:
Et andet interessant kendetegn ved Jordens bane omkring solen har at gøre med Lagrange-punkter. Dette er de fem positioner i Jordens orbitalkonfiguration omkring Solen, hvor hvor det kombinerede tyngdepunkt fra Jorden og Solen giver præcist den centripetalkraft, der kræves for at bane rundt med dem.
De fem Lagrange-punkter mellem Jorden er mærket (lidt fantasifulde) L1 til L5. L1, L2 og L3 sidder langs en lige linje, der går gennem Jorden og Solen. L1 sidder mellem dem, L3 er på den modsatte side af solen fra Jorden, og L2 er på den modsatte side af Jorden fra L1. Disse tre Lagrange-punkter er ustabile, hvilket betyder, at en satellit, der er placeret på en af dem, bevæger sig fra kursen, hvis den forstyrres i det mindste.
L4- og L5-punkterne ligger i spidsen af de to ligesidige trekanter, hvor Solen og Jorden udgør de to nederste punkter. Disse punkter ligger langs Jordens bane, med L4 60 ° bag sig og L5 60 ° foran. Disse to Lagrange-punkter er stabile, hvorfor de derfor er populære destinationer for satellitter og rumteleskoper.
Undersøgelsen af Jordens kredsløb omkring solen har også lært forskere meget om andre planeter. At vide, hvor en planet sidder i forhold til sin overordnede stjerne, dens omløbsperiode, dens aksiale hældning og en række andre faktorer er alle centrale i afgørelsen af, om der kan eksistere liv på en, eller om mennesker kunne en dag leve eller ej der.
Vi har skrevet mange interessante artikler om Jordens bane her på Space Magazine. Her er 10 interessante fakta om jorden, hvor langt er jorden fra solen ?, Hvad er jordens rotation?, Hvorfor er der sæsoner ?, og hvad er Jordens aksiale hældning?
For mere information, se denne artikel på NASA-Window's to the Universe-artiklen om elliptiske baner eller tjek NASA's Earth: Oversigt.
Astronomy Cast spiller også espidoer, der er relevante for emnet. Her er BQuestions Show: Sorte sorte huller, ubalancering af jorden og rumforurening.
Kilder:
- Wikipedia - Jordens bane
- NASA: Windows til universet - Jordens bane
- NASA: Spørg en astrofysiker - Jordens omdrejningshastighed
