Kể từ thế kỷ 16 khi Nicolaus Copernicus chứng minh rằng Trái đất xoay quanh Mặt trời, các nhà khoa học đã làm việc không mệt mỏi để hiểu mối quan hệ bằng thuật ngữ toán học. Nếu thiên thể sáng chói này - phụ thuộc vào các mùa, chu kỳ ngày đêm và tất cả sự sống trên Trái đất - không xoay quanh chúng ta, thì chính xác bản chất của quỹ đạo của chúng ta xung quanh nó là gì?
Trong nhiều thế kỷ, các nhà thiên văn học đã áp dụng phương pháp khoa học để trả lời câu hỏi này và đã xác định rằng quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời có nhiều đặc điểm hấp dẫn. Và những gì họ đã tìm thấy đã giúp chúng tôi hiểu lý do tại sao chúng tôi đo thời gian theo cách chúng tôi làm.
Đặc điểm quỹ đạo:
Trước hết, tốc độ của quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời là 108.000 km / h, điều đó có nghĩa là hành tinh của chúng ta di chuyển 940 triệu km trong một quỹ đạo. Trái đất hoàn thành một quỹ đạo cứ sau 365.242199 có nghĩa là ngày mặt trời, một thực tế sẽ đi một chặng đường dài để giải thích lý do tại sao cần thêm một ngày theo lịch bốn năm một lần (hay còn gọi là trong một năm nhuận).
Khoảng cách hành tinh khác từ Mặt trời thay đổi khi nó quay quanh. Trên thực tế, Trái đất không bao giờ có cùng khoảng cách với Mặt trời từ ngày này sang ngày khác. Khi Trái đất ở gần Mặt trời nhất, nó được cho là ở trạng thái perihelion. Điều này xảy ra vào khoảng ngày 3 tháng 1 hàng năm, khi Trái đất ở khoảng cách khoảng 147.098.074 km.
Khoảng cách trung bình của Trái đất từ Mặt trời là khoảng 149,6 triệu km, còn được gọi là một đơn vị thiên văn (AU). Khi ở khoảng cách xa nhất so với Mặt trời, Trái đất được cho là ở trạng thái cách ly - xảy ra vào khoảng ngày 4 tháng 7, nơi Trái đất đạt khoảng cách khoảng 152.097.701 km.
Và những bạn ở bán cầu bắc sẽ nhận thấy rằng thời tiết ấm áp và ấm lạnh của Bỉ không trùng với thời điểm Trái đất ở gần Mặt trời. Điều đó được xác định bởi độ nghiêng dọc trục (xem bên dưới).
Quỹ đạo hình elip:
Tiếp theo, có bản chất của quỹ đạo Trái đất. Thay vì là một vòng tròn hoàn hảo, Trái đất di chuyển xung quanh Mặt trời theo hình tròn hoặc hình bầu dục mở rộng. Đây là những gì được gọi là quỹ đạo hình elip hình elip. Mô hình quỹ đạo này lần đầu tiên được mô tả bởi Johannes Kepler, một nhà toán học và thiên văn học người Đức, trong công trình nghiên cứu của ông Thiên văn học tân tinh (Thiên văn học mới).
Sau khi đo quỹ đạo của Trái đất và Sao Hỏa, anh nhận thấy rằng đôi khi, quỹ đạo của cả hai hành tinh dường như đang tăng tốc hoặc chậm lại. Điều này trùng hợp trực tiếp với các hành tinh aphelion và perihelion, nghĩa là các hành tinh cách xa Mặt trời có mối quan hệ trực tiếp với tốc độ quỹ đạo của chúng. Điều đó cũng có nghĩa là cả Trái đất và Sao Hỏa đều không quay quanh Mặt trời theo mô hình tròn hoàn hảo.
Để mô tả bản chất của các quỹ đạo hình elip, các nhà khoa học sử dụng một yếu tố được gọi là độ lệch tâm của Hồi giáo, được thể hiện dưới dạng một số giữa 0 và 1. Nếu độ lệch tâm của hành tinh gần bằng 0, thì hình elip gần bằng một vòng tròn. Nếu nó gần với một, hình elip dài và mảnh.
Quỹ đạo Trái đất có độ lệch tâm nhỏ hơn 0,02, có nghĩa là nó rất gần với hình tròn. Đó là lý do tại sao sự khác biệt giữa khoảng cách Trái đất từ Mặt trời ở perihelion và aphelion là rất ít - dưới 5 triệu km.
Thay đổi theo mùa:
Thứ ba, có vai trò quỹ đạo Trái đất trong các mùa, mà chúng tôi đã đề cập ở trên. Bốn mùa được xác định bởi thực tế là Trái đất nghiêng 23,4 ° trên trục thẳng đứng của nó, được gọi là độ nghiêng dọc trục. Sự giải quyết này trong quỹ đạo của chúng ta xác định các điểm - điểm trong quỹ đạo của độ nghiêng trục tối đa về phía trước hoặc cách xa Mặt trời - và các xích đạo, khi hướng nghiêng và hướng về Mặt trời vuông góc.
Nói tóm lại, khi bán cầu bắc nghiêng khỏi Mặt trời, nó trải qua mùa đông trong khi bán cầu nam trải qua mùa hè. Sáu tháng sau, khi bán cầu bắc nghiêng về phía Mặt trời, trật tự theo mùa bị đảo ngược.
Ở Bắc bán cầu, ngày đông chí xảy ra vào khoảng ngày 21 tháng 12, ngày hạ chí là gần ngày 21 tháng 6, mùa xuân là vào ngày 20 tháng 3 và mùa xuân là vào ngày 23 tháng 9. Độ nghiêng trục ở bán cầu nam hoàn toàn ngược lại với hướng ở bán cầu bắc. Do đó, các hiệu ứng theo mùa ở phía nam được đảo ngược.
Mặc dù đúng là Trái đất có sự tấn công hoặc điểm gần mặt trời nhất và một câu cách ngôn, điểm xa nhất của nó so với Mặt trời, sự khác biệt giữa các khoảng cách này là quá nhỏ để có tác động đáng kể đến các mùa của Trái đất và khí hậu.
Điểm Lagrange:
Một đặc điểm thú vị khác của quỹ đạo Trái đất xung quanh Mặt trời có liên quan đến Điểm Lagrange. Đây là năm vị trí trong cấu hình quỹ đạo Trái đất xung quanh Mặt trời nơi mà lực hấp dẫn kết hợp của Trái đất và Mặt trời cung cấp chính xác lực hướng tâm cần thiết để quay quanh chúng.
Năm điểm Lagrange giữa Trái đất được dán nhãn (hơi không tưởng tượng) L1 đến L5. L1, L2 và L3 ngồi dọc theo một đường thẳng đi qua Trái đất và Mặt trời. L1 nằm giữa chúng, L3 ở phía đối diện Mặt trời từ Trái đất và L2 ở phía đối diện Trái đất từ L1. Ba điểm Lagrange này không ổn định, điều đó có nghĩa là một vệ tinh được đặt tại bất kỳ điểm nào trong số chúng sẽ di chuyển khỏi đường đi nếu bị xáo trộn một chút.
Các điểm L4 và L5 nằm ở đầu của hai tam giác đều, trong đó Mặt trời và Trái đất tạo thành hai điểm thấp hơn. Những điểm này nằm dọc theo quỹ đạo Trái đất, với L4 60 ° phía sau và L5 60 ° phía trước. Hai điểm Lagrange này ổn định, do đó tại sao chúng là điểm đến phổ biến cho các vệ tinh và kính viễn vọng không gian.
Nghiên cứu về quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời đã dạy các nhà khoa học nhiều về các hành tinh khác. Biết được một hành tinh nằm ở đâu so với ngôi sao mẹ của nó, thời kỳ quỹ đạo của nó, độ nghiêng dọc trục của nó và một loạt các yếu tố khác đều là trung tâm để xác định liệu sự sống có tồn tại trên một người hay không và liệu một ngày nào đó con người có thể sống hay không ở đó
Chúng tôi đã viết nhiều bài viết thú vị về quỹ đạo Trái đất ở đây tại Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, 10 sự thật thú vị về Trái đất, Trái đất cách Mặt trời bao xa?, Vòng quay của Trái đất là gì?, Tại sao lại có các Mùa?, Và Trái đất Nghiêng là gì?
Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết này trên NASA- Window nhặt bài viết về vũ trụ trên quỹ đạo hình elip hoặc xem NASA Trái đất: Tổng quan.
Cast Astronomy Cast cũng có liên quan đến chủ đề này. Tại đây, BQuestions Show: Các hố đen đen, Mất cân bằng Trái đất và Ô nhiễm không gian.
Nguồn:
- Wikipedia - Quỹ đạo Trái đất
- NASA: Windows to the Universe - Quỹ đạo Trái đất
- NASA: Hỏi một nhà vật lý thiên văn - Tốc độ quay của Trái đất
