Одним из увлекательных вопросов, неизменно интересующих исследователей Вселенной и конкретно нашей галактики остается вращение Солнца вокруг Солнца. Долго, на этапе ранних наблюдений, в силу несовершенства приборов и накопленных знаний, на него не было ответа. Впрочем, еще Галилей, вооруженный несложным телескопом, в 1610 году воспринял передвижение пятен по солнечному диску как свидетельство осевого вращения звезды. Это помогло ему найти ее экватор, оценить положение оси и период обращения Солнца вокруг Солнца. Что удалось выяснить ученым 20-го и 21-го веков, вооруженным богатыми знаниями, тонким и точным оборудованием? В результате постоянных наблюдений с Земли и космического пространства, тщательной математической проработки полученных сведений стало ясно, что Солнце вращается постоянно в нескольких плоскостях. В целом, по результатам этой работы получается достаточно сложная многомерная траектория.
Как звезда вертится?
- Она обращается вокруг оси. На траекторию этого вращения оказывают влияние разнообразные факторы, воздействующие на скорость Солнца вокруг Солнца изнутри светила и извне его.
- Вращение планет, составляющих систему вокруг этой звезды, тоже влияет на ее траекторию. Каким бы ни было светило огромным и тяжелым, притяжение планет смещает, наклоняет, оттягивает ось, вокруг которой происходит движение Солнца вокруг Солнца. Траектория, при этом выписываемая ею в пространстве, называют радиусом центровой балансировки. Необычный, исходя из влияния существующих планет, наклон Солнечной оси чаще всего объясняют именно притяжением еще неоткрытой девятой планеты. Реальное положение оси подсказывает, что это должна быть массивная планета с огромной орбитой, превышающей в 20 раз орбиту Нептуна. Влияние, которое предположительно оказывает это гипотетическое небесное тело на вращение Солнца вокруг своей оси, показывает, что его орбита должна быть наклонена по отношению к плоскости, вмещающей орбиты других, уже известных планет системы. То есть лишние 6 градусов в наклоне оси центральной звезды дают возможность предполагать 30-градусный наклон орбиты предсказанной планеты по отношению к другим орбитам.
- Кроме того, светило вертится вокруг галактического ядра. Вместе с планетами своей системы оно обращается вокруг черной дыры, являющейся центром Млечного пути, на окраине которого, в одном из ее закрученных рукавов расположилась Солнечная система. Все ее планеты мчатся по Вселенной со скоростью превышающей миллион километров в час. Это тоже не может не сказываться на том, как именно вращается Солнце вокруг своей оси.
- На движение оказывает влияние пульсация, ритмичное увеличение – уменьшение его размеров.
Как проводятся исследования вращения светила?
Способом, известным со времен Галилея. Ученым, чтобы разобраться Солнце вращается ли вокруг своей оси или его состояние неизменно и неподвижно, потребовались длительные наблюдения за солнечными пятнами. Они достаточно долго пребывают в относительно стабильном состоянии. То есть их форма и размеры, за время обращения вокруг светила не слишком изменяются, остаются узнаваемыми. Их непрекращающиеся перемещения объясняются постоянным вращением звезды.
Наблюдения в основном ведутся в непосредственной близости к экватору. Именно здесь находятся наиболее крупные скопления Солнечных пятен. Замеряется скорость их полного оборота до возвращения на место, с которого начато наблюдение. Так определяется скорость вращения Солнца вокруг Солнца. Кроме того, для ее определения пользуются эффектом Доплера. При этом замечают сдвиги спектральных линий в спектре, фиксируемом на краях Солнечного диска. Именно этому методу наука обязана знанием, что период вращения Солнца вокруг Солнца заметно отличается в разных широтах.
Звезда, в основном состоящая из водорода с гелием, не имеет единой плотности, присущей твердым телам. Поэтому в отличие от твердых планет, к примеру, таких как Земля, не имеет единой планетарной скорости обращения. В экваториальной зоне составляющие звезду газы вращаются относительно быстро. На полный оборот уходит примерно 25 (24,74) земных суток. У полюсов скорость движения вещества замедляется и составляет около 35 суток. В разных точках между ними скорость составляет 26-28 дней.
Предполагается, что Солнечное ядро оборачивается вокруг оси еще быстрее. Его скорость выше, чем у наружных слоев в четыре раза. Согласно этой схемы, скорость вращения задает именно быстро крутящееся ядро. Чуть медленнее обращаются примыкающие к нему внутренние зоны, лучистого переноса и конвективная. Еще медленнее движутся слои Солнечной атмосферы, состоящей из излучающей свет, выглядящей как сияющая поверхность звезды фотосферы, придающей светилу красноватый оттенок хромосферы и выбрасывающей протуберанцы короны.
Почему оно вертится?
Предполагается, что вращение Солнца было задано еще при его «рождении». Тогда оно с его планетарной системой формировались в крутящемся, завихренном облаке межзвездных газов с пылью. Направление вращения центральной звезды нашей системы такое же, как и у Земли.
Современные и будущие исследования согревающей Землю звезды и особенностей ее вращения непременно помогут ученым разгадать немало космических загадок, которыми так богата Вселенная.
Люди с давних времен интересовались, почему ночь сменяется днем, зима весной, а лето осенью. Позже, когда на первые вопросы были найдены ответы, ученые начали поподробнее рассматривать Землю как объект , стараясь узнать, с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси.
Движение Земли
Все небесные тела пребывают в движении, Земля не исключение. Причем у нее одновременно происходит осевое движение и движение вокруг Солнца.
Чтобы наглядно представить движение Земли , достаточно взглянуть на волчок, одновременно вращающийся вокруг оси и быстро перемещающийся по полу. Если бы этого движения не было, Земля не была бы пригодной для жизни. Так, наша планета без вращения вокруг своей оси была бы постоянно повернута к Солнцу одной своей стороной, на которой температура воздуха достигала бы +100 градусов, и вся имеющаяся на этом участке вода превратилась бы в пар. На другой же стороне температура была бы постоянно минусовая и всю поверхность этой части покрывали льды.
Орбита вращения
Вращение вокруг Солнца следует по определенной траектории – орбите, которая установилась за счет притяжения Солнца и скорости движения нашей планеты. Если бы притяжение было в несколько раз сильнее или скорость значительно ниже, то Земля упала на Солнце. А если бы притяжение исчезло
или сильно уменьшилось, то планета, ведомая своей центробежной силой, улетела по касательной в космос. Это было бы подобно тому, как если предмет, привязанный на веревку, вращать над головой, а затем резко отпустить.
Траектория движения Земли имеет форму эллипса, а не идеального круга, а расстояние до светила неодинаково в течение года. В январе планета подходит к точке, находящейся ближе всего к светилу, – она называется перигелием – и отстоит от светила на 147 млн км. А в июле Земля отдаляется от солнца на 152 млн км, подходя к точке, называемой афелием. За среднее расстояние принимают 150 млн км.
Земля движется по своей орбите с запада на восток, что соответствует направлению «против часовой стрелки».
На 1 оборот вокруг центра Солнечной системы Земле требуется 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд (1 астрономический год). Но для удобства за календарный год принято считать 365 дней, а оставшееся время «накапливается» и добавляет по одному дню к каждому високосному году.
Орбитальное расстояние равно 942 млн км. Исходя из расчетов, скорость Земли составляет 30 км в секунду или 107000 км/час. Для людей она остается незаметной, поскольку все люди и предметы движутся одинаково в системе координат. А между тем она очень большая. Для примера, наибольшая скорость гоночного автомобиля равна 300 км/час, что в 365 раз медленнее скорости Земли, несущейся по своей орбите.
Однако величина в 30 км/с непостоянна в связи с тем, что орбита представляет собой эллипс. Скорость движения нашей планеты в течение всего пути несколько колеблется. Наибольшая разница достигается при прохождении точек перигелия и афелия и составляет 1 км/с. То есть принятая скорость 30 км/с является средней.
Осевое вращение
Земная ось – условная линия, которую можно провести от северного к южному полюсу. Она проходит под углом в 66°33 относительно плоскости нашей планеты. Одно обращение происходит за 23 часа 56 минут и 4 секунды, это время обозначается звездными сутками.
Главный результат осевого вращения – смена дня и ночи на планете. Кроме того, за счет этого движения:
- Земля имеет форму со сплюснутыми полюсами;
- тела (течение рек, ветер), движущиеся в горизонтальной плоскости, несколько смещаются (в Южном полушарии – влево, в Северном – вправо).
Скорость осевого движения на разных участках значительно отличается. Самая высокая на экваторе – 465 м/с или 1674 км/час, она называется линейной. Такая скорость, например, в столице Эквадора. На участках севернее или южнее экватора скорость вращения снижается. К примеру, в Москве она почти в 2 раза ниже. Эти скорости называют угловыми
, их показатель становится меньше по мере приближения к полюсам. На самих же полюсах скорость равна нулю, то есть полюса – единственные части планеты, находящиеся без движения относительно оси.
Именно расположение оси под определенным углом определяет смену времен года. Находясь именно в таком положении, разные области планеты получают неодинаковое количество тепла в разное время. Если бы наша планета располагалась строго вертикально относительно Солнца, то времен года не было совсем, поскольку освещенные светилом в дневное время северные широты получали столько же тепла и света, сколько и южные широты.
На осевое вращение влияют следующие факторы:
- сезонные изменения (осадки, движение атмосферы);
- приливные волны против направления осевого движения.
Эти факторы тормозят планету, вследствие чего уменьшается ее скорость. Показатель этого уменьшения очень мал всего 1 секунда за 40000 лет, однако, за 1 млрд лет сутки удлинились с 17-и до 24-х часов.
Движение Земли продолжают изучать по сей день . Эти данные помогают составить более точные звездные карты, а также определить связь этого движения с природными процессами на нашей планете.
Земля всегда находится в движении. Хотя кажется, что мы стоим неподвижно на поверхности планеты, она беспрерывно вращается вокруг своей оси и Солнца. Это движение не чувствуется нами, так как оно напоминает полет в самолете. Мы движемся с той же скоростью, что и самолет, поэтому не ощущаем, что движемся вообще.
С какой скоростью Земля вращается вокруг своей оси?
Земля делает один оборот вокруг своей оси почти за 24 часа (если быть точными, то за 23ч 56мин 4,09сек или 23,93 часа) . Поскольку окружность Земли на составляет 40075 км, то любой объект на экваторе вращается со скоростью приблизительно 1674 км в час или примерно 465 метров (0,465 км) в секунду (40075 км делим на 23,93 часа и получаем 1674 км в час) .
На (90 градусах северной широты) и (90 градусах южной широты), скорость фактически равна нулю, потому что точки полюсов вращаются на очень медленной скорости.
Для того чтобы определить скорость на любой другой широте, просто умножьте косинус широты на скорость вращения планеты на экваторе (1674 км в час). Косинус 45 градусов равен 0,7071, таким образом, умножаем 0,7071 на 1674 км в час и получаем 1183,7 км в час .
Косинус необходимой широты легко определить с помощью калькулятора или посмотреть в таблице косинусов.
Скорость вращения Земли для других широт:
- 10 градусов: 0.9848×1674=1648,6 км в час;
- 20 градусов: 0.9397×1674=1573,1 км в час;
- 30 градусов: 0.866×1674=1449,7 км в час;
- 40 градусов: 0.766×1674=1282,3 км в час;
- 50 градусов: 0.6428×1674=1076,0 км в час;
- 60 градусов: 0.5×1674=837,0 км в час;
- 70 градусов: 0.342×1674=572,5 км в час;
- 80 градусов: 0.1736×1674=290,6 км в час.
Циклическое торможение
Все циклично, даже скорость вращения нашей планеты, которую геофизики могут измерить с точностью до миллисекунд. Вращение Земли, как правило, имеет пятилетние циклы замедления и ускорения, и последний год цикла замедления часто взаимосвязан со всплеском землетрясений по всему миру.
Так как 2018 год является последним в цикле замедление, ученые ожидают в этом году рост сейсмической активности. Корреляция не является причинно-следственной связью, но геологи всегда ищут инструменты, чтобы попытаться предсказать, когда произойдет очередное мощное землетрясение.
Колебания земной оси
Земля при вращении совершает небольшие колебания, поскольку ее ось дрейфует на полюсах. Было замечено, что дрейф земной оси ускорился с 2000 года, двигаясь со скоростью 17 см в год на восток. Ученые установили, что ось по-прежнему движется на восток вместо того, чтобы двигаться вперед и назад из-за комбинированного эффекта таяния Гренландии и , а также потери воды в Евразии.
Дрейф оси, как предполагается, особенно чувствителен к изменениям, происходящим на 45 градусах северной и южной широты. Это открытие привело к тому, что ученые наконец смогли ответить на давний вопрос о том, почему ось вообще дрейфует. Колебание оси на Восток или Запад было вызвано сухими или влажными годами в Евразии.
С какой скоростью Земля движется вокруг Солнца?
В дополнение к скорости вращения Земли вокруг своей оси, наша планета также вращается вокруг Солнца со скоростью около 108000 км в час (или примерно 30 км в секунду), и полностью завершает свою орбиту вокруг Солнца за 365,256 дней.
Только в 16-м веке люди поняли, что Солнце является центром нашей Солнечной системы, и что Земля перемещается вокруг него, а не является неподвижным центром Вселенной.
Земля - планета, совершающая повороты вокруг Солнечного светила. Также она совершает движение вокруг собственной оси. Эти повороты сложные, до конца не исследованные. Несмотря на сложности определения вращений, ученым удалось установить, почему ночью бывает темно.
С Земли кажется, что миры вращаются вокруг нас. Если ежедневно в одно и то же время вставать в одном и том же месте, то можно увидеть, как движутся звезды по небу, как проходит Солнце по нему. В такие моменты кажется, что наша планета - центр мироздания.
Вокруг Солнца
Как уже было сказано, всегда происходит вращение Земли вокруг самой яркой звезды нашей солнечной системы, и одновременно совершаются обороты вокруг собственной оси.
Оборот вокруг светила планета совершает за триста шестьдесят пять дней и шесть часов. Чтобы было удобнее считать даты, был введен календарный год, равный 365 дням. И раз в четыре года, когда из шести часов накопится двадцать четыре, добавляется еще один день. Этот год получил название «високосный», а новый день прибавляется к февралю.
При вращении Земли вокруг светила сменяются времена года. Из-за того что планета имеет определенный угол наклона - шестьдесят шесть с половиной градусов, она перемещается в космическом пространстве. Из-за наклонного положения солнечный свет освещает то одну, то другую сторону планеты. Когда в западном полушарии день, в восточном ночь.
Когда лучи Солнца падают под прямым углом на планету, наблюдаются дни равноденствия - день и ночь имеют одинаковую длину. Такое событие бывает дважды в год: в дни весеннего (в марте) и осеннего (в сентябре) равноденствия. Началом лета и зимы считают даты, когда Солнце светит на планету с наибольшей высоты (в июне и декабре).
Обращение земной оси к Солнцу
Во время зимнего солнцестояния земная ось обращается к светилу южным концом. И, соответственно, солнечные лучи падают на южные широты. С этого дня на параллелях южнее экватора дни становятся длинными, а ночи короткими. На южном полярном круге начинает править полярный день.
На всех частях севернее линии экватора дни короче ночи, а на северном полярном круге глубокая ночь.
Полярные круги - это границы полярного дня и ночи, которые продолжаются от одних до 178 суток. На все время полярной ночи Солнце заходит за горизонт. Во время полярного дня Солнце светит и не прячется за горизонтом.
Вращение вокруг себя
Земля вращается вокруг себя, совершая полный оборот за сутки. Планета вращается с востока на запад, поэтому Солнце восходит на востоке и садится на западе.
Повороты планеты вокруг себя позволяют понять, почему ночью бывает темно и светило прячется за горизонтом. Именно появление Солнца и его опускание является причиной смены дня и ночи.
Так почему ночью бывает темно, и где в это время свет? Одна часть планеты постоянно обращена к Солнцу. И на той ее части, куда попадают солнечные лучи, наблюдается день. На противоположной (темной стороне), до которой свет не достает, наблюдается ночь. Во время вращения солнечный свет постепенно проникает на те участки, которые до этого момента были темными, а с тех, где было светло, Солнце уходит. С Земли это явление наблюдается в виде заката и рассвета.
Вращение планеты вокруг себя, во время которого она подставляет поочередно разные участки под солнечные лучи, отсчитывает земные сутки и меняет день на ночь. В то время, когда Солнце не светит на западную часть планеты, оно освещает восточную. Исходя из этого, в первой части будет ночь, а в другой - день. Вот почему ночью бывает темно.
Вращение вокруг галактики
Земля располагается в Солнечной системе, которая находится в галактике Млечный Путь. Свое название она получила за особый внешний вид: на ночном небе она выглядит как разлитое молоко. На самом деле, белая полоса - это скопление миллионов звезд.
Галактика имеет спиралевидную форму. По современным подсчетам, наша Солнечная система находится ближе к краю галактики, в одном из ее рукавов. Она совершает движение по спирали вокруг центра галактики. По подсчетам, полный поворот вокруг центра спираль Млечного Пути совершает примерно за 225 млн лет.
Ученые о галактическом вращении
Ученые считают, что это вращение вокруг центра галактики должно каким-то образом сказываться на нашем существовании и на всех планетах Солнечной системы. Однако данных о том, какие именно события влекут за собой полные обороты, пока нет. Это связано с малым возрастом человечества, исчисляется он всего десятками тысяч лет, а серьезные наблюдения за космосом и происходящими в нем явлениями ученые совершают только несколько столетий.
Вывод
Земля движется вместе с нашей Солнечной системой вокруг центра нашей галактики. Один полный поворот совершается примерно за 225 миллионов лет. Одновременно Земля всегда вращается вокруг нашего светила. Причем, во время вращения планета то удаляется, то приближается к нему. Из-за этого явления люди наблюдают смену времен года. Во время вращения вокруг звезды Земля одновременно совершает повороты относительно своей оси с запада на восток: из-за этого явления день сменяет ночь.
Все мы знаем, что Земля вращается вокруг Солнца. Исходя из этого, возникает закономерный вопрос: вращается ли само Солнце? И если да, то вокруг чего? Ответ на этот вопрос астрономы получили только в XX столетии.
Наша звезда действительно движется, причем если Земля имеет два круга вращения (вокруг Солнца и вокруг своей оси), то у Солнца их три. Мало того, вся Солнечная система вместе с планетами и другими космическими телами постепенно отдаляется от центра галактики, сдвигаясь с каждым оборотом на несколько миллионов километров.
Вокруг чего движется Солнце?
Вокруг чего же вращается Солнце? Известно, что наша звезда располагается , диаметр которой имеет около 30 000 парсек. Под парсеком понимают астрономическую единицу измерения, равную 3,26 световых лет.
В центральной части Млечного Пути находится относительно небольшой Галактический центр с радиусом порядка 1000 парсек. В нем до сих пор происходит образование звезд и располагается ядро, благодаря которому когда-то и возникла наша звездная система.
Расстояние Солнца от Галактического центра составляет 26 тысяч световых лет, то есть оно расположено ближе к краям галактики. Вместе с остальными звездами, входящими в Млечный Путь, Солнце крутится вокруг этого центра. Средняя скорость его движения варьируется в пределах от 220 до 240 км в секунду.
На один оборот вокруг центральной части галактики уходит в среднем 200 млн. лет. За весь период своего существования наша планета вместе с Солнцем облетела вокруг Галактического ядра всего около 30 раз.
Почему Солнце вращается вокруг галактики?
Как и в случае с вращением Земли, точная причина движения Солнца не установлена. По одной из версий, в Галактическом центре находится некая темная материя (сверхмассивная черная дыра), которая воздействует как на вращение звезд, так и на их скорость. Вокруг этой дыры находится другая дыра меньшей массы.
Совместно обе материи оказывают гравитационное влияние на звезды в галактике и вынуждают их передвигаться по различным траекториям. Другие ученые придерживаются мнения, что движение связано с гравитационными силами, исходящими от ядра Млечного Пути.
Как и любой объект, Солнце движется по инерции по прямой траектории, однако гравитация Галактического центра притягивает его к себе и тем самым заставляет вращаться по окружности.
Вращается ли Солнце вокруг своей оси?
Вращение Солнца вокруг своей оси является вторым кругом его движения. Поскольку оно состоит из газов, его движение происходит дифференцированно.
Иными словами, на своем экваторе звезда вращается быстрее, а на полюсах – медленнее. Отследить вращение Солнца вокруг своей оси достаточно сложно, поэтому ученым приходится ориентироваться по солнечным пятнам.
В среднем пятно в районе солнечного экватора совершает оборот вокруг оси Солнца и возвращается в исходное положение за 24,47 дня. Регионы в области полюсов движутся вокруг солнечной оси за 38 дней.
Чтобы вычислить какую-то конкретную величину, ученые приняли решение ориентироваться на позицию 26° от экватора, так как примерно в этом месте наблюдается наибольшее количество солнечных пятен. В итоге астрономы пришли к единой цифре, согласно которой скорость обращения Солнца вокруг собственной оси составляет 25,38 дней.
Что такое вращение вокруг сбалансированного центра?
Как говорилось выше, в отличие от Земли, Солнце имеет три плоскости вращения. Первая – вокруг центра галактики, вторая – вокруг своей оси, а вот третьей является так называемый гравитационный сбалансированный центр. Если объяснять простыми словами, то все планеты, вращающиеся вокруг Солнца хоть и имеют намного меньшую массу, но немного притягивают его к себе.
В результате этих процессов собственная ось Солнца также вращается в пространстве. При вращении она описывает радиус центровой балансировки, внутри которого и вращается Солнце. При этом само Солнце тоже описывает свой радиус. Общая картина этого движения астрономам вполне понятна, но ее практическая составляющая до конца не изучена.
В целом же наша звезда – очень сложная и многогранная система, поэтому в будущем ученым предстоит раскрыть еще много ее тайн и загадок.