28 sie 2019

Ruch obiegowy Ziemi;

 

Cechy ruchu obiegowego;

  • Ziemia obiega Słońce po drodze zwanej orbitą – ma ona elipsy, której jednym z ognisk jest Słońce;
  • Średnia odległość Ziemi od Słońca wynosi około 149,6 mln km (1 jednostka astronomiczna),
    • Minimalna odległość wynosi 147 mln km – punkt ten nazywamy peryhelium (punkt przysłoneczny).
    • Maksymalna odległość wynosi 152 mln km – punkt ten nazywamy aphelium (punkt odsłoneczny).
    • Daty wystąpienia aphelium i peryhelium zmieniają się co roku. Ziemia osiąga peryhelium co roku między 2 i 5 stycznia(np. w 2019 r. był to 3 stycznia), a aphelium między 3 a 7 lipca (np. w 2019 r. był to 5 lipca).
  • Ziemia obiega Słońce przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (patrząc od północy),
  • Średnia prędkość kątowa w ruchu obiegowym Ziemi wynosi niecałe 1°/dobę,
  • Średnia prędkość liniowa wynosi około 30 km/s. Prędkość ta zależy (zgodnie z II prawem Keplera) od aktualnej odległości od Słońca – im bliżej Słońca znajduje się Ziemia, tym szybciej się porusza po orbicie.
  • Czas pełnego obiegu Ziemi wokół Słońca wynosi dokładnie 365 dni, 5 godzin, 48 minut i 46 sekund – okres ten nazywamy rokiem zwrotnikowym lub słonecznym – jest to czas między dwoma kolejnymi przejściami środka tarczy słonecznej przez punkt Barana. Aby ułatwić organizację życia, przyjęto, że jeden rok będzie trwał dokładnie 365 dni, natomiast nadwyżkę co 4 lata – 1 dzień – dodaje się w tak zwanym roku przestępnym – który trwa 366 dni.

Ruch obiegowy Ziemi jest zauważalny z powierzchni planety, jest to pozorna droga Słońca (po „okręgu wielkim”), którą porusza się po niebie i nazywa się ekliptyką.

  • ekliptyka – okrąg wielki na sferze niebieskiej, po którym Słońce widziane z Ziemi pozornie porusza się na tle odległych gwiazd w ciągu roku. Orbita Ziemi zawiera się w płaszczyźnie ekliptyki. Wzdłuż ekliptyki usytuowane są gwiazdozbiory zodiakalne. Nachylenie osi Ziemi względem płaszczyzny ekliptyki wynosi około 66°34′ i powoli się zmienia. Słońce pozornie przemieszcza się po ekliptyce o ok. 1° dziennie z zachodu na wschód (odwrotnie do ruchu dobowego). Gdy nasza gwiazda znajdzie się w jednym z dwóch punktów, zwanych punktem Barana i punktem Wagi, następuje zrównanie dnia z nocą na Ziemi. Jest to efekt tego, że w tych dwóch punktach ekliptyka i równik niebieski przecinają się. Gdy Słońce osiąga najdalej oddalony na północ od równika niebieskiego punkt mamy do czynienia z letnim przesileniem. Gdy Słońce znajdzie się w punkcie najdalej oddalonym na południe występuje przesilenie zimowe.

Oś Ziemi jest nachylona do płaszczyzny orbity (płaszczyzny ekliptyki) pod kątem 66°34’ i nie zmienia swojego położenia w przestrzeni.

Kolejne pojęcie związane z obserwacją ruchu obiegowego Ziemi to sfera niebieska (sklepienie niebieskie). To złudzenie optyczne, widziane z powierzchni Ziemi, polegające na postrzeganiu widocznego fragmentu nieba jako kopuły, na której umieszczone są obiekty (gwiazdy). Cechą sfery niebieskiej jest postrzeganie gwiazd jako znajdujących się (wbrew rzeczywistości) w jednakowej odległości od obserwatora (dostrzegamy jedynie różnicę kątową względem naszego położenia).

 

 

Źródło: Andrzej Boczarowski, edycja: Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0. Sfera niebieska. Zaznaczone są kierunki geograficzne, zenit i linie wskazujące przebieg pozornej wędrówki Słońca po sklepieniu niebieskim

Obserwacja planety z poziomu Ziemi nierozerwalnie wiąże się także z pojęciami horyzontu i widnokręgu. Horyzont to okrąg na styku sfery niebieskiej i płaszczyzny, na której znajduje się obserwator. Z kolei widnokrąg ogranicza się do faktycznie obserwowanej części terenu (linia pozornego zetknięcia sfery niebieskiej z powierzchnią obserwowanej terenu). Linia horyzontu i widnokręgu może się ze sobą pokrywać, jeżeli w punkcie obserwacji nie ma żadnych przeszkód terenowych.

Kiedy spojrzymy w niebo, wydaje się, jakby Słońce, Księżyc i gwiazdy znajdowały się na powierzchni kopuły o kształcie półkuli. Taką pozorną, nieistniejącą półkulę, na środku której znajduje się obserwator, nazywamy sferą niebieską lub sklepieniem niebieskim. Dziś oczywiście wiemy, że żadnego sklepienia nie ma, ale jest to wygodne pojęcie, ułatwiające na przykład opis pozornego ruchu Słońca na niebie lub położenia gwiazd.
Wiemy już, że linia pozornego przecięcia powierzchni Ziemi i sklepienia niebieskiego to widnokrąg lub horyzont. Natomiast punkt przecięcia pionowej linii od obserwatora do sklepienia niebieskiego to zenit. Innymi słowy – jest to punkt na sferze niebieskiej, dokładnie nad naszą głową.

Ostatnim istotnym elementem obserwacji jest układ współrzędnych horyzontalnych (zwany też układem horyzontalnym). Istotą tego punktu obserwacji, jest obecność biegunów układu w postaci zenitu i nadiru, które znajdują się odpowiednio – pionowo nad oraz pod obserwatorem. Obserwacje w układzie horyzontalnym umożliwiają opisanie chwilowego położenia ciała niebieskiego – z punktu widzenia obserwatora.

Źródło: mgr Sławomir Dmowski; www.geografia24.eu;

 

Konsekwencjami ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca oraz nachylenia osi ziemskiej do płaszczyzny orbity pod kątem 66°33’ są:

  • zmiana oświetlenia Ziemi w ciągu roku – zmiana kąta padania promieni słonecznych, a w szczególności:
    • zmiany wysokości górowania Słońca;
      • górowanie Słońca to moment, w którym Słońce znajduje się danego dnia najwyżej nad linią widnokręgu;
      • Słońce góruje w zenicie, gdy promienie słoneczne padają pionowo (prostopadle) na powierzchnię Ziemi – tylko w strefie międzyzwrotnikowej).;
    • zmiany miejsca wschodu i zachodu Słońca na linii horyzontu;
    • zmiana długości trwania dnia i nocy – tylko na równiku dzień i noc trwają zawsze około 12 godzin;
    • zjawisko dni i nocy polarnych;
  • występowanie pór roku – zróżnicowanie czasu i ich trwania;
  • występowanie stref oświetlenia na Ziemi – międzyzwrotnikowa, umiarkowana i okołobiegunowa polarna;
  • roczny cykl niektórych zjawisk przyrodniczych (np.: wegetacja roślin, zmiany temperatury – im większa szerokość geograficzna, tym mniejsze nagrzanie terenu w ciągu roku, opady, niektóre wiatry: pasaty, monsuny itp.);
  • roczna rachuba czasu (kalendarz);

Ruch obiegowy Ziemi

 
 

Wędrówka słońca wciągu roku

 
 

Źródło: