地球運行的軌跡規律
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地球運行的軌跡規律,我們在網上可以查到可以查到地球軌道是指地球圍繞太陽運行的路徑,並且地球的運行的軌道是呈現橢圓形的。但是很多人就會好奇,地球運行的軌跡規律是怎樣的。
地球運行的軌跡規律1
哥白尼根據相對運動原理提出了地球存在自轉的現象,並且打破宗教“地心說”的傳統觀念提出“日心說”的理論。哥白尼讓我們第一次知道地球原來是“動”的,地球繞自轉軸自西向東的轉動,從北極點上空看呈逆時針旋轉,從南極點上空看呈順時針旋轉。地球自轉軸與黃道面成66.34度夾角,與赤道面垂直。
後來科學家發現,太陽也存在公轉,圍繞着銀河系的中心黑洞運轉。
太陽公轉的週期是2.5億年,這個時間相當漫長了,從地球出現人類那天到現在,太陽的公轉連一圈都沒有,地球出現生命之後太陽也沒有轉幾圈,後來有人提出地球上每隔一個週期都會出現一次生物的大滅絕現象,很多人懷疑這個週期跟太陽的公轉規律有關係。
既然太陽在公轉,一定是帶着太陽系內八大行星一起運行
隨着科技的進步,科學家發現銀河系也存在運動。銀河系位於本星系羣中,這個宇宙結構包含了50多個星系。本星系羣的星系分爲兩個陣營,一個是銀河系次羣,它以銀河系爲中心,周圍有數十個矮星系環繞銀河系運動;另一個是仙女星系次羣,仙女座星系是中心星系。
由於銀河系和仙女座星系的質量遠大於其他星系,所以本星系羣的引力中心就在於這兩個星系之間。不過,銀河系和仙女座星系距離較近,只有大約250萬光年,而且它們之間的引力作用非常強,所以它們並不會繞着本星系羣的引力中心做圓周運動。
取而代之的是,銀河系和仙女座星系帶着各自的衛星星系互相螺旋靠近彼此。並在大約38億年後,它們會運動到引力中心,然後發生碰撞。經過漫長的時間之後,其他衛星星系也會被合併在一起。
本星系羣還會帶着銀河系、仙女座星系以及各個衛星星系在更廣闊的星系際空間中運動。我們所在的本星系羣屬於本超星系團的一部分,本超星系團的引力束縛着上百個類似於本星系羣的`星系結構。
本星系羣位於本超星系團的邊緣地帶,本超星系團的引力中心位於5380萬光年之外的室女座星系團,本星系羣會繞着這個中心運動。不過,本超星系團的尺度過於龐大,本星系羣繞行一週的時間將要達到1700億年,這遠超目前的宇宙年齡。
經過多次探索與分析,科學家認爲本超星系團是拉尼亞凱亞超星系團一部分。光看名字,相信大家都能感到它的廣闊,它是超星系團而不是星系。科學家表示,拉尼亞凱亞超星系團由無數星系團構成,而一個星系團又由數個星系組成。而本超星系團在拉尼亞凱亞超星系團中必然也會做着一定規律的運動。
拉尼亞凱亞超星系團上一級還會有什麼?還會有着什麼樣的運動規律?
學過物理的都知道,物體的運動軌跡應該是所有運動的疊加,我們再來看一下地球的運動軌跡呢?更廣袤的宇宙我們尚不瞭解,就目前證實的這些宇宙結構中,每個結構都有一定的運動規律,地球也一定有運動軌跡,如果這些軌跡我們都疊加起來,地球的真實運動軌跡恐怕無法想象!
地球運行的軌跡規律2
地球運行的軌跡
若地球停止旋轉,又將會是怎麼樣的?
地球繞太陽轉,月球繞地球轉,這是一般人都知道的常識。簡單一點,這樣說完全正確,如果要細緻一點,其實地球還有更復雜的運動。
月球作爲地球的衛星與其它行星的衛星不同,月球的質量與地球比較接近。月球的重力是地球的六分之一,月球在繞地球公轉時,也對地球產生力的作用,這個力迫使地球繞日軌道不是圓滑的曲線。
嚴格地講,地月的關係更像是一對伴星,他們都繞着一個共同的質心旋轉,週期是27日7時43分,也就是說地月是互繞的關係,月球繞地球轉,地球也繞月球轉。只不過地球質量大,偏離質心距離較小;月球質量小,偏離質心較遠。真正繞日公轉的不是地球,也不是月球,而是地月系的質心。
地球平均半徑約6370千米,地月系質心在地球本體內,距離地心約4700千米,即地球半徑的3/4處。由於地球同時在自轉,所以這個質心在地球內的位置不是固定的。地球在繞地月質心旋轉的同時也繞太陽轉,所以,地球繞太陽的事實軌道就是一個半徑爲4700千米的螺旋曲線,這個螺旋曲線的軸心曲線就是地月質心的運動軌跡。
根據萬有引力不難解釋地球這種運動狀態。但網絡裏面有很多人在研究地球運動的動力,有太陽風驅使說,有粒子流驅使說,還有磁場驅使說,真是五花八門。
這些假說的知識面都比較狹窄,都是不清楚地球的事實軌道而產生的主觀猜想,他們都在一廂情願地研究一種不存在的運動狀態,而且十分虔誠,虔誠得可悲。這些假說都無法解釋地球繞太陽的螺旋曲線軌道,地球的事實軌道足以判處這些假說的死刑。
別小看地球的這種運動細節,它在天文應用領域有着廣泛的意義。比如,我國發射的嫦娥月球衛星,就要巧妙地利用這種運動的慣性,使嫦娥飛向月球,同時還要避免這種運動的不利影響。美國的登月活動和火星探測活動都是巧妙地利用這種運動慣性的經典傑作。同時,這種運動也對地球的地質運動產生重要的作用。
地球運行的軌跡規律3
英國小說家威爾斯曾描寫過這樣一個故事:超能力者喬治總是趁夜晚偷偷做好事,爲了延長行善的時間,他乾脆停止了地球的轉動,結果卻帶來了一場大災難。
在美國緬因大學的天體物理學家 Neil Comins 看來,這樣的幻想故事的意義不僅在於娛樂,也可以助人更清楚地認識現實世界的規律。在他的新書中,Comins 考慮了在地球停止旋轉等幾種奇特的情景中,我們周圍的世界將會變成什麼樣子。
據報道,人們很容易認爲平時我們站在地面上,地球處於 " 靜止 " 狀態。畢竟我們在周圍環境中並沒有感到任何運動,但是當你觀測天空時,你會獲得地球處於移動狀態的證據。
最早期的一些天文學家提出,我們生活在以地球爲中心的宇宙中,這意味着地球是 " 萬物中心 "。他們說太陽環繞我們地球運行,導致出現日出和日落,月球和行星的運行也是這樣,但實際情況與該願景並不一致。
有時,一顆行星在恢復向前運行之前,將在天空中向後倒退。我們稱這一運動方式爲 " 反向運動 ",發生在地球軌道運行時 " 追趕 " 另一顆行星。例如:火星軌道比地球軌道更遠離太陽,在地球和火星各自的軌道上,我們 " 追趕 " 接近火星,之後再遠離它。
當我們到達近火點時,火星會 " 逆向運行 ",之後當地球逐漸遠離火星時,火星會向前運行。另一個關於太陽爲中心的證據來自於視差觀察,或者恆星相對於其它星球的位置明顯變化。
當我們在地球上觀測星空時,地球也一直處於運行狀態,365 天環繞太陽運行一週。如果我們在夏季觀察一顆恆星,在冬季再觀察一次,你將發現它們在天空中的位置出現明顯變化,因爲我們處於軌道不同位置。我們從不同有利位置觀察恆星,再通過一些簡單的計算,利用視差也可以計算出到達這顆恆星的距離。
地球環繞太陽運行的速度有多快?
當然,地球自轉並不是我們在太空中唯一的運動方式,依據康奈爾大學的數據,地球環繞太陽的運行速度大約是 107000 公里 / 小時,我們可以使用基本幾何公式進行計算。
首先,我們必須計算出地球的運行距離,地球環繞太陽一週需要 365 天,這個軌道是一個橢圓狀,爲了計算簡化,將該軌道視爲一個圓形。依據國際天文學家聯盟的數據,地球的運行軌道就是一個圓圈的周長,從地球至太陽的距離叫做一個天文單位—— 149597870 公里,這是半徑距離(r),一個圓的周長等於 2×π×r,因此一年的時間內,地球旅行距離大約是 9.4 億公里。
因爲地球公轉速度相當於在一定時間範圍內運行的距離,地球平均 365.25 天運行 9.4 億公里,其結果再除以 24 小時,就是每小時運行速度。結果顯示,地球平均每天運行 260 萬公里,即每小時運行 107226 公里。
地球旋轉的速度有多快?
地球旋轉速度是恆定不變的,但是旋轉速度取決於你所處的地球緯度。例如:依據美國宇航局的觀點,地球最大部分的周長大約是 40070 公里,該區域也叫做赤道,一天是 24 小時,用赤道周長除以一天 24 小時,結果是赤道位置旋轉速度爲每小時 1670 公里。
然而在其它緯度位置移動速度並不快,如果我們移動到緯度(南緯或者北緯)45 度位置,通過使用緯度的餘弦值可以計算地球旋轉速度。一個好的科學計算方法應該有餘弦函數,緯度 45 度餘弦值是 0.707,因此該位置旋轉速度大約是 0.707×1037=1180 公里 / 小時,越往南或者往北,地球旋轉速度將逐漸慢下來。
太空機構喜歡利用地球旋轉速度,如果他們發送人類抵達國際空間站,例如:最佳發射位置就是靠近赤道,這就是爲什麼美國宇航局向國際空間站發送貨物通常會選擇在佛羅里達州發射,通常這樣做,並且發射方向與地球旋轉方向一致,將有助於火箭飛行速度更快。
太陽和星系也在運動之中
太陽在銀河系中有自己的運行軌道,太陽距離銀河系中心大約 25000 光年,銀河系直徑至少是 10 萬光年。依據美國斯坦福大學數據顯示,地球應當位於距離銀河系中心一半的位置,太陽和太陽系以每秒 200 公里的速度運行,或者平均速度爲 720000 公里 / 小時。即使在這樣快的速度下,太陽系環繞銀河系中心一週需要大約 2.3 億年。
同時,銀河系也相對於其它星系在宇宙中處於運動狀態,大約 40 億年之後,銀河系將與鄰近的仙女座星系發生碰撞。它們以每秒 112 公里的速度向對方衝去。因此,宇宙中的所有天體都在運動之中。
如果地球停止自轉會發生什麼?
伴隨地球運動,你不可能被直接拋向空中,因爲地球引力非常強,比地球的旋轉運動強許多,後一種運動被稱爲向心加速度。在向心加速度最強的點位,也就是位於赤道,向心加速度僅能抵消地球引力的 0.3%。換句話講,你甚至沒有注意到向心加速度,人們在赤道的體重比位於兩極地區更輕一些。
美國宇航局表示,在未來幾十億年裏,地球停止旋轉的可能性 " 幾乎爲零 "。然而,從理論上講,如果地球突然停止運行,將會產生可怕的效應。地球大氣層仍將以地球自轉的原始速度運行,這意味着陸地上的所有物體都被清除,其中包括:人類、建築物、樹木、表層土壤和岩石等。
如果這個過程更加循序漸進呢?美國宇航局指出,這是幾十億年裏最有可能發生的情況,因爲太陽和月球正在促進地球發生自轉。這將對人類、動物和植物擁有充足時間適應這種變化。
依據物理學定律,未來地球自轉速度最慢的時候是 365 天自轉一週,該情況被稱爲 " 太陽同步 ",將迫使地球的一側始終朝向太陽,另一側則是永久朝向太陽。相比之下,月球已與地球處於同步自轉,月球一側總是朝向地球,而另一側背向地球。
美國宇航局表示,如果地球完全停止旋轉,將會出現一些奇怪的現象:地球磁場可能會消失,因爲磁場部分是由自轉產生的;我們會不再看到色彩絢麗的極光現象,環繞地球的範 · 艾倫輻射帶也可能消失;
地球將完全暴露在太陽輻射之下。每當太陽朝向地球釋放日冕物質拋射(帶電粒子)時,這些物質會撞擊地球,地球所有物質都沉浸在輻射之中,這將對地球生物造成嚴重傷害。
雖然現實中地球不可能在短短的幾十年中停下來,但地球自轉速度的確是在不斷減慢的,在幾十億年後地球的自轉將會跟公轉同步,威爾斯的科幻小說《時間機器》中也描繪了這時地球上永遠的日落場面。但除了幻想之外,如此遙遠的未來是無法預測的。
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