Угол наклона земной оси к плоскости. Что такое наклон земной оси вращения? В древности знали о наклоне земной оси

Если внимательно рассмотреть все объекты Солнечной системы, то без сомнения можно сказать, что Земле повезло. При формировании планет именно ей было суждено оказаться в правильном месте, где наиболее гармонично сочетаются все факторы для развития жизни. Парадокс, но даже с развитием прогресса в сфере изучения космоса и информационной доступности, не все люди имеют представление о космических параметрах Земли, а ведь именно их стоит поблагодарить не только человеку, но и всей природе за возможности, которые она предоставляет для развития жизненного цикла. Пора восполнить этот пробел.

Отдельное спасибо орбите, атмосфере и осевому наклону

Земля является третьей по удаленности от главной звезды планетой. Среднее расстояние до Солнца составляет около 149,5 млн.км, оно стало для нее оптимальным в плане соотношения температур - не слишком жарко в дневное и летнее время, и умеренно холодно ночью и зимой.

Земная орбита заслуживает уважения за свое расположение не только благодаря климату, но и за то, что нахождение на данном участке Солнечной системы создало возможности для формирования атмосферы, способствующей зарождению жизни, основу которой составляют азот и кислород.

Обратить внимание следует и на угол наклона земной оси к плоскости орбиты. Он составляет 23 градуса, благодаря ему на планете нет полностью затененных участков, каждый из них попеременно получает нужное количество света и тепла при смене времен года.

Воздух на Земле - это не только кислород...

С самого детства люди знают о значимости кислорода. Однако редко вспоминают о других составляющих.

В первую очередь к ним относится азот — этого газа даже больше, чем первого, в атмосфере по объему и его главная задача - нейтрализовать негативные свойства кислорода. Звучит странно? На самом деле, ничего удивительного нет, ведь если вспомнить химию, то известно, что газ О 2 обладает способностью создавать окислительные реакции, в чистом виде он способен даже сжечь дыхательные пути! Поэтому азот является подушкой безопасности для наших слизистых оболочек носа и легких.

Ну и конечно, немного углекислого газа присутствует, всего несколько сотых долей процента. Почему так мало, если столько людей на планете его ежесекундно выдыхают? Все очень просто: от человека углекислый газ передается растениям, которые при выдохе возвращают кислород в атмосферу. Вот такой круговорот!

Угол наклона земной оси и его дары

Как уже отмечалось выше, он позволяет любой точке планеты заряжаться солнечной энергией. Но не только в этом его заслуги. Наклоненная ось позволяет наблюдать такие явления, как времена года, которые являются следствием того, что на каждой широте солнечные лучи направляются под разными углами, изменяя их в течение всех 365 дней, в результате чего становится то теплее, то холоднее. А на полюсах можно стать свидетелем того, что более 180 дней солнце не заходит с небосвода, а другие 180 суток не восходит, потому что освещает противоположный полюс. Таким образом, за весь орбитальный цикл два полушария по очереди нагреваются и охлаждаются. Когда на одном из них лето - на другом в это же время зимние холода; с осенью и весной все аналогично. В каждое время года меняется продолжительность дня и ночи.

Если бы угол наклона земной оси был нулевым, то картина была бы более блеклой: день и ночь бы стабильно длились по 12 часов, а время года и температура были бы одинаковые, в зависимости от широты. Экватор был бы оазисом лета, средние широты не покидала бы осень, а на полюсах не было бы ни дня, ни ночи, а только вечное утро.

Особые отличия от соседних планет Земной группы

1. Наша планета является самой большой по размеру среди них. Венера, а особенно Марс и Меркурий в своих размерах существенно уступают ей.

2. Только на Земле присутствует кислород в достаточном количестве и в правильном соотношении, что важно для наличия жизни.

3. Имеет самое сильное магнитное поле, которое защищает от радиации и самый крупный естественный спутник - Луну.

4. Единственная из планет Земной группы обладает огромным запасом воды.

5. Расстояние до Солнца — около полутора сотен миллионов километров — оказалось счастливым для нее.

Заключение

Землю можно по праву назвать Раем! Нигде в ближайшей космической округе нет подобных благоприятных условий. И благодарить за это нужно космос, который создал комфортный угол наклона земной оси и благоприятные орбитальные параметры. Ни одна соседняя планета не имеет спутника, подобного Луне, воды, кислорода и жизни, которая в любом случае прекрасна. А от людей требуется только лишь ее любить и беречь. Наша планета этого достойна.

Схематическое изображение наклона земной оси вращения. Авторы и права: UniverseTodayRu

В древние времена, в различных культурах наша планета принимала разнообразные формы – от куба до более популярного плоского диска, окружённого морем. Но благодаря развитию астрономии, мы пришли к пониманию того, что на самом деле Земля имеет шарообразную форму (геоид), к тому же это одна из многих планет в нашей звёздной системе, которая вращается вокруг Солнца.

В течение последних нескольких столетий, в результате развития науки, эволюции научных инструментов и более комплексных наблюдений, астрономы с высокой точностью смогли определить истинную форму орбиты Земли. В дополнении к знанию точного расстояния до Солнца, мы также выяснили, что наша планета вращается вокруг него с определённым наклоном.

Наклон оси вращения – это угол на который отклонена ось вращения планеты от перпендикуляра, проведённого к плоскости её орбиты. Такого рода наклон небесного тела влияет на то, сколько солнечного света получает определённая точка на его поверхности в течение года. Наклон земной оси вращения составляет приблизительно 23,44° (или 23,439281°, если быть точным).

Наклон земной оси является основным фактором ответственным за сезонные изменения, происходящие на Земле в течение года. Когда северный полюс направлен к Солнцу, то в северном полушарии наступает лето, а в южном – зима. Когда же, спустя шесть месяцев, южный полюс разворачивается к Солнцу – наблюдается противоположная ситуация.

В дополнение к изменениям температуры, смена сезонов также приводит к изменениям в суточном цикле. Так летом, продолжительность дня больше, чем ночи, а Солнце поднимается выше в небе. Зимой дни становятся короче, а Солнце располагается ниже.

Более интересная ситуация наблюдается за северным полярным кругом: там сначала в течении почти шести месяцев Солнце не поднимается над горизонтом (явление известное как “полярная ночь”), а затем также в течении почти шести месяцев не заходит за горизонт (“полярный день”).

На этой иллюстрации показан вид на Землю из космоса. Авторы и права: NASA.

Четыре времени года можно привязать к четырём датам: солнцестояниям и равноденствиям. В северном полушарии, зимнее солнцестояние наблюдается 21 или 22 декабря, летнее солнцестояние – 20 или 21 июня, весеннее равноденствие – 20 марта, а осеннее равноденствие – 22 или 23 сентября. В южном полушарии, ситуация противоположная: дата летнего солнцестояния меняется с датой зимнего, а дата весеннего равноденствия – с датой осеннего.

Угол наклона Земли является относительно стабильными в течение длительного периода времени. Однако, земная ось постоянно раскачивается. Это явление, известное как прецессия, приводит к периодическому “переворачиванию” сезонов (примерно каждые 25 800 лет). Когда это произойдет, лето в северном полушарии будет наступать в декабре, а зима в июне.

Таким образом, вращение Земли вокруг своей оси – это не так уж и просто, как вы могли подумать. Во время научной революции для многих было настоящим откровением узнать, что Земля не является неподвижной точкой во Вселенной. Но даже тогда, такие астрономы как Коперник и Галилей считали, что орбита Земли является идеальной окружностью, и они не могли себе даже представить, как всё выглядит на самом деле. И лишь спустя долгое время мы поняли, что наклон оси нашей планеты приводит к серьёзным изменениям с течением времени – как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.

Смена сезонов, из-за которой мы сейчас мерзнем, на самом деле чрезвычайно важна для жизни на Земле . Времена года - важнейший механизм поддержания общего температурного режима на планете. Причина этого явления - наклон оси вращения Земли к плоскости эклиптики. Рене Геллер , сотрудник , считает, что астробиологии пока уделяют недостаточно внимания этому важному факту при оценке возможной обитаемости экзопланет.
«Наклон оси вращения и смена сезонов - важный момент в рассмотрении обитаемости экзопланеты , и он пока что почти полностью игнорируется», - говорит Геллер.
Для заполнения этой лакуны Геллер и его коллеги опубликовали две работы, посвященные эволюции оси наклона планеты под действием гравитационного поля звезды и других планет. Их исследование показало, что со временем наклон уменьшается, и особенно быстро это происходит для планет, находящихся в зонах обитания красных карликов , и именно таких потенциально обитаемых планет больше всего. Наклон оси вращения экзопланеты в таких условиях падает настолько быстро, что жизнь просто не успеет зародиться на подобной планете. Под такой сценарий подпадает и Глизе 581d , один из самых известных кандидатов на существование жизни.
Однако есть и хорошая новость. Для планет размером с Землю, обращающихся около солнцеподобных звезд, время падения наклона до опасного значения составляет миллиарды лет. В такой ситуации находится планета Кеплер-22b , первая похожая на Землю экзопланета в зоне обитания.
Наклон земной оси вращения к плоскости эклиптики сейчас составляет около 23.5 градусов, но его эволюция в геологическом масштабе времени пока неизвестна. В целом этот наклон, а также вращение вокруг собственной оси (смена дня и ночи) приводят к тому, что разница между максимумом и минимумом температур на Земле составляет около 111 градусов. Внушительный перепад, но что будет, если убрать наклон оси Земли?

При наклоне оси вращения менее 5 градусов экваториальные регионы будут всегда получать максимум тепла. Одновременно полюса не будут получать почти ничего: солнечные лучи будут просто «соскальзывать» с поверхности Земли, не нагревая ее, тогда как сейчас южный полюс повернут к Солнцу. В результате образуется мощный градиент температуры в зависимости от широты. В таких условиях все зависит от удачи. Планета может потерять всю свою атмосферу из-за ее нагрева над экватором, в результате которого нагретый воздух будет улетать в космос, преодолевая земное притяжение. Если же этого не случится, то в средних широтах могут быть области, пригодные для жизни.
Планета приобретает наклон оси вращения в ходе формирования под действием гравитационных полей других объектов. Точно так же их гравитационное поле может привести к потере наклона. Группа Геллера провела моделирование этого процесса для Глизе 581d. В моделировании учитывались только сама планета и ее звезда. Поскольку гравитационное поле звезды сильнее притягивает ту сторону, которая к ней ближе, возникают деформирующие приливные силы, изменяющие форму планеты. Возникающее при этом трение приводит к демпфированию угловой скорости планеты и, как результат, уменьшению ее наклона. За аналогичные процессы на Земле ответственна Луна .
«Момент, возникающий при действии приливных и гравитационных сил, стремится расположить планету так, чтобы ее ось вращения была перпендикулярна линии, соединяющей центры масс», - поясняет Геллер.
Время, за которое планета теряет наклон, зависит от звезды. Чем слабее светит звезда, тем ближе должна быть к ней планета, чтобы попасть в обитаемую зону. Для многих звезд планеты должны иметь обриты, не превышающие орбиту Меркурия в Солнечной системе. Но чем ближе планета к звезде, тем сильнее на нее действует гравитация и, значит, тем быстрее она теряет наклон оси вращения.
Для планеты, имеющей размеры и массу Земли и находящейся в зоне обитания звезды, имеющей массу в четверть Солнца наклон оси вращения исчезает менее чем за 100 миллионов лет. Оказывается, для сохранения оси вращения в течение длительного времени условия должны именно такие, в которых мы живем. Земля способна сохранить заметный наклон в течение миллиарда лет только если звезда имеет массу не менее 90% солнечных.
«Мы обнаружили, что похожие на Землю планеты в зонах обитания легких звезд теряют наклон в течение времени, заметно меньшего времени эволюции жизни на Земле», - говорит Геллер.
Наклоны осей сверхземель также должны быстро убывать, если они вращаются около красного карлика. Глизе 581d, сверхземля , обращается вокруг красного карлика массой всего в 31% солнечной, а возраст всей системы составляет около 9 миллиардов лет - в два раза больше, чем у Солнечной системы. Так что эта планета должна была потерять наклон давно.

Кроме потери угла наклона оси вращения, приливные силы вызывают постепенную потерю угловой скорости, в результате чего планета оказывается повернутой одной стороной к светилу. Это еще более губительно для жизни.
Для звезд, сравнимых с Солнцем, зона обитания лежит намного дальше. Земля - один из примеров такой ситуации. Но кроме звезды, есть и другие факторы, влияющие на наклон. Наличие луны и других планет приводит к появлению новых гравитационных сил. В Солнечной системе больше всего следует опасаться Юпитера , но нам повезло. От влияния этой огромной планеты Землю спасла Луна, компенсирующая его гравитационное воздействие.
А вот Марсу не повезло. Влияние Юпитера может поворачивать ось вращения этой планеты на 60 градусов за миллион лет. Такие резкие перепады температур и перемещения ледников были бы фатальны для жизни.
Моделирование с учетом других планет и лун группа Геллера еще не провела из-за большой вычислительной сложности работы. Однако их модель позволяет это сделать. Однако, точный расчет может подождать. В любом случае текущий уровень развития телескопов не позволяет наблюдать вращение экзопланет, так что любая теория, касающаяся наклона оси вращения, не может быть проверена.

Земная ось нашей планеты в северном векторе направлена к точке, где находится звезда второй величины, называемая Полярной, в хвостовой части

Эта звезда в течение суток очерчивает на небесной сфере небольшую окружность радиусом около 50 минут дуги.

В древности знали о наклоне земной оси

Очень давно, во II веке до н. э., астроном Гиппарх открыл, что эта точка является подвижной на звёздном небе и медленно перемещается навстречу движению Солнца.

Он рассчитал скорость данного движения в 1° за столетие. Данное открытие получило название Это ход впереди, или предварение равноденствия. Точное значение этого движения, постоянной прецессии, равно 50 секундам в год. Исходя из этого, полный цикл по эклиптике составит примерно 26 000 лет.

Точность важна для науки

Вернёмся к вопросу о полюсе. Определение его точного положения среди звёзд - есть одна из важнейших задач астрометрии, которая занимается измерениями дуг и углов на небесной сфере с целью определения и планет, собственных движений и расстояний до звёзд, а также решением задач практической астрономии, важных для географии, геодезии и навигации.

Найти положение полюса мира можно с помощью фотографии. Представьте себе длиннофокусную фотографическую камеру, осуществлённую в виде астрографа, направленную неподвижно на область неба близ полюса. На такой фотографии каждая звезда опишет более или менее длинную дугу окружности с единым общим центром, который и будет полюсом мира - той точкой, куда направлено вращение земной оси.

Немного об угле наклона Земной оси

Плоскость небесного экватора, будучи перпендикулярной к земной оси, так же изменяет своё положение, чем и вызывается движение точек пересечения экватора с эклиптикой. В свою очередь, притяжение Луной экваториального смещения стремится повернуть Землю таким образом, чтобы её экваториальная плоскость пересекала Луну. Но в данном случае эти силы действуют не на а на массы, образующие экваториальное вздутие её эллипсоидальной фигуры.

Представим шар, вписанный в земной эллипсоид, которого он касается в полюсах. Такой шар притягивается Луной и Солнцем силами, направленными к его центру. По этой причине сохраняется неизменной земная ось. Это притяжение, действующее на экваториальное вздутие, стремится повернуть Землю таким образом, чтобы экватора и притягивающего её объекта совпадали, создавая этим опрокидывающий момент.

Солнце в течение года дважды отдаляется от экватора до ± 23,5°, а удаление Луны от экватора в течение месяца достигает почти ± 28,5°.

Детская игрушка волчок открывает небольшую тайну

Если бы Земля не вращалась, то она стремилась бы наклоняться, как бы кивая, так, чтобы экватор все время следил за Солнцем и Луной.

Правда, вследствие огромной массы и инерции Земли, такие колебания были бы очень незначительными, так как на столь быструю смену направлений Земля не успевала бы реагировать. Мы хорошо знакомы с этим явлением на примере детского волчка. стремится опрокинуть волчок, но центростремительная сила защищает его от падения. В итоге, ось движется, описывая коническую форму. И чем быстрее движение, тем более узкая фигура. Точно так же себя ведёт и земная ось. Это и является неким гарантом её стабильного положения в пространстве.

Угол наклона Земной оси влияет на климат

Земля совершает движение вокруг Солнца по орбите, которая практически сходна с окружностью. Наблюдение за скоростью звёзд, расположенных поблизости эклиптики, представляет, что во всякий момент мы приближаемся к одним звёздам и отдаляемся от противоположных им на небе со скоростью 29,5 километров в час. Перемена времён года является результатом того. Существует наклон земной оси к плоскости орбиты и составляет около 66,5 градусов.

Из-за небольшой эллиптической орбиты, планета в январе несколько ближе к Солнцу, чем в июле, но отличие в дистанции не существенно. Поэтому влияние на получение тепла от нашей звезды малозаметно.

Учёные считают, что земная ось - это нестабильный параметр нашей планеты. Как показывают исследования, угол наклона земной оси по отношению к плоскости её орбиты в прошлом был иным и периодически изменялся. По дошедшим к нам легендам о гибели Фаэтона в описаниях Платона существует упоминание о смещении оси в это ужасное время на 28°. Эта катастрофа имела место быть более десяти тысяч лет назад.

Немного пофантазируем и изменим угол наклона Земли

Имеющийся сегодня угол земной оси по отношению к плоскости орбиты составляет 66,5° и обеспечивает не столь резкое колебание температур зима - лето. К примеру, если этот угол составлял бы около 45°, что бы происходило на широте Москвы (55,5°)? В мае солнце при таких условиях достигнет зенита (90°) и сместится до 100° (55,5°+45°=100,5°).

При таком интенсивном движении Солнца весенний период проходил бы намного быстрее, и в мае бы достигал пика температур, как на экваторе при максимальном солнцестоянии. Затем слегка бы ослаблялся, так как солнце, проходя зенит, уходило бы немного дальше. Затем возвращалось назад, проходя зенит снова. В течение двух месяцев, в июле и мае, наблюдалась бы несносная жара, около 45-50 градусов Цельсия.

Теперь рассмотрим, что бы происходило с зимой, к примеру, в Москве? После прохождения второго зенита, наше светило опустилось бы в декабре месяце до 10 градусов (55,5°-45°=10,5°) над горизонтом. То есть с приближением декабря, солнце выходило бы на более короткий срок, чем сейчас, невысоко поднимаясь над горизонтом. В этот период солнце светило бы по 1-2 часа в сутки. При таких условиях ночная температура опустится ниже отметки -50 градусов Цельсия.

Каждая версия эволюции имеет право на жизнь

Как мы видим, для климата на планете немаловажно, под каким углом земная ось. Это основополагающее явление в мягкости климата и условий жизни. Хотя, возможно, при иных условиях на планете, эволюция пошла бы несколько другим путём, создав новые виды животных. А жизнь продолжала бы существовать в другом своём многообразии, и, возможно, нашлось бы место «иному» человеку в нем.

> > > Наклон Земли

Наклон оси Земли : описание земной оси по отношению к эклиптике Солнечной системы с фото, смена сезонов, северный и южный полюса, характеристика прецессии.

Ранее полагали, что наша планета могла быть плоской, зигзагообразной или кубической формы. Но длительные изучения показывают, что мы один из сфероидов, совершающих обороты вокруг нашей звезды.

Мы многое знаем об орбитальном пути, удаленности от Солнца, а также об осевом наклоне. Давайте же разберемся в том, как выглядит наклон Земли.

Наклон Земли и земная ось

Вертикальная планетарная ось вращения расположена под определенным углом. Это приводит к тому, что солнечные лучи распределяются неравномерно в течение года. Угол достигает 23.44°.

Влияние наклона Земли

Сезонные отличия

Именно этому наклону оси Земли мы должны быть благодарны за смену времен года. Когда северный полюс повернут к звезде, то на нем начинается лето, а на южном – зима. Через 6 месяцев они меняются местами.

Кроме того, угол наклона Земли влияет на суточный цикл. Летом Солнце поднимается выше и день длится дольше. Наиболее экстремальная ситуация наблюдается над полярным кругом, где дневной свет часть года отсутствует, а также 6 месяцев темноты на Севером полюсе (полярная ночь). На Южном полюсе противоположная ситуация, когда день может охватывать 24 часа!

Сезоны определяются моментами солнцестояний (21 декабря и 21 июня) и равноденствий (20 марта и 22 сентября).

Изменения во времени

Длительное время осевой наклон остается стабильным. Но существует такой момент как нутация – раскачивание с периодичностью в 18.6 лет. Ось проходит через этот процесс, из-за чего немного отклоняется.

Прецессия приводит к тому, что дата сезонов меняется с цикличностью в 25800 лет. Это не только вызывает отличие между сидерическими и тропическим годами, но и переворачивает сезоны. То есть, на северном полушарии лето настанет в декабре, а зима в июне.

Также от прецессии зависит перемена длительности дня. Это момент, когда меняются даты перигелия и афелия. В общем, вы видите, что осевое вращение и орбитальный путь связаны с многими факторами. Поверьте, что когда-то люди были шокированы узнав, что Земля способна двигаться. Даже Коперник с Галилеем полагали, что мы живем на идеальном шаре.