Насколько быстро движется Земля?

Категория: Справочные статьи

Как землянин, легко поверить, что мы стоим на месте. В конце концов, нам не кажется, что мы несемся в космосе. Так как же быстро Земля движется вокруг Солнца?

Некоторые из самых ранних астрономов в зарегистрированной истории предположили, что мы живем в геоцентрической вселенной, в которой Земля находится в центре всего.

По их словам, Солнце вращалось вокруг нас, что вызывало восходы и закаты — то же самое для движения Луны и планет. Но даже тогда были некоторые вещи, которые не совсем соответствовали этим теориям. Например, иногда планета возвращалась в небо, прежде чем возобновить свое поступательное движение. Теперь мы знаем, что это возвратно-поступательное движение — которое называется ретроградным движением — происходит, когда Земля «догоняет» другую планету на своей орбите.

Например, Марс движется по орбите дальше от Солнца, чем Земля. Итак, в какой-то момент на орбитах соответствующих планет Земля догоняет Красную планету и проходит мимо нее. Когда мы проходим мимо Марса, он движется по небу назад, а затем снова вперед после того, как мы прошли.

Другая причина, по которой люди начали понимать, что мы не можем быть центром Вселенной, связана с наблюдением за параллаксом или очевидным изменением положения звезд относительно друг друга. В качестве простого примера параллакса поднимите указательный палец перед лицом на расстоянии вытянутой руки.

Смотрите на него только левым глазом, закрыв правый глаз. Затем закройте правый глаз и посмотрите на палец левым. Видимое положение пальца меняется. Это потому, что ваши левый и правый глаза смотрят на палец под немного разными углами. То же самое происходит на Земле, когда мы смотрим на звезды. Оборот вокруг Солнца занимает около 365 дней. Если мы посмотрим на звезду (расположенную относительно близко к нам) летом и снова посмотрим на нее зимой, ее видимое положение на небе изменится, потому что мы находимся в разных точках нашей орбиты.

Мы видим звезду с разных точек зрения. С помощью небольшого количества простых вычислений, используя параллакс, мы также можем определить расстояние до этой звезды.

Вращение Земли постоянно, но скорость зависит от того, на какой широте вы находитесь. Вот пример. По данным НАСА, окружность (расстояние вокруг самой большой части Земли) составляет примерно 24 898 миль (40 070 километров).

(Эта область также называется экватором.) Если вы считаете, что день длится 24 часа, вы разделите окружность на длину дня. Это дает скорость на экваторе около 1037 миль в час (1670 км / ч).

Однако на других широтах вы не будете двигаться так быстро. Если мы перемещаемся на полпути вверх по земному шару на 45 градусов по широте (северной или южной), вы вычисляете скорость, используя косинус (тригонометрическую функцию) широты. В хорошем научном калькуляторе должна быть доступна функция косинуса, если вы не знаете, как ее вычислить.

Косинус 45 равен 0,707, поэтому скорость вращения под углом 45 градусов составляет примерно 0,707 x 1037 = 733 миль / ч (1180 км / ч). Эта скорость уменьшается еще больше по мере того, как вы идете дальше на север или юг. К тому времени, как вы доберетесь до Северного или Южного полюсов, ваше вращение будет действительно очень медленным — для того, чтобы повернуть на месте, требуется целый день.

Космические агентства любят использовать вращение Земли. Например, если они отправляют людей на Международную космическую станцию, предпочтительным местом для этого является близость к экватору. Вот почему, например, из Флориды запускаются грузовые миссии на Международную космическую станцию. Выполняя это и запускаясь в том же направлении, что и вращение Земли, ракеты получают прирост скорости, чтобы помочь им лететь в космос.

Вращение Земли, конечно, не единственное движение в космосе. Согласно Корнеллу, наша орбитальная скорость вокруг Солнца составляет около 67 000 миль в час (107 000 км / ч). Мы можем рассчитать это с помощью базовой геометрии.

Во-первых, мы должны выяснить, как далеко путешествует Земля. Земля обращается вокруг Солнца за 365 дней. Орбита представляет собой эллипс, но для упрощения математики допустим, что это круг. Итак, орбита Земли — это длина окружности. По данным Международного союза астрономов, расстояние от Земли до Солнца, называемое астрономической единицей, составляет 92 955 807 миль (149 597 870 километров).

Это радиус (r). Длина окружности равна 2 x π x r. Таким образом, за год Земля проходит около 584 миллионов миль (940 миллионов км). Поскольку скорость равна пройденному расстоянию за время, скорость Земли рассчитывается путем деления 584 миллионов миль (940 миллионов км) на 365,25 дня и деления полученного результата на 24 часа, чтобы получить мили в час или км в час. Итак, Земля проходит около 1,6 миллиона миль (2,6 миллиона км) в день, или 66 627 миль в час (107 226 км / ч).

Солнце имеет собственную орбиту в Млечном Пути. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра Галактики, а Млечный Путь составляет не менее 100 000 световых лет в поперечнике. По данным Стэнфордского университета, мы находимся примерно на полпути от центра. Солнце и солнечная система движутся со скоростью 200 километров в секунду или со средней скоростью 448 000 миль в час (720 000 км / ч).

Даже с такой высокой скоростью Солнечной системе потребуется около 230 миллионов лет, чтобы облететь весь Млечный Путь. Млечный Путь тоже движется в космосе относительно других галактик. Примерно через 4 миллиарда лет Млечный Путь столкнется со своим ближайшим соседом, Галактикой Андромеды. Эти двое несутся друг к другу со скоростью около 70 миль в секунду (112 км в секунду). Следовательно, все во Вселенной находится в движении.

Нет никаких шансов, что вас сейчас выбросит в космос, потому что гравитация Земли настолько сильна по сравнению с ее вращением. (Это последнее движение называется центростремительным ускорением.) В своей самой сильной точке, которая находится на экваторе, центростремительное ускорение противодействует гравитации Земли только примерно на 0,3 процента.

Другими словами, вы этого даже не замечаете, хотя на экваторе вы будете весить немного меньше, чем на полюсах. НАСА заявляет, что вероятность остановки вращения Земли «практически равна нулю» в ближайшие несколько миллиардов лет. Теоретически, однако, если бы Земля внезапно прекратила движение, это имело бы ужасный эффект.

Атмосфера все еще двигалась бы с исходной скоростью вращения Земли. Это означает, что все будет сметено с земли, включая людей, здания и даже деревья, верхний слой почвы и камни, добавило НАСА. Что, если бы процесс был более постепенным? По данным НАСА, это более вероятный сценарий на протяжении миллиардов лет, потому что Солнце и Луна влияют на вращение Земли.

Это дало бы людям, животным и растениям достаточно времени, чтобы привыкнуть к изменениям. По законам физики, самое медленное, что Земля могла бы замедлить свое вращение, — это 1 оборот каждые 365 дней. Эта ситуация называется «солнечно-синхронной» и вынуждает одну сторону нашей планеты всегда быть обращенной к Солнцу, а другую сторону постоянно смотреть в противоположную сторону.

Для сравнения: Земля Луна уже находится в синхронном с Землей вращении, когда одна сторона Луны всегда обращена к нам, а другая — противоположна нам. Но вернемся к сценарию без вращения на секунду: были бы некоторые другие странные эффекты, если бы Земля полностью перестала вращаться, заявило НАСА.

Во-первых, магнитное поле, по-видимому, исчезнет, потому что считается, что оно частично генерируется спином. Мы потеряем наши красочные полярные сияния, и, вероятно, исчезнут и радиационные пояса Ван Аллена, окружающие Землю. Тогда Земля была бы обнажена перед яростью солнца. Каждый раз, когда он посылал корональный выброс массы (заряженные частицы) к Земле, он ударялся о поверхность и засыпал все радиацией. «Это серьезная биологическая опасность», — заявили в НАСА.