地球運行軌道是圓形會怎麼樣
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地球運行軌道是圓形會怎麼樣,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,如果地球運行軌道是圓形會怎麼樣?
地球運行軌道是圓形會怎麼樣1
地球公轉的時候爲啥是橢圓形軌跡,如果是圓形會發生什麼?
可能有人會認爲,地球在圍繞太陽公轉的過程中,一會兒遇太陽遠,一會兒遇太陽近,這樣就造成了地球上的一年四季,但事實卻並非如此,要知道地球可以分爲南北半球,而這兩個半球的季節是相反的,比如說北半球是冬季的時候,南半球就是夏季,而此時正是地球離太陽最近的時候。
實際上,地球上之所以存在一年四季,其實是因爲地球的自轉軸與地球的公轉軌道平面就一個大約66度34分的夾角,也就是所謂的“歪着轉”,這就造成了太陽光在地球表面的直射點,會有規律在南迴歸線和北迴歸線之間來回移動,進而造成地球表面的溫度出現週期性的變化。
如果地球沒有“歪着轉”會怎麼樣?
如果地球沒有“歪着轉”,就意味着地球的自轉軸垂直於地球的公轉軌道平面,在這種情況下,太陽光的直射點就會固定在地球的赤道區域,而地球表面所有的區域的溫度也就因此而固定下來,緯度越高的區域,溫度就越低,並且不會出現季節變化。
可以想象的是,地球上的那些依賴季節變化而生長的植物將遭到重創,除此之外,地球上也不再有季風以及季風洋流,由此帶來的種種後果將是人類難以承受的。然而這還沒完,實際上,如果這樣的事情真的發生了,那麼情況可能比想象中的更糟糕。
如果地球沒有“歪着轉”,地球可能會變成一個“大雪球”
在太陽輻射量相同的情況下,地球表面能夠獲得多少來自太陽的能量,主要依賴於地表反照率(即單位面積內被地表反射回宇宙空間的太陽輻射與太陽的總輻射量的百分比)。
對於不同的地面狀況,地表反射率也會出現很大的差異,其中冰雪的反照率是相當高的,一般都在50%以上,而非常“乾淨”的冰蓋,其反照率更是可以高達90%左右。
地球的兩極都覆蓋着厚厚的冰雪,隨着季節的變化,地球兩極的冰雪也會出現季節性的融化,總的來講,冰雪量會保持一個動態的平衡。
如果地球沒有“歪着轉”,那麼地球兩極很多本來應該在夏季融化的冰雪就不會再融化,由於地球大氣層中的空氣是不斷流動的,因此當那些含有水分的空氣流動到地球兩極時,其中的大部分水分就會被長期固定下來。
隨着這個過程的持續,地球兩極的'冰雪量就會一直增加,當增加到一定程度的時候,地球兩極的冰雪就會逐漸向低緯度的區域蔓延。
在這種情況下,就會出現一種使冰雪擴散的正反饋機制,即:冰雪會將太陽輻射大量地反射回宇宙空間,這會造成其所在區域的溫度出現下降,下降的溫度又會促使更多的冰雪形成,進而將更多的太陽輻射反射回宇宙空間……
如此一來,由地球兩極開始蔓延的冰雪層將持續處於一種“發展壯大”的狀態,其覆蓋的區域會不斷地增加,並向緯度更低的區域蔓延,最終將地球變成一個“大雪球”。
當然了,既然地球沒有“歪着轉”,那麼地球赤道附近區域就會一直接收到很強的太陽輻射,可能就會存在一些沒有被完全凍結的區域,因此屆時的地球或許將是上圖這個樣子。
結語
上述推測的理論依據,來自於南斯拉夫學者米蘭科維奇(Milankovitch)提出的“米蘭科維奇假說”。
簡而言之,米蘭科維奇在研究地球的軌道參數(如地球的離心率、軌道的進動、自轉軸傾角等)與地球氣候的關係時,發現地球自轉軸相對於地球的公轉軌道平面的傾斜角會在大約22度與24.5度之間循環變化,而當其傾斜角達到最小時,就可能會在地球上造成“冬天的積雪不會融化”這種現象,並在我們前文所述的正反饋機制的作用下引發地球上的“冰河期”。
值得一提的是,“米蘭科維奇假說”於1920年提出,但因爲沒有足夠的證據,所以在該理論提出之後的很長一段時間裏都沒有得到科學界的認同。
直到20世紀70年代,地質學家才藉助現代科技取得了珍貴的深海海底樣本,並從中分析出了過去幾十萬年時間裏海洋氣候的變化數據,最終得出的研究結果表明,“米蘭科維奇假說”描述的情況與地球過去的氣候變化週期基本一致,自此之後,該假說逐漸被大多數人的接受。
總而言之,地球是還像現在這樣“歪着轉”比較好。
地球運行軌道是圓形會怎麼樣2
假設地球繞太陽運行的軌道是完美的圓形,完美的圓形意味着,在這樣的軌道上,地球以完全相同的速度圍繞太陽旋轉,到太陽的距離也不變。這當然沒問題,畢竟圓的這個形狀是這樣定義的。
只是物理上對這個有要求而已,要在這個圓形軌道上運行,必須滿足一個動力學平衡。也就是說,地球受到太陽的重力與地球圍繞太陽圓周運動產生的“離心力”完全相同。當然,都假設了完美的圓形軌道,這兩種力量顯然是平等的,沒有任何問題。但是要記住,重力的大小與地球和太陽之間的距離有關。離心力的大小不僅與距離有關,還與地球繞太陽運行的速度有關。
具體公式不必特別明確,只需要大致的概念。太陽系裏不僅有太陽和地球,還有許多其他天體。這張照片現在是太陽系內部的行星軌道圖,除了標記的水星、真星、地球和火星以外,所有的線都是已知的近地小行星的軌道。看起來不濃密嗎?
在這種環境下,圍繞太陽旋轉,與近地小行星相撞是遲早的事。不管小行星有多大,如果撞上地球,地球的速度一定會改變。你記得速度和離心力有關嗎?碰撞後,地球的速度稍微加快,離心力就會增大,到太陽的距離也會開始增大。相反,如果碰撞後地球的速度慢一點,地球和太陽之間的距離就會開始變小。
在這兩種情況下,地球將無法再沿着原先假定的“完美圓形”軌道運行。幸運的是,有一種在離心力和重力之間實現動態平衡的方法,使地球能夠沿着不太完美的圓形軌道繼續繞太陽運行,而不會碰撞或落到太陽上。這種軌道就是橢圓。
地球受到過這樣的衝擊嗎,問6500萬年前的恐龍,或者仰望凹凸不平的月亮,可以告訴你肯定的答案。碰撞只是極端的例子,即使不直接碰撞,其他天體也可以通過重力的遠程作用改變地球的運行速度。因此,即使地球的軌道一度是完美的圓,也不能維持到今天,已經受到各種影響,變成了橢圓。更何況,圓只是橢圓的特殊形式,地球繞太陽的軌道可能一開始就不圓。
地球運行軌道是圓形會怎麼樣3
若地球停止旋轉,又將會是怎麼樣的?
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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