地球的運行軌跡是什麼形狀
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地球的運行軌跡是什麼形狀,在現實生活中,很多人都知道地球是圍繞着太陽公轉的,而公轉的運行軌道呈現了一個形狀,下面就爲大家分享下地球的運行軌跡是什麼形狀。
地球的運行軌跡是什麼形狀1
地球公轉軌道的形狀是一個橢圓。
地球公轉軌道的半長軸爲14,900萬千米,半短軸爲14,958萬千米,其偏心率爲0.0167%,說明地球公轉軌道非常接近於圓形。
地球運行軌跡爲什麼是橢圓
橢圓的軌道是地球對附近的天體引力的折中。僅有一個行星和一個恆星的系統是沒有任何意義的。早期的太陽系在形成過程中,原始的行星受到了小行星的撞擊和其他一系列擾動,才導致橢圓軌道的形成。這叫行星徙動理論。
太陽在帶着太陽系的所有行星,在宇宙中進行着運動。而任何物體都是有慣性的,這就導致了原本從理論上來說應該是圓形的軌道發生了變形,形成了所謂的橢圓形軌道。行星運行的軌跡遠比我們想象的要複雜,也就是地球自誕生那日起就沒有回到過同一點上,不是簡單的圓形或橢圓形軌道,而是更復雜的螺旋形軌道
搜尋系外行星方法:
1、天體測量法。天體測量法是搜尋太陽系外行星最古老的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨着時間的改變而改變。如果恆星有一顆行星,則行星的重力將造成恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來,恆星和行星圍繞着它們共同的質心旋轉。由於恆星的質量比行星大得多,它的運行軌道比行星小得多。
2、視向速度法。視向速度法利用了恆星在行星重力的作用下在一條微小的圓形軌道上移動這個事實,目標是測量恆星向着地球或離開地球的運動速度。根據多普勒效應,恆星的視向速度可以從恆星光譜線的移動推導出來。
3、凌日法。當行星運行到恆星前方的時候,恆星的光芒會相應減弱。光芒減弱的程度取決於恆星和行星的體積。在恆星HD 209458的例子中,它的光芒減弱了1.7%。天文學家用凌日法發現了恆星HD 209458的行星HD 209458b。
地球的運行軌跡是什麼形狀2
地球爲什麼會公轉
地球繞日公轉的原因是錯蹤複雜的,這要追溯到太陽系形成之時。
現在對太陽系形成的主流學說是“星雲假說”。
星雲假說主張太陽系從一巨大的有幾光年跨度的分子云的碎片引力塌陷的過程中形成。幾十年前,傳統觀點還是認爲太陽是在相對孤立中形成的,但對古隕石的研究發現短暫的同位素(如鐵-60)的蹤跡,該元素只能在爆炸及壽命較短的恆星中形成。這顯示在太陽形成的過程中附近發生了若干次超新星爆發。
其中一顆超新星的衝擊波可能在分子云中造成了超密度區域,導致了這個區域塌陷,從而觸發了太陽的形成。因爲只有大質量、短壽恆星纔會產生超新星爆發,太陽一定是在一個產生了大質量恆星的一個大恆星誕生區域裏(可能類似於獵戶座星雲)形成。
這些被稱爲“前太陽星雲”的塌陷氣體區域中的一部分將形成太陽系。這一區域直徑在7000到20,000天文單位(AU)其質量剛好超過太陽。它的組成跟今天的太陽差不多。由太初核合成產生的元素氫、氦、和少量的鋰組成了塌陷星雲質量的98%。剩下的2%質量由在前代恆星核合成中產生的金屬重元素組成。在這些恆星的晚年它們把這些重元素拋射成爲星際物質。
因爲角動量守恆,星雲塌陷時轉動加快。隨着星雲濃縮,其中的原子相互碰撞頻率增高,把它們的動能轉化成熱能。其質量集中的中心越來越比周邊環繞的盤熱。大約經過100,000年,在引力、氣體壓力、磁場力和轉動慣量的相互競爭下,收縮的星雲扁平化成了一個直徑約200AU的原行星盤,並在中心形成一個熱緻密的原恆星。
太陽系裏諸多行星均被認爲成形於“太陽星雲”,而太陽星雲是太陽形成中剩下的氣體和塵埃形成的圓盤狀雲。目前被接受的行星形成假說稱爲吸積,在這裏行星從繞原恆星的軌道上的塵埃顆粒開始形成。
通過直接收縮,這些顆粒形成一到十公里直徑的塊狀物, 然後它們互相碰撞形成更大的尺寸約5公里的天體(微行星)。透過進一步相撞逐漸加大它們的尺寸, 在接下來的幾百萬年中大約每年增加幾釐米。
總之,太陽系恆星太陽的形成和地球的形成都是比較激烈的過程,最終形成比較穩定的狀態,地球與太陽之間的引力決定了要想達到一個穩定狀態,以太陽爲參照物,地球必然要相對太陽做圓周運動,反之亦然,否則要麼被太陽俘獲,要麼逃到太陽引力的'逃逸速度,飛離太陽,因此,地球與太陽的運動狀態很可能也是一種自然選擇的結果。
地球繞日公轉的軌道之所以是橢圓而不是完美的正圓,是太陽系其他行星以及太陽系以外整個宇宙引力作用的結果。
地球的運行軌跡是什麼形狀3
地球爲什麼會繞太陽轉?
嚴格地來說,地球並不是單純的受到太陽的引力繞太陽公轉。而是繞着地球與太陽組成系統的的質量中心而轉動(如果不考慮其它天體的影響)。
我們要知道太陽是太陽系的中心天體,而地球只是太陽系中一顆普通的行星,太陽的質量是地球質量的33萬倍,日地的公共質量中心離太陽中心僅450千米。
這個距離與約爲70萬千米的太陽半徑相比,實在是微不足道的,與日地1.5億千米的距離相比,那就更小了。
迄今爲止,我們也只能根據物理去解釋這個話題,要知道宇宙中並不是任何物質都是靜止不動的,就算再大的物質,它們都是由最小的物質也就是原子組成。
無時無刻都在運轉的以原子核爲中心的物質構成了整個宇宙中的所有一切物質的存在,旋轉的質子和電子同時具備了引力的,這就是引力作用的必然結果。
地球公轉是指地球按一定的軌道環繞太陽的運動,方向是自西向東(與自轉方向一致),即地球的北極上空向下俯瞰地球呈現逆時針,從南極上空俯瞰的話就是順時針。
而地球的公轉是一種週期性的圓周運動,因此地球的公轉包括角速度和線速度兩個方面,如果採用一個恆星年作爲地球公轉的週期,由於地球公轉的平均角速度是每年360°,也就是經過365.2564日地球公轉360°,計算得知每日公轉0.986°,即平均角速度爲1°/天。
又由於地球軌道總長度爲940000000千米,換句話說就是經過365.2564日地球就公轉了9.4億千米,可以計算,線速度=940,000,000KM/365天=940,000,000秒/(365x24x3600)秒=29.8千米,大約也就是每秒30千米。
萬有引力定律和開普勒定律。
由於太陽和地球之間有萬有引力的作用,所以導致了地球圍繞太陽作週期性運行,而萬有引力和地球公轉所產生的離心力之間處於平衡狀態,地球才得以穩定運行。
曾經也有科學家們認爲行星的運行軌道是標準的圓形,但是隨着開普勒對行星軌道的深入研究,這一說法才漏出了破綻。
開普勒在對火星運行的觀測數據的基礎上編制更加詳細的火星運行週期表,很快他發現火星並不是在軌道上按照正圓形運行,相反火星總是“出軌”。
因此,開普勒認爲或許天體的軌道運行應該是帶有一定偏心率的橢圓,在一定的深入研究後,著名的開普勒第一定律和第二定律就這樣誕生了。
由開普勒運動第二定律(對於每一個行星而言,太陽和行星的連線在相等的時間內掃過相等的面積)SAB=SCD=SEK 可以得到。
地球公轉速度與日地距離是有關係的,由於地球的運動軌跡是橢圓軌道,那地球公轉的角速度和線速度就不是一個固定的值,會隨着日地距離的變化而改變。
在近日點時,公轉的速度會比較快,據計算角速度爲1°1′11〃/日,線速度爲30.3千米/秒;在遠日點的時候,地球公轉的速度就比較慢,據計算角速度爲57′11〃/日,線速度爲29.3千米/秒。
地球的公轉帶來的現象:比如四季的形成、季節的變化、晝夜長短的變化和五帶的劃分 等等。
地球在進行公轉時,地軸是傾斜的,並且它的空間指向保持不變。由於地球在公轉軌道的不同位置,地球表面受太陽照射的情況也就不完全相同,就產生了季節。至於地球的公轉爲什麼可以形成那麼多現象,這裏就不一一舉例了。
有人這時候提出疑問既然地球繞太陽轉,每個週期的速度可以說是毫秒不差,軌跡卻是橢圓的。
是不是有個力干擾軌道的運行?
其實不然,從開普勒定律我們能夠看出,行星圍繞恆星運轉軌道是橢圓形就是一個定律,並不是由於其它作用力導致的。
這是標準的橢圓方程,其中e爲該橢圓的偏心率,也就是說當e=0時,行星公轉軌道爲正圓形;當 0
地球繞太陽公轉軌道是一個橢圓形,這是由地球與太陽之間的距離、公轉初始速度以及太陽質量共同決定的,其偏心率介於0和1之間,並非有另外的一個作用力干擾。
地球的公轉軌道爲什麼是橢圓?
我們知道,太陽是在太陽系的中心,然後八大行星一圈一圈的以圓形圍繞太陽進行運動。但是實際上根據開普勒第一定律,地球圍繞太陽公轉的軌道是一個橢圓,而且這個橢圓的偏心率e=0.0549,非常接近標準圓。
在太陽系內,各個行星圍繞太陽進行運動,在此同時太陽系也在銀河系中圍繞着銀心運動,這樣就可以理解爲是太陽在牽引着各個行星圍繞銀心運動。
那也就是說我們的地球是在小範圍內圍繞太陽運動,大範圍內圍繞銀心運動,於是地球就受到了兩個離心力。
那如果當地球運動到太陽與銀心之間時,此時的兩個離心力方向相反,離心力就會減小,這個時候地球受到太陽的萬有引力將大於離心力,於是地球會向太陽靠近,形成了近日點。
如果當地球位於太陽和銀心的同側,兩離心力方向相同,離心力發生疊加會變大,太陽的萬有引力小於離心力,地球就會發生遠離太陽的現象,這個時候形成了遠日點,這就形成了一個橢圓軌道。
舉個例子來理解一下,如果站在公交車裏,車子向右側轉彎,這個時候你肯定會因爲離心力增加而被甩向左側。我們也可以通過計算來證明地球公轉呈現橢圓軌跡,由圓周運動的向心力公式F=mv/r,這時的向心力F爲是由太陽引力的GMm/r提供。
所以就有mv/r=GMm/r,得地球的公轉速度v=√GM/r(r是日地平均距離,M爲太陽質量,G爲萬有引力常數),通過這個式子可以發現地球的公轉速度只與日地距離有關,而日地距離會發生變化,所以速度也會發生變化。
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