Sin dal XVI secolo, quando Nicolaus Copernicus dimostrò che la Terra ruotava attorno al Sole, gli scienziati hanno lavorato instancabilmente per comprendere la relazione in termini matematici. Se questo luminoso corpo celeste - da cui dipende le stagioni, il ciclo diurno e tutta la vita sulla Terra - non ruota attorno a noi, allora qual è esattamente la natura della nostra orbita attorno?
Per diversi secoli, gli astronomi hanno applicato il metodo scientifico per rispondere a questa domanda e hanno determinato che l'orbita terrestre attorno al Sole ha molte caratteristiche affascinanti. E ciò che hanno scoperto ci ha aiutato a capire perché misuriamo il tempo nel modo in cui lo facciamo.
Caratteristiche orbitali:
Innanzitutto, la velocità dell'orbita terrestre attorno al Sole è di 108.000 km / h, il che significa che il nostro pianeta percorre 940 milioni di km durante una singola orbita. La Terra completa un'orbita ogni 365.242199 giorni solari medi, un fatto che spiega molto perché è necessario un giorno di calendario aggiuntivo ogni quattro anni (ovvero durante un anno bisestile).
La distanza del pianeta dal Sole varia quando orbita. In effetti, la Terra non è mai alla stessa distanza dal Sole di giorno in giorno. Quando la Terra è più vicina al Sole, si dice che sia al perielio. Ciò si verifica intorno al 3 gennaio di ogni anno, quando la Terra si trova a una distanza di circa 147.098.074 km.
La distanza media della Terra dal Sole è di circa 149,6 milioni di km, che viene anche definita unità astronomica (AU). Quando si trova alla sua distanza più lontana dal Sole, si dice che la Terra sia ad afelio - che accade intorno al 4 luglio dove la Terra raggiunge una distanza di circa 152.097.701 km.
E quelli di voi nell'emisfero settentrionale noteranno che il clima "caldo" o "freddo" non coincide con la vicinanza della Terra al Sole. Ciò è determinato dall'inclinazione assiale (vedi sotto).
Orbita ellittica:
Successivamente, c'è la natura dell'orbita terrestre. Piuttosto che essere un cerchio perfetto, la Terra si muove attorno al Sole in un modello circolare o ovale esteso. Questo è ciò che è noto come un'orbita "ellittica". Questo modello orbitale è stato descritto per la prima volta da Johannes Kepler, un matematico e astronomo tedesco, nel suo lavoro fondamentale Astronomia Nova (Nuova astronomia).
Dopo aver misurato le orbite della Terra e di Marte, notò che a volte le orbite di entrambi i pianeti sembravano accelerare o rallentare. Ciò coincise direttamente con l'afelio e il perielio dei pianeti, il che significa che la distanza dei pianeti dal Sole portava una relazione diretta con la velocità delle loro orbite. Significava anche che sia la Terra che Marte non orbitavano attorno al Sole in schemi perfettamente circolari.
Nel descrivere la natura delle orbite ellittiche, gli scienziati usano un fattore noto come "eccentricità", che è espresso sotto forma di un numero compreso tra zero e uno. Se l'eccentricità di un pianeta è vicina allo zero, l'ellisse è quasi un cerchio. Se è vicino a uno, l'ellisse è lunga e slanciata.
L'orbita terrestre ha un'eccentricità inferiore a 0,02, il che significa che è molto vicina all'essere circolare. Ecco perché la differenza tra la distanza della Terra dal Sole al perielio e l'afelio è molto piccola, inferiore a 5 milioni di km.
Cambio stagionale:
Terzo, c'è il ruolo dell'orbita terrestre nelle stagioni, di cui abbiamo parlato sopra. Le quattro stagioni sono determinate dal fatto che la Terra è inclinata di 23,4 ° sul suo asse verticale, indicato come "inclinazione assiale". Questa stranezza nella nostra orbita determina i solstizi - il punto nell'orbita della massima inclinazione assiale verso o lontano dal Sole - e gli equinozi, quando la direzione dell'inclinazione e la direzione verso il Sole sono perpendicolari.
In breve, quando l'emisfero nord è inclinato lontano dal Sole, sperimenta l'inverno mentre l'emisfero meridionale vive l'estate. Sei mesi dopo, quando l'emisfero nord è inclinato verso il sole, l'ordine stagionale è invertito.
Nell'emisfero settentrionale, il solstizio d'inverno si verifica intorno al 21 dicembre, il solstizio d'estate è vicino al 21 giugno, l'equinozio di primavera è intorno al 20 marzo e l'equinozio d'autunno è circa il 23 settembre. L'inclinazione assiale nell'emisfero meridionale è esattamente l'opposto della direzione nell'emisfero settentrionale. Pertanto, gli effetti stagionali nel sud sono invertiti.
Mentre è vero che la Terra ha un perielio, o punto in cui è più vicino al sole, e un afelio, il suo punto più lontano dal Sole, la differenza tra queste distanze è troppo minima per avere un impatto significativo sulle stagioni terrestri e clima.
Punti di Lagrange:
Un'altra caratteristica interessante dell'orbita terrestre attorno al Sole ha a che fare con i punti di Lagrange. Queste sono le cinque posizioni nella configurazione orbitale della Terra attorno al Sole in cui la forza gravitazionale combinata della Terra e del Sole fornisce esattamente la forza centripeta necessaria per orbitare con loro.
I cinque punti di Lagrange tra la Terra sono etichettati (in qualche modo inimmaginabilmente) da L1 a L5. L1, L2 e L3 siedono lungo una linea retta che attraversa la Terra e il Sole. L1 si trova tra loro, L3 è sul lato opposto del Sole dalla Terra e L2 è sul lato opposto della Terra rispetto a L1. Questi tre punti di Lagrange sono instabili, il che significa che un satellite posizionato su uno di essi si sposterà fuori rotta se disturbato al minimo.
I punti L4 e L5 si trovano sulla punta dei due triangoli equilateri in cui il Sole e la Terra costituiscono i due punti inferiori. Questi punti si estendono lungo l'orbita terrestre, con L4 60 ° dietro e L5 60 ° avanti. Questi due punti Lagrange sono stabili, quindi sono destinazioni popolari per satelliti e telescopi spaziali.
Lo studio dell'orbita terrestre attorno al Sole ha insegnato agli scienziati molto anche su altri pianeti. Sapere dove si trova un pianeta in relazione alla sua stella madre, il suo periodo orbitale, la sua inclinazione assiale e una miriade di altri fattori sono tutti fondamentali per determinare se la vita può esistere o meno su uno e se gli esseri umani potrebbero o meno vivere un giorno Là.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sull'orbita terrestre qui su Space Magazine. Ecco 10 fatti interessanti sulla Terra, quanto dista la Terra dal Sole? Qual è la rotazione della Terra? Perché ci sono le stagioni? E qual è l'inclinazione assiale della Terra?
Per ulteriori informazioni, consulta questo articolo sulla NASA - L'articolo di Window sull'universo sulle orbite ellittiche o consulta la Terra della NASA: panoramica.
Cast di astronomia esplode anche rilevanti per il soggetto. Ecco lo spettacolo di BQuestions: buchi neri neri, squilibrio della terra e inquinamento spaziale.
fonti:
- Wikipedia - Orbita terrestre
- NASA: Windows to the Universe - The Earth's Orbit
- NASA: Chiedi a un astrofisico - Velocità della rotazione terrestre
