С какой скоростью движется Земля?
Землянину легко поверить, что мы стоим на месте. В конце концов, мы не чувствуем, что мчимся сквозь пространство. И все же мы.
Итак, с какой скоростью Земля движется вокруг Солнца?
Некоторые из первых астрономов в письменной истории предположили, что мы живем в геоцентрической Вселенной, в которой Земля находится в центре всего. По их мнению, солнце вращалось вокруг нас, что вызывало восходы и закаты — то же самое касается движения луны и планет. Но даже тогда были некоторые вещи, которые не совсем соответствовали этим теориям. Например, иногда планета отступала в небе, 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 вращается дальше от Солнца, чем Земля. Итак, в какой-то момент на соответствующих орбитах планет Земля догоняет Красную планету и проходит мимо нее. Когда мы проходим мимо Марса, он движется по небу назад, а после того, как мы прошли, снова движется вперед.
Еще одна причина, по которой люди начали понимать, что мы, возможно, не являемся центром Вселенной, связана с параллаксом или очевидным изменением положения звезд относительно друг друга. Для простого примера параллакса поднесите указательный палец к лицу 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. Нам требуется около 365 дней, чтобы совершить оборот вокруг Солнца. Если мы посмотрим на звезду (находящуюся относительно близко от нас) 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 простых вычислений, используя параллакс, мы также можем определить расстояние до этой звезды.
Как быстро мы крутимся?
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 делите длину окружности на продолжительность дня. Это дает скорость на экваторе около 1037 миль в час (1670 км/ч).
Однако на других широтах вы будете двигаться не так быстро. Если мы переместимся на полпути вверх по земному шару до 45 градусов широты (северной или южной), вы вычислите скорость, используя косинус (тригонометрическую функцию) широты. Хороший научный калькулятор должен иметь доступную функцию косинуса, если вы не знаете, как ее вычислить. Косинус числа 45 равен 0,707, поэтому скорость вращения под углом 45 градусов составляет примерно 0,707 x 1037 = 733 мили в час (1180 км/ч). Эта скорость уменьшается больше, чем дальше на север или юг.К тому времени, как вы доберетесь до Северного или Южного полюсов, ваше вращение действительно будет очень медленным — вам потребуется целый день, чтобы вращаться на месте.
Космические агентства любят использовать вращение Земли. Например, если они отправляют людей на Международную космическую станцию, предпочтительное место для этого — близко к экватору. Вот почему грузовые миссии на Международную космическую станцию, например, стартуют из Флориды. Делая это и запуская в том же направлении, что и Земля, ракеты получают ускорение, чтобы помочь им лететь в космос.
С какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца?
Вращение Земли, конечно, не единственное движение, которое мы имеем в космосе. По словам Корнелла, наша орбитальная скорость вокруг Солнца составляет около 67 000 миль в час (107 000 км/ч). Мы можем вычислить это с помощью базовой геометрии.
Во-первых, мы должны выяснить, как далеко путешествует Земля. Земле требуется около 365 дней, чтобы совершить оборот вокруг Солнца. 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 (р). Длина окружности равна 2 x π x р. Таким образом, за год Земля проходит около 584 миллионов миль (940 миллионов километров).
Поскольку скорость равна расстоянию, пройденному за время, скорость Земли рассчитывается путем деления 584 миллионов миль (940 миллионов километров) на 365,25 дней и деления этого результата на 24 часа, чтобы получить мили в час или километры 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).
Как движутся Солнце и галактика?
Солнце имеет собственную орбиту в Млечном Пути. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра галактики, а Млечный Путь имеет диаметр не менее 100 000 световых лет. 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 при такой высокой скорости Солнечной системе потребовалось бы около 230 миллионов лет, чтобы пройти весь Млечный Путь.
Млечный Путь тоже движется в пространстве относительно других галактик. Примерно через 4 миллиарда лет Млечный Путь столкнется со своим ближайшим соседом, галактикой Андромеды. Эти двое мчатся навстречу друг другу со скоростью около 70 миль в секунду (112 км в секунду).
Следовательно, все во Вселенной находится в движении.
Что произойдет, если Земля перестанет вращаться?
Нет никаких шансов, что вас выбросит в космос прямо сейчас, потому что гравитация Земли настолько сильна по сравнению с ее вращательным движением. (Последнее движение называется центростремительным ускорением.) В самой сильной точке, находящейся на экваторе, центростремительное ускорение противодействует земному притяжению лишь примерно на 0,3 процента. Другими словами, вы этого даже не заметите, хотя на экваторе вы будете весить чуть меньше, чем на полюсах.
НАСА говорит, что вероятность того, что Земля остановит свое вращение, «практически равна нулю» в течение следующих нескольких миллиардов лет. Теоретически, однако, если бы Земля вдруг перестала двигаться, был бы ужасный эффект. Атмосфера по-прежнему будет двигаться с первоначальной скоростью вращения Земли. Это означает, что с земли будет сметено все, включая людей, здания и даже деревья, верхний слой почвы и камни, добавили в НАСА.
Что, если бы процесс был более постепенным? По словам НАСА, это более вероятный сценарий на миллиарды лет, потому что Солнце и Луна тянут вращение Земли. Это даст людям, животным и растениям достаточно времени, чтобы привыкнуть к переменам. По законам физики самое медленное, что Земля может замедлить свое вращение, — это 1 оборот каждые 365 дней. Эта ситуация называется «солнечно-синхронной» и заставит одну сторону нашей планеты всегда быть обращенной к солнцу, а другую сторону постоянно отворачивать.Для сравнения: Луна Земли уже находится в синхронном с Землей вращении, когда одна сторона Луны всегда обращена к нам, а другая сторона противоположна нам.
Но вернемся на секунду к сценарию без вращения: если Земля полностью перестанет вращаться, будут другие странные эффекты, заявило НАСА. Во-первых, магнитное поле, по-видимому, исчезнет, потому что считается, что оно частично создается вращением. Мы бы потеряли наши красочные полярные сияния, и радиационные пояса Ван Аллена, окружающие Землю, вероятно, тоже исчезли бы. Тогда Земля была бы обнажена перед яростью солнца. Каждый раз, когда он посылал выброс корональной массы (заряженных частиц) к Земле, он ударялся о поверхность и заливал все вокруг радиацией. «Это серьезная биологическая опасность», — заявили в НАСА.
Дополнительные ресурсы и чтение
- «Спросите астронома» Корнельского университета: с какой скоростью Земля движется вокруг Солнца?
- НАСА «Спросите космонавта»: какова скорость вращения Земли?
Библиография
New Scientist, "Как быстро вращается Земля?" https://www.newscientist.com/question/fast-earth-spin/ (открывается в новой вкладке)
NASA JPL, «Как быстро вы движетесь, когда сидите на месте?» 2007 г. https://nightsky.jpl.nasa.gov/docs/HowFast.pdf (открывается в новой вкладке)
Эта статья была обновлена 5 августа 2021 г. старшим писателем Space.com Челси Год. Эта статья была дополнительно обновлена участником Space.com Дорис Элин Уррутиа.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.com.
