Al sinds de 16e eeuw, toen Nicolaus Copernicus aantoonde dat de aarde rond de zon draaide, hebben wetenschappers onvermoeibaar gewerkt om de relatie in wiskundige termen te begrijpen. Als dit heldere hemellichaam - waarvan de seizoenen, de dagcyclus en al het leven op aarde afhangen - niet om ons heen draait, wat is dan precies de aard van onze baan eromheen?
Astronomen passen al eeuwenlang de wetenschappelijke methode toe om deze vraag te beantwoorden en hebben vastgesteld dat de baan van de aarde rond de zon vele fascinerende kenmerken heeft. En wat ze hebben gevonden, heeft ons geholpen te begrijpen waarom we tijd meten zoals we doen.
Orbitale kenmerken:
Allereerst is de snelheid van de baan van de aarde rond de zon 108.000 km / h, wat betekent dat onze planeet in één baan 940 miljoen km aflegt. De aarde voltooit één baan om de 365.242199 gemiddelde zonnedagen, een feit dat een grote bijdrage levert aan de reden waarom er om de vier jaar (ook bekend als een schrikkeljaar) een extra kalenderdag nodig is.
De afstand van de planeet tot de zon varieert naargelang de baan. In feite is de aarde nooit van dag tot dag op dezelfde afstand van de zon. Wanneer de aarde het dichtst bij de zon staat, wordt er gezegd dat het zich in het perihelium bevindt. Dit gebeurt elk jaar rond 3 januari, wanneer de aarde op een afstand van ongeveer 147,098,074 km ligt.
De gemiddelde afstand van de aarde tot de zon is ongeveer 149,6 miljoen km, ook wel één astronomische eenheid (AU) genoemd. Wanneer de aarde zich op de verste afstand van de zon bevindt, zou ze aphelium zijn - wat gebeurt rond 4 juli, waar de aarde een afstand van ongeveer 152.097.701 km bereikt.
En degenen onder u op het noordelijk halfrond zullen merken dat 'warm' of 'koud' weer niet samenvalt met hoe dicht de aarde bij de zon is. Dat wordt bepaald door axiale kanteling (zie hieronder).
Elliptische baan:
Vervolgens is er de aard van de baan van de aarde. In plaats van een perfecte cirkel te zijn, beweegt de aarde rond de zon in een verlengd cirkelvormig of ovaal patroon. Dit is wat bekend staat als een "elliptische" baan. Dit orbitale patroon werd voor het eerst beschreven door Johannes Kepler, een Duitse wiskundige en astronoom, in zijn baanbrekende werk Astronomia nova (Nieuwe astronomie).
Na het meten van de banen van de aarde en Mars, merkte hij op dat de banen van beide planeten soms lijken te versnellen of vertragen. Dit viel rechtstreeks samen met het aphelium en perihelium van de planeten, wat betekent dat de afstand van de planeten tot de zon een directe relatie had met de snelheid van hun banen. Het betekende ook dat zowel de aarde als Mars niet in perfect cirkelvormige patronen om de zon cirkelden.
Bij het beschrijven van de aard van elliptische banen gebruiken wetenschappers een factor die bekend staat als "excentriciteit", die wordt uitgedrukt in de vorm van een getal tussen nul en één. Als de excentriciteit van een planeet bijna nul is, dan is de ellips bijna een cirkel. Als het er dichtbij is, is de ellips lang en slank.
De baan van de aarde heeft een excentriciteit van minder dan 0,02, wat betekent dat het bijna cirkelvormig is. Daarom is het verschil tussen de afstand van de aarde van de zon bij het perihelium tot het aphelium heel klein - minder dan 5 miljoen km.
Seizoensgebonden verandering:
Ten derde is er de rol die de baan van de aarde speelt in de seizoenen, waarnaar we hierboven hebben verwezen. De vier seizoenen worden bepaald door het feit dat de aarde 23,4 ° gekanteld is om zijn verticale as, die "axiale kanteling" wordt genoemd. Deze eigenaardigheid in onze baan bepaalt de zonnewendes - het punt in de baan van maximale axiale kanteling naar of weg van de zon - en de equinoxen, wanneer de kantelrichting en de richting naar de zon loodrecht staan.
Kortom, wanneer het noordelijk halfrond van de zon wordt gekanteld, ervaart het winter terwijl het zuidelijk halfrond zomer beleeft. Zes maanden later, wanneer het noordelijk halfrond naar de zon wordt gekanteld, wordt de seizoensvolgorde omgekeerd.
Op het noordelijk halfrond vindt de winterzonnewende plaats rond 21 december, de zomerzonnewende is nabij 21 juni, de lente-equinox is ongeveer 20 maart en de herfst-equinox is ongeveer 23 september. De axiale kanteling op het zuidelijk halfrond is precies het tegenovergestelde van de richting op het noordelijk halfrond. Zo worden de seizoeneffecten in het zuiden omgekeerd.
Hoewel het waar is dat de aarde een perihelium heeft, of een punt waar het zich het dichtst bij de zon bevindt, en een aphelium, het verste punt van de zon, is het verschil tussen deze afstanden te minimaal om een significante invloed op de seizoenen van de aarde te hebben en klimaat.
Lagrange-punten:
Een ander interessant kenmerk van de baan van de aarde rond de zon heeft te maken met Lagrange-punten. Dit zijn de vijf posities in de orbitale configuratie van de aarde rond de zon, waar de gecombineerde zwaartekracht van de aarde en de zon precies de middelpuntzoekende kracht levert die nodig is om ermee te draaien.
De vijf Lagrange-punten tussen de aarde zijn gelabeld (enigszins fantasieloos) L1 tot L5. L1, L2 en L3 zitten langs een rechte lijn die door de aarde en de zon gaat. L1 zit ertussen, L3 bevindt zich aan de andere kant van de zon dan de aarde en L2 bevindt zich aan de andere kant van de aarde dan L1. Deze drie Lagrange-punten zijn onstabiel, wat betekent dat een satelliet die op een van hen is geplaatst, van koers zal veranderen als deze in het minst wordt verstoord.
De L4- en L5-punten liggen aan de uiteinden van de twee gelijkzijdige driehoeken waar de zon en de aarde de twee onderste punten vormen. Deze punten liggen langs de baan van de aarde, met L4 60 ° erachter en L5 60 ° verderop. Deze twee Lagrange-punten zijn stabiel en daarom zijn ze populaire bestemmingen voor satellieten en ruimtetelescopen.
De studie van de baan van de aarde rond de zon heeft wetenschappers ook veel geleerd over andere planeten. Weten waar een planeet zit ten opzichte van zijn moederster, zijn orbitale periode, zijn axiale kanteling en tal van andere factoren staan allemaal centraal om te bepalen of er al dan niet leven kan bestaan op een mens en of mensen ooit kunnen leven Daar.
We hebben hier bij Space Magazine veel interessante artikelen geschreven over de baan van de aarde. Hier zijn 10 interessante feiten over de aarde, hoe ver is de aarde van de zon?, Wat is de rotatie van de aarde?, Waarom zijn er seizoenen? En wat is de axiale helling van de aarde?
Lees voor meer informatie dit artikel over NASA-Window's to the Universe-artikel over elliptische banen of bekijk NASA's Earth: Overview.
Astronomy Cast ook espidoes die relevant zijn voor het onderwerp. Hier is de BQuestions Show: zwarte zwarte gaten, onbalans in de aarde en vervuiling van de ruimte.
Bronnen:
- Wikipedia - de baan van de aarde
- NASA: Windows to the Universe - The Earth's Orbit
- NASA: Vraag een astrofysicus - snelheid van de rotatie van de aarde
