>>> Dlaczego Ziemia jest przechylona?
Nachylenie osi obrotu Ziemi: opis relacji między planetą a płaszczyzną orbity Układ Słoneczny ze zdjęciem. Wpływ na pory roku, zmianę dnia i nocy, klimat i pogodę.
Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego Ziemia ma nachylenie osi? Dlaczego planeta nie jest prostopadła do płaszczyzny orbity? Naukowcy długo zastanawiali się nad znalezieniem odpowiedzi. Główną kontrowersją jest to, że nachylenie osi obrotu opiera się na historii powstawania całego Układu Słonecznego. Nadal nie mamy jasnej wizji, ale mamy surowy model.
Kształt narodzin Słońca nowe źródło powaga. Siły pływowe zakłóciły stabilność i mgławica zaczęła opadać, tworząc dysk, a następnie planetę. Zderzyli się, aby połączyć się w większe obiekty. Najprawdopodobniej doszło do zderzenia Ziemi z innym obiektem i pochyliliśmy się.
Nie jest to jednak kara, ale błogosławieństwo. Jest to idealny kąt pochylenia dla obrotu osiowego, aby uwzględnić pory roku, które są mocno zakorzenione na każdej półkuli. Dzięki temu mamy korzystny klimat i harmonijny rozkład temperatur. Przy prostopadłości jedna strona byłaby stale wznosząca toast, a druga byłaby epoką lodowcową.
>>> Pochylenie Ziemi
Nachylenie osi ziemi: opis osi Ziemi w stosunku do ekliptyki Układu Słonecznego ze zdjęciem, zmiana pór roku, biegun północny i południowy, charakterystyka precesji.
Wcześniej uważano, że nasza planeta może być płaska, zygzakowata lub sześcienna. Jednak długoterminowe badania pokazują, że jesteśmy jedną z sferoid krążących wokół naszej gwiazdy.
Wiemy dużo o ścieżce orbity, odległości od Słońca i nachyleniu osi. Przyjrzyjmy się, jak wygląda nachylenie Ziemi.
Nachylenie ziemi i oś ziemi
Pionowa oś obrotu planety jest ustawiona pod określonym kątem. Prowadzi to do tego, że promienie słoneczne są nierównomiernie rozłożone przez cały rok. Kąt sięga 23,44 °.
Wpływ nachylenia ziemi
Różnice sezonowe
To właśnie za to nachylenie osi Ziemi powinniśmy być wdzięczni za zmieniające się pory roku. Kiedy biegun północny jest zwrócony w stronę gwiazdy, zaczyna się na nim lato, a na południu zaczyna się zima. Po 6 miesiącach zamieniają się miejscami.
Ponadto nachylenie Ziemi wpływa na cykl dobowy. Latem słońce wschodzi wyżej, a dzień trwa dłużej. Najbardziej ekstremalną sytuację obserwuje się za kołem podbiegunowym, gdzie przez część roku nie ma światła dziennego, a na biegunie północnym trwa 6 miesięcy ciemności (noc polarna). Na biegunie południowym sytuacja jest odwrotna, gdzie dzień może trwać 24 godziny!
Pory roku są określane przez momenty przesileń (21 grudnia i 21 czerwca) oraz równonocy (20 marca i 22 września).
Zmienia się w czasie
Nachylenie osiowe pozostaje stabilne przez długi czas. Ale jest taki moment jak nutacja - kołysanie z częstotliwością 18,6 lat. Oś przechodzi przez ten proces, co powoduje jej lekkie odchylenie.
Precesja powoduje, że data pór roku zmienia się w cyklach 25 800 lat. Powoduje to nie tylko różnicę między latami syderycznymi a tropikalnymi, ale także odwraca pory roku. Oznacza to, że na półkuli północnej lato nadejdzie w grudniu, a zima w czerwcu.
Również zmiana długości dnia zależy od precesji. To moment, w którym zmieniają się daty peryhelium i aphelium. Ogólnie można zauważyć, że obrót osiowy i ścieżka orbitalna są powiązane z wieloma czynnikami. Uwierz mi, ludzie byli kiedyś zszokowani, gdy dowiedzieli się, że Ziemia jest zdolna do ruchu. Nawet Kopernik i Galileusz wierzyli, że żyjemy na idealnym balu.
Według włoskiego Narodowego Instytutu Geofizyki i Wulkanologii doprowadziło to do przesunięcia osi obrotu Ziemi o prawie 10 centymetrów.
Oś figury to oś, wokół której masa Ziemi jest zrównoważona. Przemieszczenie osi Ziemi prowadzi do braku równowagi między ziemią a rokiem gwiezdnym i wiąże się ze zmianą współrzędnych astronomicznych. Zjawisko to z jednej strony spowodowane jest silnymi trzęsieniami ziemi, z drugiej zaś może prowadzić do dalszego nasilania się klęsk żywiołowych.
11 marca 2011 r. Japonię nawiedziło trzęsienie ziemi o sile 8,9 stopnia. Jego epicentrum znajdowało się 373 kilometry na północny wschód od Tokio, a ognisko leżało na głębokości 24 kilometrów.
Specjalista NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) Richard Gross (Richard Gross) uważa, że trzęsienie ziemi mogło doprowadzić do przesunięcia osi Ziemi o około 15 centymetrów w kierunku 139 stopni długości geograficznej wschodniej. Długość dnia powinna być skrócona o 1,6 mikrosekundy.
Specjaliści z Narodowego Instytutu Geofizyki i Wulkanologii Włoch poinformowali, że według ich obliczeń w wyniku trzęsienia ziemi oś przesunęła się o prawie 10 centymetrów.
Według Leonida Zotowa, pracownika laboratorium grawimetrycznego Państwowego Instytutu Astronomicznego Sternberga (GAISh), Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, przewidywano teoretyczne przemieszczenia osiowe o 6-8 centymetrów dla wielu dużych trzęsień ziemi, ale nie zostały one potwierdzone obserwacjami.
Zotov zauważa, że obserwacje niezbędne do weryfikacji obliczeń można uzyskać za pomocą kilku systemów, w szczególności konstelacji satelity GPS, która cztery razy dziennie wyznacza współrzędne biegunów geograficznych Ziemi. Możesz uzyskać te współrzędne w wyższej rozdzielczości, ale w tym celu musisz uruchomić program przetwarzający. To, mówiąc słowami Zotowa, „jest to rzecz nietrywialna”. Istnieje również system radioteleskopów o bardzo długiej linii bazowej (VLBI), który podaje współrzędne raz dziennie.
Leonid Zotov zauważa, że zmiany te nie zostały jeszcze zaobserwowane, jeśli taki monitoring można przeprowadzić – „będzie to wielki postęp”.
Jeśli dokładnie rozważysz wszystkie obiekty Układu Słonecznego, to bez wątpienia możemy powiedzieć, że Ziemia miała szczęście. Kiedy powstały planety, to ona miała być we właściwym miejscu, gdzie wszystkie czynniki rozwoju życia są najbardziej harmonijnie połączone. To paradoks, ale nawet wraz z rozwojem postępu w dziedzinie eksploracji kosmosu i dostępności informacji, nie wszyscy ludzie mają pojęcie o kosmicznych parametrach Ziemi i to im należy dziękować nie tylko ludziom, ale całej przyrodzie za możliwości, jakie stwarza dla rozwoju cyklu życia. Czas wypełnić tę lukę.
Specjalne podziękowania za orbitę, atmosferę i pochylenie osi
Ziemia jest trzecia najdalsza od główna gwiazda planeta. Średnia odległość do Słońca wynosi około 149,5 mln km, stała się dla niej optymalna pod względem stosunku temperatur - nie za gorąco w ciągu dnia i czas letni, a nocą i zimą umiarkowanie zimno.
Orbita Ziemi zasługuje na szacunek dla swojego położenia nie tylko ze względu na klimat, ale także dlatego, że obecność w tej części Układu Słonecznego stworzyła możliwości tworzenia atmosfery sprzyjającej powstawaniu życia, które oparte jest na azocie i tlenie.
Zwróć uwagę na kąt nachylenia osi Ziemi do płaszczyzny orbity. Jest 23 stopnie, dzięki niemu na planecie nie ma całkowicie zacienionych obszarów, każdy z nich naprzemiennie otrzymuje odpowiednią ilość światła i ciepła, gdy zmieniają się pory roku.
Powietrze na Ziemi to nie tylko tlen...
Od dzieciństwa ludzie byli świadomi znaczenia tlenu. Jednak inne elementy są rzadko zapamiętywane.
Przede wszystkim należy do nich azot - objętości tego gazu jest nawet więcej niż pierwszego w atmosferze, a jego głównym zadaniem jest neutralizowanie negatywnych właściwości tlenu. Brzmi dziwnie? Właściwie nie ma w tym nic dziwnego, bo jeśli przypomnisz sobie chemię, to wiadomo, że gaz O 2 ma zdolność tworzenia reakcje oksydacyjne, w czystej postaci może nawet palić drogi oddechowe! Dlatego azot stanowi poduszkę bezpieczeństwa dla naszych błon śluzowych nosa i płuc.
I oczywiście jest tam trochę dwutlenku węgla, tylko kilka setnych procenta. Dlaczego jest tak mały, skoro tak wielu ludzi na planecie wydycha go w każdej sekundzie? To bardzo proste: z ludzi dwutlenek węgla jest przenoszony do roślin, które wydychane zwracają tlen do atmosfery. Oto taki cykl!
Kąt nachylenia osi ziemi i jej dary
Jak wspomniano powyżej, umożliwia ładowanie energią słoneczną dowolnego punktu na planecie. Ale nie tylko to jest jego zasługą. Pochylona oś pozwala obserwować zjawiska takie jak pory roku, które są konsekwencją tego, że na każdej szerokości geograficznej promienie słoneczne skierowane są pod różnymi kątami, zmieniając je przez 365 dni, w wyniku czego robi się cieplej i zimniej . A na biegunach można stać się świadkiem tego, że przez ponad 180 dni słońce nie zachodzi z firmamentu, a pozostałe 180 dni nie wschodzi, bo oświetla przeciwny biegun. W ten sposób podczas całego cyklu orbitalnego obie półkule na zmianę nagrzewają się i ochładzają. Gdy jeden z nich jest latem - drugi w tym samym czasie zimowy chłód; jesienią i wiosną wszystko jest takie samo. Długość dnia i nocy zmienia się z każdą porą roku.
Gdyby kąt nachylenia osi Ziemi wynosił zero, obraz byłby bardziej wyblakły: dzień i noc byłyby stabilne przez 12 godzin, a pora roku i temperatura byłyby takie same, w zależności od szerokości geograficznej. Równik byłby oazą lata, jesień nie opuszczałaby środkowych szerokości geograficznych, a na biegunach nie byłoby ani dnia, ani nocy, a tylko wieczny poranek.
Szczególne różnice w stosunku do sąsiednich planet ziemskich
1. Nasza planeta jest z nich największa. Wenus, a zwłaszcza Mars i Merkury, są od niej znacznie gorsze.
2. Tylko na Ziemi tlen jest obecny w wystarczającej ilości i we właściwej proporcji, co jest ważne dla istnienia życia.
3. Posiada najsilniejsze pole magnetyczne chroniące przed promieniowaniem oraz największego naturalnego satelitę – Księżyc.
4. Jedyna z planet ziemskich ma ogromny zapas wody.
5. Odległość do Słońca - około półtora miliona kilometrów - okazała się dla niej szczęśliwa.
Wniosek
Ziemię można słusznie nazwać Rajem! Nigdzie indziej w najbliższym rejonie kosmicznym nie ma tak sprzyjających warunków. I trzeba za to podziękować przestrzeni, która stworzyła wygodny kąt nachylenia osi Ziemi i korzystne parametry orbitalne. Żadna sąsiednia planeta nie ma satelity takiego jak księżyc, woda, tlen i życie, które i tak jest piękne. A ludzie muszą ją tylko kochać i pielęgnować. Nasza planeta na to zasługuje.
Co powoduje zmiany klimatyczne na Ziemi?
Astronom Milyutin Milankovich (1879-1958) badał zmianę orbity obrotu Ziemi wokół Słońca i nachylenie osi naszej planety. Zasugerował, że cykliczne zmiany między nimi są przyczyną długofalowej zmiany klimatu.
Zmiana klimatu to złożony proces, na który wpływa wiele czynników. Głównym z nich jest związek między Ziemią a Słońcem.
Milankovitch zbadał trzy czynniki:
Zmiana nachylenia osi ziemi;
Odchylenia w postaci orbity obrotu Ziemi wokół Słońca;
Precesja zmiany położenia nachylenia osi w stosunku do orbity..
|
|
|
Odchylenie osi Ziemi. |
Zmiana orbity Ziemi. |
 Ziemia Ziemia bez zmian pór roku, pochylenie osi 0 °. |
|
 Koniec czerwca: lato na półkuli północnej, zima na południu. |
|
 Koniec grudnia: lato na półkuli północnej, zima na południu. |
|
Nachylenie osi Ziemi
Gdyby nie było pochylenia osi, to nie mielibyśmy pór roku, a dzień i noc przez cały rok trwałyby tak samo. Ilość energii słonecznej docierająca do określonego punktu na Ziemi byłaby stała. Oś planety jest teraz pod kątem 23,5°. Latem (od czerwca) na półkuli północnej okazuje się, że północne szerokości geograficzne otrzymują więcej światła niż południowe. Dni stają się coraz dłuższe, a pozycja słońca coraz wyższa. Jednocześnie na półkuli południowej panuje zima. Dni są krótsze, a słońce słabiej.
Z po sześciu miesiącach Ziemia porusza się po swojej orbicie na przeciwną stronę Słońca. Nachylenie pozostaje takie samo. Lato jest teraz na półkuli południowej, dni są dłuższe i jest więcej światła. Na półkuli północnej panuje zima.
Milankovitch zasugerował, że nachylenie osi Ziemi nie zawsze wynosi 23,5°. Od czasu do czasu pojawiają się wahania. Obliczył, że zmiany mieszczą się w przedziale od 22,1° do 24,5°, co powtarza się z okresem 41 000 lat. Gdy nachylenie jest mniejsze, temperatura jest niższa niż zwykle latem i wyższa zimą. Wraz ze wzrostem nachylenia obserwuje się bardziej ekstremalne warunki klimatyczne.
Jak to wszystko wpływa na klimat? Nawet jeśli temperatura wzrośnie zimą, nadal jest wystarczająco zimno, aby śnieg na obszarach oddalonych od równika. Jeśli lata są chłodne, zimą śnieg może się wolniej topić na wysokich szerokościach geograficznych. Z roku na rok będzie tworzył lodowiec.
W porównaniu z wodą i lądem śnieg odbija więcej energii słonecznej w kosmos, powodując dodatkowe chłodzenie. Z tego punktu widzenia istnieje tu mechanizm pozytywnego sprzężenia zwrotnego. Wraz ze spadkiem temperatury gromadzi się dodatkowy śnieg i rosną lodowce. Odbicie wzrasta z czasem, temperatura spada i tak dalej. Być może tak zaczęły się epoki lodowcowe.
Kształt orbity obrotu Ziemi wokół Słońca
Drugim czynnikiem badanym przez Milankovitcha jest kształt orbity Ziemi wokół Słońca. Orbita nie jest idealnie okrągła. W niektórych porach roku Ziemia jest bliżej Słońca niż zwykle. Ziemia otrzymuje znacznie więcej energii od Słońca, będąc jak najbliżej gwiazdy (w punkcie peryhelium), w porównaniu z maksymalną odległością (punkt aphelium).
Kształt orbity Ziemi zmienia się cyklicznie w okresach 90 000 i 100 000 lat. Czasami kształt staje się bardziej wydłużony (eliptyczny) niż jest obecnie, więc różnica w ilości energii słonecznej odbieranej na peryhelium i aphelium będzie duża.
Peryhelium obserwuje się teraz w styczniu, aphelium w lipcu. Ta zmiana sprawia, że klimat na półkuli północnej jest łagodniejszy, przynosząc dodatkowe ciepło zimą. Na półkuli południowej klimat jest ostrzejszy niż byłby, gdyby orbita Ziemi wokół Słońca była kołowa.
Precesja
Jest też inna komplikacja. Orientacja osi Ziemi zmienia się w czasie. Podobnie jak blat, oś porusza się po okręgu. Ten ruch nazywa się precesyjnym. Cykl takiego ruchu trwa 22 000 lat. Powoduje to stopniową zmianę pór roku. Jedenaście tysięcy lat temu półkula północna była nachylona bliżej słońca w grudniu niż w czerwcu. Zima i lato zostały odwrócone. Po 11 000 lat wszystko się zmieniło.
Wszystkie trzy czynniki: nachylenie osi, kształt orbity i precesja zmieniają klimat planety. Ponieważ dzieje się to w różnych skalach czasowych, interakcja tych czynników jest złożona. Czasem wzmacniają wzajemne oddziaływanie, czasem osłabiają. Na przykład 11 000 lat temu precesja spowodowała początek lata na półkuli północnej w grudniu, efekt zwiększonego promieniowania słonecznego na peryhelium w styczniu i spadek aphelium w lipcu zwiększy różnicę poza sezonem na półkuli północnej, zamiast tego zmiękczania, do którego jesteśmy teraz przyzwyczajeni. Nie wszystko jest takie proste, jak się wydaje, ponieważ daty peryhelium i aphelium są również przesunięte.
Inne czynniki wpływające na klimat
Czy oprócz efektu przesunięcia ruchu Ziemi są jeszcze inne czynniki wpływające na klimat?
