拥有椭圆形公转轨道的地球,为什么没有飞离或撞向太阳?

  • 小编 发布于 2019-11-04 19:32:23
  • 栏目:科技
  • 来源:科鼠
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作者:石兰(抄袭必究)

公转轨道有近日点和远日点的地球,依然存在于太阳系之中!

地球围绕太阳公转一周的时间,在我们日常生活中被称为一年。不得不说,地球的公转行为给我们的生活带来了很多体验。随着一年季节的不停更替,我们不仅可以感知到大自然中的绚丽色彩,更能体验到每个季节特有的活动形式。但对于大多数人而言,大家对地球的公转具有怎样的特性并不了解,于是产生一些看似“有道理”的疑问。比如,在地球的公转轨道上,明明有近日点和远日点这样的特殊位置,那地球为什么依然存在于我们的太阳系中,而没有飞离或撞上太阳?

拥有椭圆形公转轨道的地球,为什么没有飞离或撞向太阳?

地球公转需要遵循的规律不止一个

正如地球的自转具有特殊的规律一样,我们生活的这个星球在围绕太阳进行公转的时候,同样也是在一个非实体的轨道上规律性的运行。地球在公转的时候需要遵循的规律很多,这其中就包括地球公转的速度和效应、地球轨道和轨道面,以及所谓的黄赤交角等。你一定可以从这一系列专业词汇的身上,感受到地球公转本身的复杂性。

位于地球公转轨道上的所有点,都处在同一个平面之上,也就是所谓的地球轨道平面。当我们将这个特殊的平面在天球上进行表现的时候,这个地球绕太阳移动的平面就被称为黄道面。我们每天都可以明显地感受到地球的自转和公转,比如,每天都会经历昼夜,每天的日历数字都在增加。的确,不管是地球的自转、还是公转,它们在时间上都是同时进行的。

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地球公转总是保持66°34′的倾角

公转在天球上的表现为黄道和黄轴,自转在天球上的表现为天赤道和天轴,也就是说,天赤道和黄道分别位于两个完全不同的平面上。而这两个拥有同心的大圆所在的平面,便构成了具有23°26′夹角的黄赤交角。也就是说,不管地球在其公转轨道上运行到了哪个位置,都需要保持66°34′的倾角不会发生变化。

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在地球的整个公转过程中的很长一段时期,其地轴在空间上的指向,其实都没有明显的变化趋势,北极总是指向天北极(北极星附近)。简而言之,地轴在公转过程中的移动方式是平行的。所以,这确保了无论地球处于公转轨道的哪个位置,都可以保持黄赤交角的度数长期不变。也正是因为有了这个特殊夹角存在,才证明了天极和黄极之间存在偏离。

如果在此之前,你不能理解为什么地球仪的自转轴总是倾斜着的,并且总是与放置它的桌面呈现出66°34′的角度倾斜。那么,现在你应该就能明白,这样的现象不过是黄赤交角最直观的表现形式。在我们的大自然界,大家也可以通过南北回归线之间的太阳直射现象,以及南回归线以南和北回归线以北全年都没有太阳直射的现象,从而对黄赤交角给地球各区域带来的影响有更深入的了解。

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地球公转轨道上的近日点和远日点

首先,我们可以先理解近日点和远日点存在的根本原因。所谓的公转,其实都是指行星围绕恒星进行运转,而大多数这样的运转轨道又都是椭圆形。所以,太阳的位置往往都不是椭圆的中心,反而是位于这个椭圆的一个焦点上。于是,星体和恒星之间的距离,便会因为星体在公转轨道上的移动而发生变化。当行星和太阳之间的距离最近的时候,我们将这个位置叫做近日点,并将行星与太阳距离最远的位置称为远日点。

而大多数人纠结的为什么行星没有飞离、或撞上太阳,主要指的也是近日点和远日点这两个特殊位置。地球离太阳距离最近的时候是一月,两者之间的距离大约为1.471亿千米;而地球离太阳距离最远的时候则是7月,此时两者之间的距离值在1.52亿千米左右。从这两个数据值我们可以直观地看到,其实近日点和远日点之间的差值并不大。

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为什么没有地球从未飞离或撞向太阳

地球公转运动,我们可以将其简单的形容成一种周期性的圆周运动,这就不难理解为什么地球的公转速度会与线速度、角速度这两个值都有关。而根据开普勒行星运动的第二定律可知,太阳和地球之间的距离也会影响地球的公转速度。事情的确变得越来越复杂,因为,这说明了即便是地球公转时的线速度和角速度,也并不是一个固定不变的值,并且还会随着太阳和地球之间的距离变化而变化。

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简单来说,当时间处于一年时间中的1月初到7月初,地球公转的速度会逐渐减慢,太阳和地球之间的位置关系是越来越远;而之后的几个月时间里,则是地球和太阳距离逐渐缩小的一段时间,而此时的公转速度则会慢慢加快。当地球处于近日点的时候,线速度保持在30.3千米/秒左右,角速度大约为1°1′11″/日;而当地球经过远日点的时候,不管是线速度(29.3千米/秒)、还是角速度(57′11″/日),它们在这个位置的值会比它们的平均值更低。

事实上,地球的公转轨道其实是一个近似正圆的椭圆形轨道。毕竟,正儿八经的椭圆形天体轨道,它们是只有远日点的,而那些具有双曲线、或抛物线的天体轨道,则连远日点都没有。或许很多人都有所不知,地球的公转速度也会随着本身位置的移动而发生变化,比如,近日点时的公转速度会更快,而远日点时的公转速度则会更慢。简而言之,地球的公转速度也会根据其轨道位置进行调整,这也是地球为什么不会飞离和撞上太阳的根本原因。

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