การหมุนตามแนวแกนและวงโคจรของโลก การหมุนรอบวงโคจรของโลก

เอิร์ธลี่ย์ แกนเอียงถึงเธอ ทำมุม 66.5°และเคลื่อนที่ไปในอวกาศขนานกับตัวมันเองตลอดทั้งปี ดังนั้นบริเวณขั้วโลกเหนือหรือใต้ของโลกจึงได้รับแสงสว่างซึ่งนำไปสู่ ฤดูกาลที่เปลี่ยนแปลงและความไม่เท่าเทียมกันของกลางวันและกลางคืนตลอดทั้งปีที่ละติจูดทั้งหมดยกเว้นเส้นศูนย์สูตร จังหวะตามฤดูกาลของธรรมชาติสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาล เราสามารถสังเกตได้จากความผันผวนของอุณหภูมิ ความชื้นในอากาศ และองค์ประกอบทางอุตุนิยมวิทยาอื่นๆ ในรูปแบบการตกตะกอน และความผันผวนของระดับน้ำ การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์

ถือเป็นการเริ่มต้นของฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วงทางดาราศาสตร์ วันวสันตวิษุวัตและฤดูใบไม้ผลิ(เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ตกทำมุม 90° บนเส้นศูนย์สูตรแล้วแตะขั้ว - 21 มีนาคม และ 23 กันยายน) และจุดเริ่มต้นของฤดูร้อนและฤดูหนาวเป็นวันอายันที่สอดคล้องกัน (เมื่อความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าตอนเที่ยงยิ่งใหญ่ที่สุด - 22 มิถุนายนและ 22 ธันวาคม)

ใน วัน เหมายัน- 22 ธันวาคมแกนของโลกซึ่งอยู่ด้านใต้หันไปหาดวงอาทิตย์ และรังสีของดวงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงวันตกในแนวตั้งที่ 23.5° ขนานกับละติจูดใต้ ซึ่งเรียกว่าเขตร้อนทางใต้ (เขตร้อนของมังกร) บนเส้นขนานทางใต้ของเส้นศูนย์สูตรจนถึง 66.5° ใต้ ว. กลางวันยาวนานกว่ากลางคืน เริ่มจากวงกลมขั้วโลกใต้ ดวงอาทิตย์ไม่ตกใต้ขอบฟ้า แต่วันขั้วโลกเคลื่อนเข้ามา นอกเหนือจาก Arctic Circle แล้ว ทุกสิ่งทุกอย่างก็จมอยู่ในความมืดมิด - ค่ำคืนแห่งขั้วโลกกำลังครอบงำ

ความเอียงของแกนหมุนของโลกกับระนาบการโคจรและการเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการก่อตัวของห้าแกน เข็มขัดแสงสว่างซึ่งเป็นพื้นฐานของการสร้างความแตกต่างเชิงโซน ซองจดหมายทางภูมิศาสตร์- ความสูงของตำแหน่งเที่ยงวันของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ความยาวของวัน และสภาวะความร้อนแตกต่างกัน โดยจำกัดอยู่ในเขตร้อนและวงกลมขั้วโลกเท่านั้น

พื้นผิวโลกประมาณ 40% ตั้งอยู่ระหว่างเขตร้อนเข็มขัดร้อน- กลางวันและกลางคืนที่นี่มีระยะเวลาต่างกันเล็กน้อย และดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุดปีละสองครั้ง

52% ของพื้นที่ โลกตรงกับที่ตั้งอยู่ระหว่างเขตร้อนและวงกลมขั้วโลกเขตอบอุ่นที่ซึ่งดวงอาทิตย์ไม่เคยถึงจุดสุดยอด ความยาวของกลางวันและกลางคืนขึ้นอยู่กับละติจูดและช่วงเวลาของปี ใกล้กับวงกลมขั้วโลก (จาก 60° ถึง 66.5°) ในฤดูร้อน ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนตัวไปใต้เส้นขอบฟ้าในเวลาสั้นๆ และตื้น รุ่งอรุณยามเย็นและรุ่งเช้าบรรจบกัน และสิ่งที่เรียกว่าคืนสีขาวจะถูกสังเกตเห็น

เข็มขัดเย็นครอบครองเพียง 8% พื้นผิวโลกเหนือและใต้ของวงกลมขั้วโลก ในฤดูหนาวจะมีการสังเกตคืนขั้วโลกที่นี่ เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ปรากฏเหนือขอบฟ้า และในฤดูร้อนก็มีวันขั้วโลก เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ตกเลยขอบฟ้า ระยะเวลาของมันเพิ่มขึ้นจากหนึ่งวัน - ในวงกลมขั้วโลกเป็นหกเดือน - ที่เสา

หมุนไปในอวกาศเหมือนยอด โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปพร้อมๆ กันและมีส่วนร่วมเช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะ ในการเคลื่อนที่ประเภทที่สำคัญที่สุดอันดับสอง นั่นก็คือ โคจรรอบดวงอาทิตย์

โลกเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วเฉลี่ย 30 กิโลเมตรต่อวินาที โคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบในหนึ่งปี ซึ่งเป็นระยะเวลา 365 วัน 6 ชั่วโมง 9 นาที 9 วินาที เพื่อความสะดวก หนึ่งปีจะเท่ากับ 365 วัน ยิ่งไปกว่านั้น ทุก ๆ ปีที่สี่จะมีวันที่ 366 (29 กุมภาพันธ์) และกลายเป็นปีอธิกสุรทิน

เนื่องจากการเอียงของแกนโลกกับระนาบการโคจรระหว่างการเคลื่อนที่ของวงโคจร ดวงอาทิตย์จึงส่องสว่างซีกโลกเหนือหรือซีกโลกใต้ได้มากกว่า แสงสว่างที่ไม่สม่ำเสมอและความร้อนของพื้นผิวโลกทำให้ฤดูกาลเปลี่ยนแปลง การเคลื่อนไหวของวงโคจรกำหนดการเปลี่ยนแปลงของเวลากลางวัน - เวลาระหว่างพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก

22 มิถุนายน โลกหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยขั้วโลกเหนือ ได้รับแสงสว่างมากกว่าซีกโลกใต้และรับความร้อนมากกว่า รังสีของดวงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงตกเป็นมุมฉากกับพื้นผิวโลกที่ขนานกันที่ 23 1/2° N ว. ตำแหน่งดวงอาทิตย์นี้เรียกว่าจุดสุดยอด (ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอด) วันที่ 22 มิถุนายน เรียกว่าครีษมายัน

ในซีกโลกเหนือ ฤดูร้อนทางดาราศาสตร์เริ่มต้นในวันนี้ และในซีกโลกใต้ ฤดูหนาวทางดาราศาสตร์เริ่มต้นขึ้น ในซีกโลกเหนือ วันจะยาวนานกว่ากลางคืน และทางเหนือของละติจูด 66 1/2° N พื้นผิวได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ตลอดเวลา ดังนั้นจึงเป็นวันขั้วโลก ใน ซีกโลกใต้อาณาเขตตั้งแต่ 66 1/2°“ ส. ขั้วโลกใต้ไม่มีแสงสว่างเลย เนื่องจากดวงอาทิตย์ไม่ได้ขึ้นเหนือ ที่นี่เป็นคืนขั้วโลก

22 ธันวาคม โลกหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยขั้วโลกใต้ ซีกโลกใต้ได้รับแสงสว่างมากกว่าซีกโลกเหนือและรับความร้อนมากกว่า ดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงอยู่ที่จุดสูงสุดเหนือเส้นขนาน 23 1/2° ทิศใต้ ว. วันนี้เรียกว่าวันเหมายัน ในซีกโลกใต้ ฤดูร้อนทางดาราศาสตร์เริ่มต้นขึ้น และในซีกโลกเหนือ ฤดูหนาวทางดาราศาสตร์เริ่มต้นขึ้น ในซีกโลกใต้ วันจะยาวนานกว่ากลางคืน และทางใต้ของละติจูด 66 1/2° S พื้นผิวได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ตลอดเวลา (วันขั้วโลก) ในซีกโลกเหนือ ทางเหนือของ 66 1/2 °N พื้นผิวไม่ได้รับแสงสว่าง และคืนขั้วโลกก็เริ่มต้นขึ้น

21 มีนาคม และ 23 กันยายน ดวงอาทิตย์ในตอนเที่ยงอยู่ที่จุดสูงสุดเหนือเส้นศูนย์สูตร ความยาวของวันบนโลกใบนี้เท่ากับความยาวของกลางคืน ด้วยเหตุนี้จึงเรียกวันนี้ว่าวันวสันตวิษุวัตและฤดูใบไม้ผลิ ฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วงทางดาราศาสตร์เริ่มต้นพร้อมกับพวกเขา

เขตร้อนและวงกลมขั้วโลก

พื้นผิวโลกแบ่งออกเป็นห้าโซนแสง: ร้อน สองโซนปานกลาง และสองโซนเย็น ขอบเขตระหว่างพวกเขาคือเขตร้อนและวงกลมขั้วโลก เขตร้อนภาคเหนือและภาคใต้ขนานกันที่ 23 1/2° N ว. และ 23 1/2° S โดยที่ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสุดยอดปีละครั้ง - วันที่ 22 มิถุนายน และ 22 ธันวาคม วงกลมขั้วโลกเหนือและใต้ขนานกัน 66 1/2° N และ 66 1/2° S ซึ่งมีกลางวันขั้วโลกและกลางคืนขั้วโลกเป็นเวลาหนึ่งวันต่อปี (22 มิถุนายน และ 22 ธันวาคม)

ในบริเวณที่มีแสงสว่างอันร้อนแรง ดวงอาทิตย์จะตั้งตระหง่านอยู่เหนือขอบฟ้าเสมอ และปีละสองครั้ง ณ จุดใดก็ตาม ดวงอาทิตย์จะอยู่ที่จุดสูงสุด ที่นี่ ตลอดทั้งปี ความร้อนอากาศ.

ใน เขตอบอุ่นพระอาทิตย์ไม่เคยอยู่ที่จุดสูงสุด แต่ในฤดูร้อน มุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์จะมากกว่าในฤดูหนาวมาก จึงมีการแสดงการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลของปีอย่างชัดเจน

สายพานเย็นนั้นแตกต่างกัน อุณหภูมิต่ำและการมีอยู่ของวันและคืนขั้วโลก ระยะเวลาเพิ่มขึ้นจากวงกลมขั้วโลกถึงขั้วจากหนึ่งวันเป็นหกเดือน

รอบดวงอาทิตย์ โลกเคลื่อนที่ในวงโคจรรูปวงรี ซึ่งเป็นจุดโฟกัสจุดหนึ่งที่ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ ความเร็วการโคจรคือ 29.765 กม./วินาที คาบการโคจรหนึ่งปี (เฉลี่ย 365.26 วันสุริยะ) ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโลกในวงโคจรจะสูงกว่า รัศมี - เวกเตอร์ก็จะยิ่งน้อยลง (ระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์) ระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตลอดทั้งปี: ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์จะลดลงเหลือ 147.117 ล้านกิโลเมตร ที่จุดไกลดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นเป็น 152.083 ล้านกิโลเมตร โลกอยู่ในจุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในช่วงต้นเดือนมกราคม ดังนั้นวงโคจรของมันจึงเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดังนั้นครึ่งฤดูหนาวของปีในซีกโลกเหนือจึงสั้นกว่าในซีกโลกใต้

แกนของโลกเอียงสัมพันธ์กับระนาบการโคจรที่มุม 66°33" ในระหว่างการเคลื่อนที่ แกนจะเคลื่อนที่ในเชิงแปล ดังนั้นจุดลักษณะเฉพาะสี่จุดจึงปรากฏในวงโคจร: จุดวสันตวิษุวัตสองจุดและอายันสองจุด ในวันวสันตวิษุวัต เวกเตอร์รัศมีอยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรและเส้นแบ่งแสงแบ่งครึ่งแนวขนานทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ รังสีของดวงอาทิตย์จึงตกในแนวตั้งตอนเที่ยงวันและทั่วทั้งโลกกลางวันเท่ากับกลางคืน (ที่ขั้วมีการเปลี่ยนแปลง กลางวันและกลางคืน - พื้นที่นี้แยกระหว่างฤดูใบไม้ผลิ (21 มีนาคม) และวิษุวัตฤดูใบไม้ร่วง (23 กันยายน) วันอายัน ระนาบเส้นศูนย์สูตรมีความโน้มเอียงด้วยความเคารพต่อรังสีดวงอาทิตย์ (และเวกเตอร์รัศมีของวงโคจร) ที่ มุม 23°27" ขณะนี้ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุดเหนือเขตร้อนแห่งหนึ่ง มีฤดูร้อน (22 มิถุนายน) และฤดูหนาว (22 ธันวาคม) ครีษมายัน

ความเอียงของแกนโลกกับระนาบการโคจรสัมพันธ์กับการมีอยู่ของลักษณะที่คล้ายคลึงกันเช่นเขตร้อนและวงกลมขั้วโลก

มุมเอียงของแกนโลกกับสุริยุปราคาผันผวนในช่วง 22°07"-24°57"; ในยุคปัจจุบัน (ตามที่กำหนดในปี ค.ศ. 1900) คือ 23°27"08" เส้นตัดกันของระนาบเส้นศูนย์สูตรกับระนาบสุริยุปราคาซึ่งมีจุดวสันตวิษุวัตอยู่ จะเคลื่อนไปทางการเคลื่อนที่ของวงโคจรของโลก เนื่องจากปีเขตร้อนจะสั้นกว่าปีดาวฤกษ์ (สุริยคติ) แกนของโลกเคลื่อนที่ไปในร่างกายของโลก โดยมีลักษณะเป็นรูปกรวย เวลาที่แกนโลกใช้เพื่ออธิบายกรวยที่สมบูรณ์เรียกว่าจังหวะก่อนกำหนด (25,735 ปีเขตร้อน) ของที่ไหลทะลักเข้ามานั้นขึ้นอยู่กับความเอียงของระนาบเส้นศูนย์สูตรกับสุริยุปราคา รังสีแสงอาทิตย์ที่ละติจูดที่ต่างกัน (ยิ่งมุมมาก ความรุนแรงของฤดูกาลก็จะยิ่งสูงขึ้น)

การหมุนรอบโลกในแต่ละวันเกิดขึ้นรอบแกน ซึ่งเนื่องจากเอฟเฟกต์ไจโรสโคปิก มีแนวโน้มที่จะรักษาตำแหน่งคงที่ในอวกาศ โลกหมุนอย่างสม่ำเสมอ แต่ความเร็วในการหมุนมีความผันผวน ระยะเวลาระหว่างเส้นทางที่ต่อเนื่องกันของระนาบเมริเดียนของจุดที่กำหนดผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์เรียกว่าวันสุริยคติ โลกหมุนทวนเข็มนาฬิกาเมื่อมองจากขั้วโลกเหนือ (ดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออกและตกทางทิศตะวันตก) แกนการหมุน ขั้ว และเส้นศูนย์สูตรเป็นพื้นฐาน ระบบทางภูมิศาสตร์พิกัด

ผลกระทบทางภูมิศาสตร์ การหมุนรายวันที่ดิน:

- การเปลี่ยนแปลงของกลางวันและกลางคืน - การเปลี่ยนแปลงในระหว่างวันในตำแหน่งของดวงอาทิตย์สัมพันธ์กับระนาบขอบฟ้าของจุดที่กำหนด
- การเสียรูปของรูปร่างของโลก - แบนจากขั้ว (การบีบอัดขั้ว) ซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของแรงเหวี่ยงจากขั้วถึงเส้นศูนย์สูตร
- การดำรงอยู่ของแรงโบลิทาร์ที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังเคลื่อนไหว (ยิ่งมากขึ้น ความเร็วเชิงมุมการหมุนของโลกยิ่งมีแรงโบลิทาร์มากขึ้น);
- การซ้อนทับของแรงเหวี่ยงและแรงดึงดูดให้แรงโน้มถ่วง แรงเหวี่ยงเพิ่มขึ้นจากศูนย์ที่ขั้วเป็นค่าสูงสุดที่เส้นศูนย์สูตร ตามการลดลงของแรงเหวี่ยงจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้วโลก แรงโน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้นในทิศทางเดียวกันและไปถึงจุดสูงสุดที่ขั้วโลก (ซึ่งเท่ากับแรงโน้มถ่วง)

การเคลื่อนที่ของระบบโลก-ดวงจันทร์- ดวงจันทร์ทำให้เกิดการเบรกของกระแสน้ำตามการหมุนรอบโลกของเราในแต่ละวัน ซึ่งมีความสำคัญทางภูมิศาสตร์อย่างมากหากเราพิจารณาช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่ยาวนาน (หลายร้อยล้านปี) การเบรกด้วยกระแสน้ำทำให้การหมุนช้าลง ช่วยลดความเอียงขั้วโลกของโลกและแรงโบลิทาร์ ซึ่งเบี่ยงเบนมวลอากาศและน้ำที่กำลังเคลื่อนที่ กล่าวคือ มีอิทธิพลต่อการไหลเวียนของชั้นบรรยากาศและมหาสมุทร ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดสภาพอากาศ เชื่อกันว่าเนื่องจากการที่โลกหมุนช้าลงในแต่ละวัน ความยาวของวันจึงเพิ่มขึ้น 6 ชั่วโมงในช่วง 1 พันล้านปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม ปัจจัยนี้มีความสำคัญเฉพาะในแง่ฆราวาสเท่านั้น เนื่องจากในช่วงเวลาสั้นๆ ความเร็วเชิงมุมจะถือว่าคงที่

เชื่อกันว่าปฏิสัมพันธ์ของโลกและดวงจันทร์อาจเป็นหนึ่งในปัจจัยที่เป็นไปได้ในการทำความร้อนปฐมภูมิของโลก โดยมีเงื่อนไขว่าในตอนแรกดวงจันทร์จะอยู่ใกล้กับโลกมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ หากเราสมมุติว่าระยะห่างระหว่างดวงจันทร์และโลกในตอนแรกอาจน้อยกว่าวันนี้ 10 เท่า คลื่นยักษ์ก็จะรุนแรงขึ้น 100 เท่า เนื่องจากคลื่นยักษ์ก่อให้เกิดแรงเสียดทานภายในร่างกายของโลกและมหาสมุทรโลก พลังงานจึงถูกปล่อยออกมา ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้โลกละลายได้

โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีโดยสมบูรณ์ในเวลา 365.24 วันสุริยะ ในระหว่างการเคลื่อนที่นี้ ดวงอาทิตย์เคลื่อนผ่านเส้นทางที่มองเห็นได้ข้ามท้องฟ้าท่ามกลางดวงดาวผ่านกลุ่มดาวจักรราศี ทำให้เกิดวงกลมเต็มวงในหนึ่งปี ระนาบการโคจรเรียกว่าระนาบของสุริยุปราคา .

เอิร์ธลี่ย์ แกนเอียงถึงเธอ ทำมุม 66.5°และเคลื่อนที่ไปในอวกาศขนานกับตัวมันเองตลอดทั้งปี ดังนั้นบริเวณขั้วโลกเหนือหรือใต้ของโลกจึงได้รับแสงสว่างซึ่งนำไปสู่ ฤดูกาลที่เปลี่ยนแปลงและความไม่เท่าเทียมกันของกลางวันและกลางคืนตลอดทั้งปีที่ละติจูดทั้งหมดยกเว้นเส้นศูนย์สูตร จังหวะตามฤดูกาลของธรรมชาติสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาล เราสามารถสังเกตได้จากความผันผวนของอุณหภูมิ ความชื้นในอากาศ และองค์ประกอบทางอุตุนิยมวิทยาอื่นๆ ในรูปแบบการตกตะกอน และความผันผวนของระดับน้ำ การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์

ใน วัน ครีษมายัน- 22 มิถุนายนแกนโลกที่ปลายด้านเหนือหันไปหาดวงอาทิตย์ - รังสีดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงตกในแนวตั้งที่ 23.5° ขนานกับละติจูดเหนือ - ที่เรียกว่าเขตร้อนทางตอนเหนือ (เขตร้อนของมะเร็ง) เส้นขนานทั้งหมดอยู่ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตรจนถึง 66.5° N ว. กลางวันส่วนใหญ่จะสว่าง แต่ที่ละติจูดเหล่านี้ กลางวันจะยาวกว่ากลางคืน ขนาน 66.5° N ว. คือขอบเขตที่มันเริ่มต้นขึ้น วันขั้วโลก- นี่คืออาร์กติกเซอร์เคิล ในวันเดียวกันนั้นขนานกันทางใต้ของเส้นศูนย์สูตรถึง 66.5° S ว. กลางวันสั้นกว่ากลางคืน ทางใต้ของ 66.5° ใต้ ว. - บริเวณนั้นไม่มีแสงสว่างเลย - ตรงนั้น คืนขั้วโลก- ขนาน 66.5° ส. ว. - วงกลมขั้วโลกใต้

ใน วัน เหมายัน- 22 ธันวาคมแกนของโลกซึ่งอยู่ด้านใต้หันไปหาดวงอาทิตย์ และรังสีของดวงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงวันตกในแนวตั้งที่ 23.5° ขนานกับละติจูดใต้ ซึ่งเรียกว่าเขตร้อนทางใต้ (เขตร้อนของมังกร) บนเส้นขนานทางใต้ของเส้นศูนย์สูตรจนถึง 66.5° ใต้ ว. กลางวันยาวนานกว่ากลางคืน เริ่มจากวงกลมขั้วโลกใต้ ดวงอาทิตย์ไม่ตกใต้ขอบฟ้า แต่วันขั้วโลกเคลื่อนเข้ามา นอกเหนือจาก Arctic Circle แล้ว ทุกสิ่งทุกอย่างก็จมอยู่ในความมืดมิด - ค่ำคืนแห่งขั้วโลกกำลังครอบงำ

ความเอียงของแกนหมุนของโลกกับระนาบการโคจรและการเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการก่อตัวของห้าแกน เข็มขัดแสงสว่างซึ่งเป็นพื้นฐานของการสร้างความแตกต่างเชิงโซนของขอบเขตทางภูมิศาสตร์ ความสูงของตำแหน่งเที่ยงวันของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า ความยาวของวัน และสภาวะความร้อนแตกต่างกัน โดยจำกัดอยู่ในเขตร้อนและวงกลมขั้วโลกเท่านั้น

พื้นผิวโลกประมาณ 40% ตั้งอยู่ระหว่างเขตร้อนเข็มขัดร้อน- กลางวันและกลางคืนที่นี่มีระยะเวลาต่างกันเล็กน้อย และดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุดปีละสองครั้ง

52% ของอาณาเขตของโลกตั้งอยู่ระหว่างเขตร้อนและวงกลมขั้วโลกเขตอบอุ่นที่ซึ่งดวงอาทิตย์ไม่เคยถึงจุดสุดยอด ความยาวของกลางวันและกลางคืนขึ้นอยู่กับละติจูดและช่วงเวลาของปี ใกล้กับวงกลมขั้วโลก (จาก 60° ถึง 66.5°) ในฤดูร้อน ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนตัวไปใต้เส้นขอบฟ้าในเวลาสั้นๆ และตื้น รุ่งอรุณยามเย็นและรุ่งเช้าบรรจบกัน และสิ่งที่เรียกว่าคืนสีขาวจะถูกสังเกตเห็น

เข็มขัดเย็นครอบครองเพียง 8% ของพื้นผิวโลกทางเหนือและใต้ของวงกลมขั้วโลก ในฤดูหนาวจะมีการสังเกตคืนขั้วโลกที่นี่ เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ปรากฏเหนือขอบฟ้า และในฤดูร้อนก็มีวันขั้วโลก เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ตกเลยขอบฟ้า ระยะเวลาเพิ่มขึ้นจากหนึ่งวัน - ในวงกลมขั้วโลกเป็นหกเดือน - ที่เสา

การเคลื่อนที่ของวงโคจรของโลก

ในศตวรรษที่ 2 นักดาราศาสตร์ นักภูมิศาสตร์ และนักทัศนศาสตร์ชาวอเล็กซานเดรียน คลอเดียส ปโตเลมี (ค.ศ. 90-160) ในงานหลักของเขาเรื่อง “Almagest” แนะนำ ตำแหน่งกลางโลกในจักรวาล (ระบบศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์ของโลก) ยุคหลังปโตเลมีไม่เอื้ออำนวย การพัฒนาต่อไปความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของโลก

ในศตวรรษที่ 9-11 การวิจัยที่สำคัญดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอาหรับ นักปรัชญา นักดาราศาสตร์ และนักธรณีวิทยา บีรูนี (อาบู เรย์ฮาน อัล บีรูนี, 973-1048) จากเมืองเตอร์กิสถาน เป็นคนแรกในตะวันออกกลางที่แนะนำว่าโลกเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์

และเมื่อต้นศตวรรษที่ 16 เท่านั้นที่โคเปอร์นิคัสได้พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าสิ่งที่มองเห็นได้ การเคลื่อนไหวรายวันเทห์ฟากฟ้าทั้งหมดอธิบายได้ด้วยการหมุนของโลกรอบแกนของมันเอง และการเคลื่อนที่ประจำปีที่ชัดเจนของดวงอาทิตย์และวงโคจรที่ซับซ้อนมากของดาวเคราะห์นั้นอธิบายได้ด้วยการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของโลกหลังและโลกเองรอบดวงอาทิตย์ที่อยู่นิ่ง ระนาบคงที่ที่โลกเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เรียกว่าสุริยุปราคา (จากภาษากรีก - คราส)

แม้ว่าวิทยานิพนธ์หลักของโคเปอร์นิคัสที่ว่าโลกหมุนรอบแกนและเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์นั้นเป็นเพียงการคาดเดาล้วนๆ และไม่สามารถพิสูจน์ได้ในเวลานั้นด้วยข้อเท็จจริงใด ๆ อย่างไรก็ตาม ความเรียบง่ายของโลกทัศน์ทั้งหมดที่ตามมาก็เพียงพอแล้วที่จะ โน้มน้าวความจริงของตนให้เริ่มเข้มแข็งขึ้นเรื่อยๆ

Tycho Brahe นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก (ค.ศ. 1546-1601) จากการสังเกตการณ์ผู้ทรงคุณวุฒิและดวงดาวของเขาเอง ปฏิเสธระบบโคเปอร์นิกันและเสนอระบบของเขาเองตามที่ดาวเคราะห์ทุกดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วย แต่มันก็ ร่วมกับดาวเคราะห์ทั้งหมด เคลื่อนที่ไปรอบๆ โลกที่ไม่มีการเคลื่อนไหว เขาได้มอบพินัยกรรมให้กับเคปเลอร์นักคณิตศาสตร์หนุ่มชาวเยอรมัน (ค.ศ. 1571-1630) เพื่อดำเนินการประมวลผลเนื้อหาเชิงสังเกตการณ์อันมั่งคั่งของเขาต่อไป

เริ่มต้นการศึกษาการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์โดยอาศัยการสังเกตการณ์ของไทโค บราเฮ เคปเลอร์สันนิษฐานว่าดาวเคราะห์ทั้งหมด รวมทั้งโลก เคลื่อนที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ที่อยู่นิ่งตามเส้นโค้งแบนราบบางเส้น

1. วงโคจรของดาวเคราะห์ใดๆ จะเป็นวงรี ณ จุดโฟกัสจุดใดจุดหนึ่งที่ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่

2. พื้นที่ของเซกเตอร์วงรีที่อธิบายโดยเวกเตอร์รัศมีของดาวเคราะห์จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของเวลา

ด้วยแนวคิดเรื่องความกลมกลืนในธรรมชาติอย่างสมบูรณ์ เขาพยายามสังเกตเห็นความคล้ายคลึงของระยะทางเฉลี่ยของดาวเคราะห์ต่าง ๆ จากดวงอาทิตย์ อันดับแรกด้วยความสัมพันธ์ที่กลมกลืนกันของโทนเสียงดนตรีหลัก จากนั้นด้วยรัศมีของทรงกลมที่อธิบายไว้ประมาณห้าปกติ รูปหลายเหลี่ยมและจารึกไว้ในนั้น แต่ทั้งหมดนี้ไม่มีอะไรเกิดขึ้น เปรียบเทียบกึ่งแกนของวงโคจรของดาวเคราะห์กับคาบเวลา การปฏิวัติเต็มรูปแบบเคปเลอร์ค้นพบกฎข้อที่สามของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1619:

3. กำลังสองของระยะเวลาของการปฏิวัติของดาวเคราะห์นั้นเป็นสัดส่วน

ลูกบาศก์ของระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์

กฎทั้งสามข้อของเคปเลอร์ปรากฏว่าแม่นยำสำหรับดาวหางที่อยู่ในนั้น ระบบสุริยะและเคลื่อนที่ไปในวงโคจรรูปวงรีที่ขยายออกไปมาก

แต่วิทยาศาสตร์ไม่สามารถพอใจกับกฎเชิงประจักษ์ที่เคปเลอร์ค้นพบได้ จำเป็นต้องอธิบายกฎเหล่านี้ เพื่อค้นหาเหตุผลว่าทำไมดาวเคราะห์จึงเคลื่อนที่ในลักษณะนี้ ไม่ใช่

รูปที่.1.17. การเคลื่อนตัวของโลกรอบดวงอาทิตย์

มิฉะนั้น. และสิ่งนี้ทำโดยนิวตันผู้ยิ่งใหญ่ผู้พิสูจน์ว่าแรงทำให้เกิดการเคลื่อนไหว

ตามกฎของเคปเลอร์ ดาวเคราะห์แต่ละดวงจะแปรผกผันกับมวลของวัตถุทั้งสองดวงและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์ทั้งสองดวง

โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ (รูปที่ 1.17) ในวงโคจรทรงรีด้วยความเร็วเฉลี่ย 29.765 กม./วินาที โลกมีส่วนร่วมกับการเคลื่อนที่รอบใจกลางกาแล็กซีร่วมกับดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วเฉลี่ย 300 กิโลเมตรต่อวินาที ทำให้

การปฏิวัติหนึ่งครั้งทุกๆ 200-230 ล้านปี ช่วงนี้เรียกว่าปีกาแล็กซี่

ความเร็วการโคจรของโลกอยู่ระหว่าง 29.27 กม./วินาที ที่จุดไกลดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 152.1 ล้านกิโลเมตรจากดวงอาทิตย์ จนถึง 30.27 กม./วินาที ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 147.1 ล้านกิโลเมตรจากดวงอาทิตย์ ระยะเวลาที่โลกโคจรรอบแกนกลางทั้งหมด (สัมพันธ์กับดวงดาว) คือ 365 วัน 6 ชั่วโมง 9 นาที 10 วินาที (365.25636 วันสุริยะโดยเฉลี่ย) ช่วงเวลานี้เรียกว่าปีดาวฤกษ์หรือปีดาวฤกษ์ ระยะเวลาของการปฏิวัติซึ่งคำนวณเป็นวันสุริยคติ (365.2422 วันสุริยคติ) เรียกว่าปีเขตร้อน ปีเขตร้อนประกอบด้วยวันดาวฤกษ์ 366.2422 วัน ความยาวของปีเขตร้อนที่ 365.2422 วันสุริยคติจะยังคงเหมือนเดิมจนถึงประมาณปี 2700

วันดาวฤกษ์คือ 365.2422/366.2422=0.997270 วันสุริยะโดยเฉลี่ย ค่านี้คืออัตราส่วนคงที่ของเวลาดาวฤกษ์และเวลาสุริยะ หากสุริยุปราคาเกิดขึ้นใกล้กับเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า กลางวันและกลางคืนก็จะมีเวลาเท่ากันเสมอ แต่เนื่องจากดวงอาทิตย์โคจรผ่านเส้นศูนย์สูตรฟ้าเพียงปีละสองครั้ง ดังนั้น เฉพาะในสองวันนี้เท่านั้นที่กลางวันจะเท่ากับกลางคืน นอกจากนี้ ระหว่างสองจุดนี้ ดวงอาทิตย์ยังเคลื่อนที่ไม่สม่ำเสมอตามแนวสุริยุปราคาอีกด้วย จากจุดวสันตวิษุวัต (21 มีนาคม) จนถึงจุดวสันตวิษุวัต (23 กันยายน) ดวงอาทิตย์เดินทางใน 186 วัน และจากจุดวสันตวิษุวัตไปยังจุดวสันตวิษุวัตใน 179 วัน

ปีพลเรือนของชาวอียิปต์มี 365 วันพอดี และแบ่งออกเป็น 12 เดือน 30 วัน ส่วนที่เหลืออีก 5 วันถูกเพิ่มเข้ามาในช่วงปลายปี ด้วยเหตุนี้ แต่ละปีจึงเริ่มต้นเร็วกว่าปีก่อนหน้า ¼ วัน และอาจตรงกับปีเขตร้อนอีกครั้งหลังจาก 1460 ปี

ชาวโรมันแบ่งปีพลเรือนออกเป็น 12 เดือน ได้แก่ มาร์ติอุส เมษายน เมษายน ไมอุส จูเนียส กินติลิส เซ็กซ์ทิลิส กันยายน ตุลาคม พฤศจิกายน และธันวาคม มกราคม มกราคม และกุมภาพันธ์ โดยไม่ทราบความยาวที่แท้จริงของปีเขตร้อน พวกเขาจึงเริ่มเปลี่ยนจำนวนวันในเดือนต่างๆ บ่อยมากและค่อนข้างพลการเพื่อประสานปีของพวกเขากับสุริยคติ สิ่งนี้ส่งผลให้การคำนวณเวลาหรือปฏิทิน (จากคำว่า "calends" ซึ่งเป็นชื่อวันแรกของแต่ละเดือน) กลายเป็นความวุ่นวายจนจูเลียส ซีซาร์ (100-44 ปีก่อนคริสตกาล) ตัดสินใจทำการปฏิรูปครั้งใหญ่

นักดาราศาสตร์ Sozigenes ซึ่งถูกเรียกตัวจากอเล็กซานเดรียเพื่อจุดประสงค์นี้ ใช้ระยะเวลาของปีเขตร้อนที่ 365.25 วันเป็นพื้นฐานของลำดับเหตุการณ์ และกำหนดการนับ 365 วันในสามปีง่าย ๆ ติดต่อกัน และในปีอธิกสุรทินที่สี่ (จากคำว่า “bissextus” - สองครั้งหก ) – 366 วัน ลำดับเหตุการณ์ที่มีชื่อเดือนเหมือนกัน ยกเว้นเดือนที่ห้าและหกซึ่งเปลี่ยนชื่อเป็นเดือนกรกฎาคมและสิงหาคม และมีจำนวนวันเท่ากันในปัจจุบัน ถูกนำมาใช้ในคริสตศักราช 325 ที่ Nicene Ecumenical Council และ Christian Church

ความแตกต่าง 0.0078 วัน ระหว่างความยาวที่แท้จริงของปีเขตร้อน (365.2422) และปีพลเรือนจูเลียน (362.25) ค่อยๆ สะสม และหลังจาก 128 ปีจะเท่ากับทั้งวัน เป็นผลให้วสันตวิษุวัตซึ่งตกลงในวันที่ 21 มีนาคมในยุคของสภาไนเซียเริ่มลดลง 10 วันก่อนหน้านี้ในศตวรรษที่ 16 เช่น ในวันที่ 11 มีนาคม

สิ่งนี้กลายเป็นเรื่องไม่สะดวกสำหรับลำดับเหตุการณ์ของคริสตจักร ตามกฎของคริสตจักรคริสเตียน อีสเตอร์ควรเกิดขึ้นในวันอาทิตย์แรกหลังจากพระจันทร์เต็มดวงแรกในฤดูใบไม้ผลิ กล่าวคือ พระจันทร์เต็มดวงครั้งแรกหลังวสันตวิษุวัต ในปี ค.ศ. 1582 พระสันตะปาปาเกรกอรีที่ 13 (ค.ศ. 1502-1585) ได้แก้ไขเรื่องนี้ และเพื่อให้วสันตวิษุวัตตกประมาณวันที่ 21 มีนาคมในอนาคต พระองค์จึงตัดสินใจนับรอบปีเหล่านั้นเป็นร้อยซึ่งหารด้วย 400 ไม่ลงตัวโดยไม่มีเศษ (1700 , 1800, 1900, 2100 ฯลฯ) – แบบง่าย หารด้วย 400 ลงตัว (1600, 2000 เป็นต้น) – วันอธิกสุรทิน

ปฏิทินเกรโกเรียนมักเรียกว่าปฏิทินรูปแบบใหม่ ความยาวเฉลี่ยของปีพลเรือนเกรกอเรียนเท่ากับ 365.2425 วันสุริยคติ และแตกต่างจากความยาวของปีเขตร้อนด้วยจำนวนเล็กน้อย ลำดับเหตุการณ์นี้ได้รับการยอมรับว่าเป็นข้อบังคับโดยชาวคาทอลิกก่อน จากนั้นจึงเป็นที่ยอมรับโดยทุกคน รัฐในยุโรปยกเว้นรัสเซีย กรีซ เซอร์เบีย และบัลแกเรีย ซึ่งอาศัยอยู่ตามแบบเก่ามาระยะหนึ่งแล้วคือ ปฏิทินจูเลียนซึ่งล้าหลังไป 13 วัน ในปี พ.ศ. 2461 รัสเซียเปลี่ยนมาใช้ปฏิทินเกรโกเรียน และวันที่ 1 กุมภาพันธ์เริ่มนับเป็นวันที่ 14 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2461 ส่วนต่าง 13 วันนี้จะยังคงอยู่จนถึงวันที่ 28 กุมภาพันธ์ 2100 ตามรูปแบบใหม่ หลังจากวันนี้จะเท่ากับ 14 วัน

ในแง่ของความถูกต้อง ปฏิทินเกรโกเรียนตรงตามข้อกำหนดสมัยใหม่ที่เข้มงวดที่สุด ข้อผิดพลาดในหนึ่งวันสะสมอยู่ในนั้นในเวลาประมาณ 3,300 ปีเท่านั้น

โปรดทราบว่าตั้งแต่สมัยโบราณ ระยะเวลาเจ็ดวันหรือสัปดาห์ยังคงอยู่ ซึ่งมาจากประเพณีการตั้งชื่อวันตามชื่อของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวอังคาร ดาวพุธ ดาวพฤหัสบดี ดาวศุกร์ และดาวเสาร์ ปีต่างๆและเดือนต่างๆ จะเริ่มต้นในแต่ละวัน เนื่องจากปีธรรมดาประกอบด้วย 52 สัปดาห์บวก 1 วัน และปีอธิกสุรทินประกอบด้วย 52 สัปดาห์บวก 2 วัน แต่เนื่องจากจำนวนวันทั้งหมดมีอยู่ใน 4 ปีจูเลียน ดังนั้นหลังจาก 28 ปีจึงจะทำซ้ำจำนวนเดือนทั้งหมดในวันก่อนหน้าของสัปดาห์ ระยะเวลา 28 ปีนี้เรียกว่าวัฏจักรหรือวงกลมของดวงอาทิตย์

การศึกษาประวัติศาสตร์ปฏิทินของชาวสลาฟโบราณในช่วงศตวรรษที่ 2-4 ยืนยันว่านักวิทยาศาสตร์ของ Kievan Rus รู้รูปแบบการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์โลกและดวงจันทร์ค่อนข้างครบถ้วนกำหนดความยาวของปีสุริยคติและจันทรคติความสัมพันธ์ของพวกเขารู้สัปดาห์เจ็ดวันโบราณและปีอธิกสุรทินอย่างแม่นยำ

รูปที่.1.18. ความเคลื่อนไหวประจำปีดวงอาทิตย์ตามกลุ่มดาวทั้ง 12 ราศี

(การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์แสดงด้วยลูกศร)

วงโคจรของโลกอยู่ใกล้วงกลม ความเยื้องศูนย์คือ e = 0.017 โลกอยู่ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในวันที่ 2-5 มกราคม และจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดในวันที่ 1-5 กรกฎาคม การปฏิวัติโลกรอบดวงอาทิตย์ประจำปีที่เกิดขึ้นจริงโดยสัมพันธ์กับท้องฟ้าที่อยู่นิ่งนั้น นำไปสู่ความจริงที่ว่าผู้สังเกตการณ์บนโลกเห็นดวงอาทิตย์โดยมีพื้นหลังของกลุ่มดาวต่างๆ แถบบนทรงกลมท้องฟ้าซึ่งมีการเคลื่อนตัวของดวงอาทิตย์ทุกปีที่มองเห็นได้เรียกว่าแถบนักษัตร และเส้นเส้นทางประจำปีที่มองเห็นได้ของดวงอาทิตย์เรียกว่าสุริยุปราคา สุริยุปราคาอยู่ในระนาบที่ผ่านจุดศูนย์กลางของโลก "Zodiac" ในภาษากรีก แปลว่า "วงกลมสัตว์ร้าย" ประกอบด้วยกลุ่มดาวจักรราศี 12 ราศี ในสมัยโบราณกลุ่มดาวจักรราศีทั้งหมดมีชื่อสัตว์: ราศีเมษ, ราศีพฤษภ, เมถุน, กรกฎ, สิงห์, กันย์, ตุลย์, ราศีพิจิก, ราศีธนู, มังกร, กุมภ์, ราศีมีน (รูปที่ 1.18)