На цій сторінці показано неперевірені зміни
Орбі́та Землі́ —траєкторія рухуЗемлі навколоСонця. Земля обертається навколо Сонця з середньою швидкістю30 км/с на середній відстані близько 149,6 мільйонів кілометрів[1] (ця відстань називаєтьсяастрономічною одиницею і широко використовується як одиниця вимірювання відстаней в межах Сонячної системи). Період обертання, так званийсидеричний рік, триває365,256363діб[2]. Площина, в якій лежить земна орбіта, називаєтьсяекліптикою, і земному спостерігачу здається, що Сонце рухається в цій площині, роблячи повний оберт за один рік, тобто щодоби зміщуючись на схід приблизно на 1° або два своїх діаметри. Сузір'я, через які відбувається цей річний рух Сонця, називаютьсязодіакальними сузір'ями.
Нахил осі обертання Землі (кут між площиною орбіти Землі і її екватором) становить 23,5°, через що приблизно півроку північна півкуля Землі отримує більше сонячного світла, і приблизно півроку — південна. Ця різниця в освітленостях призводить до зміни пір року. Точки на земній орбіті, в яких південна й північна півкулі однаково освітлені Сонцем, називаються точкамирівнодення, а точки, в яких Сонце сягає максимальної висоти в одній з півкуль (і мінімальної в іншій) — точкамисонцестояння. При погляді зПівнічного полюсу Землі здається, що й обертання Землі навколо власної осі, й обертання Землі навколо Сонця відбуваються проти годинникової стрілки.
У відповідності до першогозакону Кеплера, орбіта Землі в першому наближенні єеліпсом, в одному з фокусів якого знаходитьсяСонце. Цей еліпс близький до кола, і йогоексцентриситет (зміщення Сонця відносно центру еліпса) складає всього 0,0167. Відстань від Землі до Сонця мінімальна вперигелії 2-5 січня, а максимальна вафелії 3-5 липня. Той парадокс, що впівнічній півкулі найхолодніше, коли Земля найближче до Сонця, пояснюється тим, що зміна висоти Сонця над горизонтом черезнахил осі обертання Землі справляє набагато більший вплив на температуру, ніж зміна відстані до Сонця. Еліптична орбіта Землі трохи змінюється з часом через гравітаційні збурення від інших планет Сонячної системи.
Визначення того, що саме Земля обертається навколо Сонця, а не навпаки, стало значним відкриттям на шляху становлення сучасної механіки. РоботиАристарха,Коперника,Галілея та інших науковців допомогли перейти відгеоцентризму (моделі світу, де Земля знаходиться в центрі) догеліоцентризму (Сонце в центрі). Після робітКеплера стало зрозуміло, що орбіта Землі є еліпсом. Перше надійне визначення розміру земної орбіти зробивДжованні Кассіні (1672).
Значна частина стародавніх вчених дотримувалася так званоїгеоцентричної системи, в якій Земля є центромВсесвіту і навколо неї обертаються всінебесні тіла.
Вперше ідею, що Земля рухається орбітою навколо Сонця, так званийгеліоцентризм, висловивдавньогрецькийастрономАристарх Самоський у III ст. до н. е. Спостерігаючи замісячним затемненням, він зробив висновок, що діаметр Сонця більший за діаметр Землі у 20 разів (насправді в 109 разів). Отримавши такі розміри, він вирішив, що було б дивним якби більше Сонце оберталося навколо меншої Землі, а не навпаки[3].
Ідея геліоцентризму висловлена ним у праці «Про величини і відстані Сонця і Місяця» не набула розповсюдження в античні часи. Одним із контраргументів була відсутністьпаралаксу зірок. Адже якщо Земля обертається навколо такого далекого Сонця, то кути між зорями мають суттєво змінюватися в залежності від місця спостерігача на орбіті. Також теорія геліоцентризму не могла передбачити рух планет з достатньою точністю. Вважалося, що всі орбіти єколовими, а це суперечило спостереженням. У теорії геоцентризму подібну проблему вирішували сферами, що рухаються навколо сфер. Впродовж тисячоліть ці аргументи та авторитетПтолемея,Платона йАрістотеля не давали розвинутися ідеї геліоцентризму. Ці ж аргументи наводили і в часиКоперника.
Завдяки праці Коперника«Про обертання небесних сфер» (лат.De revolutionibus orbium coelestium), виданої у 1543 році, теорія геліоцентризму відродилася знову. В астрономії почала утверджуватися думка, що Земля рухається по орбіті навколо Сонця.
Найкращий астроном-спостерігач дотелескопічної епохиТихо Браге сторив власнузмішану систему, у якій всіпланети обертаються навколо Сонця, а саме Сонце обертається навколо Землі[3]. За його розрахунками відстань між Землею та Сонцем становила 8 млн. км.
Пізніше його ученьЙоган Кеплер отримав для відстані до Сонця значення 25 млн. км — увосьмеро менше за правильне значення[4]. Але головний внесок Кеплера полягав у тому, що у 1609 році в праці«Нова астрономія» (лат.Astronomia nova) він вперше відмовився від колових орбіт і запропонував, що орбіта Марса єеліпсом, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце. Пізніше було виявлено, що еліпсом є й орбіта Землі.
Нову спробу обчислити відстань до Сонця здійснив у 1672Джованні Кассіні. Порівнявши дані власних спостережень за Марсом, здійсненних ним вПарижі, та дані, отриманніЖаном Ріше[en] уФранцузькій Гвіані, Кассіні вимірявпаралакс Марса на фоні далеких зір. Це дало йому відстань від Землі до Сонця, рівну 140 млн. км — всього на 7 % менше за сучасне значення[4]. Наступні визначення астрономічної одиниці включали спостереженнятранзитів Венери (1761, 1769)[5], вимірювання паралаксів астероїдаЕрос під час його близьких проходжень повз Землю (1900—1901[6], 1930—1931[7]),радарні дослідження Венери (починаючи з 1958) і астероїдів і, нарешті, телеметрію космічних кораблів. 2012 рокуМіжнародний астрономічний союз зафіксував значення астрономічної одиниці на рівні 149 597 870 700 метрів[8].
| Епоха | 2000,0 |
| Афелій | 152,10·106 км, 1,0167 а. о. |
| Перигелій | 147,10·106 км, 0,98329 а. о. |
| Велика піввісь | 149,60·106 км, 1,0000010178 а. о. |
| Ексцентриситет | 0,0167086 |
| Нахил | 7,155° доекватораСонця, 1,578690° донезмінної площини |
| Довгота висхідного вузла | 174,9° |
| Довгота перигелію | 102,9° |
| Аргумент перигелію | 288,1° |
| Період | 365,256 днів[9] |
| Середняорбітальна швидкість | 29,78 км/с[10], 107208 км/год |
| Швидкість в афелії | 29,29 км/с[10] |
| Швидкість в перигелії | 30,29 км/с[10] |
Відповідно до астрономічної конвенції, чотири пори року визначаютьсясонцестояннями (дві точки на орбіті Землі, в яких вісь Землі максимально нахилена до Сонця або від Сонця) ірівнодення (дві точки на орбіті Землі, де вісь Землі та перпендикулярна уявній лінії, проведеній від Землі до Сонця). Сонцестояння і рівнодення ділять рік на чотири приблизно рівні частини. У північній півкулізимове сонцестояння відбувається приблизно 21 грудня, літнє сонцестояння приблизно 21 червня, весняне рівнодення припадає приблизно на 20 березня, а осіннє — приблизно на 23 вересня[11]. Вплив нахилу осі Землі на температуру впівденній півкулі протилежний впливу в північній півкулі, тому пори року сонцестоянь і рівнодень в південній півкулі протилежні порам року у північній півкулі (наприклад, північне літнє сонцестояння відбувається в той самий час, що й південне зимове сонцестояння).
У наш часперигелій Землі припадає приблизно на 3 січня, аафелій — на 4 липня. Іншими словами, Земля знаходиться ближче до Сонця в січні, і далі в липні, що може здатися суперечливим для тих, хто проживає в північній півкулі, де холодніше, коли Земля найближче до Сонця, і тепліше, коли воно знаходиться найдальше. Зміна відстані Земля-Сонце призводить до збільшення приблизно на 7 % загальної сонячної енергії, що досягає Землі в перигелії відносно афелію[12]. Оскільки південна півкуля нахилена до Сонця приблизно в той самий час, коли Земля максимально наближається до Сонця, південна півкуля протягом року отримує трохи більше енергії від Сонця, ніж північна. Однак цей ефект набагато менш значний, ніж загальна зміна енергії через нахил осі, і більша частина надлишкової енергії поглинається більшою часткою поверхні, покритої водою в південній півкулі[13].
Сфера Гілла (гравітаційна сфера впливу) Землі маєрадіус приблизно 1 500 000кілометрів (0,01астрономічних одиниць) — приблизно вчетверо більший за середню відстань до Місяця[14]. Це максимальна відстань, на якій гравітаційний вплив Землі є сильнішим, ніж вплив Сонця. Об'єкти, що обертаються навколо Землі, повинні бути в межах цього радіуса, інакше вони полишуть навколоземні оббіти через гравітаційні збурення від Сонця.
На діаграмі праворуч показано співвідношення між положеннями сонцестояння, рівнодення та лінієюапсид орбіти Землі. Орбіта проходить черезперигелій (найближчу до Сонця точку) 2-5 січня, весіннє рівнодення 19-21 березня, літнє сонцестояння 20-22 червня,афелій (найвіддаленішу точку від Сонця) 3-5 липня, осіннє рівнодення 22-24 вересня та зимове сонцестояння 21-23 грудня[15] Діаграма сильно перебільшує еліптичність орбіти Землі, — фактична орбіта є практично круговою.
Математики та астрономи (зокрема,Лаплас,Лагранж,Гаусс,Пуанкаре,Колмогоров,Арнольд,Мозер шукали докази стабільності руху планет і дали кілька доведень стабільності Сонячної системи[16]. Згідно з більшістю прогнозів, орбіта Землі буде відносно стабільною протягом тривалого часу[17].
