地球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,地球的公转给我们的生活带来了不少的体验。一年中四季的不断变换英语作文,我们不仅可以感知到大自然中绚丽的色彩,还可以体验到每个季节独有的活动。但对于大多数人来说,并不了解地球公转的特点,因此会产生一些看似“合理”的问题。比如,在地球的轨道上,有近日点、远日点等特殊位置,那么地球为何还存在于我们的太阳系中,而不会飞离太阳或与太阳相撞呢?
地球公转必须遵循不止一条定律
正如地球自转有其特殊的规律一样,我们生活的星球在围绕太阳公转时,也是有规律地在非物理轨道上运动的。地球公转时需要遵循的规律有很多,包括地球公转的速度和影响、地球的轨道和轨道平面,以及所谓的黄道倾角等等。从这一连串的专业术语中,你绝对能感受到地球公转的复杂性。
地球轨道上的所有点都在同一平面上,这就是所谓的地球轨道平面。当我们把这个特殊的平面表示在天球上时,地球绕太阳运行的平面就叫黄道面。我们每天都能清晰地感受到地球的自转和公转。比如我们每天都会经历白天和黑夜,日历的数字每天都在增加。确实,无论是地球的自转还是公转,在时间上都是同时进行的。
地球自转始终保持66°34′的倾角
天球上的公转是用黄道和黄道轴来表示的,而天球上的自转是用天赤道和天轴来表示的。也就是说,天赤道和黄道位于两个完全不同的平面上。这两个同心大圆所在的平面形成了黄道倾角,倾角为23°26′。也就是说,无论地球在轨道上移动到何处,都需要保持66°34′的倾角不变。
在地球整个公转的相当长的一段时间里,它的地轴在空间中的方向其实并没有明显的变化趋势,北极始终指向天极(北极星附近)。总之,地球自转轴在公转过程中的运动是平行的。因此,这就保证了无论地球在公转轨道的哪个位置,黄道倾角的度数都能在很长一段时间内保持不变。正是因为这个特殊的角度,才证明了天极和黄道极之间存在着偏差。
如果你之前还不明白为什么地球的自转轴总是倾斜的,总是和之前放置它的桌子倾斜66°34′,那么现在你应该明白了,这个现象只不过是黄道倾角最直观的体现。在我们自然界中,我们还可以通过北回归线和南回归线之间阳光直射的现象,以及南回归线以南和北回归线以北终年没有阳光直射的现象,更深刻的了解黄道倾角对地球各个地区的影响。
地球轨道的近日点和远日点
首先我们可以了解近日点和远日点存在的根本原因。所谓的公转其实就是指行星围绕恒星的运动,而这些轨道大多是椭圆形的。因此太阳的位置往往不是在椭圆的中心,而是在椭圆的一个焦点处。因此恒星与恒星之间的距离会因为恒星在轨道上的运动而发生变化。当行星与太阳距离最近的时候,我们把这个位置称为近日点,行星距离太阳最远的位置则称为远日点。
大多数人纠结于行星为何不会飞走或撞上太阳,主要指近日点和远日点这两个特殊位置。1月份地球距离太阳最近,距离约为1.471亿公里;而7月份地球距离太阳最远,距离约为1.52亿公里。从这两个数据值我们可以直观地看到,近日点和远日点的差别并没有那么大。
为什么地球从来没有远离太阳或者撞向太阳?
地球公转可以简单描述为周期性的圆周运动地球绕太阳公转,这样就很容易理解为什么地球公转速度与线速度和角速度都有关系。而根据开普勒行星运动第二定律,太阳与地球的距离也会影响地球公转速度。事情确实越来越复杂了,因为这说明,即便是地球公转的线速度和角速度也不是固定值,会随着太阳与地球的距离而变化。
简单来说,每年的1月初到7月初,地球的公转速度会逐渐减慢,太阳与地球的位置关系会越来越远;在随后的几个月里,地球与太阳的距离会逐渐减小地球绕太阳公转,此时的公转速度会慢慢增加。地球在近日点时,线速度保持在30.3公里/秒左右,角速度约为1°1′11″/天;而当地球经过远日点时,线速度(29.3公里/秒)和角速度(57′11″/天)都会低于它们在此位置的平均值。
其实地球的轨道其实是接近正圆的椭圆轨道,毕竟真正的天体椭圆轨道只有远日点,而双曲线或抛物线轨道的天体连远日点都没有。或许很多人不知道,地球的轨道速度也会随着自身位置的移动而变化,比如近日点的轨道速度会比较快,而远日点的轨道速度会比较慢。总之,地球的轨道速度也会根据轨道位置进行调整,这也是地球不会飞离太阳、与太阳相撞的根本原因。