Как меняется орбита земли. Катастрофа приближается. Ученые доказали смещение орбиты Земли. Что произойдёт, если Земля перестанет вращаться

Что вызывает изменение климата Земли?

Астроном Милютин Миланкович (1879-1958) изучал изменение орбиты вращения Земли вокруг Солнца и наклон оси нашей планеты. Он предположил, что циклически происходящие изменения между ними являются причиной долгосрочной смены климата.

Изменение климата – сложный процесс, на него влияют многие факторы. Основной из них – взаимосвязь Земли и Солнца.

Миланкович изучал три фактора:

Изменение наклона земной оси;

Отклонения в форме орбиты вращения Земли вокруг Солнца;

Прецессию изменения положения наклона оси по отношению к орбите. .

Земная ось не перпендикулярна плоскости своей орбиты. Наклон составляет 23,5°. Это дает Северному полушарию возможность получать больше солнечных лучей и удлинять день в июне. В декабре солнца становится меньше, и день укорачивается. Этим и объясняется смена времен года. В Южном полушарии времена года идут в обратном порядке.
Отклонение земной оси.	Изменение орбиты Земли.
Земля Земля без смены времен года, наклон оси 0°.
Конец июня: лето в Северном полушарии, зима – в Южном.
Конец декабря: лето в Северном полушарии, зима – в Южном.

Наклон земной оси

Если бы наклона оси не было, то у нас не было бы времен года, а день и ночь в течение всего года длились бы одинаково. Количество солнечной энергии, достигающей определенной точки Земли, было бы постоянным. Сейчас ось планеты находится под углом 23,5°. Летом (с июня) в Северном полушарии оказывается так, что северные широты получают больше света, чем Южные. Дни становятся длиннее, а положение солнца – выше. В то же время в Южном полушарии – зима. Дни – короче, а солнце – ниже.

Спустя полгода Земля переходит по своей орбите на противоположную сторону Солнца. Наклон остается таким же. Теперь лето в Южном полушарии, дни дольше, а света – больше. В Северном полушарии сейчас зима.

Миланкович предположил, что наклон земной оси не всегда равен 23,5°. Время от времени происходят колебания. Он подсчитал, что изменения лежат в интервале от 22,1° до 24,5°, повторяется это с периодом в 41 000 лет. Когда наклон меньше, то летом температура ниже обычного, а зимой – выше. При увеличении наклона наблюдаются более экстремальные климатические условия.

Как все это влияет на климат? Даже при увеличении температуры зимой все равно достаточно холодно для снега в удаленных от экватора областях. Если лето холодное, то, возможно, что снег зимой в высоких широтах так же будет таять медленнее. Год за годом он будет наслаиваться, образуя ледник.

В сравнении с водой и сушей, снег отражает больше солнечной энергии в космос, вызывая дополнительное похолодание. С этой точки зрения, здесь имеет место механизм положительной обратной связи. Вследствие понижения температуры дополнительно накапливается снег и увеличиваются ледники. Отражение со временем увеличивается, а температура снижается, и так далее. Возможно, именно так начинались ледниковые периоды.

Форма орбиты вращения Земли вокруг Солнца

Второй изучаемый Миланковичем фактор – форма орбиты вращения Земли вокруг Солнца. Орбита имеет не идеально круглую форму. В определенное время года Земля находится к Солнцу ближе, чем обычно. Значительно больше энергии Солнца Земля получает, находясь как можно ближе к светилу (в точке перигелия), в сравнении с максимальным удалением (точка афелия).

Форма земной орбиты меняется циклически с периодом 90 000 и 100 000 лет. Иногда форма становится более вытянутой (эллиптической), чем сейчас, поэтому различие в количестве солнечной энергии, получаемой в перигелии и афелии, будет большим.

Перигелий сейчас наблюдается в январе, афелий – в июле. Такая смена делает климат Северного полушария более мягким, принося дополнительное тепло зимой. В Южном полушарии климат более суровый, чем был бы, если бы орбита вращения Земли вокруг Солнца была круглой.

Прецессия

Есть и другая сложность. Ориентация земной оси со временем меняется. Подобно волчку, ось движется по кругу. Такое движение называют прецессионным. Цик такого движения составляет 22 000 лет. Это вызывает постепенную смену времен года. Одинадцать тысяч лет назад Северное полушарие было наклонено ближе к солнцу в декабре, чем в июне. Зима и лето менялись местами. Спустя 11 000 лет все снова изменилось.

Все три фактора: наклон оси, форма орбиты и прецессия меняют климат планеты. Так как это происходит в различных масштабах времени, то взаимодействие этих факторов сложно. Иногда они усиливают эффект друг друга, иногда – ослабляют. К примеру, 11 000 лет назад прецессия вызывала начало лета в Северном полушарии в декабре, эффект увеличения солнечного излучения в перигелии в январе и уменьшение в афелии в июле усилит межсезонную разницу в Северном полушарии, вместо привычного нам сейчас смягчения. Не все так просто как кажется, так как даты перигелия и афелия так же сдвигаются.

Другие факторы, влияющие на климат

Помимо эффекта смещения движения Земли, есть и другие влияющие на климат факторы?

1. Изменение наклонения орбиты к экватору. Производится включением ракетного двигателя в восходящем узле орбиты (над экватором). Импульс выдается в направлении, перпендикулярном направлению орбитальной скорости;
2. Изменение положения (долготы) восходящего узла на экваторе. Производится включением ракетного двигателя над полюсом (в случае полярной орбиты). Импульс, как и в предыдущем случае, выдается в направлении, перпендикулярном направлению орбитальной скорости. результате восходящий узел орбиты смещается вдоль экватора, а наклонение плоскости орбиты к экватору остается неизменным.

Изменение наклонения орбиты - исключительно энергозатратный манёвр. Так, для спутников на низкой орбите (имеющих орбитальную скорость порядка 8 км/с) изменение наклонения орбиты к экватору на 45 градусов потребует приблизительно той же энергии (приращения характеристической скорости), что и для выведения на орбиту - около 8 км/с. Для сравнения можно отметить, что энергетические возможности корабля «Спейс шаттл» позволяют, при полном использовании бортового запаса топлива (около 22 тонн: 8,174 кг горючего и 13,486 кг окислителя в двигателях орбитального маневрирования) изменить значение орбитальной скорости всего на 300 м/с, а наклонение, соответственно (при маневре на низкой круговой орбите) - приблизительно на 2 градуса. По этой причине искусственные спутники выводятся (по возможности) сразу на орбиту с целевым наклонением.

В некоторых случаях, однако, изменение наклонения орбиты все же является неизбежным. Так, при запуске спутников на геостационарную орбиту с высокоширотных космодромов (например, Байконура), поскольку невозможно сразу вывести аппарат на орбиту с наклонением, меньшим, чем широта космодрома, применяется изменение наклонения орбиты. Спутник выводится на низкую опорную орбиту, после которой последовательно формируются несколько промежуточных, более высоких орбит. Требуемые для этого энергетические возможности обеспечиваются разгонным блоком, устанавливаемым на ракету-носитель. Изменение наклонения производится в апогее высокой эллиптической орбиты, так как скорость спутника в этой точке относительно невелика, и манёвр обходится меньшими энергозатратами (по сравнению с аналогичным маневром на низкой круговой орбите).

Расчет энергетических затрат на манёвр изменения наклонения орбиты

Расчет приращения скорости (), требуемого для осуществления маневра, рассчитывается по формуле:

• - эксцентриситет
• - аргумент перицентра
• - истинная аномалия
• - эпоха
• - большая полуось

Примечания

1. NASA. Propellant Storage and Distribution. NASA (1998). Проверено 8 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 30 августа 2012.
2. Spacecraft Fuel
3. Управление движением космических аппаратов, М. Знание. Космонавтика, Астрономия - Б.В. Раушенбах (1986 год).

изменение наклонения орбиты земли, изменение наклонения орбиты планет, изменение наклонения орбиты электрона

Ученые, бурящие древние скалы в пустыне Аризоны, говорят, что они зафиксировали постепенный сдвиг на орбите Земли, который повторяется каждые 405 000 лет, играя роль в естественных колебаниях климата.

Астрофизики давно выдвинули гипотезу о том, что цикл существует на основе расчетов небесной механики, но авторы нового исследования нашли первые проверяемые физические доказательства.

Они показали, что цикл был стабильным на протяжении сотен миллионов лет, начиная с появления динозавров и до сих пор действует. Исследование может иметь последствия не только для изучения климата, но и для нашего понимания эволюции жизни на Земле и эволюции Солнечной системы.

Ученые в течение десятилетий полагали, что орбита Земли вокруг Солнца меняется от почти круглой до примерно на 5 процентов эллиптической и обратно каждые 405 000 лет. Считается, что сдвиг обусловлен сложным взаимодействием с гравитационными влияниями Венеры и Юпитера вместе с другими телами Солнечной системы, поскольку они все вращаются вокруг Солнца.

Астрофизики полагают, что математический расчет цикла надежный на срок до 50 миллионов лет, но после этого проблема становится слишком сложной, потому что слишком много факторов приходится учитывать.

«Существуют и другие, более короткие, орбитальные циклы, но когда вы смотрите в прошлое, очень сложно узнать, с чем вы имеете дело в каждый момент времени, потому что все постоянно меняется», — сказал ведущий автор работы Деннис Кент, эксперт в палеомагнетизме в Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти в Колумбийском университете и Университете Рутгерса.

Новые доказательства лежат в пределах 500-метровых скальных пород, которые Кент и его соавторы пробурили в Национальном парке в Аризоне в 2013 году, а также более ранние глубинные ядра из пригорода Нью-Йорка и Нью-Джерси. Аризонские породы, были образованны во время позднего триаса, между 209 миллионами и 215 миллионами лет назад, когда область была покрыта извилистыми реками, которые закладывали осадки пород. Примерно в это же время начали развиваться ранние динозавры.

Ученые изучали породы Аризоны, анализируя вкрапленные слои вулканического пепла, содержащие радиоизотопы, которые распадаются с предсказуемой скоростью. В пределах осадков они также обнаруживали неоднократные развороты полярности магнитного поля планеты. Затем группа сравнила эти данные с ядрами Нью-Йорка и Нью-Джерси, которые проникли в старые озера и почвы, в которых сохранялись признаки чередования влажных и сухих периодов в истории Земли.

Кент и Олсен уже давно утверждают, что изменения климата, проявленные в скалах Нью-Йорка и Нью-Джерси, контролировались 405-тысячным циклом. Однако там нет слоев вулканического пепла для установления точных дат. Но эти ядра действительно содержат развороты полярности, подобные тем, которые были обнаружены в Аризоне.

Объединив два набора данных, команда показала, что оба места менялись в одно и то же время, и что интервал в 405 000 лет действительно является своего рода основным контроллером над колебаниями климата. Палеонтолог Пол Олсен, соавтор исследования, сказал, что цикл не меняет климат напрямую; скорее, он усиливает или ослабляет последствия более коротких циклов, которые действуют более непосредственно.

Планетарные движения, которые стимулируют климатические колебания, известны как циклы Миланковича, названные по имени сербского математика, который разработал их в 1920-х годах. Они состоят из 100 000-летнего цикла в эксцентриситете орбиты Земли, подобно большому 405 000-летнему колебанию; 41 000-летний цикл в наклоне земной оси относительно ее орбиты вокруг Солнца; и 21 000-летний цикл, вызванный колебанием оси планеты. Вместе эти изменения меняют пропорции солнечной энергии, достигающей Северного полушария, и это, в свою очередь, влияет на климат.

В 1970-х годах ученые показали, что циклы Миланковича приводили к повторному потеплению и охлаждению планеты и, таким образом, к появлению и прекращению ледникового периода за последние несколько миллионов лет.

Но они все еще спорят о несоответствиях в данных за этот период, а также о взаимоотношениях циклов с растущим и понижающимся уровнями углекислого газа с одной стороны, а с другой — очевидным основным климатическим контролем. Понимание того, как все это работало в более отдаленном прошлом, еще сложнее. Во-первых, частоты более коротких циклов почти наверняка изменились с течением времени, но никто не может точно сказать, на сколько.

С другой стороны, циклы постоянно влияют друг на друга. Иногда некоторые не совпадают по воздействию с другими, и они склонны отменять друг друга; либо несколько циклов могут выстраиваться в линию друг за другом, чтобы инициировать внезапные, радикальные изменения. Выполнение расчета того, как все они могут соединиться друг с другом, становится еще сложнее, если мы хотим заглянуть дальше во времени.

Кент и Олсен говорят, что каждые 405 000 лет, когда орбитальный эксцентриситет находится на пике, сезонные различия, вызванные более короткими циклами, становятся более интенсивными; лето жарче, а зима холоднее; сухой период еще суше, дождливый еще более влажным.

Противоположностью будет время 202 500 лет спустя, когда орбита Земли будет самой круглой. Во время позднего триаса, по непонятным причинам, была намного теплее, чем сейчас, спустя многие циклы, и оледенения практически не было. Затем цикл 405 000 лет проявился в чередующихся влажных и сухих периодах. Осадки достигли пика, когда орбита была наиболее эксцентричной, создавая глубокие водные пространства, которые оставили слои черного сланца в восточной части Северной Америки. Когда орбита была наиболее близка к окружности, они иссякли, оставив более легкие слои почвы.

Кент и Олсен говорят, что из-за всех конкурирующих факторов еще многое предстоит узнать. «Это действительно сложный материал, — сказал Олсен. «Мы используем в основном те же самые виды математики, что и для отправки космических кораблей на и, конечно же, это работает. Но как только вы начнете распространять межпланетные движения назад во времени, чтобы выяснить влияние на климат, вы не сможете утверждать, что точно понимаете, как все это работает». По его словам, метрономический ритм 405-тысячного цикла может помочь исследователям разобраться в этом непростом деле.

Если вам интересно, Земля в настоящее время находится в почти круговой части 405 000-летнего периода. Что это значит для нас? «Наверное, ничего особо заметного», — говорит Кент. «Все это довольно далеко в списке многих других факторов, которые могут повлиять на климат во времени, который имеет для нас значение». Дэннис Кент указывает, что, согласно теории Миланковича, мы должны быть на пике тенденции потепления в 20-тысячном цикле, который закончился последним ледниковым периодом; Земля может в конце концов снова начать охлаждение в течение тысяч лет и, возможно, затем наступит новый ледниковый период.

Больше информации: Dennis V. Kent el al., «Empirical evidence for stability of the 405-kiloyear Jupiter–Venus eccentricity cycle over hundreds of millions of years,» PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1800891115

"...Я начинаю цикл работ, о том, как на самом деле выглядит Вселенная.

Ты готов читатель? Ну, тогда держись и побеспокойся о своей психике. Сейчас будет правда. Но, в начале ответь мне на один вопрос:

Чем отличается астрономия от астрологии?

В астрологии существует 12 знаков Зодиака, а в астрономии 13 созвездий. К известным всем добавляется еще и Змеелов. В астрологии все знаки поделены на месяцы, числом 12 с примерно равным количеством дней – дань метрической системе. В астрономии все обстоит иначе: круг имеет 360 градусов и каждое созвездие имеет свои угловые размеры. Созвездия разные и угловые величины их разные. Если их перевести в радианы, а радианы в дни, то станет совершенно ясно, что созвездия имеют разные продолжительности в днях. То есть, Солнце двигаясь в разных созвездиях их проходит за разное количество дней.

Телец – 14.05 – 23.06

Близнецы 23.06 – 20.07

Рак 20.07 – 11.08

Лев 11.08 – 17.09

Дева 17.09 – 21.10

Весы 21.10 – 22.11

Скорпион 22.11 – 30.11

Змеелов 30.11 – 18.12

Стрелец 18.12 – 19.01

Козерог 19.01 – 16.02

Водолей 16.02 – 12.03

Рыбы 12.03 – 18.04

Овен 18.04 – 14.05

Как видите, настоящие созвездия Солнце находится по астрономическим наблюдениям совсем в иных интервалах и астрономические месяцы все разные: от 8 дней до 42.

Вращается не только Земля вокруг Солнца, но и Солнце вращается вокруг некоего центра в плоскости эклиптики. Если вы представите геометрическую фигуру тор, похожую на бублик, то в середине самого тора находятся зодиаки, которые мы можем наблюдать с тех мест, где на планете живет человечество. На полюсах иная картина звездного мира. Так вот солнечная система движется по внутренней стороне бублика, а в самом бублике видимые нам звезды.

Когда Солнце находится в одном из созвездий Зодиака, мы не можем видеть, в каком именно оно находится, поскольку белый день и светило нас ослепляет, а звезд на небе не видно. Как поступают астрологи? Ровно в 12 ночи, они смотрят на небо и видят, какое созвездие выше всего, а затем берут прямо противоположное в нарисованном по кругу ЗНАКОВОМ Зодиаке, где все месяцы почти равны. Так определяется, в каком созвездии стоит сейчас Солнце. Но это ложь. Я ведь показал, что созвездия имеют разные размеры на небе, а значит Знаковый Зодиак принятый в мире просто условность. То есть Знаки Зодиака на самом деле обозначают выдуманные месяцы, не имеющие отношения к годовому циклу.

Забегая вперед, хочу сказать, что вся эта система с тором не неподвижна, а движется по некой оси, при этом планеты Солнечной системы совершают движение по малой спирали вокруг Солнца, а Солнце по большой внутри тора. ..."

Орбитальное маневрирование с изменением плоскости орбиты возможно на практике лишь в весьма ограниченных масштабах.

Допустим, что мы желаем повернуть плоскость орбиты на угол а вокруг линии, соединяющей спутник в некоторый момент времени с центром Земли, причем не хотим изменения ни размеров, ни формы орбиты. Если орбита круговая или спутник в этот

момент находится в перигее или апогее, для такой операции достаточно повернуть вектор скорости на тот же угол а. Из равнобедренного треугольника скоростей легко найдется дополнительный импульс скорости

где орбитальная скорость. Чтобы превратить экваториальную круговую орбиту в полярную необходимо добавить скорость т. е. параболическую! Обладая нужными запасами топлива, такой спутник с низкой околоземной орбиты мог бы улететь на Луну или на Марс, совершить там посадку и затем вернуться на Землю!

Попробуем решить нашу задачу обходным путем. Переведем спутник с помощью бортового двигателя с круговой орбиты на очень сильно вытянутую эллиптическую (типа орбиты 4 на рис. 17). Скорость в ее апогее ничтожна и повернуть ее на любой угол ничего не стоит (в «бесконечности» импульс перехода в новую плоскость движения равен нулю). В момент возвращения в точку старта с первоначальной орбиты понадобится затормозить движение до круговой скорости. Чем длиннее эллиптическая орбита, тем меньше сумма трех импульсов скорости. В пределе она равна

что в случае начальной высоты составит примерно тоже не столь уж малую величину (достаточна для совершения посадки на Луне!).

Для малых углов поворота а нет смысла переходить «через бесконечность». Выгода будет обнаруживаться, начиная с некоторого угла а, который для круговой орбиты определится из уравнения

откуда Недостаток «перехода через бесконечность» («бипараболического перехода», как еще говорят) заключается в «бесконечно большом» времени операции: в случае залета за лунную орбиту оно превышает 10 сут.

Переход через бесконечность может оказаться практически выгодным, если речь идет не только об изменении наклона орбиты, но и одновременно о ее подъеме, в частности если требуется

перевести спутник с низкой орбиты, сильно наклоненной к экватору, на стационарную орбиту. При этом трехимпульсный переход может оказаться выгоднее двухимпульсного несмотря на то, что радиус стационарной орбиты значительно меньше критического радиуса Эта выгода обнаруживается, если наклонение низкой первоначальной орбиты больше 38,6°

Для наклонения сумма импульсов при переходе через бесконечность в случае старта с начальной орбиты радиуса равна Если же апогейное расстояние, на котором сообщается второй импульс (точка В на рис. 36), равно то сумма импульсов превышает указанную величину на Вся операция требует примерно 11 сут }