Что вызывает изменение климата Земли? Что произойдет, если Земля сойдет со своей орбиты? Из за чего может измениться орбита земли

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

Каждые 405 тыс. лет орбита Земли удлиняется, что приводит к массовым вымираниям.

Ученые из Ратгерского университета пришли к выводу, что каждые 405 тыс. лет орбита Земли удлиняется, из-за влияния гравитации Юпитера и Венеры, что приводит к изменению климата на планете и массовым вымираниям, сообщает .

Цикл в 405 тыс. лет предсказали на основе расчетов движения планет и он охватывает приблизительно 215 млн лет. Также со степенью отклонения от окружности орбиты Земли связаны изменения в расположении магнитных полюсов планеты.

Подробные данные об изменениях в направлении магнитного поля ученые получили, после анализа отложений в рифтовом бассейне Ньюарк (штат Нью-Джерси, США) и осадочных пород в геологической формации Chinle Formation.

В полученных образцах были минералы циркона с вкраплениями магнетита, по которому можно судить о состоянии магнитного поля планеты.

Полученные результаты соответствовали теоретическим расчетам, что позволяет использовать цикл для более точного датирования происходящих на Земле событий, в том числе триасово-юрского вымирания, когда исчезло большое количество видов животных, освободив экологические ниши динозаврам.

Орбита Земли - траектория движения Земли вокруг Солнца на среднем расстоянии около 150 миллионов километров (152 098 238 км в афелии, 147 098 290 км в перигелии). Орбита имеет эллиптическую форму. Один оборот, так называемый сидерический год, продолжается 365,2564 суток. Орбита имеет длину более 940 миллионов км. Барицентр Земли совершает движение с запада на восток со средней скоростью 29,783 км/c или 107 218 км/ч.

Наклон оси вращения Земли - угол между плоскостями экватора небесного тела и его орбиты - равен 23,439281

Колебания орбиты Земли могут привести к новому ледниковому периоду – ученые

Орбита Земли периодически меняется из-за собственных колебаний планеты, а также сил гравитации. Это приводило к масштабным изменениям климата в прошлом и может повториться в будущем.

Ученые убеждены, что орбитальные вариации Земли, такие как колебания и наклонения планеты на ее оси вращения, а также ее ритмическое удлинение формы орбиты, влияют на форму морского дна на Земле.

Согласно докладу, озвученному специалистами по геологии из Гарвардского университета, ученые и раньше знали, что орбитальные колебания, провоцируемые гравитационным взаимодействием между Солнцем и планетами Солнечной системы, могут зачастую достигать таких масштабов, что это приводит к возникновению так называемых ледниковых периодов. На Земле это было минимум дважды.

Во время циклов ледникового периода значительная часть воды превращается в лед и потом перераспределяется между океанами. В конечном итоге лед обратно разогревается и превращается в воду, что может приводить к изменениям уровня мирового океана до 200 метров. Эти же циклы изменяют давление на океанское дно и провоцируют воздействие на магму Земли.

Теперь группа ученых из Гарварда также установила, что в реальности изменения морского дна происходят не только во время ледникового периода и после него, но и между ними. Согласно расчетам специалистов, колебания планеты напрямую влияют на количество океанической коры, которое может изменяться в толщине до 1 км. Также специалисты выявили, что изменение коры влечет за собой смещение океанических хребтов и близлежащих территорий.

Так, специалисты выявили, что пролив Хуан-де-Фука отделяющий юг острова Ванкувер от северо-западной части штата Вашингтон в северной части Тихого океана, был создан как раз за счет движения дна в межледниковый период. Его длина составляет 153 км. Он находился в процессе формирования последний 1 млн лет и именно орбитальные колебания поспособствовали его появлению в нынешнем виде.

Существует много кинофильмов о катастрофах. Мы знаем, что нас ждёт, если астероиды полетят на планету, если приливные волны обрушатся на Нью-Йорк или если круизный лайнер вдруг перевернётся и/или подвергнется нападению морского чудовища.

К сожалению, сосредоточив наше внимание на этих маловероятных бедствиях, режиссеры фильмов пренебрегли совершенно невероятными катастрофами.

Что произойдёт, если Луна исчезнет?

Что произойдёт, если Луна просто перестанет существовать? Первый природный феномен, который прекратит действовать – это приливы и отливы. Океанские приливы и отливы происходят из-за действия силы притяжения между Землёй и Луной, их движения друг относительно друга. Внезапное исчезновение Луны полностью перевернёт эту систему. Какое-то движение будет происходить. Волны по-прежнему будут катиться на западные побережья материков благодаря вращению Земли.

Или, по крайней мере, это будет поначалу, так как происходящее на Земле станет непредсказуемым. Лишившись Луны, Земля начнёт двигаться неустойчиво, как детская игрушка юла, которая, теряя скорость вращения, раскачивается, но ещё не падает. Это будет ужасная качка! Земля будет двигаться то, вращаясь перпендикулярно плоскости своей орбиты (другими словами, одно из полушарий, южное или северное всё время будет находиться на солнечной стороне, тогда как другое полушарие будет пребывать в постоянной темноте), то, вращаясь практически параллельно плоскости орбиты (что приведёт к исчезновению смены времён года, так как все дни будут длиться одинаково долго).

Несущая смерть прецессия (колебание оси вращения Земли; прим. mixednews) будет продолжаться достаточно долго, чтобы убить последних оставшихся в живых людей. Пока она будет длиться, скучать нам не дадут обычные природные бедствия. Луна оказывает гравитационное воздействие как на сушу, так и на море, а, по мнению некоторых, она является причиной движения материков.

В результате произойдёт всплеск активности вулканов и землетрясений. В то же время все растения и животные, чьи периоды размножения и миграции зависят от лунного цикла, полностью придут в замешательство. Шок у популяций рыб, птиц и насекомых вызовет деформации в локальных экологических системах и приведёт к голоду и распаду общества.

К тому же, ночи будут темнее — и ещё труднее будет видно.

Что произойдёт, если Земля перестанет вращаться?

Насколько важно вращение Земли вокруг своей оси? На протяжении веков никому дела не было, вращается ли она вообще.

Что именно произойдет, зависит от того, как быстро Земля перестанет вращаться. Если она прекратит вращение мгновенно, всё, что не будет закреплено на ней, улетит на восток. (Всё, что будет закреплено, вероятно, расколется на две части). Выживание будет зависеть от того, насколько близко вы будете к полюсу (так если на экваторе вас унесёт на восток со скоростью почти 1610 км/ч, то чем ближе к полюсам, тем меньше будет скорость).

Если вращение Земли будет замедляться на протяжении нескольких недель, больше людей переживёт начинающуюся потерю силы движения. Для них было бы лучше точно рассчитать, в каком положении произойдёт остановка Земли и мчаться со всех ног к границе между светом и темнотой. Прекращение вращения Земли означало бы конец смены дня и ночи. Полмира была бы постоянно обращена к солнцу, а вторая половина погрузилась бы в вечный мрак.

Одно небольшое, но очень интересное последствие остановки вращения Земли: всё на планете немного потяжелеет. Вращение земли подвергает нас воздействию центробежной силы – постоянному выталкиванию наружу, подобному тому, какое мы ощущаем сидя в автомобиле, когда тот резко поворачивает. Эта направленная наружу сила уменьшает наш «вес» примерно на сто сорок два грамма с каждых сорока пяти килограммов веса. Если нас не унесёт по воздуху, нам будет труднее, чем когда-либо, передвигаться и перемещать предметы на Земле.

Действие центробежной силы больше всего ощущается на экваторе. И это ощущает не только человек, но и вода. Так как центробежная сила противодействует силе тяжести, вода на экваторе скапливается выше. В средней части Земли существует выпуклость воды, которая при остановке вращения Земли ликвидируется спадом уровня воды, которая потечёт по направлению к полюсам. Если она не замёрзнет и поток будет стремительным, вода затопит огромные территории мира к северу и югу, при этом обнажив землю в районе экватора.

Поэтому, если хотите выжить, направляйтесь к средней части планеты.

Что произойдёт, если орбита Земли значительно изменится?

Это зависит от того, как резко изменится орбита. Зона, пригодная для существования жизни в нашей солнечной системе, располагается в пределах между ста сорока двух миллионов километров и двухсот четырёх целых четырёх десятых миллионов километров от Солнца. Так как сейчас мы находимся на расстоянии почти 150 миллионов километров от светила, то становится ясным, что мы бы предпочли отдалиться, а не приблизиться, если бы выбор был за нами.

Трудно представить, чтобы можно было отклониться от курса на восемь миллионов километров, но из всех маловероятных катаклизмов, этот наиболее возможен. Кажется, что прошлые массовые вымирания были связаны с переменами в климате, вызванными изменениями в земной орбите. Более низкие температуры и разное количества выпадающих осадков приводят к изменению растительности и условий обитания, что вызывает гибель млекопитающих, от крупных видов до грызунов. Конца света не предвидится. Люди находчивы и что-нибудь придумают.

И это изменение несёт одновременно некоторые надежду и страх. Движение Земли не столь стабильно, как можно предположить. За всё время своего существования Земля поочередно движется вокруг солнца то по эллипсу, то по окружности. Наклон земной оси колеблется между 22,1 и 24.5 градусов (гораздо слабее, чем если бы она потеряла Луну).

Около 23 миллионов лет назад, Земля совершала ход вокруг Солнца строго по окружности, и её ось имела незначительный наклон. Учёные говорят, что в результате такого вращения времена года были благоприятными, разность между максимальными и минимальными температурами была незначительной, а изменение формы ледяного покрова над Антарктидой, возможно, воспрепятствовало распространению глобального потепления.

Такие обнадеживающие новости в настоящее время серьезно воспринимаются астрономами. Некоторые предлагают использовать гравитационное притяжение астероидов, чтобы вывести Землю на лучшую орбиту. Это могло бы разрешить все наши проблемы изменения климата! Есть только одно «но»: мы можем потерять Луну.

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?

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 }