Какая связь между углом наклона земной оси и луной кратко

Обновлено: 02.07.2024

Разделы страницы о Земле как космическом теле:

Земля как космическое тело
Двойная система Земля-Луна
Зарождение нашей планеты
Развитие Земли в космосе
Далёкое будущее Земли

Отдельные страницы о Земле:

Другие полезные страницы:

Земля как космическое тело и объект небесной механики

Раздел об астрономических свойствах Земли, ее движении и колебаниях, об основах земного календаря. Также смотрите широкий спектр наук о Земле (геологию в "широком" смысле).

Географические параметры Земли

Численные характеристики земной поверхности:

По всей планете	По северному полушарию	По южному полушарию
Площадь Земли 510,2 млн кв км. Площадь суши на Земле 149 млн кв км. Часть площади Земли, занятая сушей 29,2%. Площадь воды на Земле в целом 361,2 млн кв км. Часть площади Земли занятая водой 70,8%.	Площадь северного полушария - около 255,1 млн кв км. Площадь, которую суша занимает в северном полушарии 100,5 млн кв км. Часть плошади северного полкшария занятая сушей 39,4%. Площадь воды в северном полушарии 154,6 млн кв км. Часть площади северного полушария, занятая водой 60,6%.	Площадь южного полушария, как и у северного - 255,1 млн кв км. Площадь суши в южном полушарии 48,5 млн кв км. Часть площади южного полушария, занятая сушей 19%. Площадь, которую вода занимает в южном полушарии 206,6 млн кв км. Часть площади южного полушария, занятая водой 81%.

Как видим, в северном полушарии суши в 2 раза больше, чем в южном. Планета находится в одном из геодинамических максимумов, который повторится через 800 млн. лет.

Относительно постоянные параметры Земли

Эти параметры планеты, конечно, тоже меняются, но однонаправленно и очень медленно:

Macca: 5,976 * 10 24 кг.
Плотность: 5,518 г/см 3 .
Диаметр: 12756 км.
Расстояние от Cолнца (среднее): 1 а.е., то есть 150 x10 6 км.
Период обращения по орбите (сидерический год): 365,24219 суток.
Длина суток: 23 ч 56 мин 4,1 сек.
Угол наклона оси вращения: 23°27' (примерно 23,5°).

Ускорение свободного падения: 9,8 м/c 2 .
Площадь поверхности: 510,2 млн. кв.км.
Объем: 1,083 * 10 12 куб.км.
Скорость вращения по орбите: 29,8 км/c.
Аномалистический период - 365,25964 дня.
Тропический год:
Температура поверхности: максимум +58 °C, минимальная -90 °C (средняя - ?).

Расстояние от Земли до Солнца принято за астрономическую единицу, в точности равную 149 597 870 700 метрам.

Наша планета вращается вокруг Солнца за год или за 365 дней, 6 часов, 9 минут и 10 секунд.

Переменные параметры движения Земли

Следующие космические параметры Земли меняются периодически (в разных источниках цифры разнятся):

"менее влиятельный" (на геоклимат) ритм – 185-тысячелетний [92*2]
изменение эксцентриситета (вытянутости орбиты) с периодом 92000 лет (называют и 90 и 93 тыс.л.),
изменение наклона эклиптики (т.е., оси, 22,1˚ – 24,5˚) с периодом 40700 лет (около 41 тысяч лет),
вращение земной оси с периодом 25920 лет (около 26 тысяч лет), называемая прецессией (оси), которая происходит вместе с нутацией - колебанием оси; прецессию земной оси называют также перемещением восходящего узла орбиты;
предварение равноденствия с периодом 21000 лет.
перемещение перигелия орбиты Земли с периодом 10000 лет.

Описанные факторы являются периодическими с некратным периодом, поэтому регулярно возникают достаточно продолжительные эпохи, когда они оказывают кумулятивное влияние, усиливая друг друга. Наложение наиболее значимых циклов колебаний земной орбиты и оси вращения даёт кривую, называемую кривой Миланковича, а её гармоники называются циклами Миланковича.

Перемена этих орбитально-ротационных параметров изменяет приток солнечного тепла (инсоляцию) и обуславливает изменение земного климата. Упомянутая кривая Миланковича как раз удовлетворительно описывает ледниковые максимумы и минимумы голоцена.

Эпохи, способствующие возникновению оледенения - это эпохи, когда происходит сочетание следующих факторов:

Эксцентриситет орбиты Земли достигает умеренных и высоких значений;
Дата прохождения Земли перигелия близка к дате зимнего солнцестояния в северном полушарии.

Изменение эксцентриситета земной орбиты

Периодичность изменения вытянутости орбиты Земли: называют 90000, 92000, 93000, 10000 лет. Кумулятивные циклы - 95. 125, 400 тысяч лет.

Изменение наклона земной оси к плоскости эклиптики

Угол наклона оси вращения Земли меняется с периодом около 40000 лет (встречаются также величины 40700, 41000). Кроме того сама ось, не меняя этого угла, совершает прецессию - конусообразное вращение (см. ниже).

Прецессия (конусообразное вращение) земной оси

Ось вращения Земли, угол наклона которой относительно нормали к эклиптике составляет 23°27' (23,4°), медленно поворачивается около нормали к эклиптике (от 22.1° до 24.5°), совершая полный оборот по отношению к неподвижным звёздам за 25 920 лет. Встречаются также величины 25 725, 25 729, 25 740, 25 765, 25 776 (последняя величина - по Ньютону). Поэтому лучше говорить обтекаемо - около 26 тысяч лет. [Гармоники - 19, 22, 24 000 лет.] Это явление называется прецессией земной оси [не путать с прецессией равноденствия (предварением равноденствия), чей цикл - приблизительно 21 000 лет].

Вследствие прецессии точка весеннего равноденствия движется по эклиптике навстречу кажущемуся годичному движению Солнца (предварение равноденствия), проходя 50,24'' в год, полюс мира перемещается между звездами, экваториальные координаты звезд непрерывно изменяются.

Причину прецессии земной оси Ньютон связывал с приплюснутостью Земного шара, на который действуют внешние силы.

Одновременно с прецессионным движением земная ось испытывает нутационные колебания, обусловленные притяжением Солнца и Луны [и других планет].

Предварение равноденствия при орбитальном движении Земли

Из-за прецессии земной оси возникает предварение равноденствия (которое называют также прецессией равноденствия).

Момент весеннего равноденствия обегает всю орбиту за 21000 лет (прецессия равноденствий), при этом летние месяцы могут совпадать с большим и малым расстояниями Земли от Солнца [т.е., один и тот же сезон может быть и в перигее, и в апогее].

Двойная система Земля-Луна - источник календаря

Длительность года и месяца

К. У. Аллен даёт следующую продолжительность года в различных измерениях:

Тропический год от (равноденствия до равноденствия): 365,242199 средних солнечных суток.
Сидерический год (относительно неподвижных звёзд): 365,25636556 суток.
Время изменения прямого восхождения среднего Солнца на 360, измеренного относительно неподвижной эклиптики: 365,2551897 суток.
Аномалистический год (время между последовательными про-хождениями через перигелий): 365,25964134 суток.
Затменный (драконический) год: 346,620031 суток.
Юлианский год: 365,25 суток.
Григорианский календарный год: 365,2425 суток.

К этому нужно добавить ещё и 5 различных измерений месяца:

Сидерический месяц (относительно неподвижных звёзд): 27,32166140 эфемеридных суток.
Синодический месяц (от новолуния до новолуния): 29,5305882 суток.
Тропический месяц (от равноденствия до равноденствия): 27,32158214 суток.
Аномалистический месяц (промежуток времени между последовательными прохождениями Луны через перигелий): 27,5545505 суток.
Драконический месяц (между двумя последовательными прохождениями через узел орбиты): 27,212220 суток.

"Астрофизические величины" (автор К. У. Аллен, издана в 1977 году, издательство "Мир", перевод с английского

Изменение календарных параметров в геологической истории

Система Земля-Луна для Солнца и планет является, по сути, двойным космическим объектом.

Эволюция этой системы в фанерозое играла важнейшую роль в изменении ротационного режима Земли, что влияло на продолжительность земных суток и лет.

Трудно в это поверить, но 1.3 млрд. лет назад (в мезопротерозое) в земном году было 540 дней, от 13 до 14 месяцев по 42 дня, а сутки состояли всего из 15 часов.

По суточным ритмам роста кораллов, моллюсков и строматолитов установлено, что число суточных ритмов в годичном цикле составило:

в докембрии - 880;
в кембрии - 424;
в O2 (ордовик) - 412;
в S (силур) - 410;
в D1 (ранний девон?) - 410;
в D2 (средний девон?) - 405,5;
в D3 (поздний девон?) - 398;
в C3 (поздний карбон?) - 380-390;
в T (триас?) - 371,6;
в K (мел?) - 375.

Специалисты Даремского университета во главе с Лесли Моррисоном на основании данных о солнечных и лунных затмениях с 720 года до н.э. по 2015 год н.э., рассчитали, что земные сутки удлиняются на минуту за 6,7 млн лет (каждые 100 лет - на 1,8 мс) и через 200 млн лет в земных сутках появится 25-й час.

Точки Лагранжа в системе Земля-Луна

Точки Лагранжа - позиции устойчивого гравитационного равновесия между Луной и Землей. Некоторые из них даже играют роль в астрологии как фиктивные планеты - например, астрологические планеты Лилит (Чёрная Луна) и Селена (Белая Луна).

Приливы на Земле

Гравитационные силы Луны обеспечивают ежесуточную приливную волну с подъемом земной тверди Земли на экваторе на 40 см. В то же время Земля имеет собственные устойчивые колебания около 30 сантиметров [проверить!].

Зарождение нашей планеты

Согласно вычислениям, Земля сформировалась через 29 млн лет после образования Солнечной системы — около 4 567 млрд лет назад. Ранее считалось, что процесс формирования Земли занял 60 миллионов лет. Заметим, что ланета Марс образовалась ещё быстрее - спустя 13 миллионов лет после рождения Солнечной системы.

Изучение концентрации вольфрама, в результате распада гафния, показывает, что ядро Земли было сформировано спустя 30-35 млн лет после рождения Солнечной системы [через несколько миллионов лет после рождения самой плланеты, т.е., практически, сразу?], а изучение изотопов свинца, получившихся из урана, указывает на более поздний срок - 80 млн лет спустя. Геологи Вуд и Холлидей утверждают, что 99% ядра были сформированы, когда Земле исполнилось только 30 млн лет, а последний процент добавился в ходе катастрофического столкновения с небесным телом размером с Марс примерно 45 млн лет спустя, в ходе которого помимо всего прочего возникла и Луна, а к самой Земле добавилось примерно 10% от ее первоначальной массы.

На основании того, что содержание редких металлов самария и неодима в коре Земли совпадает с таковым у Меркурия и значительно меньше, чем в падающих на Землю астероидах, было предположено, что Земля в далеком прошлом столкнулась с телом, соразмерным Марсу или Меркурию. Вполне возможно, что этим телом мог быть сам Меркурий или гипотетическая Тейя, столкновение с которой привело также к образованию Луны.

Компьютерное моделирование показало, что сера, попавшая на Землю после ее столкновения с похожим на Меркурий телом, позволила неодиму, а также урану и другим химическим элементам, соединяясь с серой, проникнуть внутрь железного ядра Земли и спровоцировать возникновение там ядерных реакций. В результате произошел разогрев планеты и запустилось магнитное динамо, приведшее к возникновению магнитосферы Земли. Именно это событие создало на планете необходимые для зарождения жизни условия.

Развитие Земли в космосе и влияние космоса на Землю

Влияние Солнца на нашу планету

Смотрите страницу о гелиоактивности. Там о влиянии планет на Солнце, Солнца на Землю и на другие планеты, и о влиянии планет на Землю. Всё очень взаимосвязано и приводит к определённым ритмам.

Влияние планет на Земной шар

Каждые 405 тысяч лет орбита Земли немного удлиняется из-за гравитационного влияния Юпитера и Венеры, что изменяет климат планеты и влияет на развитие жизни на ней, в том числе приводит к массовым вымираниям.

Сближения Земли с другими планетами

Получается, что бывают времена, когда Земля примерно одинакова близка и к Венере (38 000 000 км), и к Марсу (55 000 000 км)! Интересно, какова периодичность этого явления?

Противостояния Земли с другими планетами

Известны и вычислены следующие противостояния:

Для Венеры нижнее соединение с Землей случается каждые 584 суток (1 раз в 1-2 года). Соединения Венеры с Землей вблизи эклиптики происходит с цикличностью: 121,5 лет, 8 лет, 105,5 лет, 8 лет, 121,5 лет. Далее циклы повторяется.
Противостояния Марса происходят раз в 26 месяцев (т.е. реже чем раз в 2 года). А "Великое противостояние" Земли и Марса происходит не более одного раза в 15-17 лет.
Противостояния Нептуна – раз в 367 дней.

Вспышки сверхновых и их влияние на планету

Физики из России, США и Европы выяснили, что "обстрел" Земли сверхновыми примерно 3,2 и 8,7 миллиона лет назад должен был сбить "биочасы" животным, облучить их достаточно высокой дозой радиации и ускорить их эволюцию. (Источник - Astrophysical Journal Letters)

Далёкое будущее Земли (поглощение Солнцем, потеря воздуха, воды. )

Раньше считалось, что катастрофическая потеря воды произойдет примерно через 5 миллиардов лет, однако по современным прогнозам уже через 1.2 миллиарда лет Земля потеряет все свои океаны и превратится в высушенную пустыню. По другим прогнозам, гибель жизни наступит раньше - уже через 500 млн лет, т.к. весь углекислый гах растворится в океанах и растения погибнут [думаю, жизнь приспособится].

Также подсчитано, что ежегодно в космос уходит около 60 тыс. тонн кислорода. Если темпы улетучивания атмосферы сохранятся на нынешнем уровне, то планета потеряет свою атмосферу через 2 миллирда лет, и, соответственно, станет непригодной для жизни.

Следующая по времени катастрофа - от Солнца, которое будет дважды угрожать Земле. Впервые — через 7,7 миллиардов лет. Тогда оно станет больше нынешних своих размеров в 120 раз и поглотит Меркурий и Венеру. Через 100 миллионов лет [после этого] Солнце во второй раз будет иметь возможность уничтожить Землю, но вновь безуспешно. Когда Солнце станет "белым карликом" в 10 тысяч миль диаметром, орбита Земли изменит траекторию.

Прогнозы возможных катастроф и стихийных бедствий на Земле смотрите на странице прогнозов.

Ключевые слова для поиска сведений о системе Земля-Луна: На русском языке: Исследование планеты Земля как космического объекта, система Земля-Луна, точки Лагранжа, Селена, астрологическая планета Лилит; На английском языке: Earth.

Луна удерживает наклон оси вращения Земли примерно около 23.5* от перпендикуляра (полюса) эклиптики - что дает нам лето и зиму, а также удерживает прецессию земной оси в пределах периода 26 000 лет - что приводит к постоянному смещению полюса мира - северный сейчас вблизи Альфы Малой Медведицы.
Также Луна вследствии приливного трения постоянно замедляет вращение нашей планеты, одновременно с этим удаляясь от Земли на 3.8 см в год.

Через время более 1 млрд. лет Луна постепенно перестанет сдерживать наклон оси вращения Земли, что приведет к тому, что ось Земли будет гулять от 0* до 90* - то ни лета, ни зимы; то полярный день и ночь на всей планете. Для растительности это будет губительно - следовательно и для всей жизни.
Так что можно сделать вывод, что Луна создает нам более-менее комфортные условия жизни.

Ученые из Франции выдвинули предположение, что смещение оси вращения Луны относительно плоскости эклиптики произошло уже после формирования спутника из-за взаимодействия с Землей крупных объектов. Новая теория, опубликованная в журнале Nature, не только объясняет современный угол наклона Луны, но и дает возможность ее экспериментальной проверки — путем измерения процентного содержания драгоценных металлов в земной коре и на Луне.

Чтобы объяснить эти противоречия теории и эксперимента, французские ученые сделали простое предположение о том, что первоначальная орбита Луны была смещена пролетающими вблизи массивными объектами. Эти объекты могли остаться после завершения формирования внутренних планет и какое-то время беспорядочно летать по Солнечной системе до тех пор, пока не столкнуться с более массивным телом, например, с Землей.

Авторы провели моделирование, как будет воздействовать система множества тел различной массы на движение спутника. Оказалось, что перед тем как упасть на Землю, массивные тела проходят достаточно сложную траекторию, которая во многих случаях приводит к смещению лунной орбиты. Несмотря на случайный характер столкновений, результаты моделирования показывают, что при определенных соотношениях масс и количеств объектов, текущий угол наклона вполне можно объяснить такими явлениями.

Также ученые заметили, что смещение лунной орбиты находится в линейной зависимости от количества упавших на Землю тел, которые могут приводить к увеличению нетипичных для внешних слоев коры драгоценных элементов. Такие элементы как золото и платина имеют высокое химическое сродство к железу, поэтому в процессе формирования планеты из расплавленного вещества они должны были раствориться в жидком железном ядре. Однако их концентрации в верхних слоях земной коры гораздо выше, чем предсказывает эта теория. Ученые считают, что эти элементы были занесены позднее упавшими на планету астероидами. Таким образом, как смещение лунной орбиты, так и концентрации драгоценных металлов зависит от количества и массы системы тел, взаимодействующих с Землей и Луной. Это факт ученые планируют использовать для подтверждения своей модели.

Наиболее популярная модель формирования Луны — теория Гигантского столкновения — предполагает, что спутник образовался за счет столкновения еще не остывшей Земли с объектом размеров порядка Марса. Катастрофа вызвала выброс вещества земной мантии и столкнувшегося объекта на земную орбиту и эти осколки впоследствии и сформировали Луну. Однако согласно этой теории лунная орбита находилась бы почти напротив экватора.

Возникновение и эволюция жизни на Земле тесно связаны с космосом. Ведь только при строго определенных условиях на нашей планете могли появиться первые органические молекулы. И этого никогда не случилось бы, если бы Солнечная система имела какую-то иную конфигурацию. Если бы орбита или местоположение нашей Луны, Солнца или остальных планет были бы другими, Земля могла бы быть сегодня быть холодной и мертвой планетой. И никого из нас никогда бы не было.

Конечно, самым влиятельным персонажем в Солнечной системе является Солнце. Без его огромной и почти вечной способности излучать огромное количество тепла и света, часть пространства, которую мы занимаем, имела бы температуру, близкую к абсолютному нулю.

Но и Луна играет чрезвычайно важную роль в обеспечении необходимых условий для жизни на Земле. Луна – это не просто пассивный кусок камня, захваченный земной гравитацией. На самом деле это активный участник практически всех геологических и биологических процессов на Земле. Без Луны жизнь на этой планете, возможно, никогда бы и не появилась.

Луна и наклон земной оси

В 1993 году Жак Ласкар, директор Французского национального центра научных исследований, провел тщательный анализ влияния Луны на наклон земной оси. В ходе своих работ Ласкар установил, что без большого спутника наклон земной оси был бы очень нестабилен. А это сделало бы климатические условия на планете абсолютно непредсказуемыми и часто меняющимися. Такое положение дел для эволюции стало бы проблемой. Или, как минимум, заставило бы ее идти по другому пути.

Если бы живые существа сумели развиться на безлунной Земле, то по большей части их повседневная жизнь была бы чрезвычайно трудна и полна неопределенностей. Даже если бы такие животные существовали, имеющиеся условия могли сделать их дальнейшее развитие невозможным. И жизнь на Земле не вышла бы, вероятно, за рамки простых одноклеточных форм.

Но, скажите Вы, ведь наклон земной оси постоянно меняется! Да, это так. Но этот процесс занимает десятки тысяч лет. Угол этого наклона колеблется от 22,1 до 24,5 градуса. Да, этот процесс может вызвать изменения климата. Но не создает никакого риска для жизни на Земле. И за эту относительную стабильность мы должны сказать спасибо нашей Луне. Без нее земная ось качалась бы быстрее и чаще. Расчеты ученых показывают, что наклон Земли мог бы быстро изменяться до 10 градусов, если бы не было Луны.

И этого было бы вполне достаточно, чтобы Земля постоянно переживала суровые ледниковые периоды. Пригодные для жизни районы планеты в такие годы могут стать совершенно непригодными для жизни. А продолжаться такие периоды могут несколько столетий. Хотя у разумной жизни есть, наверное, шанс появиться в таком мире, вероятность построения устойчивой развитой цивилизации при таких условиях будет невелика. При таких обстоятельствах лишь кочевой образ жизни был бы единственной возможность выживать. Фактически это означает спартанское существование и низкую численность населения.

Луна и эволюция

Но стабилизация наклона земной оси это еще не все. Луна – ключевой игрок в процессе эволюции земной жизни. Более четырех миллиардов лет назад Луна была намного ближе к Земле, чем сейчас. Следовательно, приливы очевидно проникали на несколько сотен километров вглубь суши. Вследствие этого в прибрежных районах наблюдались массивные циклические изменения солености. Которые, возможно, поспособствовали образованию и эволюции самовоспроизводящихся молекул. А ведь именно они в конечном итоге создали жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Солнце тоже участвует в формировании приливов. Однако его влияние невелико. Именно Луна ответственна за две трети приливного эффекта. А это означает, что приливы были бы гораздо более слабыми, если бы только Солнце создавало их.

Сильные приливы, которые мы наблюдаем в настоящее время, создают океанские течения. И они перемешивают холодную и нагретую воду по всему мировому океану. Этот эффект помогает уравновесить погодные крайности и поддерживает климатический баланс на нашей планете.

Сильное уменьшение приливных сил очень сильно повлияло бы на погоду. Между северными, южными и центральными районами Земли была бы колоссальная разница. Если бы жизнь на Земле появилась при таких условиях, она, вероятно, была бы ограничена областями, относительно близкими к экватору. Однако, как уже отмечалось выше, без Луны наклон оси Земли был бы крайне нестабильным. Что сделало бы положение экватора абсолютно непредсказуемым.

Небесный страж

Если инопланетные захватчики когда-нибудь прилетят в наши края со злобным намерением нас завоевать, уничтожение Луны может стать одним из их первых этапов в войне против нас. Если, к примеру, у них будут технологии, позволяющие изменить орбиту Луны. И больше, собственно, им делать будет ничего и не надо.

Потому что пододвинув Луну ближе к Земле можно резко увеличить силу приливов. И быстро затопить любой прибрежный город и его окрестности. А ведь, согласно некоторым данным, около 80 процентов людей живут в пределах 100 километров от береговой линии. Такая катастрофа практически уничтожит нашу цивилизацию. И приведет к значительному сокращению населения планеты в течение нескольких дней.

С другой стороны, если инопланетные захватчики никуда не торопятся, и хотят завоевать Землю через пару тысяч лет, они могли бы использовать противоположный метод. И оттащить Луну подальше от Земли. Это почти остановило бы приливы. И в конечном итоге заставило бы нашу планету отклониться от своей оси. Это тоже привело бы к немыслимой катастрофе с огромным количеством человеческих жертв.

Вторжение из космоса может быть реальным риском. А может и не быть. Но, независимо от этого, бесспорно одно – если Луна будет уничтожена или иным образом прекратит свое существование, наши перспективы на выживание будут весьма туманными…

Читайте также: