Erdumlaufbahn

Die Umlaufbahn der Erde ist der Wettlauf unseres Planeten um die Sonne . Diese periodische Bewegung beschreibt eine fast kreisförmige Ellipse, deren Umlaufdauer einem Sternjahr entspricht , also etwas mehr als 365  Tagen . In Kombination mit der Neigung der Erde Achse der Drehung der Umlaufbahn der Erde treibt den jährlichen Zyklus der Jahreszeiten .

Die Bewegung der Erde um die Sonne erfolgt mit einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 30  km / s und legt damit jedes Jahr etwa eine Milliarde Kilometer zurück. Aus der Sicht des Nordpols der Erde bewegt es seine Umlaufbahn gegen den Uhrzeigersinn . Aufgrund der Erdrotation hängt die scheinbare Richtung dieser Bewegung für einen Erdbeobachter daher von der Tageszeit ab, zu der die Beobachtung gemacht wird und entspricht beispielsweise der des Westens am Mittag .

Die Umlaufbahn der Erde befindet sich in der zirkumstellaren bewohnbaren Zone des Sonnensystems , was insbesondere das Vorhandensein von Wasser in flüssiger Form auf ihrer Oberfläche ermöglicht. Die periodische Variation bestimmter Parameter der Erdbahn und Rotationsachse über Jahrtausende führt jedoch zu mehr oder weniger ausgedehnten Vereisungsperioden auf dem Planeten.

Speziell beschrieben aus der XVII - ten  Jahrhundert, die Umlaufbahn der Erde ist die Quelle von mehreren Standards und Benchmarks , die Dauer des Jahres , die Länge der astronomischen Einheit , wird der Wert von Parsec und plant die Ekliptik .

Historisch

Die Darstellung der Erde im Universum war im Laufe der Geschichte Gegenstand mehrerer Modelle. Die Idee, dass sich die Erde in Bewegung und Umlaufbahn befinden kann, ist relativ neu und wird erst seit einigen hundert Jahren akzeptiert. Es bezieht sich auf den Heliozentrismus , der die Sonne in den Mittelpunkt stellt und die Planeten um sie herum kreisen und das Sonnensystem bilden .

Historisch gesehen ging dem Heliozentrismus der Geozentrismus voraus , der die Erde in den Mittelpunkt des Universums stellte, wobei sich der gesamte Himmel um sie drehte. Der Almagest von Ptolemäus , in dem veröffentlichten II th  Jahrhundert ist die Referenz auf dem Thema seit mehr als tausend Jahren. Obwohl heliozentrische Ideen , da die geäußert wurden , alten Zeiten , es war nicht bis zum XVI th  Jahrhundert sie ernsthaft in Betracht gezogen werden, wenn die Veröffentlichung auf den Umdrehungen des Himmelskörpers (1543) von Nikolaus Kopernikus , der die startet kopernikanische Revolution . Gehindert durch ein kreisförmiges Design der Bahnen, das die Genauigkeit der Beobachtungen im Vergleich zum geozentrischen Modell nicht erhöhte, sowie durch die religiösen Autoritäten der Zeit, dauerte es noch mehr als hundert Jahre, bis sich der Heliozentrismus im Westen durchsetzte .

Zu Beginn des XVII E  Jahrhunderts, Johannes Kepler bestätigt , dass die Bahnen der Planeten sind Ellipsen . Der Astronom stellt die Keplerschen Gesetze auf , die es ermöglichen, die Position der Planeten mit einer viel größeren Genauigkeit zu beschreiben als die geozentrischen und kreisförmigen heliozentrischen Modelle. Diese Gesetze werden später durch das universelle Gesetz der Schwerkraft erklärt , das von Isaac Newton in den Philosophiae Naturalis Principia Mathematica dargelegt wurde . Letzteres wird definitiv den Heliozentrismus als ein Modell festigen, das die Organisation der Körper im Sonnensystem beschreibt.

Physikalische Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften der Erdumlaufbahn
Feature Einheit ( J2000.0 )
Zeitraum 365.256 363 004  Tage
Durchschnittsgeschwindigkeit 29,78  km / s
107 208  km / h

2.572.992  km / Tag

Umfang 940 Millionen km
Aphelie 152 x 10 6 km
1.016 7  AE
Perihel 147 x 10 6 km
0,983 29 AU
große Halbachse 149,6 x 10 6 km
1.000 002 61 AU
Exzentrizität 0,01671123
Neigung 1.578690 ° bezüglich der unveränderlichen Ebene
Längengrad des aufsteigenden Knotens 348.73936 °
Periapsis-Argument 114.20783 °

Die Erde macht alle 365.256.363.004 Tage eine vollständige Umdrehung, was einem Sternjahr entspricht. Die Umlaufgeschwindigkeit der Erde variiert zwischen 29,29  km / s und 30,29  km / s , ihre Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt 29,78  km / s ( oder etwa 107.200  km / h ) was schnell genug ist , um den Durchmesser des Planeten (12.700  km ) in) sieben Minuten oder legen Sie die Erde-Mond-Distanz (~ 384.000  km ) in knapp vier Stunden zurück.

Aus der Sicht der Nordpole der Erde und der Sonne dreht sich die Erde auf ihrer Umlaufbahn und auf ihrer Achse gegen den Uhrzeigersinn, so wie sich die Sonne nach diesem Gesichtspunkt gegen den Uhrzeigersinn um ihre Achse dreht. Dieser Pfad folgt der Form einer Ellipse mit einer Exzentrizität von ungefähr 0,0167. Die Umlaufbahn der Erde ist daher kein perfekter Kreis mit der Sonne als Mittelpunkt. Die Sonne ist in einem der Brennpunkte der Ellipse ziemlich phasenverschoben .

Das folgende Diagramm zeigt die Beziehung zwischen der Linie der Sonnenwenden , der Linie der Tagundnachtgleichen und der Linie der Apsiden der Erdbahn. Das Perihel liegt zwischen dem 2 und dem5. Januar, während das Aphel zwischen der 3 und der liegt5. Juli. Die Sonnenwenden liegen zwischen dem 20.21. Juni und die 21-22. Dezember, während die Tagundnachtgleichen zwischen dem 19.21. März und die 22-23. September.

Langfristig sind die physikalischen Eigenschaften der Erdumlaufbahn nicht stabil. Sie werden insbesondere durch die gravitative Wechselwirkung zwischen ihnen den Himmelskörpern beeinflusst . So bewegt sich zum Beispiel die Ekliptik etwa 119 Zentimeter (47 Zoll ) pro Jahrhundert .

Zukünftige Funktionen

Mathematiker und Astronomen wie Laplace , Lagrange , Gauss , Poincaré , Kolmogorov , Vladimir Arnold und Jürgen Moser haben versucht, die Stabilität der Planetenbewegungen zu beweisen. Dies hat zu vielen mathematischen Entwicklungen geführt, die eine gewisse Stabilität der Planetenbahnen des Sonnensystems zeigen . Allerdings wird das Problem mit einem N-Körper-Problem verglichen , für das es derzeit keine exakte Lösung gibt.

Andererseits zeigt eine 1989 veröffentlichte Studie von Jacques Laskar , dass das Sonnensystem, und insbesondere das innere Sonnensystem ( Merkur , Venus , Erde und Mars ), auf einer Zeitskala von einigen zehn Millionen Jahren chaotisch ist , mit einer geschätzten Liapunov-Dauer von 5 Millionen Jahren.

Hinweise und Referenzen

(fr) Dieser Artikel ist ganz oder teilweise dem englischen Wikipedia- Artikel Erdbahn  " entnommen ( siehe Autorenliste ) .
  1. Die Referenz gibt −11.26064 ° an, was 348.73936 ° entspricht.
  2. Die Referenz listet den Längengrad des Perihels auf , der die Summe der Längengrade des aufsteigenden Knotens mit dem Argument des Perihels ist. Somit 114,20783 ° + (−11,26064 °) = 102,94719 °.
  1. Orbit, die außergewöhnliche Reise der Erde: die Flugbahn 2012 .
  2. (in) Walter W. Bryant Pioniere des Fortschritts: Men of Science , S. Chapman1920( Online-Präsentation , online lesen ) , "Kepler".
  3. (in) JL Simon , P. Bretagnon J. Chapront Herr Chapront-Touzé G. Francou und J. Laskar , „  Numerische Ausdrücke für Präzessionsformeln und Mittelelemente für Mond und Planeten  “ , Astronomie und Astrophysik , vol.  282, n o  2Februar 1994, s.  663-683(dir.), [1]
  4. (en) David R. Williams , „  Earth Fact Sheet  “ , NASA ,1 st September 2004.
  5. (in) Astronomische Algorithmen , Willmann-Bell,1991, 429  S. ( Online-Präsentation ) ,?
  6. (in) Standish, Myles E.; Williams, James C, „  Orbital Ephemerides of the Sun, Moon, and Planets  “ ( ArchivWikiwixArchive.isGoogle • Was tun? ) [PDF] , International Astronomical Union Commission 4: (Ephemeriden)
  7. (in) David J. Tholen, Victor G. Tejfel und Arthur N. Cox, Allen's Astrophysical Quantities , Springer Science & Business Media,2000, 719  S. ( ISBN  0-387-98746-0 , Online - Präsentation , Online lesen ) , Kap.  12 („Planeten und Satelliten“) , S.  294
  8. (in) J. Laskar, Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics , Bristol, Institute of Physics Publishing,2001( online lesen ) , "Solarsystem: Stabilität"
  9. (in) John Gribbin, Tiefe Einfachheit: Ordnung in Chaos und Komplexität bringen , New York, Random House ,2004, 1 st  ed. , 275  S. ( ISBN  978-1-4000-6256-0 , Online-Präsentation ) ,?
  10. Jacques Laskar, "  Ist das Sonnensystem stabil?"  », Poincaré XIV. Seminar ,2010, s.  221-246 ( online lesen )

Mediagraphie

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Siehe auch