Расстояние от Земли до Солнца: как меняется и чему равно

Как измеряют расстояние от Земли до Солнца?

Древние греки пытались узнать точное расстояние до Солнца, что не увенчалось успехом, так как их методы расчета были слишком примитивны. Первые цифры смогли дать Кассини и Рихер в 1672 году. Наблюдая за положением Марса и используя геометрические расчеты, они установили примерное расстояние в 139 млн км.

Во второй половине 20 века исследователи использовали радиолокационный метод. Суть его заключается в передаче импульса объекту — отражаясь от него, импульс возвращается. На основании данных, за какой период времени он проходит от Земли до Солнца и обратно, производятся более точные расчеты.

Другими величинами, используемыми для измерения пространства, являются парсекы и световые годы. Световой год – это расстояние, которое свет проходит за 1 земной год. Скорость света составляет примерно 300 миллионов м/с, а 1 световой год равен 9,46073047 × 1012 км.

Интересный факт: расстояние от Солнца до Земли составляет восемь световых минут. Именно столько времени требуется солнечному свету, чтобы достичь нашей планеты.

Точное расстояние от Солнца до Земли составляет 150 миллионов километров. Интересно, что эта цифра колеблется в течение года, так как наша планета имеет эллиптическую форму. В июле это 152 млн км, а в январе — 147 млн ​​км.

Размеры Солнца и другие числа

Солнце — молодая звезда третьего поколения, это желтый карлик. Диаметр Солнца в километрах составляет около 1 392 000 000 км (около 109 диаметров Земли), а вес — 1,9885 кг (около 322940 масс Земли).

Чтобы найти радиус солнца в километрах, разделите диаметр на два. Он образовался из остатков небесных тел предыдущих поколений. Его приблизительный возраст составляет 4,57 миллиарда лет, что означает, что сейчас он находится в середине своей жизни.

Солнце можно назвать источником энергии и жизни на Земле. В будущем это также станет причиной исчезновения голубой планеты.

Радиус Солнца на протяжении тысячелетий может как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от реакций, происходящих на поверхности.

Состав

В состав небесного светила в основном входят:

• водород 74,9%,
• гелий 23,8%.

Все остальные элементы – это металлы, они составляют менее 2% от общей массы. Солнце унаследовало свой состав от межзвездной среды, в которой оно образовалось.Ядро простирается от центра на ок. 20-25% к его радиусу. Температура в ядре около 15,7 млн ​​Кельвинов, а на поверхности около 5800 Кельвинов.

Мощность

Эффект равен примерно 1368 Вт энергии на 1 квадратный метр земной поверхности. При этом часть энергии задерживается в атмосфере, в результате чего мощность поверхности достигает порядка 1000 Вт на квадратный метр в ясную погоду, когда солнце находится в зените.

Солнечный свет в верхних слоях атмосферы Земли на 50 % состоит из инфракрасного, 40 % видимого и 10 % ультрафиолетового излучения.

Атмосфера фильтрует более 70% ультрафиолетового излучения.

Расстояние

Многих интересует, сколько километров от нашей планеты до звезды. Расстояние от Земли до Солнца непостоянно. Она варьируется от 147 до 152 миллионов километров из-за вытянутости орбиты Земли. Кратчайшее расстояние называется «перигелием», Земля находится в нем со 2 по 5 января, а самое длинное «афелий» — со 2 по 5 июля. В течение года наша планета перемещается из одной точки в другую. А потом по кругу. Эти незначительные изменения никак не влияют на климат Земли. Ученые умеют определять расстояние до Солнца в любое время года. Для этого существуют специальные формулы.

Обратите внимание на следующее! Расстояние от Солнца до ближайшей планеты Меркурий составляет 58 млн км.

Диаметр Солнца в километрах, как и другие расстояния в космосе, не всегда практично измерить. Существуют и другие единицы измерения помещения. Таким образом, в световых годах время, необходимое свету для прохождения от Солнца до Земли, составляет около 8 минут 20 секунд. То есть, когда мы смотрим на солнце, мы видим его таким, каким оно было 8 минут назад. Световой год — это расстояние, которое луч света проходит за один тропический год.

Как же определялась дистанция

Каково расстояние между Землей и Солнцем? Астрономы задавались этим вопросом с древних времен. А в 1673 году Джованни Доменико Кассини, итало-французский инженер и астроном, смог определить расстояние до Солнца, рассчитав параллакс Марса. Он сделал это из Парижа и математическим расчетом определил, что от земли до солнца 138,5 миллионов километров. Это примерно на 11,5 млн километров меньше реальности, но по меркам того времени такое достижение было прорывом в науке.

В 60-х годах ХХ века для расчета зазоров стали применять радиолокационный метод. Дело в том, что на небесный объект посылается короткий и мощный сигнал, а затем принимается его отражение. Скорость распространения радиоволн в пространстве равна скорости света, поэтому, если точно засечь время прохождения импульса, легко рассчитать расстояние до любого, не только космического, объекта.

Так астрологи уточняли расстояния до космических объектов. А также было выведено значение астрономической единицы: 1 е. = 149 597 870 км + — 1 км. Такой точности оказалось достаточно для науки. На практике используется расстояние, округленное до 149 600 000 км, оно равно параллаксу Солнца — 8 794 угловых секунды.

Как добраться до Солнца

Можно ли доставить ракету к горячей звезде? В принципе, долететь до солнца для современного человека не проблема.

Дело в том, что после взлета с Земли аппарат должен уменьшить свою скорость так, чтобы она стала меньше скорости движения Земли по орбите.

При уходе с орбиты аппарат начнет притягиваться к Солнцу и падать по спирали вниз к поверхности. Просто помните, что это путешествие в один конец. Устройство просто сгорит при приближении к солнцу.

Но если представить, что этого не происходит, то путешествие на космическом корабле займет около 7-8 месяцев. При таком большом расстоянии это не так уж и долго.

Какие явления могут воздействовать на орбиту Земли?

Гораздо труднее точно оценить изменение расстояния между Землей и Солнцем за длительные периоды времени. Поэтому исследователи строят теории на основе наблюдений и моделируют разные сценарии.

Каждый год наша планета удаляется от Солнца примерно на 1,5 см. На это влияют различные факторы. В основном ядерный синтез, который происходит на Солнце. Дело в том, что за каждую секунду в результате этого процесса она теряет примерно 4 000 000 тонн массы. Для такого крупного небесного тела это незначительный показатель, но он постепенно увеличивает орбиту Земли.

На первых этапах своего существования Солнце было окружено протопланетным диском из вещества (газообразного). Теперь Земля сталкивается с этими частицами материи, что также влияет на ее орбиту — она меняется примерно на размер протона (1 фемтометр или 10-15 м).

На гравитацию Земли влияют различные массивные объекты в Солнечной системе. Каждое из этих небесных тел обладает определенной силой притяжения. Есть шанс, что гравитационные силы этих тел могли повлиять на изменение орбиты.

Солнце становится красным гигантом. Когда это произойдет, ядро ​​станет еще горячее, внешняя оболочка значительно увеличится в размерах, и начнется процесс синтеза гелия. То есть солнце начнет выделять еще больше энергии.

Став большой красной звездой, она уничтожит несколько планет. Например, Венера и Меркурий могут исчезнуть. Наша планета тоже может быть среди них, но она, скорее всего, выживет. Для этого Земля должна немного отойти от Солнца — примерно на 15% и дальше текущего радиуса.

Интересный факт: Возраст Солнца около 4,6 миллиардов лет. Он находится примерно в середине своего жизненного цикла.

Другие галактические тела также могут влиять на орбиту Земли, делая ее нестабильной. Иногда эти объекты проходят близко к нашей Солнечной системе — это случается крайне редко. Нестабильность орбиты грозит сдвинуть планету вверх к выходу из галактики.

Если Земля все-таки переживет превращение Солнца в красного гиганта, она останется к нему «привязанной». Более того, наша планета постепенно начнет сокращать свое расстояние от Солнца. На это повлияет гравитационное излучение. Теория гравитации Эйнштейна утверждает, что две массы, вращающиеся вокруг друг друга, излучают гравитационные волны.

Ученые рассматривают несколько возможных явлений, влияющих на орбиту Земли и расстояние между Солнцем и нашей планетой. На сегодняшний день наиболее сильное влияние оказывает ядерный синтез, происходящий на Солнце. Орбита Земли также может измениться в результате гравитационной неустойчивости, превращения Солнца в красного гиганта. Наиболее вероятной гипотезой считается поглощение Земли Солнцем в течение нескольких миллиардов лет.

Точное расстояние на сегодняшний день

Земля, как и все тела Солнечной системы, вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Поэтому точной цифры расстояния от Земли до Солнца нет.

Если смотреть относительно Северного полушария, то летом, когда Земля находится в апогелии (афелии), расстояние от него до Солнца составляет 152 095 566 км, а зимой, когда наша планета проходит перигелий, расстояние сокращается до 147 093 290 км км.

Среднее расстояние составляет 149,6 млн км или 8,31 световой минуты. Это означает, что свет проходит от Солнца до Земли за 8 минут 18 секунд. То есть мы видим солнце в прошлом на 8 минут.

Но это число не является окончательным и постоянным. Земля удаляется от Солнца, и ее орбита меняется на 15 метров каждые 100 лет.

Астрономическая единица

Для определения расстояний в Солнечной системе в 2012 году была введена новая единица измерения — астрономическая единица. Оно равно среднему расстоянию от Земли до Солнца — 149 597 870,7 километров.

Обозначается астрономическая единица — а.е или АЕ для русскоязычных источников. Для зарубежных принято обозначение «UA» — астрономическая единица. Писать можно как строчными буквами, так и через точки.

Приливы и отливы

Одним из важнейших «дел» нашего естественного лунного цикла являются приливы и отливы. Но и здесь не удалось избежать влияния солнца.

Несмотря на то, что наша звезда находится так невероятно далеко, это также влияет на уровень воды в океане.

Когда луна и солнце находятся на одной стороне земли, возникает весенний прилив — сильнейший подъем воды, потому что на нее действует гравитационное притяжение и луны, и солнца.

Когда Солнце и Луна находятся под прямым углом к ​​Земле, возникает Квадратурный прилив — подъем воды самый незначительный, так как гравитационные силы Луны и Солнца «растягивают» море в свою сторону.

Афелий и перигелий

Афелий или апогелий — это наибольшее расстояние между Землей и Солнцем. Наша планета проходит эту точку летом с 3 по 7 июля. Перигелий — наименьшее расстояние между Землей и Солнцем, которое планета проходит зимой со 2 по 5 января.

Именно из-за этого зима в Северном полушарии не такая холодная, как могла бы быть, а лето не такое жаркое, как в Южном полушарии.

Измерения расстояния до Солнца в древней Греции

Древние греки считаются основоположниками современной астрономии. И их расчеты расстояния от Земли до Солнца постоянно совершенствовались.

В Древней Греции геометрия была создана как наука о внешнем мире, формах и фигурах.

Предположения Аристарха Самосского

Одним из первых, кто поставил вопрос о космических расстояниях, был Аристарх Самосский, живший в III веке до нашей эры. Он изучал Луну и Солнце, а также рассчитал размеры нашей планеты.

Ученый проводил наблюдения за фазами Луны, особенно за лунными и солнечными затмениями.

Взяв прямоугольный треугольник, куда он поместил Солнце, Луну и Землю, используя теорему Пифагора, Аристарх Самосский смог рассчитать, что Солнце должно находиться на расстоянии, в 20 раз превышающем расстояние от Земли до Луны.

Древнегреческий астроном ошибся на несколько порядков. Но эта его работа внесла большой вклад в дальнейшее изучение космоса и небесных тел.

Измерения Гиппарха Никейского

Во втором веке до нашей эры Гиппарх Никейский внес большой вклад в астрономию того времени. Он был первым, кто ввел тригонометрические методы наблюдения за звездами. Он стал пользоваться секстантом и квадрантом — специальными приборами для более точного измерения углов. Он собрал все звезды в первый звездный каталог и разделил все звезды по величине. Первый рассчитал и предсказал прецессию равноденствий. Ввел теорию затмений.

Благодаря этому Гиппарх Никейский смог вычислить расстояние от Луны до Земли, оно оказалось равным 71 земному радиусу. Используя те же принципы, он вычислил расстояние до Солнца и получил результат 490-2550 земных радиусов. Столь большое отклонение было связано с низкой точностью измерительных приборов.

Расчет нового времени

В средние века, когда появились телескопы, возможности для измерений значительно расширились.

Так Иоганн Кеплер первым усомнился в результатах древнегреческих астрономов, считая их сильно заниженными.

Христиан Гюйгенс, голландский астроном, первым получил наиболее точный результат, отличающийся от современного всего на 7%.

Метом прямоугольных треугольников Кристиана Гюйгенса

Этот метод предполагает знание тригонометрии, когда от трех элементов прямоугольного треугольника можно найти остаток. Такими элементами в расчетах Гюйгенса были валки и два острых угла.

Но для этого нужно было знать значение ноги — расстояния между Землей и другим небесным телом. Венера была взята как еще один объект. Венера находилась в правом углу прямоугольного треугольника, а Солнце и Земля занимали два острых угла. Чтобы найти расстояние между Землей и Венерой, нужно было знать размер Венеры. Но таких данных в то время не было, поэтому Гюйгенс сделал очень смелое предположение, что Венера размером с Землю. И он оказался прав. Значение острого угла, в котором находится Земля, а именно угла Солнце — Земля — Венера, было легко найдено. Зная катет и острый угол, можно легко найти гипотенузу — расстояние от Солнца до Земли. Гюйгенсу было присвоено значение в 160 миллионов км.

Измерения Кассини и Рише

Джованни Кассини и Жан Рише активно занимались измерением расстояний в космосе. Наблюдая за Марсом с помощью параллакса утки, ученые смогли определить расстояние между двумя планетами. Затем с помощью метрической системы смогли рассчитать расстояние между Землей и Солнцем — 140 млн км.

Исследования новейшего времени

Современные технологии позволяют не только с необычайной точностью измерять расстояние, но и лететь к объекту измерения. НАСА запустило специальный зонд для изучения солнечных явлений. Он приблизится к звезде максимально близко — на 6 млн км.

Метод радиолокации

С изобретением радио его начали использовать в освоении космоса. Этот метод основан на приеме отраженного волнового сигнала от объекта.

Поскольку Солнце является очень мощным источником электромагнитных волн, этот метод требовал определенных энергозатрат — нужно было сгенерировать мощную волну, чтобы она не терялась на фоне Солнца.

Так в 1961 году был получен результат 149 599 300 км, но погрешность метода составила 2 тыс км. Потом эксперимент повторили через год, и результат уже 149 598 100 км, погрешность «всего» 750 км.

Определение дистанции лазером

В настоящее время лазерные дальномеры являются одними из самых точных приборов для измерения расстояний.

Используя уголковые отражатели на Луне, астрономам удалось получить максимально точный результат с погрешностью в несколько сантиметров, который считается правильным в настоящее время.

Единицы измерений космических расстояний

• Астрономическая единица – это среднее расстояние от Земли до Солнца. Соответствует 150 млн км. Полезно для измерения расстояний в Солнечной системе.
• Световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год — 9,46 трлн км. Полезно для измерения расстояний до звезд, кроме Солнца.
• Парсек — 3,26 светового года — расстояние от объекта до Солнца, где параллакс равен одной угловой секунде.

Читайте также: Расстояние от глаз до монитора: минимальное до экрана компьютера и оптимальное по нормам СанПиН