Maapallon kiertoliike Auringon ympäri

PIRO4D / Pixabay

Tilastotietoa:

  • radan pituus 939,80 milj. km
  • keskietäisyys auringosta 149,60 milj. km; pienin (3.1.) 147,09 milj. km, suurin (4.7.) 152,08 milj. km
  • kiertoaika tasauspisteiden suhteen 365 d 5h 48 min45,6s
  • kiertoaika tähtitaivaan suhteen 365 d 6 h 9 min 9,5 s

Kaavakuva maapallon kierrosta auringon ympäri.

Maa kiertää aurinkoa radalla, jonka muoto ei ole aivan ympyrä vaan ellipsi. Lähimmillään aurinkoa maapallo on 3.1. (periheli) ja radan kauimmainen piste on 4.7. (apheli). Johannes Kepler aikoinaan laski radan muodon ja laati maapallon ja muidenkin planeettojen liikkumisesta lakeja, joista tässä on kaksi. 

Radan muotoa liioitteleva kaavio Keplerin II laista https://commons.wikimedia.org/ Public Domain

Keplerin I laki
Kiertäessään tähteä planeetta liikkuu pitkin ellipsin muotoista rataa, jonka toisessa polttopisteessä tähti on.
Keplerin II laki

Niin kutsuttu pintalaki: Tähdestä kappaleeseen piirretty jana jättää jälkeensä yhtä pitkinä ajanjaksoina pinta-alaltaan yhtä suuren alueen (A). (Wikipedia)

Wikipedia; Johannes Kepler

Maapallon akseli on ratatasoonsa (eklipitka) nähden kallellaan n 23.5 astetta. Tästä kallistumasta ja maapallon liikkumisesta  johtuen aurinko paistaa eri kohdissa rataa eri kohtiin kohtisuoraan maan pinnalle eli zeniitistä keskipäivällä:

  • 21.6. tai 22.6. pohjoiselle (kravun) kääntöpiirille  – On kesäpäivän seisaus; päivä pisimmillään
  • 22.9. tai 23.9. päiväntasaajalle – On syyspäivän tasaus; yö ja päivä yhtä pitkät
  • 21.12. tai 22.12. eteläiselle (kauriin) kääntöpiirille –  On talvipäivän seisaus; päivä lyhyimmillään
  • 20.3. tai 21.3. päiväntasaajalle – On kevätpäivän tasaus; yö ja päivä yhtä pitkät

Päivän/yön pituutta tarkastellaan tässä pohjoisen pallonpuoliskon kannalta – eteläisellä pallonpuoliskolla vuodenajat ovat päinvastoin.

Kuvaan on merkitty, miten kauan maapallolta menee, kun se kulkee jostain asemasta seuraavaan (d = päiviä) – Siis radan neljänneksen. Kuten näkyy, syys-talvi- puoliskolla luvut ovat pienempiä eli siellä ratanopeus on suurempi kuin kevät-kesä- puoliskolla. Maapallo kulkee siis nopeammin, kun se on lähempänä aurinkoa. Tämän selittämiseen pitäisi sitten kaivaa esille Newtonin lait.

Mistä johtuvat vuodenajat?

Niiden synnyn selittämiseen tarvitaan sekä maapallon akselin kallistumaa että maan liikettä auringon ympäri.
Kuten edellä kävi ilmi, auringon säteiden tulokulma maapallon eri osiin muuttuu riippuen siitä, missä kohti rataa ollaan. Mitä suorempaan maata kohti aurinko paistaa, sitä enemmän se alue saa säteilyä. Kohti syksyä mentäessä aurigon zeniittiasema siirtyy kohti päiväntasaajaa. Aurinko paistaa yhä matalammalta ja maan pintaan tulee yhä vähemmän lämpösäteilyä pinta-alayksikköä kohti. Auringon säteet kulkevat ilmakehän läpi tullessaan yhä pitemmän matkan, mikä myös vähentää maan pinnalle tulevaa lämpöä.
Kesää kohti mentäessä käy sitten toisin päin. Näin siis täällä pohjoisilla leveysasteilla. Keski-Euroopassa säteilyn määrän ero ei ole niin suuri eri vuodenaikoina ja tropiikissa, kääntöpiirien välisellä alueella aurinko paistaa päivällä aina korkealta taivaalta ja niinpä siellä on ainainen kesä.
Tässä tutkittiin vuodenaikoja pohjoisella pallonpuoliskolla, eteläisellä puoliskolla ne ovat luonnollisesti toisin päin.

Tässä video englanniksi:

TED-Ed
Julkaistu 23.5.2013
Koko oppitunti: http://ed.ted.com/lessons/reasons-for…

Nettilähteitä:

Kiertoaika ja karkausvuosi

Kaksi lukua kiertoajasta:

  • kiertoaika tasauspisteiden suhteen 365 d 5h 48 min45,6s
  • kiertoaika tähtitaivaan suhteen 365 d 6 h 9 min 9,5 s

Jälkimmäinen luku saadaan, kun tutkitaan maapallon asemaa suhteessa kiinteään, kaukaiseen, maapallosta nähden paikallaan pysyvään pisteeseen avaruudessa eli johonkin tähteen.
Edellinen luku ilmoittaa, missä ajassa aurinko on taivaalla samassa asemasssa maasta katsoen täyden kierroksen jälkeen.
Samalla tavalla kuin vuorokauden pituus/maapallon pyörimisliike lasketaan auringon aseman suhteen, samalla tavalla mitataan vuoden pituus: aikaa mitataan auringon ei tähtien mukaan.
Jo kauan sitten huomattiin sellainen pulma , että vuodessa on 365 päivää, mutta kiertoaika onkin vajaa kuusi minuuttia yli sen. Jos mitään ei olisi tehty, pitkien aikojen kuluessa almanakka ja maapallon kiertoliike eli vuosi eivät enää olisi olleet samassa tahdissa.
Matemaattisesti ratkaisu olisi helppo, jos tuo ero olisi tasan kuusi tuntia: lisättäisiin vuoteen joka neljäs vuosi yksi päivä (6 x 4 =24): karkauspäivä/karkausvuosi. Näin  tehtiin  “juliaanisen kalenterin” aikaan.
Kun tuo ero onkin vaajaat kuusi t untia, kokosi paavi Gregorius VIII kalenteria parantamaan maineikkaita oppineita ja korkeita virkamiehiä, mutta tärkeimmän panoksen kalenterille antoi Aloysius Lilius niminen lääkäri. Näin syntyi nykyisin länsimaissa käytössä oleva gregoriaaninen kalenteri.
Sen mukaan:

Karkauspäivää vietetään neljällä jaollisina vuosina, paitsi vuosisadoista vain neljälläsadalla jaollisina. 

On huomattava, että maailmalla on käytössä myös muita kalentereita:

 

Share