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地球軌跡方程

來源:時尚冬    閱讀: 2.31W 次
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地球軌跡方程, 人們生活在地球當中,地球是太陽系八大行星之一,地球轉一圈長度,也就是地球赤道的周長,對於地球的運動軌跡是很多人想要了解的,下面一起來看看地球軌跡方程。

地球軌跡方程1

GM/(R+h)=4π(R+h)/T,GM=gR,兩式聯列即可。

如果把地球環繞太陽的軌道當做正圓,並且地球做勻速運動,建立這樣一個簡化模型之後可以得到一個簡單的處理方式:地球每天運動的角度爲360°/365天=0.986°。

夏至是每年的6月22日,那隻要計算當天和夏至日的差距就可以了。比如今天6月5日,和夏至差17天,那和地球相差的角度=16.76°≈17°。

地球軌跡方程

地球軌道

是指地球圍繞太陽運行的路徑,大體呈偏心率很小的橢圓,其半長軸(a)1.496×108千米;半短軸(b)1.4958×108千米;半焦距(c)25×105千米;周長(l)9.4×108千米。

地球橢圓軌道的偏心率(e)和扁率(f)分別爲(1/60或0.016和1/298.25),太陽即位於該橢圓的一個焦點上。地球到太陽的距離變化在1.471×108~1.521×108千米之間,平均距離爲1.496×108千米。地球軌道所在的平面,就是黃道面。

地球軌跡方程2

物體是在時空中運動的,即物體運動的規律是指物體在空間的位置隨時間變化的規律性。因此,定量研究物體運動的規律,就必須對時間和空間進行計量,這就必須具有高度一致性的計量標準。

長度的計量基準是米,國際上對長度基準米的定義做過了3次正式規定。1983年10月第十七屆國際計量大會通過:米是光在真空中1/299 792 458秒的時間間隔內運行路程的長度,這一基準利用了愛因斯坦相對論中的光速不變性原理。

時間的計量基準開始用平均太陽日的l/86 400作爲時間的基準單位,稱爲一秒。由於地球的自轉的速率在漸漸變慢,它不是一個理想的時鐘。因此人們在1956年重新把秒定義爲1900年迴歸年(太陽年)的1/3l 556 925.974 7。1967年第十三屆國際計量大會規定1秒爲銫原子的兩個超精細能級之間躍遷相對應的輻射週期的9192 631 770倍。這一基準的精度達到了10-12至lO-13。

地球繞着太陽轉,而且軌跡一直是橢圓形的。那是因爲地球的運動軌跡是一直繞在太陽公轉,在既定的能量條件下,可能的軌道實際會有無數條,橢圓軌道就是其中一條。

如果想要地球按正圓軌道運行,那麼地球的能量,動量都要滿足一定條件。就是任一時刻,地球運動方向都要垂直於日地連線,這個條件如果能滿足那麼真的是非常苛刻,畢竟即便是地球在正圓軌道上運行,一點微小的擾動都可以把這種狀態改變,使得地球在新的橢圓軌道上運行。

地球軌跡方程 第2張

遵循開普勒第一定律也就是軌道定律,主要原因是萬有引力是有心力,而且與距離平方成反比。然後通過數學推導,可以推出地球運動的軌跡方程是橢圓。那就是所有的行星都分別在大小不同的.橢圓軌道上圍繞太陽運動,太陽只是存在於這些橢圓的一個焦點之上。

地球和太陽之間存在着距離的平方成反比的萬有引力。在這樣特點作用力下,地球軌道展示出的方程解實際並不唯一,可以是橢圓也可以是圓周。但不論怎樣的軌道模式,公轉角動量總是守恆的。至於地球爲什麼偏偏選擇了橢圓軌跡而不是圓周,這是個問題這牽涉到了宇宙的起源。在與太陽系模型相似,在早期的原子模型中,電子是繞原子核做軌道運動的。

牛頓理論表明,開普勒對行星運動的描述只是一種近似模式。如果一顆行星只被一顆恆星吸引,其軌道會是一個完美的橢圓,但實際上每顆行星都受到其他行星引力的干擾,由此導致的軌道偏差雖然不會很大,卻可以計算出是橢圓形狀。

其軌跡的方程解也可以是橢圓或者圓周。但有所區別的是,在原子中,人類觀察到了兩種軌道可以同時共存。其中,橢圓軌道比圓周軌道,能量更低些。但是面對太陽系,我們是沒有能力去改變各行星軌道的。它們自宇宙生成的時刻起,是怎樣的軌道,我們只能遵循既定原則去觀察和認識。

地球軌跡方程3

以地球繞日運行爲例,爲敘述方便,以下用矢量形式表達。因爲其中M太爲太陽質量,M地爲地球質量,G爲萬有引力恆量,a爲地球加速度,爲單位矢量。所以我們可按等時間間隔dt(即等步長),以微分形式從地球的初值點逐點向下推算。

設t=0時,地球的初值點爲r0,v0和於是,地球經dt時間從初值點到達第一點,遞推式爲,由於dt是人爲設定的,是已知的,因此地球到達1點的近似值v,r和a可由上式算出,算出1點值後,可把1點值作爲初值,按步長dt繼續推算出下一點的值,如此,可推算到第n點。

由於dt值取得越小,遞推的精度越高,我們可據此來控制計算誤差。設要計算地球在t=T時的r值,要求計算誤差爲e,t=0時的初值r0,a0,v0爲已知。

我們可將0到T的時間間隔劃分爲n個dt,即令計算步長dt=T/n,然後根據上述,按步長dt從t=0時的初值點推算到t=n·dt=T時的r值。然後將dt二分,即令計算步長dt1=dt/2,再按此新步長值dt1從t=0時的初值點算到t=2·n·dt1=T時的r值爲r2,比較一下二分前後的r值,即看一看是否滿足條件r2 - r。

人類科學家已經能夠重建地球過去有關的資料。太陽系的物質起源於45.672億±60萬年前,而大約在45.4億年前(誤差約1%),地球和太陽系內的其他行星開始在太陽星雲——太陽形成後殘留下來的氣體與塵埃形成的圓盤狀——內形成。通過吸積的過程,地球經過1至2千萬年的時間,大致上已經完全成形。

地球軌跡方程 第3張

從最初熔融的狀態,地球的外層先冷卻凝固成固體的地殼,水也開始在大氣層中累積。月亮形成的較晚,大約是45.3億年前,一顆火星大小,質量約爲地球10%的天體(通常稱爲忒伊亞)與地球發生致命性的碰撞。這個天體的部分質量與地球結合,還有一部分飛濺入太空中,並且有足夠的物質進入軌道形成了月球。

釋放出的氣體和火山的活動產生原始的大氣層,小行星、較大的原行星、彗星和海王星外天體等攜帶來的水,使地球的水份增加,冷凝的水產生海洋。新形成的太陽光度只有太陽的70%,但是有證據顯示早期的海洋依然是液態的,這稱爲微弱年輕太陽謬論矛盾。溫室效應和較高太陽活動的組合,提高了地球表面的溫度,阻止了海洋的凝結。

有兩個主要的理論提出大陸的成長:穩定的成長到現代和在早期的歷史中快速的成長。研究顯示第二種學說比較可能,早期的地殼是快速成長的,隨後跟着長期穩定的大陸地區。

在時間尺度上的最後數億年間,表面不斷的重塑自己,大陸持續的形成和分裂。在表面遷徙的大陸,偶爾會結成超大陸。大約在7.5億年前,已知最早的一個超大陸羅迪尼亞開始分裂,稍後又在6億至5.4億年時合併成潘諾西亞大陸,最後是1.8億年前開始分裂的盤古大陸。

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