Почему наклонена ось Земли? Движения земли На сколько градусов изменился наклон планеты.
Схематическое изображение наклона земной оси вращения. Авторы и права: UniverseTodayRu
В древние времена, в различных культурах наша планета принимала разнообразные формы – от куба до более популярного плоского диска, окружённого морем. Но благодаря развитию астрономии, мы пришли к пониманию того, что на самом деле Земля имеет шарообразную форму (геоид), к тому же это одна из многих планет в нашей звёздной системе, которая вращается вокруг Солнца.
В течение последних нескольких столетий, в результате развития науки, эволюции научных инструментов и более комплексных наблюдений, астрономы с высокой точностью смогли определить истинную форму орбиты Земли. В дополнении к знанию точного расстояния до Солнца, мы также выяснили, что наша планета вращается вокруг него с определённым наклоном.
Наклон оси вращения – это угол на который отклонена ось вращения планеты от перпендикуляра, проведённого к плоскости её орбиты. Такого рода наклон небесного тела влияет на то, сколько солнечного света получает определённая точка на его поверхности в течение года. Наклон земной оси вращения составляет приблизительно 23,44° (или 23,439281°, если быть точным).
Наклон земной оси является основным фактором ответственным за сезонные изменения, происходящие на Земле в течение года. Когда северный полюс направлен к Солнцу, то в северном полушарии наступает лето, а в южном – зима. Когда же, спустя шесть месяцев, южный полюс разворачивается к Солнцу – наблюдается противоположная ситуация.
В дополнение к изменениям температуры, смена сезонов также приводит к изменениям в суточном цикле. Так летом, продолжительность дня больше, чем ночи, а Солнце поднимается выше в небе. Зимой дни становятся короче, а Солнце располагается ниже.
Более интересная ситуация наблюдается за северным полярным кругом: там сначала в течении почти шести месяцев Солнце не поднимается над горизонтом (явление известное как “полярная ночь”), а затем также в течении почти шести месяцев не заходит за горизонт (“полярный день”).
На этой иллюстрации показан вид на Землю из космоса. Авторы и права: NASA.
Четыре времени года можно привязать к четырём датам: солнцестояниям и равноденствиям. В северном полушарии, зимнее солнцестояние наблюдается 21 или 22 декабря, летнее солнцестояние – 20 или 21 июня, весеннее равноденствие – 20 марта, а осеннее равноденствие – 22 или 23 сентября. В южном полушарии, ситуация противоположная: дата летнего солнцестояния меняется с датой зимнего, а дата весеннего равноденствия – с датой осеннего.
Угол наклона Земли является относительно стабильными в течение длительного периода времени. Однако, земная ось постоянно раскачивается. Это явление, известное как прецессия, приводит к периодическому “переворачиванию” сезонов (примерно каждые 25 800 лет). Когда это произойдет, лето в северном полушарии будет наступать в декабре, а зима в июне.
Таким образом, вращение Земли вокруг своей оси – это не так уж и просто, как вы могли подумать. Во время научной революции для многих было настоящим откровением узнать, что Земля не является неподвижной точкой во Вселенной. Но даже тогда, такие астрономы как Коперник и Галилей считали, что орбита Земли является идеальной окружностью, и они не могли себе даже представить, как всё выглядит на самом деле. И лишь спустя долгое время мы поняли, что наклон оси нашей планеты приводит к серьёзным изменениям с течением времени – как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.
Ось земли
Если бы вы могли посмотреть на Землю со стороны, то решили бы, что у Земли очень плохая осанка. Земля, летит вокруг Солнца, наклонившись несколько вбок (как парусник при сильном ветре).
Угол наклона земной оси
Угол наклона земной оси составляет 23,5 градуса от вертикальной линии. Это произошло во время смертоносных гонок, в результате которых 4,6 миллиарда лет назад образовалась наша Солнечная система .
Солнце, Земля и другие восемь планет в нашей планетной системе образовались из вращающегося облака межзвездных газа и пыли. Ученые считают, что Земля выросла до размеров планеты, поглощая сталкивавшиеся с ней частицы. Проходили миллионы лет, образовывались и разрушались миры, из их частей формировались планеты в современном виде. Естественный спутник Земли возможно образовался при столкновении раскаленной докрасна Земли с большим космическим телом.
Почему Земная ось наклонена?
По мнению Кларка Чепмена, астронома из Планетарного научного института в Таксоне, штат Аризона, для того, чтобы придать Земле ее нынешнюю орбиту, потребовался гигантский взрыв. Благодаря взрыву жизнь на нашей родной планете стала весьма интересной. Результаты этого удара до сих пор окрашивают осенью листья в желтый цвет, летом поджаривают побережье Средиземного моря, позволяют детишкам резвиться в речках, зимой вызывают сильные снегопады на радость детям и на горе городским властям. Этот последний решающий взрыв создал на Земле времена года - четыре времени года.
Наша планета постоянно находится в движении:
- вращение вокруг собственной оси, движение вокруг Солнца;
- вращение вместе с Солнцем вокруг центра нашей галактики;
- движение относительно центра Местной группы галактик и другие.
Движение Земли вокруг собственной оси
Вращение Земли вокруг оси (рис. 1). За земную ось принимают воображаемую линию, вокруг которой вращается . Эта ось отклонена на 23°27" от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Земная ось пересекается с земной поверхностью в двух точках — полюсах — Северном и Южном. Если смотреть с Северного полюса, то вращение Земли происходит против часовой стрелки или, как принято считать, с запада на восток. Полный оборот вокруг оси планета совершает за одни сутки.
Рис. 1. Вращение Земли вокруг своей оси
Сутки — единица измерения времени. Выделяют звездные и солнечные сутки.
Звездные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг оси по отношению к звездам. Они равны 23 ч 56 мин 4 с.
Солнечные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг своей оси по отношению к Солнцу.
Угол поворота нашей планеты вокруг своей оси на всех широтах одинаков. За один час каждая точка на поверхности Земли передвигается на 15° от ее первоначального положения. Но при этом скорость движения находится в обратно пропорциональной зависимости от географической широты: на экваторе она равна 464 м/с, а на широте 65° -только 195 м/с.
Вращение Земли вокруг оси в 1851 г. доказал в своем опыте Ж. Фуко. В Париже — в Пантеоне под куполом повесили маятник, а под ним круг с делениями. При каждом следующем движении маятник оказывался на новых делениях. Это может произойти только в том случае, если поверхность Земли под маятником поворачивается. Положение плоскости качания маятника на экваторе не изменяется, потому что плоскость совпадает с меридианом. Осевое вращение Земли имеет важные географические следствия.
При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании формы планеты и уменьшает силу притяжения.
Еще одним из важнейших следствий осевого вращения является образование поворотной силы - силы Кориолиса. В XIX в. она была впервые рассчитана французским ученым в области механики Г. Кориолисом (1792-1843) . Это одна из сил инерции, вводимых для учета влияния вращения подвижной системы отсчета на относительное движение материальной точки. Ее эффект кратко можно выразить так: всякое движущееся тело в Северном полушарии отклоняется вправо, а в Южном — влево. На экваторе сила Кориолиса равна нулю (рис. 3).
Рис. 3. Действие силы Кориолиса
Действие силы Кориолиса распространяется на многие явления географической оболочки. Ее отклоняющий эффект особенно заметен в направлении движения воздушных масс. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах — восточное. Аналогичное проявление силы Кориолиса обнаруживается в направлении движения океанических вод. С этой силой связана и асимметрия речных долин (правый берег обычно высокий в Севером полушарии, в Южном — левый).
Вращение Земли вокруг своей оси приводит также к перемещению солнечного освещения по земной поверхности с востока на запад, т. е. к смене дня и ночи.
Смена дня и ночи создает суточную ритмичность в живой и неживой природе. Суточный ритм тесно связан со световыми и температурными условиями. Хорошо известен суточный ход температуры, дневной и ночной бризы и т. д. Суточные ритмы происходят и в живой природе — фотосинтез возможен только днем, большинство растений раскрывают свои цветки в разные часы; одни животные активны днем, другие — ночью. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме.
Еще одно следствие вращения Земли вокруг своей оси — разница во времени в разных точках нашей планеты.
С 1884 г. был принят поясной счет времени, т. е. всю поверхность Земли разделили а 24 часовых пояса по 15° каждый. За поясное время принимают местное время среднего меридиана каждого пояса. Время соседних часовых поясов отличается на один час. Границы поясов проведены с учетом политических, административных и хозяйственных границ.
Нулевым поясом считается Гринвичский (по названию Гринвичской обсерватории под Лондоном), который проходит по обе стороны от нулевого меридиана. Время нулевого, или начального, меридиана считается Всемирным временем.
Меридиан 180° принят за международную линию измерения дат — условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.
Для более рационального использования летом дневного света в 1930 г. в нашей стране было введено декретное время, опережающее поясное на один час. Для этого стрелки часов были переведены на один час вперед. В связи с этим Москва, находясь во втором часовом поясе, живет по времени третьего часового пояса.
С 1981 г. в период с апреля по октябрь время переводят на один час вперед. Это так называемое летнее время. Оно вводится для экономии электроэнергии. Летом Москва опережает поясное время на два часа.
Время часового пояса, в котором расположена Москва, — московское.
Движение Земли вокруг Солнца
Вращаясь вокруг своей оси, Земля одновременно движется вокруг Солнца, обходя круг за 365 суток 5 ч 48 мин 46 с. Этот период называется астрономический год. Для удобства считается, что в году 365 дней, а через каждые четыре года, когда из шести часов «накопятся» 24 часа, в году бывает не 365, а 366 дней. Такой год называется високосным, а один день прибавляют к февралю.
Путь в пространстве, по которому Земля движется вокруг Солнца, называется орбитой (рис. 4). Орбита Земли имеет форму эллипса, поэтому расстояние от Земли до Солнца не постоянно. При нахождении Земли в перигелии (от греч.peri - возле, около иhelios - Солнце) — ближайшей к Солнцу точке орбиты — 3 января расстояние равно 147 млн км. В Северном полушарии в это время зима. Самое большое расстояние от Солнца в афелии (от греч. аро — вдали от иhelios - Солнце) — наибольшем расстоянии от Солнца — 5 июля. Оно равно 152 млн км. В это время в Северном полушарии лето.
Рис. 4. Движение Земли вокруг Солнца
Годовое движение Земли вокруг Солнца наблюдают по непрерывному изменению положения Солнца на небе — изменяются полуденная высота Солнца и положение его восхода и захода, меняется продолжительность светлой и темной частей суток.
При движении по орбите направление земной оси не меняется, она всегда направлена в сторону Полярной звезды.
В результате изменения расстояния от Земли до Солнца, а также благодаря наклону земной оси к плоскости ее движения вокруг Солнца на Земле наблюдается неравномерное распределение солнечной радиации в течение года. Так происходит смена времен года, которая характерна для всех планет, у которых наклон оси вращения к плоскости ее орбиты (эклиптики) отличается от 90°. Орбитальная скорость планеты в Северном полушарии выше в зимнее время и меньше в летнее. Поэтому зимнее полугодие длится 179, а летнее — 186 суток.
В результате движения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси к плоскости ее орбиты на 66,5° на нашей планете наблюдается не только смена времен года, но и изменение продолжительности дня и ночи.
Вращение Земли вокруг Солнца и смена времен года на Земле показаны на рис. 81 (дни равноденствия и солнцестояния в соответствии с временами года в Северном полушарии).
Только два раза в год — в дни равноденствия продолжительность дня и ночи на всей Земле практически одинакова.
Равноденствие — момент времени, в который центр Солнца при своем видимом годичном перемещении по эклиптике пересекает небесный экватор. Выделяют весеннее и осеннее равноденствия.
Наклон оси вращения Земли вокруг Солнца в дни равноденствий 20-21 марта и 22-23 сентября оказывается нейтральным по отношению к Солнцу, а обращенные к нему участки планеты равномерно освещены от полюса до полюса (рис. 5). Солнечные лучи на экваторе падают отвесно.
Самый длинный день и самая короткая ночь наблюдаются в день летнего солнцестояния.
Рис. 5. Освещение Земли Солнцем в дни равноденствия
Солнцестояние — момент прохождения центром Солнца точек эклиптики, наиболее удаленных от экватора (точек солнцестояния). Различают летнее и зимнее солнцестояния.
В день летнего солнцестояния 21-22 июня Земля занимает такое положение, при котором северный конец ее оси наклонен в сторону Солнца. И лучи падают отвесно не на экватор, а на северный тропик, широта которого равна 23°27" Круглые сутки освещенными оказываются не только приполюсные районы, но и пространство за ними до широты 66°33" (Полярный круг). В Южном полушарии в это время освещенной оказывается лишь та его часть, которая лежит между экватором и южным Полярным кругом (66°33"). За ним в этот день земная поверхность не освещается.
В день зимнего солнцестояния 21-22 декабря все происходит наоборот (рис. 6). Солнечные лучи уже отвесно падают на южный тропик. Освещенными в Южном полушарии оказываются участки, лежащие не только между экватором и тропиком, но и вокруг Южного полюса. Такое положение продолжается до дня весеннего равноденствия.
Рис. 6. Освещение Земли в день зимнего солнцестояния
На двух параллелях Земли в дни солнцестояния Солнце в полдень находится прямо над головой наблюдателя, т. е. в зените. Такие параллели называются тропиками. На Северном тропике (23° с.ш.) Солнце стоит в зените 22 июня, на Южном тропике (23° ю.ш.) — 22 декабря.
На экваторе день всегда равен ночи. Угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня там изменяются мало, поэтому смена времен года не выражена.
Полярные круги замечательны тем, что являются границами областей, где бывают полярные дни и ночи.
Полярный день — период, когда Солнце не опускается за горизонт. Чем дальше от Полярного круга у полюсу, тем длиннее полярный день. На широте Полярного круга (66,5°) он длится всего одни сутки, а на полюсе — 189 суток. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга полярный день наблюдается 22 июня — в день летнего солнцестояния, а в Южном полушарии на широте южного Полярного круга — 22 декабря.
Полярная ночь длится от одних суток на широте Полярных кругов до 176 суток на полюсах. Во время полярной ночи Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга это явление наблюдается 22 декабря.
Нельзя не отметить такое чудесное явление природы, как белые ночи. Белые ночи — это светлые ночи в начале лета, когда вечерняя заря сходится с утренней и всю ночь длятся сумерки. Наблюдаются они в обоих полушариях на широтах, превышающих 60°, когда центр Солнца в полночь опускается за горизонт не более чем на 7°. В Санкт-Петербурге (около 60° с.ш.) белые ночи продолжаются с 11 июня по 2 июля, в Архангельске (64° с.ш.) — с 13 мая по 30 июля.
Сезонный ритм в связи с годовым движением прежде всего сказывается на освещенности земной поверхности. В зависимости от изменения высоты Солнца над горизонтом на Земле выделяют пять поясов освещенности. Жаркий пояс лежит между Северным и Южным тропиками (тропиком Рака и тропиком Козерога), занимает 40 % земной поверхности и отличается наибольшим количеством приходящего от Солнца тепла. Между тропиками и Полярными кругами в Южном и Северном полушариях находятся умеренные пояса освещенности. Здесь уже выражены сезоны года: чем дальше от тропиков, тем короче и прохладнее лето, тем длиннее и холоднее зима. Полярные пояса в Северном и Южном полушариях ограничены Полярными кругами. Здесь высота Солнца над горизонтом в течение года низкая, поэтому количество солнечного тепла минимально. Для полярных поясов характерны полярные дни и ночи.
В зависимости от годового движения Земли вокруг Солнца находятся не только смена времен года и связанная с ними неравномерность освещенности земной поверхности по широтам, но и значительная часть процессов в географической оболочке: сезонная смена погоды, режим рек и озер, ритмика в жизни растений и животных, виды и сроки сельскохозяйственных работ.
Календарь. Календарь — система исчисления длительных промежутков времени. В основе этой системы лежат периодические явления природы, связанные с движением небесных светил. В календаре используют астрономические явления — смену времен года, дня и ночи, изменение лунных фаз. Первый календарь был египетский, созданный в IV в. до н. э. С 1 января 45 г. Юлий Цезарь ввел Юлианский календарь, которым пользуется до сих пор Русская Православная Церковь. Вследствие того что продолжительность юлианского года больше астрономического на 11 мин 14 с, к XVI в. накопилась «ошибка» в 10 суток — день весеннего равноденствия наступал не 21 марта, а 11 марта. Эта ошибка была исправлена в 1582 г. указом Папы Римского Григория XIII. Счет дней был передвинут на 10 суток вперед, и день после 4 октября предписывалось считать пятницей, но не 5, а 15 октября. День весеннего равноденствия вновь был возвращен на 21 марта, и календарь стал называться Григорианским. Он был введен в России в 1918 г. Однако он тоже имеет ряд недостатков: неодинаковая продолжительность месяцев (28, 29, 30, 31 день), неравенство кварталов (90, 91, 92 дня), несогласованность чисел месяцев по дням недели.
Если внимательно рассмотреть все объекты Солнечной системы, то без сомнения можно сказать, что Земле повезло. При формировании планет именно ей было суждено оказаться в правильном месте, где наиболее гармонично сочетаются все факторы для развития жизни. Парадокс, но даже с развитием прогресса в сфере изучения космоса и информационной доступности, не все люди имеют представление о космических параметрах Земли, а ведь именно их стоит поблагодарить не только человеку, но и всей природе за возможности, которые она предоставляет для развития жизненного цикла. Пора восполнить этот пробел.
Отдельное спасибо орбите, атмосфере и осевому наклону
Земля является третьей по удаленности от главной звезды планетой. Среднее расстояние до Солнца составляет около 149,5 млн.км, оно стало для нее оптимальным в плане соотношения температур - не слишком жарко в дневное и летнее время, и умеренно холодно ночью и зимой.
Земная орбита заслуживает уважения за свое расположение не только благодаря климату, но и за то, что нахождение на данном участке Солнечной системы создало возможности для формирования атмосферы, способствующей зарождению жизни, основу которой составляют азот и кислород.
Обратить внимание следует и на угол наклона земной оси к плоскости орбиты. Он составляет 23 градуса, благодаря ему на планете нет полностью затененных участков, каждый из них попеременно получает нужное количество света и тепла при смене времен года.
Воздух на Земле - это не только кислород...
С самого детства люди знают о значимости кислорода. Однако редко вспоминают о других составляющих.
В первую очередь к ним относится азот — этого газа даже больше, чем первого, в атмосфере по объему и его главная задача - нейтрализовать негативные свойства кислорода. Звучит странно? На самом деле, ничего удивительного нет, ведь если вспомнить химию, то известно, что газ О 2 обладает способностью создавать окислительные реакции, в чистом виде он способен даже сжечь дыхательные пути! Поэтому азот является подушкой безопасности для наших слизистых оболочек носа и легких.
Ну и конечно, немного углекислого газа присутствует, всего несколько сотых долей процента. Почему так мало, если столько людей на планете его ежесекундно выдыхают? Все очень просто: от человека углекислый газ передается растениям, которые при выдохе возвращают кислород в атмосферу. Вот такой круговорот!
Угол наклона земной оси и его дары
Как уже отмечалось выше, он позволяет любой точке планеты заряжаться солнечной энергией. Но не только в этом его заслуги. Наклоненная ось позволяет наблюдать такие явления, как времена года, которые являются следствием того, что на каждой широте солнечные лучи направляются под разными углами, изменяя их в течение всех 365 дней, в результате чего становится то теплее, то холоднее. А на полюсах можно стать свидетелем того, что более 180 дней солнце не заходит с небосвода, а другие 180 суток не восходит, потому что освещает противоположный полюс. Таким образом, за весь орбитальный цикл два полушария по очереди нагреваются и охлаждаются. Когда на одном из них лето - на другом в это же время зимние холода; с осенью и весной все аналогично. В каждое время года меняется продолжительность дня и ночи.
Если бы угол наклона земной оси был нулевым, то картина была бы более блеклой: день и ночь бы стабильно длились по 12 часов, а время года и температура были бы одинаковые, в зависимости от широты. Экватор был бы оазисом лета, средние широты не покидала бы осень, а на полюсах не было бы ни дня, ни ночи, а только вечное утро.
Особые отличия от соседних планет Земной группы
1. Наша планета является самой большой по размеру среди них. Венера, а особенно Марс и Меркурий в своих размерах существенно уступают ей.
2. Только на Земле присутствует кислород в достаточном количестве и в правильном соотношении, что важно для наличия жизни.
3. Имеет самое сильное магнитное поле, которое защищает от радиации и самый крупный естественный спутник - Луну.
4. Единственная из планет Земной группы обладает огромным запасом воды.
5. Расстояние до Солнца — около полутора сотен миллионов километров — оказалось счастливым для нее.
Заключение
Землю можно по праву назвать Раем! Нигде в ближайшей космической округе нет подобных благоприятных условий. И благодарить за это нужно космос, который создал комфортный угол наклона земной оси и благоприятные орбитальные параметры. Ни одна соседняя планета не имеет спутника, подобного Луне, воды, кислорода и жизни, которая в любом случае прекрасна. А от людей требуется только лишь ее любить и беречь. Наша планета этого достойна.
Смена сезонов, из-за которой мы сейчас мерзнем, на самом деле чрезвычайно важна для жизни на Земле . Времена года - важнейший механизм поддержания общего температурного режима на планете. Причина этого явления - наклон оси вращения Земли к плоскости эклиптики. Рене Геллер , сотрудник , считает, что астробиологии пока уделяют недостаточно внимания этому важному факту при оценке возможной обитаемости экзопланет.
«Наклон оси вращения и смена сезонов - важный момент в рассмотрении обитаемости экзопланеты , и он пока что почти полностью игнорируется», - говорит Геллер.
Для заполнения этой лакуны Геллер и его коллеги опубликовали две работы, посвященные эволюции оси наклона планеты под действием гравитационного поля звезды и других планет. Их исследование показало, что со временем наклон уменьшается, и особенно быстро это происходит для планет, находящихся в зонах обитания красных карликов , и именно таких потенциально обитаемых планет больше всего. Наклон оси вращения экзопланеты в таких условиях падает настолько быстро, что жизнь просто не успеет зародиться на подобной планете. Под такой сценарий подпадает и Глизе 581d , один из самых известных кандидатов на существование жизни.
Однако есть и хорошая новость. Для планет размером с Землю, обращающихся около солнцеподобных звезд, время падения наклона до опасного значения составляет миллиарды лет. В такой ситуации находится планета Кеплер-22b , первая похожая на Землю экзопланета в зоне обитания.
Наклон земной оси вращения к плоскости эклиптики сейчас составляет около 23.5 градусов, но его эволюция в геологическом масштабе времени пока неизвестна. В целом этот наклон, а также вращение вокруг собственной оси (смена дня и ночи) приводят к тому, что разница между максимумом и минимумом температур на Земле составляет около 111 градусов. Внушительный перепад, но что будет, если убрать наклон оси Земли?
При наклоне оси вращения менее 5 градусов экваториальные регионы будут всегда получать максимум тепла. Одновременно полюса не будут получать почти ничего: солнечные лучи будут просто «соскальзывать» с поверхности Земли, не нагревая ее, тогда как сейчас южный полюс повернут к Солнцу. В результате образуется мощный градиент температуры в зависимости от широты. В таких условиях все зависит от удачи. Планета может потерять всю свою атмосферу из-за ее нагрева над экватором, в результате которого нагретый воздух будет улетать в космос, преодолевая земное притяжение. Если же этого не случится, то в средних широтах могут быть области, пригодные для жизни.
Планета приобретает наклон оси вращения в ходе формирования под действием гравитационных полей других объектов. Точно так же их гравитационное поле может привести к потере наклона. Группа Геллера провела моделирование этого процесса для Глизе 581d. В моделировании учитывались только сама планета и ее звезда. Поскольку гравитационное поле звезды сильнее притягивает ту сторону, которая к ней ближе, возникают деформирующие приливные силы, изменяющие форму планеты. Возникающее при этом трение приводит к демпфированию угловой скорости планеты и, как результат, уменьшению ее наклона. За аналогичные процессы на Земле ответственна Луна .
«Момент, возникающий при действии приливных и гравитационных сил, стремится расположить планету так, чтобы ее ось вращения была перпендикулярна линии, соединяющей центры масс», - поясняет Геллер.
Время, за которое планета теряет наклон, зависит от звезды. Чем слабее светит звезда, тем ближе должна быть к ней планета, чтобы попасть в обитаемую зону. Для многих звезд планеты должны иметь обриты, не превышающие орбиту Меркурия в Солнечной системе. Но чем ближе планета к звезде, тем сильнее на нее действует гравитация и, значит, тем быстрее она теряет наклон оси вращения.
Для планеты, имеющей размеры и массу Земли и находящейся в зоне обитания звезды, имеющей массу в четверть Солнца наклон оси вращения исчезает менее чем за 100 миллионов лет. Оказывается, для сохранения оси вращения в течение длительного времени условия должны именно такие, в которых мы живем. Земля способна сохранить заметный наклон в течение миллиарда лет только если звезда имеет массу не менее 90% солнечных.
«Мы обнаружили, что похожие на Землю планеты в зонах обитания легких звезд теряют наклон в течение времени, заметно меньшего времени эволюции жизни на Земле», - говорит Геллер.
Наклоны осей сверхземель также должны быстро убывать, если они вращаются около красного карлика. Глизе 581d, сверхземля , обращается вокруг красного карлика массой всего в 31% солнечной, а возраст всей системы составляет около 9 миллиардов лет - в два раза больше, чем у Солнечной системы. Так что эта планета должна была потерять наклон давно.
Кроме потери угла наклона оси вращения, приливные силы вызывают постепенную потерю угловой скорости, в результате чего планета оказывается повернутой одной стороной к светилу. Это еще более губительно для жизни.
Для звезд, сравнимых с Солнцем, зона обитания лежит намного дальше. Земля - один из примеров такой ситуации. Но кроме звезды, есть и другие факторы, влияющие на наклон. Наличие луны и других планет приводит к появлению новых гравитационных сил. В Солнечной системе больше всего следует опасаться Юпитера , но нам повезло. От влияния этой огромной планеты Землю спасла Луна, компенсирующая его гравитационное воздействие.
А вот Марсу не повезло. Влияние Юпитера может поворачивать ось вращения этой планеты на 60 градусов за миллион лет. Такие резкие перепады температур и перемещения ледников были бы фатальны для жизни.
Моделирование с учетом других планет и лун группа Геллера еще не провела из-за большой вычислительной сложности работы. Однако их модель позволяет это сделать. Однако, точный расчет может подождать. В любом случае текущий уровень развития телескопов не позволяет наблюдать вращение экзопланет, так что любая теория, касающаяся наклона оси вращения, не может быть проверена.