坐地日行八万里,巡天遥看一千河,不算不知道,一算吓一跳,宇宙真奇妙!
在宇宙中运动是绝对的,静止是相对的。地球在自转的同时还带着我们围绕着太阳公转。地球围绕太阳一周的时间我们称之为1年。
1年的时间大约是365天。1年的时间内地球围绕着太阳转了多远呢?
地球围绕太阳公转的轨道是一个椭圆。地球位于近日点的时候距离太阳大约1.471亿公里,位于远日点的时候距离太阳大约1.521亿公里。
两者相差了大约500万公里。这样我们可以地球的公转轨道周长大约是9.4亿公里。
由于地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆形,所以想要准确算出地球轨道的周长其实有些困难,这是因为椭圆周长的计算公式无法用初等形式表达出来。
不过有几个比较好用的近似公式可以较为精确地计算出椭圆的周长,例如,著名的印度数学家拉马努金发现的椭圆周长近似公式:
L≈π{3(a+b)-√[(3a+b)(a+3b)]}
其中a是椭圆的半长轴,b是椭圆的半短轴。
或者也可以用如下的近似公式来计算椭圆的周长:
L≈4[(a+b)-(4-π)·ab/(a+b)]
此外,由于地球受到月球的引力摄动,所以地球的近日点和远日点的距离是在不断变化的,这样导致地球椭圆轨道的半长轴和半短轴也不是固定的。
不过这种变化每年差异不大,我们可以近似认为地球的半长轴和半短轴在短时间内是个固定值。维基百科上给出的地球轨道半长轴为149598023千米,偏心率为0.0167。
根据半短轴的计算公式:b=a√(1-e^2),可以求出半短轴为149577161千米。把地球椭圆轨道的半长轴和半短轴代入椭圆周长的近似公式,可以算出地球轨道的周长约为939,886,561千米,大约为9.4亿千米。
也许有很多人都认为大概就是这样的距离,但实际的距离比这个还要大很多。有的人看到这里肯定会有疑问了,如果是按照原的周长公式来计算,那么所得出来的这个结果基本上也就这个数字了,可能这个数字并不是很准确,但因实际上应该是比较符合它的路程才对。
我们有的人可能应该已经忘了,地球是在围绕着太阳运行的,当我们将太阳当作是静止的时候,上面计算的这个结果才是正确的。但是至少我们都知道,太阳并不是静止的,它也会围绕着银河系的中心运转,而且这个速度还真的不小,这个相对速度大概是250千米每秒。
地球绕太阳运转一圈所需要的时间,大概就是一年,那么按照一年的时间来计算,大概就拥有365天,每天拥有24个小时,每个小时要拥有60分钟,而每分钟就拥有60秒,那么一年中大概就拥有31536000秒,那么这个再乘以太阳公转速度的话,大概就是78.84亿千米。
所得出的这两个数值,其实还是要通过合成,才能得到最终的结果,但是还有一个问题又来了,就是我们现在所得到的这些数值,基本上都是以银河系中心静止的状态来计算的,所以就算我们现在将它按照合成的方法计算出来,也无法得到一个相对比较准确的数值,而且这个误差还是比较大的。
地球绕太阳一圈,还要自转365圈,同时月亮还要绕地球转12圈多,而我们却在地球上感觉不出来,不是有个“坐地日行八万里”吗。
地球赤道自转一周4万公里,我们自己规定要用24小时,但地球绕太阳一周却需要9.4亿公里。
要用365×24小时,算下来我们跟着地球一边时速1700公里的速度自转还要一边时速10.73万公里围着太阳转,还要时速90万公里的速度围着银河系转。
我们却感觉不出来,真是太有意思了。
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