Maan kiertorata: elliptinen rata, nopeus, etäisyydet ja vuodenaikojen selitys

Tutustu Maan elliptiseen kiertorataan: nopeus (~108 000 km/h), periheli ja afeli-etäisyydet, valon matka ja selitys vuodenaikoille — selkeä, faktapitoinen katsaus.

Kaikki aurinkokuntamme planeetat kulkevat elliptistä rataa. Tätä rataa kutsutaan kiertoradaksi. Maan kiertorata ei ole täydellinen ympyrä. Jos piirtäisimme Maan kiertoradan paperille täydellisenä ympyränä, viivan leveys olisi suurempi kuin Maan elliptinen rata.

Maan kiertorata kestää noin 365 päivää, jota kutsutaan myös vuodeksi. Tämä tarkoittaa, että 365 päivässä (vuodessa) Maa on kiertänyt Auringon. Tästä voimme päätellä, että Maan kiertonopeus avaruudessa on noin 108 000 kilometriä tunnissa (67 000 mph).

Maan etäisyys Auringosta lähimmillään eli periheli on 146 miljoonaa kilometriä ja kauimmillaan eli afeli 152 miljoonaa kilometriä. Valolta (tai muulta sähkömagneettiselta säteilyltä) kestää hieman yli kahdeksan minuuttia kulkea Auringosta Maahan.

Maapallon vuodenaikojen vaihtelut johtuvat sen 23,44 asteen aksiaalisesta kallistuksesta ja hieman elliptisestä radasta Auringon ympäri.

Kiertorata vaihtelee pitkiä aikoja Milankovitsin syklien mukaan. Nämä syklit ovat yksi tärkeimmistä ilmastonmuutoksen syistä.

Lisätietoa Maan radasta ja nopeudesta

Maan radan elliptisyys on hyvin pieni: orbitalinen eksentrisyys on noin 0,0167. Radan keskimääräinen etäisyys Auringosta on noin 1 astronominen yksikkö (AU) = 149,6 miljoonaa kilometriä. Koska rata ei ole täydellinen ympyrä, Maan nopeus Auringon ympäri vaihtelee: se on hieman suurempi periheelissä ja hiukan pienempi afeelissa. Keskimääräinen nopeus on noin 29,78 km/s, eli noin 107 000 km/h–108 000 km/h. Periheelissä nopeus on noin 30,3 km/s ja afeelissa noin 29,3 km/s (arviot riippuvat pienistä vaihteluista).

Etäisyydet, valo ja aika

Valon kulkuaika Auringosta Maahan on ~8 minuuttia 19 sekuntia (noin 8,3 minuuttia). Vaikka Maan etäisyys Auringosta vaihtelee miljoonilla kilometreillä perihelin ja afelin välillä, tämä etäisyyden muutos on suhteessa pienehkö — noin 3–4 prosenttia — eikä se yksin selitä vuodenaikojen suuria eroja.

Miksi vuodenaikat vaihtelevat?

Tärkein vuodenaikojen aiheuttaja on Maan akselin kallistuma (obliquity) noin 23,44°. Kallistus saa eri puoliskot (pohjoinen ja etelä) saamaan eri määrän Auringon säteilyä vuoden eri aikoina. Kallistus vaikuttaa kahdella tavalla: muuttuu päivän pituus (päivän ja yön suhde) ja Auringon korkeus taivaalla (auringon säteily energian tiheyteen). Näin kesät ovat lämpimämpiä, koska päivä koetaan pidempänä ja aurinko nousee korkeammalle taivaalle.

On hyvä huomata, että perihelin sattuminen tammikuuhun tarkoittaa, että Maa on hieman lähempänä Aurinkoa pohjoisen pallonpuoliskon talvella — mutta tämä etäisyysvaikutus on pieni verrattuna akselin kallistuksen vaikutukseen. Siksi vuodenaikojen vastakkaisuus pohjoisen ja eteläisen pallonpuoliskon välillä (kun pohjoisessa on kesä, etelässä on talvi) johtuu akselin suunnasta suhteessa Auringon sijaintiin.

Milankovits-syklit ja pitkän aikavälin ilmastonmuutokset

Milankovitsin syklit kuvaavat Maan liikettä ja suunnan muutoksia hyvin pitkällä aikavälillä, ja niillä on vaikutusta jääkausien ja lämpimämpien jaksojen ajoitukseen. Pääkomponentit ovat:

• Eksentrisyys (radojen soikeus): vaihtelee useiden kymmenien tuhansien vuosien aikaskaalassa, erityisesti noin 100 000 vuoden periodilla. Tämä muuttaa Maan radan soikeutta ja siten vuodenaikojen voimakkuuden riippuvuutta perihelin ja afelin asennosta.
• Obliquity (aksin kallistuksen suuruus): vaihtelee noin 22,1° ja 24,5° välillä noin 41 000 vuoden syklillä. Suurempi kallistus kasvattaa vuodenaikojen kontrastia.
• Precessio (akselin ja radan suunnan pyöriminen): noin 19 000–23 000 vuoden syklit, jotka muuttavat vuodenaikojen ajoitusta suhteessa perihelille ja afelille.

Nämä tekijät yhdessä vaikuttavat siihen, miten aurinkoenergia jakautuu eri vuodenaikoille ja alueille pitkässä aikavälissä. Milankovitsin syklit eivät yksinään määrää ilmastoa — myös kasvihuonekaasut, maanpinnan muutokset ja muiden tekijöiden vuorovaikutus ovat ratkaisevia — mutta ne ovat olleet tärkeitä viimeisten jääkausien ajoituksessa.

Vuoden pituus ja kalenterit

Kun sanotaan, että Maan kierto Auringon ympäri kestää noin 365 päivää, tarkempi arvo riippuu siitä, mitä "vuotta" mitataan. Siderealinen vuosi (täyden kierroksen aika tähtitaustaan nähden) on noin 365,256 päivää. Tropiikallinen vuosi (se, joka määrää vuodenaikojen toistumisen) on noin 365,2422 päivää. Koska arvo ei ole kokonaisluku, käytämme karkausvuosia (esim. Gregoriaanisen kalenterin säännöt) pitääksemme kalenterin synkronissa vuodenaikojen kanssa.

Yhteenveto

Maan kiertorata on lähes ympyrämäinen mutta hieman elliptinen, ja planeetan nopeus vaihtelee radan kohdan mukaan. Vuodenaikat syntyvät pääasiassa akselin noin 23,44 asteen kallistuksesta, ei etäisyyden vaihtelusta Auringosta. Pitkällä aikavälillä radan muoto, akselin kallistuksen suuruus ja precessio muuttuvat Milankovitsin syklien mukaan, mikä vaikuttaa ilmaston vaihteluihin tuhansien ja kymmenien tuhansien vuosien aikaskaalassa.

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Mitä kutsutaan kaikkien aurinkokuntamme planeettojen kulkemaksi reitiksi?

K: Onko Maan kiertorata täydellinen ympyrä?

K: Mitä maapallolle tapahtuu 365 päivässä?

K: Mikä on Maan kiertonopeus avaruudessa?

K: Mikä on Maan ja Auringon välinen etäisyys, kun Maa on lähimpänä Aurinkoa?

K: Mikä on Maan ja Auringon välinen etäisyys, kun Maa on kauimpana Auringosta?

K: Mitä ovat Milankovitsin syklit ja miten ne vaikuttavat Maan kiertorataan?

Hae kirjaimella