Maa orbiit: määratlus, kestus, kiirus, periheel ja aphelion

Kõik meie päikesesüsteemi planeedid liiguvad mööda peaaegu elliptilisi radu. Seda rada nimetatakse orbiidiks. Maa orbiit ei ole täiuslik ring: kui joonistaksime selle paberile täiusliku ringina, oleks joone laius sageli suurem kui Maa tegelik elliptiline rada. Maa orbiidi kujunemisel ja pikkuselt määramisel avaldavad mõju ka teiste taevakehade gravitatsioonilised moonutused.

Kestus — aasta ja eri aastatüübid

Maa teeb Päikese ümber tiiru ligikaudu 365 päeva jooksul. Siiski on oluline eristada täpsemaid mõisteid:

Tropeiline aasta (aeg kahe sama päikeseasendi vahel, nt talvine pööripäev → järgmine talvine pööripäev) on ligikaudu 365,2422 päeva — see määrab aastaaegade tsükli ja kalenderajastuse.
Sidereaalne aasta (kestus, mille jooksul Maa teeb ühe pöörde suhtes kaugetele tähtedele) on umbes 365,256 päeva.

Kalendris kasutatakse ligikaudseaks väärtuseks 365 päeva ja lisatakse iga nelja aasta järel liigaasta, et kompenseerida murdosa päeva („leap year“).

Kiirus — keskmine ja varieeruv liikumine

Maa keskmine orbitaline kiirus ümber Päikese on umbes 29,78 km/s, mis on umbes 107 200 km/h (≈67 000 mph). Kuna orbiit on elliptiline, on kiirus varieeruv: Maa liigub kiiremini periheelis ja aeglasemalt apheelis (Kepleri teise seaduse tõttu — võrdsetes ajavahemikes kujuneb võrdsed pindalad). Ligikaudsed väärtused:

kiirus periheelis: ~30,29 km/s (~109 000 km/h)
keskmine kiirus: ~29,78 km/s (~107 200 km/h)
kiirus apheelis: ~29,29 km/s (~105 400 km/h)

Kepleri kolmas seadus seob orbiidi suuruse (semimajor-telje pikkuse) ja perioodi matemaatiliselt.

Kaugused — 1 aü ja periheel/apheelion

Maa keskmine kaugus Päikesest ehk semimajor-telg on umbes 1 astronoomiline ühik (1 AU) = 149,6 miljonit kilomeetrit. Täpsemalt:

periheel (Maa lähim punkt Päikese suhtes): umbes 147,1 miljonit km (≈0,983 AU) — tavaliselt jaanuari alguses;
apheel (Maa kaugeim punkt): umbes 152,1 miljonit km (≈1,017 AU) — tavaliselt juuli alguses.

Valgusel kulub Päikeselt Maale jõudmiseks umbes 8 minutit ja 20 sekundit (umbes 499 sekundit).

Orbiidi kuju — ekstsentrilisus ja planeedi vahetused

Maa orbiidi ekstsentrilisus on väike, ligikaudu 0,0167, mistõttu orbiidi erinevus ringist on tagasihoidlik. See tähendab, et periheel ja apheel erinevad üksteisest vaid paar protsenti kaugusest. Kuju ja orientatsiooni muudavad aeglaselt:

gravitaalsed mõjutused teistelt planeetidelt (eriti Jupiterilt ja Saturnilt),
pikkajalised tsüklid (vt Milankovitš),
apsidaalne ja kaldus pretsessioon ning muud dünaamilised protsessid.

Hooajad ja aksiaalne kalle

Maal toimuvad hooajalised muutused on tingitud peamiselt selle ≈23,44° aksiaalsest pöörlemiskaldest suhtes orbiidi tasapinna (eekliptika). Aksiaalse kalle määrab, milline poolkera saab aasta eri aegadel rohkem päikeseenergiat — seega suved ja talved — ning mitte Maa kaugus Päikesest. Orbiidi kergelt elliptiline kuju annab hooajatele väikese, aga tähtsusetu lisamuutuse.

Pikaajalised muutused: Milankovitši tsüklid ja kliimamuutused

Orbiidi ja Maa pöörlemissüsteemi pikaajalised kõikumised — tuntud kui Milankovitši tsüklid — mõjutavad globaalse kliima mustreid. Peamised komponendid:

ekstsentrilisuse kõikumised (~100 000 aasta skaalal) — muudavad Maa orbiidi kuju;
aksiaalse kallete (obliquity) kõikumised (~41 000 aastat) — muutuvad hooajaline kontrast;
pretsessioon (pöörlemistelg ja orbiidi orientatsiooni muutused) — ~21 000–26 000 aasta skaalal, mõjutab aastaaegade esinemist orbiidi eri osades.

Need tsüklid on olulised pikaajaliste kliimamuutuste, nt jäätumistsüklite, seletamisel.

Lühikokkuvõte ja praktilised mõjud

Maa orbiit on peaaegu ringikujuline ellips, mille keskmine kaugus Päikesest on ~1 AU (≈149,6 miljonit km). Orbiidi kestus on ~365,24 päeva (tropiline aasta), keskmine orbitaline kiirus ~29,78 km/s ning periheel ja apheel on ligikaudu 147,1 ja 152,1 miljoni kilomeetri kaugusel. Hooajad tulenevad peamiselt Maa ≈23,44° aksiaalsest kallest, mitte kaugusest Päikesest. Pikemaajalised muutused ja kliimamuutused on mõjutatud Milankovitši tsüklitest ning teiste taevakehade gravitatsioonilistest mõjudest.

Seotud lingid

Küsimused ja vastused

K: Kuidas nimetatakse rada, mida järgivad kõik meie päikesesüsteemi planeedid?

V: Teekonda, mida kõik meie päikesesüsteemi planeedid läbivad, nimetatakse orbiidiks.

K: Kas Maa orbiit on täiuslik ring?

V: Ei, Maa orbiit ei ole täiuslik ring.

K: Mis juhtub Maaga 365 päeva jooksul?

V: 365 päeva (aasta) jooksul käib Maa ümber Päikese.

K: Milline on Maa tiirlemiskiirus kosmoses?

V: Maa tiirlemiskiirus kosmoses on umbes 108 000 kilomeetrit tunnis (67 000 mph).

K: Kui suur on Maa ja Päikese vaheline kaugus, kui Maa on Päikesele kõige lähemal?

V: Maa ja Päikese vaheline kaugus, kui Maa on Päikesele kõige lähemal, on 146 miljonit kilomeetrit (91 miljonit miili).

K: Kui suur on Maa ja Päikese vaheline kaugus, kui Maa on Päikesest kõige kaugemal?

V: Maa ja Päikese vaheline kaugus, kui Maa on Päikesest kõige kaugemal, on 152 miljonit kilomeetrit (94 miljonit miili).

K: Mis on Milankovitši tsüklid ja kuidas need mõjutavad Maa orbiiti?

V: Milankovitši tsüklid on pikaajalised muutused Maa orbiidil ja need on üks peamisi kliimamuutuste põhjusi.