Доказательство шарообразности Земли, её вращения вокруг оси и годичного движения вокруг Солнца.

Объяснение таких астрономических явлений, как смена дня и ночи, восход и заход светил связано с вопросом о форме и вращении Земли. Доказательством шарообразности Земли являлись:

1) форма земной тени на диске Луны время лунных затмений;

2) постепенное появление или исчезновение морских судов при их приближении или удалении от берега;

Из дошедших до нас сведений, первые идеи шарообразности Земли высказывали Пифагор (6 век до н.э.), Парменид, Аристотель, а размеры Земного шара впервые определил Эратосфен в 240 году до н.э. Он нашел, что в день летнего солнцестояния в Сиене (нынешний Асуан), Солнце находится в зените, а в Александрии в 7,2°. от него. Расстояние между этими пунктами, расположенных примерно на одном меридиане составляет приблизительно 5000 стадий или 800 км (рис. 2.3). Из этих измерений можно получить, что радиус Земли равен 6366 км (современное значение 6370 км).

Вращение земли самым естественным образом объясняет смену дня и ночи, восход и заход светил. Можно привести следующие доказательства вращения Земли вокруг оси:

1. Поворот с течением времени плоскости качания маятника фуко относительно окружающих его предметов во всех местах Земного шара, кроме его экватора;

2. Сплюснутость Земли вдоль полярной оси, обнаруживаемая из градусных измерений;

3. Отклонение падающих тел к востоку

4. Размыв правых берегов рек, текущих в северном полушарии и левых в южном (закон Бэра).

5. Северо-восточные пассаты в северном полушарии Земли и юго–восточные в южном;

6. Круговые движения в циклонах (против часовой стрелки в северном и по часовой стрелке - в южном полушариях Земли; обратные этим движение в антициклонах);

7. Изменение силы тяжести с широтой (частично объясняемой сплюснутостью Земли) и т. д.

Как уже говорилось, о годичном движении Земли вокруг Солнца догадывались еще ученые античной Греции (Аристарх Самосский в 3 веке до н. э.). Доказательством этому служит:

1) годичный параллакс звёзд;

2) годичная аберрация звёзд;

3) смещение линий в спектрах звёзд с периодом в один год.

Все эти эффекты очень тонкие, проверить их удалось только в 18-19 веках, когда произошла революция в технических средствах наблюдения. Годичное движение Земли вызывает видимые смещение положения близких Звезд относительно более далёких. В течении года близкие звёзды описывают на небе параллактические эллипсы. Годичный параллакс самой близкой звезды a Центавра (Кентавра) p=0,76² (см. раздел 3.12).

Аберрационное смещение вызывается сложением скорости света и скорости движения Земли по орбите. В каждый момент звезда смещается в направлении движения Земли к апексу орбитального движения Земли. Годичное смещение линий в спектрах звёзд объясняется эффектом Доплера.

Пренебрегая влиянием притяжение Луны на Землю, можно доказать, что Земля движется вокруг Солнца по эллипсу с эксцентриситетом е=0,0167(эксцентриситет характеризует сплюснутость эллипса, см. раздел 4). Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса. Расстояние Земли от Солнца изменяется в течение года на ±2.5 млн. км от среднего значения, минимальное в перигелии - 147117000км, максимальное в афелии - 152083000 км. Строго говоря, вокруг Солнца по идеальному эллипсу движется центр тяжести системы Земли- Луна - т.н. барицентр, который расположен на расстоянии 4672 км от центра Земли по направлению к Луне. По радиолокационным наблюдениям среднее расстояние от Земли до Солнца равно 149 600 000 км. или 1 астрономическая единица (1 а. е.). Эта фундаментальная величина выводилась из определения Солнечного параллакса.