Орбітальний рух землі
У 2 столітті видатний олександрійський астроном, географ і оптик Клавдій Птолемей (90-160) в своїй головній праці «Альмагест» висловив припущення про центральне положення Землі у Всесвіті (геоцентрична система світу). Наступне за Птолемеєм час не було сприятливим для подальшого розвитку знань про будову світу.
У 9-11вв. значні дослідження були виконані арабськими вченими. Філософ, астроном і геодезист Біруні (Абу Рейхан аль Біруні, 973-1048) з Туркестану першим на Середньому Сході припустив, що Земля рухається навколо Сонця.
І тільки на початку 16 століття Коперник довів, що видиме добове рух усіх небесних світил пояснюється обертанням самої Землі навколо своєї осі, а позірна річний рух Сонця і дуже складні орбіти планет - круговими рухами останніх і самої Землі навколо нерухомого Сонця. Незмінна площину, в якій рухається Земля навколо Сонця, отримала назву екліптики (від грецького - затемнення).
Хоча основні положення Коперника, що сама Земля обертається навколо осі і рухається навколо Сонця, були чисто умоглядними і не могли бути доведені в той час ніякими фактами, проте і тієї простоти всього світогляду, яка слідувала з них, вже було достатньо, щоб переконання в їх істинності стало поступово зміцнюватися.
Данська астроном Тихо Браге (1546-1601) на підставі власних спостережень світил і зірок відкинув систему Коперника і запропонував свою власну, по якій все планети також рухалися навколо Сонця, але воно разом з усіма планетами рухається навколо нерухомої Землі. Продовжити обробляти свій багатющий наглядовий матеріал він заповідав молодому німецькому математику Кеплеру (1571-1630).
Приступаючи до своїх досліджень руху планет на основі спостережень Тихо Браге, Кеплер допускав, що всі вони, в тому числі і Земля, рухаються щодо нерухомого Сонця по деяким плоским замкнутих кривих.
1. Орбіта-якої планети є еліпс, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.
2. Площа еліптичного сектора, описуваного радіусом вектором планети, зростає пропорційно часу.
3. Квадрати продолжительностей оборотів планет пропорційні
кубів їх середніх відстаней від Сонця.
Всі три закони Кеплера виявляються точними і для комет, що належать до Сонячної системи і рухаються по дуже розтягнутим еліптичних орбітах.
Але наука не могла задовольнятися емпіричними законами, відкритими Кеплером. Треба було пояснити ці закони, знайти причину, чому планети рухаються саме так, а не
Ріс.1.17. Рух Землі навколо Сонця
інакше. І це зробив великий Ньютон, який довів, що сила, яка обумовлює рух
кожної планети навколо Сонця по законам Кеплера, прямо пропорційна масам обох цих тіл і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.
Земля обертається навколо Сонця (ріс.1.17) по еліптичній орбіті із середньою швидкістю 29,765км / с. Разом з Сонцем Земля бере участь в русі навколо центру Галактики із середньою швидкістю 300 км / с, здійснюючи
один оборот за 200-230 млн. років. Цей період називається галактичним роком.
Орбітальна швидкість Землі коливається від 29,27км / с в афелії на відстані 152,1 млн. Км від Сонця до 30,27км / с в перигелії на відстані 147,1 млн. Км від Сонця. Період повного обертання Землі навколо центрального світила (щодо зірок) становить 365 діб 6 години 9 хвилин 10 секунд (365,25636 середніх сонячних діб). Цей період називають зоряним або сидерическим роком. Період обертання, що обчислюється в сонячній добі (365,2422 сонячних діб), називається тропічним роком. Тропічний рік містить 366,2422 зоряної доби. Довжина тропічного року в 365, дві тисячі чотиреста двадцять два середніх сонячних діб буде залишатися такою ж приблизно до 2700 року.
У єгиптян цивільний рік містив в собі рівно 365 днів і поділявся на 12 місяців по 30 днів. Решта 5 днів просто додавалися в кінці року. Отже, кожен рік у них починався на ¼ доби раніше попереднього і міг знову збігатися з тропічним через 1 460 років.
За своєю точністю Григоріанський календар відповідає найсуворішим вимогам сучасності. Помилка в одну добу нагромаджується в ньому приблизно лише за 3300 років.
Зауважимо, що ще з давніх часів зберігся семиденний період або тиждень, який виходить із звичаю називати дні по іменах Сонця, Місяця, Марса, Меркурія, Юпітера, Венери і Сатурна. Різні роки і місяці починаються з різних днів. Це пояснюється тим, що простий рік містить 52 тижні плюс 1 день, а високосний - 52 тижні плюс 2 дні. Але так як ціле число днів міститься в 4-х Юліанських роках, то тільки через 28 років все числа місяців повторяться в колишні дні тижня. Цей 28-річний період називається циклом або колом Сонця.
Історичні дослідження календарів стародавніх слов'ян 2-4 століть н.е. підтверджують, що вчені Київської Русі досить повно знали закономірності руху Сонця, Землі і Місяця, точно визначали довжину сонячного і місячного року, їх взаємозв'язок, знали найдавнішу семиденний тиждень і високосні роки.
Ріс.1.18. Річному рухові Сонця по 12 сузір'ям Зодіаку
(Рух Сонця показано стрілкою)