題:
地球上哪個地方最靠近太陽?
Camilo Rada
2019-01-21 21:04:06 UTC
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地球上最接近太陽的位置是什麼?

我已經多次問過這個問題,並以各種矛盾的方式回答:

  • 最常見的答案是“厄瓜多爾的欽博拉索火山頂”。這座火山是地球表面上距地球中心最遠的,相當於最近的太陽。這在奇姆布拉佐火山附近以及那裡的旅遊相關人員(這裡是這個答案的一個例子

  • 其他人認為這是 Cayambe火山在厄瓜多爾,它是沿赤道線的最高點(答案示例)。

  • 其他人在厄瓜多爾說珠穆朗瑪峰尼泊爾/中國,因為它是地球上的最高點(示例)。

  • 還有其他人認為這是塞萊卡布爾火山在智利/玻利維亞,因為它是1月5日發生近日點時最接近太陽的緯度最高點(即地球軌道上最接近太陽的點)(示例)。

  • 第五個答案是利坎卡布爾火山,與前一個邏輯相同>在智利/玻利維亞,它與近日點的緯度相當接近,但遠高於Sairecabur。

正確的答案是什麼?為什麼?

地球上哪個位置最靠近太陽?

你是說瞬間親密?因為畢竟地球自轉並且[其軌道進動](https://en.wikipedia.org/wiki/Apsidal_precession)...
@Spencer我在Facebook上進行了此討論,在互聯網上看到這麼多錯誤的答案後,我想像通常所說的那樣在這裡提出問題,並在下面給出我認為是正確的答案。但是,您的觀點正確,您必須將問題鏈接到一段時間。
當前,沒有垂直對象投射陰影的地方。
*地球上**最靠近太陽的位置是什麼?*
@Mazura,不完全,請看下面的答案。特別是$ \ Delta H $部分
我只能假設這是地球離引力中心最遠的部分。否則,您將不得不運行4By計算機模擬以使用地質(tl; dr :) **我們根本沒有的數據來查找。**
相關:[*什麼時候地球最接近太陽?*](https://astronomy.stackexchange.com/q/29271/1462)
我不確定這個問題的優點。您已經自我回答了,但是只有由於問題是故意存在的,才有可能回答。顯然,詢問地球上哪個點最接近太陽而沒有提及“何時”是沒有道理的。一個更適合您答案的問題可能是“地球上最接近太陽的點隨時間變化嗎?”或類似的規定。
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答案可能是在太平洋中部,靠近赤道的某個位置。海平面受重力影響,會被拉向太陽,從而使您多出一兩米。當您平均天數,年數和軌道擺動時,所有其他地方都將抵消。
就像馬祖拉(Mazura)的評論一樣,地球上最靠近太陽的地方可能是與太陽天頂相對應的位置。但是,如果定義了以太陽為中心的切線球體穿過該點,並且發現周圍的山丘或山脈也通過該球體,則該球體內最靠近其中間的任何地理點都將最靠近太陽。
不論天頂在壁櫥近日點是什麼。可能那是海洋中的某個地點,當時可能是也可能不是海洋。
“(曾經在壁櫥近日點)的天頂不一定是最近的點。” -考慮到上下文,地球表面的差異是一些相當隨意的考慮。
六 答案:
Camilo Rada
2019-01-21 21:32:45 UTC
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這是一個有趣的問題,但它缺少對答案至關重要的關鍵因素:時間

地球上最接近太陽的點會有所不同時間,因此可以在任何時候或一段時間內詢問問題。讓我們分析涉及的因素。

在任何給定的時間點,地球表面上最接近太陽的點稱為“ 次太陽點”。該點對應於表面上與連接地球中心與太陽中心的假想線相交的點。換句話說,次太陽點對應於太陽光垂直於地面撞擊地球表面上的點,因此,垂直物體不會投射陰影。

enter image description here

(來自 Wikipedia的圖像:太陽下點

太陽下點的經度與經歷過太陽正午。在格林尼治(實際經度0度)發生於實際正午,並且隨著地球每小時旋轉15度,這將在我們晚一點(UTC 13:00 h UTC)發生在經度15°W,兩個小時之後(14點) :00 UTC),經度為30°W,依此類推。一般而言,您可以將以下公式用於次太陽點的經度( $ \ text {SSP} _ {\ text {long}} $ span>)。

$ \ text {SSP} _ {\ text {long}} = \ left(\ text {UTC} -12 \ right)* 15°$ span>

這是一個簡化的公式,但對於我們的目的而言足夠準確。讓我們以以下日期為例

1969年7月20日世界標準時間20:17

當時,太陽下點的經度為西邊124°15':

$(20+(17/60)-12)* 15°= 124.25°= 124°15'$ span >

尋找太陽下點的緯度要復雜一些,我們需要知道太陽的偏角。緯度等於天坐標的緯度。為此,請使用公式表格或在線計算器,例如 NOAA太陽位置計算器

僅輸入日期,即使這裡的位置無關緊要,我們也需要選擇“ Enter Lat / Long->”,以允許輸入UTC的偏移量為0,否則時間將不會解釋為UTC

從那裡我們可以發現示例日期的太陽偏角為20.58°(20°34'),它對應於次太陽能點的緯度:北20°34'。 >

因此,在1969年7月20日世界標準時間20:17,次太陽點位於20°34'N,124°15'W,在墨西哥和夏威夷之間。那就是那時地球上最接近太陽的那個點。

現在,如果在太陽下點附近有一座很高的山峰會發生什麼?那座山會更靠近太陽嗎?

答案是:可能是。這取決於它相對於次太陽能點的距離和高度。

我們可以根據下圖進行快速計算(在這種近似中,我們假設地球是球形的,太陽是無限遠和其他簡化)

enter image description here

從那裡我們有

$ r-r'= \ Delta H $ span>

$ D = r〜\ theta $ span>( $ \ theta $ span>以弧度為單位)

$ \ frac {r'} {r} = \ cos(\ theta )$ span>

經過一些代數運算後,您可以寫出 $ \ Delta H $ span>的額外高度必須與太陽盡可能接近因為太陽下點是

$ \ Delta H = r \ left(1- \ cos \ left(\ frac {D} {r} \ right)\右)$ span>

其中 $ D $ span>是距離,而 $ r $ span>是地球的半徑(在這種情況下,使用6378.1公里的赤道半徑的意義)

如果繪製該方程式,則會得到以下結果

enter image description here

(垂直軸是對數)

我們可以看到,距太陽下點約10公里,約10米足以比太陽更近。在20公里處大約30米,在100公里處大約800米,在200公里處大約3,000 m,如果您走得更遠,甚至超過340公里,甚至連珠穆朗瑪峰都無法使您更靠近太陽。

所以,最接近太陽的點將是最大化 $ \ text {Altitude}-\ Delta H $ span> 值的任何地理特徵,其中 $ \ text {Altitude} $ span>是地理特徵的高度。我們將該點稱為“ 近鄰”點。我只是用這個名字組成的,但是對於下面的討論它將很方便。

現在,我們了解了確定在給定時刻離太陽最近的點的基礎,我們可以解決這個問題可能是大多數人在問這個問題時要表達的意思:

一年中最接近太陽的地球點是什麼?

要記住的最重要的事實是那一年中地球與太陽之間距離的變化使任何地形特徵甚至地球本身的直徑都相形見war。地球到太陽的距離(中心到中心)從近日點的147,098,074公里(最遠)到日頭點的152,097,701公里(最遠)不等。因此,相差 500萬公里!

近日點發生在1月4日左右,當時太陽偏角約為-23°,因此,太陽下點的緯度約為南緯23°。這就排除了Chimborazo,Cayambe和Everest,因為它們太遠了,無法成為“近鄰”點。相反, Sairecabur(在22.72°S時為5,971 m)和 Licancabur(在22.83°S時為5,916m)是合理的參賽者。

問題是近日點發生在一年中的不同天,以及每年的不同時間,因此,在給定年份中最接近太陽的那個點恰好是那個時候的“近等點”。

人們爭論說Sairecabur或Licancabur是離太陽更近的點,他們隱含地假設地球-太陽的距離在近日點期間沒有太大變化。因此,這些山脈的額外海拔使它們在這一天更接近太陽。不幸的是,這種假設是完全錯誤的。讓我們看看為什麼:

可以通過以下公式獲得地球與太陽的距離的近似值

$ d = \ frac {a (1-e ^ 2)} {1 + e \ cos \ left(\ text {days} \ frac {360} {365.25} \ right)} $ span>

其中 $ a $ span>是地球軌道的半長軸, $ e $ span>是偏心率,而 $ \ text {days} $ span>是自近日點入侵以來經過的天數。要查看此方程式背後的簡化操作,請在此處(請注意,轉換因子360 / 365.25在該鏈接中被錯誤地反轉了,感謝@ PM2Ring指出了這一點)。

如果對近日點求解上述方程式,則前後相隔一天,您會發現相差358公里,半天則相距89公里。因此,如果次太陽能點恰好位於地球的另一側,比說利坎卡布爾火山位於地球的另一側,則該火山需要比次太陽能點高 89 km 那年的太陽。 89公里!

因此,我們可以放棄這樣的想法,即每年每年給定的山可能是離太陽越來越近的點

如果我們用相對於近日點的距離繪製上面的方程,得到以下結果(使用 $ a $ span>和 $ e $ span> from here

enter image description here

在這裡我們可以看到,如果近日點發生的次數比在Licancabur太陽正午之前或之後的3小時,大約6000 m的仰角優勢不足以使它比近日點的近太陽點更接近太陽,即使該點在海平面上。

請注意,三個小時對應於經度45度,在大約緯度下對應於約4,600公里。

因此,可以說Licancabur是地球上有更多機會發生的點在任意一年中最接近太陽的時間。但是,在給定的年份中,它可能是最接近的,也可能不是最接近的,這取決於近日點下次太陽能點的位置。

最後,需要注意的是,地球與太陽之間的距離每年的近日點差異很大。如果您查看這張2001年至2100年之間的近日點表,您會發現近日點經常相差幾千公里

因此,例如,在2001年到2100年之間,到目前為止,最接近的近日點是次年(2020年)的近日點,當次太陽點位於印度洋中部,距離印度洋約12700公里時,會發生這種情況。利坎卡布爾和塞萊卡布爾火山。因此,本世紀最接近太陽的點將是位於羅德里格斯島以南以南約320公里的印度洋中部。

對此說,這個問題地球上哪個點最接近太陽取決於所考慮的時間段。對於每年,每個世紀以及任何其他任意時期,答案都會有所不同。

時間,是的。地質學的最好和唯一的朋友。潘蓋亞最高的山高是多少...?
我認為,如果您假設地球具有完美的圓形軌道,那麼看看哪個點最有趣。或至少假設近日點的準確距離持續2-3天。換句話說,這是驚人的,但是它詳盡無遺。使用一個稍微概括的答案,您至少可以選擇一個點,可以合理地告訴遊客它是離太陽最近的點。
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哦,我完全理解這是錯誤的,但是即使不是純屬虛假,您在度假中被告知的許多故事也被誇大了。我只是說,如果將其概括一下,您可以說與其他一些可能的位置相比,地球上的這一點不算是謊言。但是,您對一個可以顯示將來近鄰點的交互式站點的想法聽起來很有趣。它甚至可能是一張交互式地圖,該地圖將顯示一年中任何時候最接近太陽的線,但是這將需要大量的地形數據和計算能力。
讀者的練習:*地球上什麼地方離太陽最遠?*,我喜歡您如何計算最接近太陽的位置,同時假設太陽無限遠,這當然是正確的,但無論如何都很有趣。
您的問題很具體,但我想知道它是否足夠具體。地球還繞著月球重心旋轉,距離地球中心平均4,671公里。因此,在這一天中,地球不僅距太陽95公里,而且距4,671公里的一部分也可能朝著太陽或遠離太陽移動。您的近日點對於重心可能是準確的(取決於木星和其他行星對其的影響),但是在任何給定時間,地球距近日點的實際距離可能是地球到太陽的最短距離?我們可能需要4體重力模擬才能回答這個問題...
@gerrit我認為,在astropixels.com上的鏈接表上顯示的每個近日點的地球中心到太陽中心的距離的計算中,所有這些動態因素都已考慮在內。但是,月球地球動力學肯定會增加更多誤差,或者使我對近日點附近的距離變化的簡單計算無效。探索會很有趣。無論如何,最終答案不會有太大變化。它仍然取決於所涉及的時間段和一些複雜的天體力學計算。
哇,這是一個極好的解釋,而且細節令人難以置信。如果您考慮太陽的動力學,我覺得您可能會增加更多的複雜性。地表非常動態,當在面對地球的區域中有太陽斑或日冕物質拋射時,地球與太陽之間的距離變化可能遠超過幾公里。或當太陽繞太陽系的重心旋轉時...天空是極限。
據我估計,地球月球動力學的“一天半”值在最壞的情況下會從89 km減小到63 km,也就是說,如果近日點正好發生在新月。在近日線的兩邊(而不是3小時),將在不到4小時的時間內給出一個6000m的峰值以占主導地位。
我認為最後一張圖片後的第二段應該說“對應於經度45度”,而不是“緯度”。
@atturri您說得對!謝謝。我剛剛修好了。
這是一個經過精心研究和解釋的答案。不過,我很好奇,因為這是海底的一個要點-您是否考慮將其高度設為0米或負數?
@Skyler謝謝。我正在考慮其高度為0 m。我認為在這種情況下考慮將海洋視為地球表面的一部分是合理的。
我也認為這個問題沒有道理
Roberto
2019-01-22 08:03:29 UTC
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這是不可能的。太陽耀斑可能超過500,000公里。因此,如果我們將它們視為太陽的一部分,那麼如果發生大的耀斑,地球離太陽更近的那一刻可能與近日點非常不同,這使得其他答案中討論的大部分內容都不相關。

enter image description here

您可能還爭辯說太陽系或太陽風是太陽的一部分,在這種情況下,我們到太陽的距離為零。我不確定這對“太陽”是否非常有用。考慮一下我們通常所說的“我們在地球上”。如果我們“在地球上”,那麼我們就在地下。
地球和太陽之間的距離甚至是五十萬公里太陽耀斑的整個範圍的數百倍。就此答案而言,這是一個非常令人誤解的圖像。
從地球角度看,500,000公里的耀斑約為0.2度。因此(如果地球是一個光滑的球),它可能會將地球的閉合點最多改變0.2度;大約20公里不足以使其他答案無效。
地球與太陽的距離在近日點和頂點之間相差500萬公里;同樣,50萬公里的隨機變化不足以使其他答案完全無關緊要。
Dave Kimble
2019-01-22 07:07:38 UTC
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地球表面上當前太陽直接位於上方的點稱為天頂點。其緯度和經度對應於太陽的偏角和格林威治小時角。

通過n項傅立葉級數,可以將這些數據點近似於任何準確性和時間表。通過使用傅立葉級數的7個術語,可以達到當前十年中六分儀工作足夠的精度。這些術語發佈在航海曆書中。

僅僅因為太陽緊挨著地球上的某個點並不意味著那個點最靠近太陽。為了說明這一點,請考慮對於任何天頂點,我都可以站在1米外的梯子上接近太陽。或考慮到天頂點可能在一個深峽谷中,或在一個高山附近,等等。地球必須是一個完美的球體,天頂點才能與最近的點類似。因此,我認為此答案不能解決問題。
當最高點位於Huascarán以外的太平洋中時,相差可能接近300公里(安第斯山脈的高峰為6700米,是熱帶地區的最高峰)。
您將不得不找到壁櫥近日點的頂峰。如果它不在列表中,我也不會感到驚訝。
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光需要8分鐘才能到達地球。當太陽在頭頂上方時,您會看到的是8分鐘前的太陽。
WBT
2019-01-23 02:13:19 UTC
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地球表面上的任何一個點正經歷 Lahaina Noon,或者如果不是多雲的話,會位於次太陽點並直接指向太陽,比當時地球上的任何其他點都重要。當然,您可以爬到更高的位置,從而更接近太陽。

如果您能夠在拉海納中午在厄瓜多爾的欽博拉索火山頂峰(距地球中心最遠的地方)在近日點,它會盡可能地靠近太陽,並且仍然在地球表面。不過,您可能必須非常幸運或非常有耐心才能做到這一點。

您確實需要極端的耐心,因為當太陽在Chimborazo的緯度下時,您將需要等待大約6000年(給予或接受),直到近日點出現。而且,如果您願意等待那麼長的時間,您可能還需要考慮地球軌道偏心率的周期性變化,這意味著近日點距將在Chimborazo北部向後移動至近日點。您可能需要等待幾個離心率週期,直到Chimborazo發生近日點蝕與最大離心率同時發生。
xpusostomos
2019-01-29 06:22:20 UTC
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這裡有一些很棒的答案,但是我認為簡化的簡單英語答案會有所幫助。除非有任何附近的山脈和各種荒謬之物,否則至六月的冬至最接近太陽的地方就是熱帶巨蟹座的正午。到了冬至,這裡是摩ri座熱帶地區的正午。在春分時,它是赤道的正午。在一年中的其他時間,這是兩者之間的一個比例點(毫無疑問,上述等式在數學上進行了描述)。

M.A. Golding
2019-01-26 09:33:36 UTC
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在任何特定時刻,次太陽點是地球上在那個特定時刻最接近太陽的點。

行星上的次太陽點是其太陽所在的點被認為是直接位於頭頂(在天頂); [1]即,太陽光線正好垂直於其表面撞擊行星。即使在太陽可能看不見的情況下,它也可能意味著在天文物體上最靠近太陽的點。

對於行星上定向和自轉與地球相似的觀測者來說,次太陽該點似乎向西移動,每天繞地球一圈,大約沿著赤道移動。但是,它還會在一年的時間裡在熱帶之間南北移動,所以它像螺旋線一樣呈螺旋狀。

太陽下極點在六月夏至與北迴歸線接觸。摩ri座的冬至。太陽下點在三月和九月的春分點穿過赤道。

當該點經過夏威夷時,發生這種情況的唯一美國州稱為拉海納正午。[2]

此規則有一個小例外。

可以將次太陽能點定義為一個數學點,這樣,從理論上講,某人可以將自己的身體站立在精確的數學次太陽能點上並且其兩條腿和腳都在精確的數學亞太陽點的兩側。​​ p>

因此,該位置靠近精確的數學亞太陽點,並且海拔更高,可能比太陽更近而不是確切的數學太陽點。一個位置離精確的數學亞太陽點越遠,它的高度必須比精確的數學亞太陽點高。

地球的極地半徑為6,356.8公里,赤道半徑為6,378.1公里,因此,赤道處比兩極之一處離地球中心更遠21.3公里,因此不允許小幅變化

地球的太陽底點永遠不會比北迴歸線北更遠,也不會比Captricorn北迴歸線更南,因此在最近的時候在北緯約23度26分鐘以北或在南緯約23度26分鐘以南。

在厄瓜多爾的Chimborazo和Cayambe火山以及智利的Sairecabur和Licancabur火山問題中提到的要點是在熱帶地區,因此有時可能是太陽下的點,而珠穆朗瑪峰在北迴歸線以北,永遠不能是太陽下的點。

如果地球半徑為6,356.8至6,378.1公里,則必須直徑為12,713.6到12,7 56.2公里,因此在任何時候,此時太陽點所在的位置,比那時離太陽最遠的位置,離太陽的距離都要近12713.6至12756.2公里。

地球軌道的半長軸為149,598,023公里,可以視為地球與太陽之間的平均距離。只要地球正好為149,598,023公里,那麼太陽底點就會比離太陽最遠的點距離太陽大約12,713.6至12,756.2公里。

因此,在任何時候,當地球距正好為149,598,023公里時太陽,而太陽下點恰好比距離地球最遠的太陽點更靠近太陽12,756.2公里,兩者之差為11,727.475中的1,即地球與太陽之間的距離的0.0000852。

地球與太陽之間的近日點距離為147,095,000公里,而地球與太陽之間的近日點距離為152,100,000公里,相差5,005,000公里。因為從地球上到Aphelion大約需要半年,即182.625天,所以地球與太陽之間的距離平均每天變化約27,405.886公里。

因此,地球,即使是地球上離太陽最遠的點,在近日點的確切時刻,也應該比一年中任何一天的地球上任何點(甚至是太陽下的點)更靠近太陽。

被重力束縛在地球上的在太空中的宇航員呢?他們的太空艙和太空站計數嗎?無論太空艙和空間站是否算作地球的一部分,地球軌道上的某個宇航員可能離太陽更近,地球軌道上的另一個宇航員離太陽比歷史上任何人類都遠。

那前往月球繞軌道運行或越過月球的阿波羅宇航員呢?由於月球通過重力與地球綁定,因此它算作地球上的一個地方嗎?即使不是,某些阿波羅宇航員也必須比任何其他人類都離地球更遠。

阿波羅飛行任務都持續了至少繞地球繞月軌道的四分之一。月球的降落全部在面向地球的月球的近側,並且在農曆日期間全都在進行,這意味著在月球期間,月球的近側一定已經面向太陽,因此與太陽的距離比地球遠

地球位於1月4日前後最靠近太陽的近日點,大約7月4日位於距太陽最遠的頂峰。

因此,在到達月球軌道的載人飛行任務中,1969年7月16日的阿波羅11號和1971年7月26日至1971年8月7日的阿波羅15號最接近阿菲林,因此他們的宇航員可能走得更遠

以及1968年12月21日至27日的阿波羅8號,1972年12月7日至19日的阿波羅17號以及1972年1月31日的阿波羅14號, 1971年2月9日,大約在1月4日對近日點封閉。因此,執行這些任務之一的宇航員可能已經最接近所有人的太陽了。但我對此表示懷疑。大概是一些在1月4日繞地球軌道運行的宇航員,在一次非常接近近日點的時候,經過了一個接近太陽點的位置,並接近了太陽-或到目前為止距離所有人都不近。



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