De beweging van de aarde rond de zon was eeuwenlang een mysterie toen zeer vroege sterrenwachters probeerden te begrijpen wat er werkelijk bewoog: de zon aan de hemel of de aarde rond de zon. Het idee van het zonnegerichte zonnestelsel werd duizenden jaren geleden afgeleid door de Griekse filosoof Aristarchus van Samos. Het werd pas bewezen Poolse astronoom Nicolaus Copernicus stelde zijn op de zon gecentreerde theorieën voor in de 16e eeuw en liet zien hoe planeten rond de zon konden draaien.
De aarde draait om de zon in een licht afgeplatte cirkel die een 'ellips' wordt genoemd. In de geometrie is de ellips een curve die rond twee punten loopt die 'foci' worden genoemd. De afstand van het centrum tot de langste uiteinden van de ellips wordt de "halve grote as" genoemd, terwijl de afstand tot de afgeplatte "zijkanten" van de ellips is noemde de "semi-kleine as". De zon staat op één brandpunt van de ellips van elke planeet, wat betekent dat de afstand tussen de zon en elke planeet overal varieert het jaar.
De orbitale kenmerken van de aarde
Wanneer de aarde in zijn baan het dichtst bij de zon staat, bevindt ze zich in het "perihelium". Die afstand is 147.166.462 kilometer en de aarde komt daar elk 3 januari. Dan, op 4 juli van elk jaar, is de aarde zo ver mogelijk verwijderd van de zon, op een afstand van 152,171,522 kilometer. Dat punt wordt "aphelion" genoemd. Elke wereld (inclusief kometen en asteroïden) in het zonnestelsel dat voornamelijk om de zon draait, heeft een periheliumpunt en een aphelium.
Merk op dat voor de aarde het dichtstbijzijnde punt tijdens de winter op het noordelijk halfrond ligt, terwijl het verste punt de zomer op het noordelijk halfrond is. Hoewel er een kleine toename is in zonneverwarming die onze planeet krijgt tijdens zijn baan, correleert deze niet noodzakelijkerwijs met het perihelium en aphelium. De redenen voor de seizoenen zijn meer te danken aan de orbitale kanteling van onze planeet gedurende het hele jaar. Kortom, elk deel van de planeet dat tijdens de jaarlijkse baan naar de zon is gekanteld, zal in die tijd meer worden verwarmd. Als het wegkantelt, is de verwarmingshoeveelheid minder. Dat helpt meer bij te dragen aan de verandering van seizoenen dan de plaats van de aarde in zijn baan.
Nuttige aspecten van de baan van de aarde voor astronomen
De baan van de aarde rond de zon is een maatstaf voor afstand. Astronomen nemen de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon (149.597.691 kilometer) en gebruiken deze als een standaardafstand die de "astronomische eenheid" wordt genoemd (of kortweg AU). Vervolgens gebruiken ze dit als afkorting voor grotere afstanden in het zonnestelsel. Mars is bijvoorbeeld 1.524 astronomische eenheden. Dat betekent dat het iets meer dan anderhalf keer de afstand is tussen de aarde en de zon. Jupiter is 5,2 AU, terwijl Pluto maar liefst 39, 5 AU is.
De baan van de maan
De baan van de maan is ook elliptisch. Het beweegt zich eens in de 27 dagen rond de aarde en als gevolg van getijdevergrendeling toont het ons hier op aarde altijd hetzelfde gezicht. De maan draait niet echt om de aarde; ze draaien eigenlijk om een gemeenschappelijk zwaartepunt dat een barycenter wordt genoemd. De complexiteit van de baan van de aarde-maan en hun baan rond de zon resulteert in de schijnbaar veranderende vorm van de maan vanaf de aarde. Deze wijzigingen worden genoemd fasen van de maan, ga elke 30 dagen door een cyclus.
Interessant is dat de maan langzaam van de aarde weg beweegt. Uiteindelijk zal het zo ver weg zijn dat gebeurtenissen als totale zonsverduisteringen niet meer zullen plaatsvinden. De maan zal nog steeds de zon verduisteren, maar het lijkt niet de hele zon te blokkeren zoals nu het geval is tijdens een totale zonsverduistering.
Andere planetenbanen
De andere werelden van het zonnestelsel die om de zon draaien, hebben vanwege hun afstanden verschillende lengtejaren. Mercurius heeft bijvoorbeeld een baan van slechts 88 aardse dagen. Venus is 225 aardse dagen, terwijl die van Mars 687 aardse dagen is. Jupiter heeft 11,86 aardse jaren nodig om rond de zon te draaien, terwijl Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto respectievelijk 28,45, 84, 164,8 en 248 jaar duren. Deze lange banen weerspiegelen een van Johannes Kepler's wetten van planetaire banen, die zegt dat de tijd die nodig is om de zon te laten draaien evenredig is met de afstand (de halve grote as). De andere wetten die hij bedacht, beschrijven de vorm van de baan en de tijd die elke planeet nodig heeft om elk deel van zijn pad rond de zon te doorlopen.
Bewerkt en uitgebreid door Carolyn Collins Petersen.