Într-un an, pământul face o revoluție completă în jur. În ce direcție se rotește pământul? Renaștere și timpuri moderne

Indiferent de faptul că mișcările constante ale planetei noastre sunt de obicei imperceptibile, diverse fapte științifice au dovedit de mult că planeta Pământ se mișcă pe o traiectorie proprie, strict definită, nu numai în jurul Soarelui, ci și în jurul axa proprie. Acesta este ceea ce determină masa fenomenelor naturale observate de oameni în fiecare zi, cum ar fi, de exemplu, schimbarea orei zilei și a nopții. Chiar și în acest moment, citind aceste rânduri, ești într-o mișcare constantă, mișcare, care se datorează mișcării planetei tale natale.

mișcare intermitentă

Este interesant că viteza Pământului în sine nu este o valoare constantă, din motive pe care oamenii de știință, din păcate, nu au putut să le explice până la acel moment, totuși, se știe cu siguranță că fiecare dintre secolele Pământul încetinește oarecum. viteza de rotație obișnuită cu o sumă egală cu aproximativ 0, 0024 secunde. Se crede că o astfel de anomalie este direct legată de un fel de atracție lunară, care provoacă fluxul și refluxul, pe care planeta noastră cheltuiește și o proporție semnificativă din propria energie, ceea ce „încetinește” rotația sa individuală. Așa-numitele proeminențe de maree, care se deplasează de obicei în direcția opusă Pământului, provoacă apariția anumitor forțe de frecare, care, în conformitate cu legile fizicii, sunt principalul factor inhibitor într-un sistem spațial atât de puternic precum Pământul.

Desigur, chiar nu există nicio axă, este o linie imaginară care ajută la efectuarea calculelor.

Într-o oră, se crede că Pământul face o revoluție de 15 grade. Cât de mult se întoarce complet în jurul axei, nu este greu de ghicit: 360 de grade - într-o zi la 24 de ore.

Ziua la ora 23

Este clar că Pământul se întoarce în jurul propriei axe în 24 de ore cunoscute oamenilor - o zi obișnuită a Pământului, sau mai degrabă, în 23 de ore, minute și aproape 4 secunde. Mișcarea are loc invariabil din partea de vest spre est și nimic altceva. Este ușor de calculat că în astfel de condiții, viteza la ecuator va ajunge la aproximativ 1670 de kilometri pe oră, scăzând treptat pe măsură ce se apropie de poli, unde trece lin la zero.

Este imposibil de detectat cu ochiul liber rotația efectuată de Pământ cu o viteză atât de gigantică, deoarece toate obiectele din jur se mișcă împreună cu oamenii. Toate planetele din sistemul solar fac mișcări similare. Deci, de exemplu, Venus are o viteză de mișcare mult mai mică, motiv pentru care ziua sa diferă de cea a pământului de peste două sute patruzeci și trei de ori.

Cele mai rapide planete cunoscute astăzi sunt Jupiter și planeta Saturn, care își fac rotația completă în jurul axei în zece, respectiv zece ore și jumătate.

Trebuie remarcat faptul că rotația Pământului în jurul axei sale este un fapt extrem de interesant și necunoscut, care necesită un studiu mai atent de către oamenii de știință din întreaga lume.

Rotația Pământului este una dintre mișcările Pământului, care reflectă multe fenomene astronomice și geofizice care au loc pe suprafața Pământului, în intestinele sale, în atmosferă și oceane, precum și în spațiul apropiat.

Rotația Pământului explică schimbarea zilei și a nopții, mișcarea zilnică vizibilă a corpurilor cerești, rotația planului de balansare a unei sarcini suspendate pe un fir, deformarea corpurilor în cădere spre est etc. Datorită rotației al Pământului, corpurile care se deplasează de-a lungul suprafeței sale sunt afectate de forța Coriolis, a cărei influență se manifestă în subminarea malurilor drepte ale râurilor din emisfera nordică și stânga - în emisfera sudică a Pământului și în unele caracteristici ale Pământului. circulatia atmosferica. Forța centrifugă generată de rotația Pământului explică parțial diferențele de accelerație a gravitației la ecuator și polii Pământului.

Pentru a studia modelele de rotație a Pământului, sunt introduse două sisteme de coordonate cu o origine comună în centrul de masă al Pământului (Fig. 1.26). Sistemul terestru X 1 Y 1 Z 1 participă la rotația zilnică a Pământului și rămâne nemișcat în raport cu punctele de pe suprafața pământului. Sistemul de coordonate a stelelor XYZ nu are legătură cu rotația zilnică a Pământului. Deși începutul său se mișcă în spațiul mondial cu o oarecare accelerație, participând la mișcarea anuală a Pământului în jurul Soarelui în galaxie, dar această mișcare a stelelor relativ îndepărtate poate fi considerată uniformă și rectilinie. Prin urmare, mișcarea Pământului în acest sistem (precum și orice obiect ceresc) poate fi studiată conform legilor mecanicii pentru un cadru de referință inerțial. Planul XOY este aliniat cu planul ecliptic, iar axa X este îndreptată către punctul echinocțiului vernal γ al epocii inițiale. Este convenabil să luați axele principale ale inerției Pământului ca axe ale sistemului de coordonate al Pământului; este posibilă și o altă alegere de axe. Poziția sistemului pământesc în raport cu sistemul stelar este de obicei determinată de trei unghiuri Euler ψ, υ, φ.

Fig.1.26. Sisteme de coordonate utilizate pentru studiul rotației Pământului

Informațiile de bază despre rotația Pământului sunt furnizate de observațiile mișcării zilnice a corpurilor cerești. Rotația Pământului are loc de la vest la est, adică. în sens invers acelor de ceasornic, privit de la Polul Nord al Pământului.

Înclinarea medie a ecuatorului față de ecliptica epocii inițiale (unghiul υ) este aproape constantă (în 1900 era egală cu 23° 27¢ 08.26² și a crescut cu mai puțin de 0.1² în timpul secolului al XX-lea). Linia de intersecție a ecuatorului Pământului și ecliptica epocii inițiale (linia nodurilor) se deplasează încet de-a lungul eclipticii de la est la vest, mișcându-se cu 1° 13¢ 57,08² pe secol, în urma căreia unghiul ψ se modifică cu 360° în 25.800 de ani (precesiune). Axa instantanee de rotație a OR aproape întotdeauna coincide cu cea mai mică axă de inerție a Pământului. Unghiul dintre aceste axe, conform observațiilor făcute de la sfârșitul secolului al XIX-lea, nu depășește 0,4².

Perioada de timp în care Pământul face o rotație în jurul axei sale față de un punct de pe cer se numește zi. Punctele care determină durata zilei pot fi:

punctul echinocțiului de primăvară;

Centrul discului vizibil al Soarelui, deplasat de aberația anuală („Soarele adevărat”);

· „Mean Sun” - un punct fictiv, a cărui poziție pe cer poate fi calculată teoretic pentru orice moment de timp.

Trei perioade diferite de timp determinate de aceste puncte sunt numite zile siderale, zile solare adevărate și, respectiv, zile solare medii.

Viteza de rotație a Pământului este caracterizată de valoarea relativă

unde Pz este durata zilei pământului, T este durata unei zile standard (atomice), care este egală cu 86400s;

- viteze unghiulare corespunzătoare zilelor terestre și standard.

Deoarece valoarea lui ω se modifică numai în a noua - a opta zecimală, atunci valorile lui ν sunt de ordinul 10 -9 -10 -8 .

Pământul face o revoluție completă în jurul axei sale în raport cu stele într-o perioadă mai scurtă de timp decât în ​​raport cu Soarele, deoarece Soarele se mișcă de-a lungul eclipticii în aceeași direcție cu care se rotește Pământul.

Ziua siderale este determinată de perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale față de orice stea, dar întrucât stelele au o mișcare proprie și, în plus, foarte complexă, s-a convenit ca începutul zilei siderale să fie numărat. din momentul punctului culminant superior al echinocțiului de primăvară, iar intervalul de timp dintre două climaxuri superioare succesive ale echinocțiului de primăvară situate pe același meridian.

Datorită fenomenelor de precesiune și nutație, poziția relativă a ecuatorului ceresc și a eclipticii este în continuă schimbare, ceea ce înseamnă că locația echinocțiului de primăvară pe ecliptică se schimbă în mod corespunzător. S-a stabilit că o zi sideală este cu 0,0084 secunde mai scurtă decât perioada reală de rotație zilnică a Pământului și că Soarele, mișcându-se de-a lungul eclipticii, atinge punctul echinocțiului de primăvară mai devreme decât atinge același loc față de stele.

Pământul, la rândul său, se învârte în jurul Soarelui nu într-un cerc, ci într-o elipsă, așa că mișcarea Soarelui ni se pare neuniformă față de Pământ. Iarna, adevărata zi solară este mai lungă decât vara.De exemplu, la sfârșitul lunii decembrie sunt 24 ore 04 minute 27 secunde, iar la mijlocul lunii septembrie - 24 ore 03 minute. 36 sec. Unitatea medie a unei zile solare este considerată a fi 24 de ore și 3 minute. 56,5554 secunde timp sideral.

Viteza unghiulară a Pământului în raport cu Soarele, datorită elipticității orbitei Pământului, depinde de perioada anului. Pământul orbitează cel mai lent când se află la periheliu, cel mai îndepărtat punct al orbitei sale de Soare. Ca urmare, durata zilei solare adevărate nu este aceeași pe tot parcursul anului - elipticitatea orbitei modifică durata zilei solare adevărate conform unei legi care poate fi descrisă de o sinusoidă cu o amplitudine de 7,6 minute. si o perioada de 1 an.

Al doilea motiv pentru neuniformitatea zilei este înclinarea axei pământului spre ecliptică, ceea ce duce la mișcarea aparentă a Soarelui în sus și în jos de la ecuator în timpul anului. Ascensiunea dreaptă a Soarelui în apropierea echinocțiului (Fig. 1.17) se modifică mai lent (deoarece Soarele se mișcă la un unghi față de ecuator) decât în ​​timpul solstițiilor, când se deplasează paralel cu ecuatorul. Ca urmare, la durata unei zile solare adevărate se adaugă un termen sinusoidal cu o amplitudine de 9,8 minute. și o perioadă de șase luni. Există și alte efecte periodice care modifică durata zilei solare adevărate și depind de timp, dar sunt mici.

Ca urmare a acțiunii comune a acestor efecte, cele mai scurte zile solare adevărate sunt observate în perioada 26-27 martie și 12-13 septembrie, iar cele mai lungi - în 18-19 iunie și 20-21 decembrie.

Pentru a elimina această variabilitate, se folosește ziua solară medie, legată de așa-numitul Soare mediu - un punct condiționat care se deplasează uniform de-a lungul ecuatorului ceresc și nu de-a lungul eclipticii, ca Soarele real, și coincide cu centrul Soarelui. la momentul echinocţiului de primăvară. Perioada de revoluție a Soarelui mediu în sfera cerească este egală cu anul tropical.

Ziua solară medie nu este supusă modificărilor periodice, ca și ziua solară adevărată, dar durata ei se modifică monoton datorită modificării perioadei de rotație axială a Pământului și (într-o măsură mai mică) odată cu modificarea lungimii celei tropicale. an, crescând cu aproximativ 0,0017 secunde pe secol. Astfel, durata zilei solare medii la începutul anului 2000 a fost egală cu 86400,002 secunde SI (secunda SI se determină folosind procesul periodic intra-atomic).

O zi siderale este 365,2422/366,2422=0,997270 zile solare medii. Această valoare este un raport constant între timpul sideral și cel solar.

Timpul solar mediu și timpul sideral sunt legate prin următoarele relații:

24h mier timpul solar = 24h. 03 min. 56,555 sec. timp sideral

1 oră = 1h. 00 min. 09.856 sec.

1 min. = 1 min. 00.164 sec.

1 sec. = 1,003 sec.

24 de ore timp sideral = 23 ore 56 minute 04.091 sec. cf. timpul solar

1 oră = 59 minute 50,170 sec.

1 min. = 59,836 sec.

1 sec. = 0,997 sec.

Timpul în orice dimensiune - sideral, adevărat solar sau mediu solar - este diferit pe diferite meridiane. Dar toate punctele situate pe același meridian în același timp au aceeași oră, care se numește timp local. Când vă deplasați de-a lungul aceleiași paralele către vest sau est, ora la punctul de plecare nu va corespunde cu ora locală a tuturor celorlalte puncte geografice situate pe această paralelă.

Pentru a elimina într-o oarecare măsură acest neajuns, canadianul S. Fleshing a sugerat introducerea orei standard, i.e. un sistem de numărare a timpului bazat pe împărțirea suprafeței Pământului în 24 de fusuri orare, fiecare dintre ele fiind la 15 ° față de zona vecină în longitudine. Flushing a trasat 24 de meridiane majore pe harta lumii. La aproximativ 7,5 ° la est și vest de ele, limitele fusului orar al acestei zone au fost reprezentate condiționat. Ora aceluiași fus orar în fiecare moment pentru toate punctele sale a fost considerată aceeași.

Înainte de Flushing, hărți cu diferite meridiane principale au fost publicate în multe țări ale lumii. Deci, de exemplu, în Rusia, longitudinile au fost numărate de la meridianul care trecea prin Observatorul Pulkovo, în Franța - prin Observatorul din Paris, în Germania - prin Observatorul din Berlin, în Turcia - prin Observatorul de la Istanbul. Pentru a introduce ora standard, a fost necesar să se unifice un singur meridian inițial.

Ora standard a fost introdusă pentru prima dată în Statele Unite în 1883 și în 1884. la Washington, la Conferința Internațională, la care a participat și Rusia, s-a luat o decizie convenită la ora standard. Participanții la conferință au convenit să considere meridianul Observatorului Greenwich drept meridianul inițial sau zero, iar ora solară medie locală a meridianului Greenwich a fost numită timp universal sau mondial. La conferință a fost stabilită și așa-numita „linie a datei”.

Ora standard a fost introdusă în țara noastră în 1919. Luând ca bază sistem international pe harta RSFSR au fost marcate fusurile orare și frontierele administrative care existau la acel moment, fusurile orare de la II la XII inclusiv. Ora locală a fusurilor orare situate la est de meridianul Greenwich crește cu o oră de la centură la centură și scade cu o oră la vest de Greenwich.

Când se numără timpul în zile calendaristice, este important să se stabilească la ce meridian începe o nouă dată (ziua lunii). Prin acord internațional, linia de schimbare a datei se desfășoară în cea mai mare parte de-a lungul meridianului, care este la 180 ° distanță de Greenwich, retrăgându-se de acesta: la vest - lângă insula Wrangel și Insulele Aleutine, la est - în largul coastei Asiei , insulele Fiji, Samoa, Tongatabu, Kermandek și Chatham.

La vest de linia de dată, ziua lunii este întotdeauna cu una mai mult decât la est de ea. Prin urmare, după trecerea acestei linii de la vest la est, este necesar să scădeți numărul lunii cu una, iar după ce o traversați de la est la vest, să-l măriți cu una. Această schimbare de dată se face de obicei la miezul nopții cel mai apropiat după trecerea liniei internaționale de dată. Este clar că noua lună calendaristică și Anul Nouîncepe pe linia internațională a datei.

Astfel, meridianul prim și meridianul de 180° E, de-a lungul căruia trece linia internațională de dată, împart globul în emisfera vestică și estică.

De-a lungul istoriei omenirii, rotația zilnică a Pământului a servit întotdeauna ca un standard de timp ideal, care a reglementat activitățile oamenilor și a fost un simbol al uniformității și acurateței.

Cel mai vechi instrument pentru determinarea timpului î.Hr. a fost un gnomon, în greacă un indicator, un stâlp vertical pe o platformă nivelată, a cărui umbră, schimbându-și direcția atunci când se mișca Soarele, arăta una sau alta oră din zi pe o scară marcată pe pământul lângă stâlp. Cadranele solare sunt cunoscute încă din secolul al VII-lea î.Hr. Inițial, au fost distribuite în Egipt și țările din Orientul Mijlociu, de unde s-au mutat în Grecia și Roma, și chiar mai târziu au pătruns în țările din Europa de Vest și de Est. Problemele gnomonice - arta de a face cadranele solare și capacitatea de a le folosi - au fost tratate de astronomii și matematicienii din lumea antică, din Evul Mediu și din timpurile moderne. În secolul al XVIII-lea iar la începutul secolului al XIX-lea. gnomonia a fost expusă în manualele de matematică.

Și abia după 1955, când cerințele fizicienilor și astronomilor cu privire la precizia timpului au crescut foarte mult, a devenit imposibil să fii mulțumit de rotația zilnică a Pământului ca standard de timp, deja neuniform cu precizia cerută. Timpul determinat de rotația Pământului este neuniform din cauza mișcărilor polului și a redistribuirii momentului unghiular între diverse părți Pământ (hidrosferă, manta, miez lichid). Meridianul acceptat pentru numărarea timpului este determinat de punctul EOR și punctul de pe ecuator corespunzător longitudinii zero. Acest meridian este foarte aproape de Greenwich.

Pământul se rotește neuniform, ceea ce provoacă o schimbare a duratei zilei. Viteza de rotație a Pământului poate fi caracterizată cel mai simplu prin abaterea duratei zilei Pământului de la referință (86.400 s). Cu cât ziua Pământului este mai scurtă, cu atât Pământul se rotește mai repede.

Există trei componente în magnitudinea schimbării vitezei de rotație a Pământului: decelerația seculară, fluctuațiile sezoniere periodice și schimbările intermitente neregulate.

Decelerația seculară a vitezei de rotație a Pământului se datorează acțiunii forțelor mareice de atracție ale Lunii și Soarelui. Forța mareelor ​​întinde Pământul de-a lungul unei linii drepte care leagă centrul său cu centrul corpului perturbator - Luna sau Soarele. În acest caz, forța de compresie a Pământului crește dacă rezultanta coincide cu planul ecuatorului și scade atunci când se abate spre tropice. Momentul de inerție al Pământului comprimat este mai mare decât cel al unei planete sferice neformate și, deoarece momentul unghiular al Pământului (adică produsul dintre momentul său de inerție și viteza unghiulară) trebuie să rămână constantă, viteza de rotație a Pământului. Pământul comprimat este mai mic decât cel al celui neformat. Datorită faptului că declinațiile Lunii și Soarelui, distanțele de la Pământ la Lună și Soare sunt în continuă schimbare, forța mareelor ​​fluctuează în timp. Compresia Pământului se modifică în consecință, ceea ce provoacă în cele din urmă fluctuații ale mareelor ​​în viteza de rotație a Pământului. Cele mai semnificative dintre acestea sunt fluctuațiile cu perioade semestriale și lunare.

Încetinirea vitezei de rotație a Pământului se găsește în observațiile astronomice și studiile paleontologice. Observațiile eclipselor de soare antice au condus la concluzia că durata unei zile crește cu 2 secunde la fiecare 100.000 de ani. Observațiile paleontologice ale coralilor au arătat că coralii marini caldi cresc pentru a forma o centură a cărei grosime depinde de cantitatea de lumină primită pe zi. Astfel, este posibil să se determine modificările anuale în structura lor și să se calculeze numărul de zile dintr-un an. În epoca modernă, se găsesc 365 de centuri de corali. Conform observațiilor paleontologice (Tabelul 5), durata zilei crește liniar cu timpul cu 1,9 s la 100.000 de ani.

Tabelul 5

Conform observațiilor din ultimii 250 de ani, ziua a crescut cu 0,0014 s pe secol. Potrivit unor date, pe lângă încetinirea mareelor, există o creștere a vitezei de rotație cu 0,001 s pe secol, care este cauzată de o modificare a momentului de inerție al Pământului din cauza mișcării lente a materiei în interiorul Pământului și pe suprafata ei. Accelerația proprie reduce durata zilei. În consecință, dacă nu ar fi acolo, atunci ziua ar crește cu 0,0024 s pe secol.

Înainte de crearea ceasurilor atomice, rotația Pământului era controlată prin compararea coordonatelor observate și calculate ale Lunii, Soarelui și planetelor. În acest fel, a fost posibil să ne facem o idee despre schimbarea vitezei de rotație a Pământului în ultimele trei secole - de la sfârșitul secolului al XVII-lea, când s-au făcut primele observații instrumentale ale mișcării Lunii, Soarelui. și au început să se facă planete. O analiză a acestor date arată (Fig. 1.27) că de la începutul secolului al XVII-lea. până la mijlocul secolului al XIX-lea. Viteza de rotație a Pământului s-a schimbat puțin. Din a doua jumătate a secolului al XIX-lea Până în prezent, au fost observate fluctuații neregulate semnificative ale vitezei cu timpi caracteristici de ordinul a 60-70 de ani.

Fig.1.27. Abaterea duratei zilei de la referință pentru 350 de ani

Pământul s-a rotit cel mai rapid în jurul anului 1870, când durata zilei Pământului a fost cu 0,003 s mai scurtă decât cea de referință. Cel mai lent - în jurul anului 1903, când ziua Pământului a fost mai lungă decât ziua de referință cu 0,004 s. Din 1903 până în 1934 a avut loc o accelerare a rotației Pământului, de la sfârșitul anilor 30 până în 1972. a fost o încetinire, iar din 1973. În prezent, Pământul își accelerează rotația.

Fluctuațiile periodice anuale și semianuale ale vitezei de rotație a Pământului se explică prin modificări periodice ale momentului de inerție al Pământului datorită dinamicii sezoniere a atmosferei și distribuției planetare a precipitațiilor. Conform datelor moderne, lungimea zilei în timpul anului variază cu ±0,001 secunde. În același timp, cea mai scurtă zi cade în iulie-august, iar cea mai lungă - în martie.

Modificările periodice ale vitezei de rotație a Pământului au perioade de 14 și 28 de zile (lunar) și de 6 luni și 1 an (solar). Viteza minimă de rotație a Pământului (accelerația este zero) corespunde cu 14 februarie, viteza medie (accelerația maximă) - 28 mai, viteza maximă (accelerația este zero) - 9 august, viteza medie (decelerația minimă) - 6 noiembrie .

Se observă și modificări aleatorii ale vitezei de rotație a Pământului, care apar la intervale neregulate, aproape multiplu de unsprezece ani. Valoarea absolută a modificării relative a vitezei unghiulare atinsă în 1898. 3,9 × 10 -8, iar în 1920. - 4,5 × 10 -8. Natura și natura fluctuațiilor aleatorii ale vitezei de rotație a Pământului au fost puțin studiate. Una dintre ipoteze explică fluctuațiile neregulate ale vitezei unghiulare de rotație a Pământului prin recristalizarea anumitor roci în interiorul Pământului, care își modifică momentul de inerție.

Înainte de descoperirea neuniformității rotației Pământului, unitatea de timp derivată - a doua - era definită ca 1/86400 din fracția unei zile solare medii. Variabilitatea zilei solare medii din cauza rotației neuniforme a Pământului ne-a obligat să renunțăm la o astfel de definiție a celei de-a doua.

În octombrie 1959 Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri a decis să dea următoarea definiție unității fundamentale de timp, a doua:

„O secundă este 1/31556925,9747 din anul tropical pentru 1900, 0 ianuarie, la ora 12 efemeride”.

Secunda așa definită se numește „efemeride”. Numărul 31556925.9747=86400´365.2421988 este numărul de secunde dintr-un an tropical a cărui durată pentru anul 1900, 0 ianuarie, la ora efemeridei ora 12 (ora newtoniană uniformă) a fost în medie de 365,2421988 zile solare.

Cu alte cuvinte, o secundă efemeridă este un interval de timp egal cu 1/86400 din durata medie a unei zile solare medii pe care au avut-o în 1900, 0 ianuarie, la ora efemeridei ora 12. Astfel, noua definiție a celui de-al doilea a fost asociată și cu mișcarea Pământului în jurul Soarelui, în timp ce vechea definiție se baza doar pe rotația sa în jurul axei sale.

În zilele noastre, timpul este o mărime fizică care poate fi măsurată cu cea mai mare precizie. Unitatea de timp - o secundă de timp „atomic” (secunda SI) - este echivalată cu durata a 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133, a fost introdusă în 1967. prin decizia Conferinței a XII-a Generală a Greutăților și Măsurilor, iar în 1970 „timpul atomic a fost luat ca timp de referință fundamental. Precizia relativă a standardului de frecvență de cesiu este de 10 -10 -10 -11 timp de câțiva ani. Standardul timpului atomic nu are fluctuații nici diurne, nici seculare, nu îmbătrânește și are suficientă certitudine, acuratețe și reproductibilitate.

Odată cu introducerea timpului atomic, precizia determinării rotației neuniforme a Pământului s-a îmbunătățit semnificativ. Din acel moment, a devenit posibilă înregistrarea tuturor fluctuațiilor vitezei de rotație a Pământului cu o perioadă mai mare de o lună. Figura 1.28 prezintă evoluţia abaterilor medii lunare pentru perioada 1955-2000.

Din 1956 până în 1961 Rotația Pământului s-a accelerat din 1962 până în 1972. - a încetinit, iar din 1973. până în prezent – ​​din nou accelerată. Această accelerare nu s-a încheiat încă și va dura până în 2010. Accelerarea rotației 1958-1961 iar încetinirea 1989-1994. sunt fluctuații pe termen scurt. Fluctuațiile sezoniere duc la faptul că viteza de rotație a Pământului este cea mai mică în aprilie și noiembrie și cea mai mare în ianuarie și iulie. Maximul din ianuarie este mult mai mic decât cel din iulie. Diferența dintre abaterea minimă a duratei zilei Pământului de la standardul din iulie și cea maximă din aprilie sau noiembrie este de 0,001 s.

Fig.1.28. Abaterile medii lunare ale duratei zilei pământului de la referință timp de 45 de ani

Studiul neuniformității rotației Pământului, al nutațiilor axei Pământului și al mișcării polilor are o mare importanță științifică și practică. Cunoașterea acestor parametri este necesară pentru a determina coordonatele obiectelor cerești și terestre. Ele contribuie la extinderea cunoștințelor noastre în diverse domenii ale geoștiințelor.

În anii 80 ai secolului XX, metodele astronomice de determinare a parametrilor rotației Pământului au fost înlocuite cu noi metode de geodezie. Observațiile Doppler ale sateliților, distanța cu laser a Lunii și a sateliților, sistemul de poziționare globală GPS, interferometria radio sunt instrumente eficiente pentru studierea rotației neuniforme a Pământului și a mișcării polilor. Cele mai potrivite pentru interferometria radio sunt quasarii - surse puternice de emisie radio de dimensiuni unghiulare extrem de mici (mai puțin de 0,02²), care sunt, aparent, cele mai îndepărtate obiecte ale Universului, practic nemișcate pe cer. Interferometria radio Quasar este cea mai eficientă și independentă instrument de măsurători optice pentru studiu mișcare de rotație Pământ.

Îmi amintesc un moment din anii mei de școală când mama a venit la mine și mi-a întors globul școlii la 360 de grade. Apoi m-a întrebat: „Știi, fiule, câte ore durează ca pământul să se rotească pe axa lui?" M-am gândit, iar ea a continuat: "Dar deschide manualul de geografie și află." I-am urmat sfatul și am descoperit ceva ce nu știam înainte. Deci...

Cât timp durează o revoluție a Pământului în jurul său?

Planeta noastră face o revoluție completă în jurul axei sale în exact 24 de ore. Și așa trec zilele. Ei sunt numiti, cunoscuti „însorit” pentru zile.

Planeta însăși se rotește de la vest la est. Și când este privit de la polul nord al eclipticii (sau de pe Steaua Polară), are loc rotația în sens invers acelor de ceasornic.

Datorită acestui vârtej schimbarea zilelor și nopților. La urma urmei, o jumătate este luminată de razele soarelui, iar cealaltă rămâne la umbră.

În plus, rotația planetei este facilitată de abaterile fluxurilor în mișcare (de exemplu, râuri sau vânturi) în emisfera nordică - în partea dreaptă, iar în sud - în stânga.

Istoria ideilor despre rotația zilnică a Pământului

În momente diferite, oamenii în felul lor au încercat să explice schimbarea zilei. Ipotezele s-au înlocuit adesea unele pe altele, fiecare popor al antichității avea propria sa teorie:

• cea mai veche explicaţie a schimbării zilnice a firmamentului a fost dată de în timpul lui Pitagora. Se credea că Pământul în sistemul lumii lui Philolaus a făcut anumite mișcări. Dar nu erau rotative, dar progresivă. Și aceste mișcări au trecut prin așa-numitul „Foc central”;
• primul dintre astronomii antici care au susținut că planeta noastră a fost tocmai se învârte, a devenit un om de știință indian Aryabhata(care a trăit la sfârșitul secolului al V-lea - începutul secolului al VI-lea);
• apoi, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, în Europa au existat discuţii mai detaliate despre posibilităţile mişcărilor Pământului. Cei mai larg scrisi despre asta au fost astfel de oameni de știință parizieni ca Jean Buridan, Nicolae OremȘi Albert de Saxonia;
• celebru în 1543 Nicolae Copernic a scris deja locul meu de muncă„Despre rotația sferelor cerești” , care a fost susținut de mulți astronomi ai vremii;
• Și mai târziu Galileo Galileia formulat un fundamental principiul relativității. El a susținut că mișcarea Pământului (sau a oricărui alt obiect) nu afectează procesele interne și externe în curs.

Acestea au fost principalele etape în dezvoltarea ipotezei despre rotația planetei noastre. Înțelegerea problemelor asociate cu acest subiect a contribuit la descoperirea multora legile mecanicii si originea noua cosmologie.

Perioada de revoluție a Pământului în jurul axei sale este o valoare constantă. Din punct de vedere astronomic, este egal cu 23 de ore, 56 de minute și 4 secunde. Cu toate acestea, oamenii de știință nu au ținut cont de eroarea nesemnificativă, rotunjind aceste cifre până la 24 de ore sau o zi Pământească. O astfel de revoluție se numește rotație zilnică și are loc de la vest la est. Pentru o persoană de pe Pământ, arată ca dimineața, după-amiaza și seara, înlocuindu-se reciproc. Cu alte cuvinte, răsăritul, amiaza și apusul soarelui coincid complet cu rotația zilnică a planetei.

Care este axa Pământului?

Axa Pământului poate fi reprezentată mental ca o linie imaginară în jurul căreia se rotește a treia planetă de la Soare. Această axă traversează suprafața Pământului în două puncte constante - la polii geografici nord și sud. Dacă, de exemplu, continuăm mental direcția axei pământului în sus, atunci aceasta va trece pe lângă Steaua Polară. Apropo, asta explică imobilitatea Stelei Polare. Se creează efectul că sfera cerească se mișcă în jurul axei și, prin urmare, în jurul acestei stele.

De asemenea, unei persoane de pe Pământ i se pare că cerul înstelat se rotește în direcția de la est la vest. Dar nu este. Mișcarea aparentă este doar o reflectare a adevăratei rotații diurne. Este important să știm că planeta noastră participă simultan nu la unul, ci la cel puțin două procese. Se învârte în jurul axei pământului și face o mișcare orbitală în jurul corpului ceresc.

Mișcarea aparentă a Soarelui este, de asemenea, o reflectare a adevăratei mișcări a planetei noastre pe orbita sa în jurul său. Ca rezultat, mai întâi vine ziua și apoi - noaptea. Rețineți că o mișcare este de neconceput fără cealaltă! Acestea sunt legile universului. Mai mult, dacă perioada de revoluție a Pământului în jurul axei sale este egală cu o zi Pământească, atunci timpul mișcării sale în jurul corpului ceresc este o valoare variabilă. Să aflăm ce influențează acești indicatori.

Ce afectează viteza de rotație a orbitei Pământului?

Perioada de revoluție a Pământului în jurul axei sale este o valoare constantă, ceea ce nu se poate spune despre viteza cu care planeta albastră se mișcă pe orbită în jurul stelei. Multă vreme, astronomii au crezut că această viteză este constantă. S-a dovedit că nu! În prezent, datorită celor mai precise instrumente de măsurare, oamenii de știință au descoperit o ușoară abatere în cifrele obținute anterior.

Motivul pentru această variabilitate este frecarea care apare în timpul mareelor. Acesta este cel care afectează direct scăderea vitezei orbitale a celei de-a treia planete de la Soare. La rândul lor, fluxurile și refluxurile sunt o consecință a acțiunii asupra Pământului a satelitului său permanent - Luna. O persoană nu observă o astfel de revoluție a planetei în jurul corpului ceresc, precum și perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale. Dar nu putem să nu fim atenți că primăvara dă loc verii, vara toamnei și toamna iernii. Și asta se întâmplă tot timpul. Aceasta este consecința mișcării orbitale a planetei, care durează 365,25 zile, sau un an Pământesc.

Este demn de remarcat faptul că Pământul se mișcă neuniform față de Soare. De exemplu, în unele puncte este cel mai aproape de corpul ceresc, iar în altele este cel mai îndepărtat de acesta. Și încă ceva: orbita în jurul Pământului nu este un cerc, ci un oval sau o elipsă.

De ce o persoană nu observă rotația zilnică?

O persoană nu va putea niciodată să observe rotația planetei, aflându-se la suprafața ei. Acest lucru se datorează diferenței de dimensiune a noastră și a globului – este prea mare pentru noi! Perioada de revoluție a Pământului în jurul axei sale nu poate fi observată în niciun fel, dar se va putea simți: ziua va fi înlocuită de noapte și invers. Acest lucru a fost deja discutat mai sus. Dar ce s-ar întâmpla dacă planeta albastră nu s-ar putea roti în jurul axei sale? Și iată ce: pe o parte a Pământului ar fi zi veșnică, iar pe cealaltă - noapte veșnică! Îngrozitor, nu-i așa?

Este important de știut!

Deci, perioada de revoluție a Pământului în jurul axei sale este de aproape 24 de ore, iar timpul „călătoriei” sale în jurul Soarelui este de aproximativ 365,25 zile (un an Pământesc), deoarece această valoare nu este constantă. Să vă atragem atenția asupra faptului că, pe lângă cele două mișcări considerate, Pământul participă și la altele. De exemplu, ea, împreună cu restul planetelor, se deplasează în raport cu Calea Lactee - galaxia noastră natală. La rândul său, face o anumită mișcare în raport cu alte galaxii învecinate. Și totul se întâmplă pentru că nu a existat și nu va exista niciodată nimic imuabil și imobil în Univers! Acest lucru trebuie reținut pentru tot restul vieții.

Planeta noastră este în continuă mișcare, se învârte în jurul Soarelui și a propriei axe. Axa Pământului este o linie imaginară trasată de la Polul Nord la Polul Sud (ele rămân nemișcate în timpul rotației) la un unghi de 66 0 33 ꞌ față de planul Pământului. Oamenii nu pot observa momentul de rotație, deoarece toate obiectele se mișcă în paralel, viteza lor este aceeași. Ar arăta exact la fel ca și cum am fi navigat pe o navă și nu am observa mișcarea obiectelor și a obiectelor de pe ea.

O rotație completă în jurul axei este finalizată într-o zi siderale, constând din 23 de ore, 56 de minute și 4 secunde. În acest interval, atunci una sau cealaltă parte a planetei se întoarce spre Soare, primind de la acesta o cantitate diferită de căldură și lumină. În plus, rotația Pământului în jurul axei sale îi afectează forma (polii turtiți sunt rezultatul rotației planetei în jurul axei sale) și abaterea atunci când corpurile se mișcă în plan orizontal (râurile, curenții și vânturile din emisfera sudică deviază spre stânga, nordul - la dreapta).

Viteza liniară și unghiulară de rotație

(Rotația Pământului)

Viteza liniară de rotație a Pământului în jurul axei sale este de 465 m/s sau 1674 km/h în zona ecuatorială, pe măsură ce ne îndepărtăm de ea, viteza încetinește treptat, la Polul Nord și Sud este egală cu zero. De exemplu, pentru cetățenii orașului ecuatorial Quito (capitala Ecuadorului în America de Sud) viteza de rotație este de doar 465 m/s, iar pentru moscoviții care trăiesc pe paralela 55 la nord de ecuator - 260 m/s (aproape jumătate din cât).

În fiecare an, viteza de rotație în jurul axei scade cu 4 milisecunde, ceea ce este asociat cu influența Lunii asupra forței fluxului și refluxul mării și oceanului. Atragerea Lunii „trage” apa în direcția opusă rotației axiale a Pământului, creând o ușoară forță de frecare care încetinește viteza de rotație cu 4 milisecunde. Rata de rotație unghiulară rămâne aceeași peste tot, valoarea sa este de 15 grade pe oră.

De ce ziua se transformă în noapte

(Schimbarea zilei și a nopții)

Timpul unei rotații complete a Pământului în jurul axei sale este de o zi siderale (23 ore 56 minute și 4 secunde), în această perioadă, partea iluminată de Soare este prima „în puterea” zilei, partea umbră este la mila nopții și apoi invers.

Dacă Pământul s-ar roti diferit și o parte a lui ar fi întoarsă constant spre Soare, atunci ar fi o temperatură ridicată (până la 100 de grade Celsius) și toată apa s-ar evapora, pe de cealaltă parte, înghețul ar face furie și apa să fie sub un strat gros de gheață. Atât prima cât și a doua condiție ar fi inacceptabile pentru dezvoltarea vieții și existența speciei umane.

De ce se schimbă anotimpurile

(Schimbarea anotimpurilor pe pământ)

Datorită faptului că axa este înclinată față de suprafața pământului la un anumit unghi, secțiunile acesteia se obțin în timp diferit cantități diferite de căldură și lumină, ceea ce provoacă schimbarea anotimpurilor. În funcție de parametrii astronomici necesari pentru determinarea anotimpului, se iau ca puncte de referință unele momente în timp: pentru vară și iarnă, acestea sunt Zilele Solstițiului (21 iunie și 22 decembrie), pentru primăvară și toamnă, Echinocții (20 martie și 22 decembrie). 23 septembrie). Din septembrie până în martie, Emisfera Nordică este întoarsă spre Soare pentru mai puțin timp și, în consecință, primește mai puțină căldură și lumină, salut iarnă-iarnă, Emisfera Sudică în acest moment primește multă căldură și lumină, trăiește vara! Trec 6 luni și Pământul se deplasează în punctul opus al orbitei sale și emisfera nordică primește deja mai multă căldură și lumină, zilele devin mai lungi, Soarele răsare mai sus - vine vara.

Dacă Pământul ar fi situat în raport cu Soarele exclusiv într-o poziție verticală, atunci anotimpurile nu ar exista deloc, deoarece toate punctele de pe jumătatea iluminate de Soare ar primi aceeași și uniformă cantitate de căldură și lumină.