Скоростта на земята около слънцето е км в секунда. Основни земни движения

Орбитата на Земята е траекторията на нейното въртене около Слънцето, формата й е елипса, намира се средно на разстояние 150 милиона километра от Слънцето (максималното разстояние се нарича афелий - 152 милиона км, минималното - перихелий , 147 милиона км).

Земята извършва пълен оборот около Слънцето с дължина 940 милиона км, движейки се от запад на изток със средна скорост от 108 000 км/ч за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9 секунди или една звездна година.

Движението на планетата по нейната орбита около Слънцето и ъгълът на наклона на оста на въртене към равнината, в която се движат небесните тела, пряко влияят върху смяната на сезоните и неравенството на деня и нощта.

Характеристики на въртенето на Земята около Слънцето

(Устройство на Слънчевата система)

В древни времена астрономите вярвали, че Земята се намира в центъра на Вселената и всички небесни тела се въртят около нея; тази теория се нарича геоцентрична. Той е развенчан от полския астроном Николай Коперник през 1534 г., който създава хелиоцентричен модел на света, който доказва, че Слънцето не може да се върти около Земята, колкото и да го искаха Птолемей, Аристотел и техните последователи.

Земята се върти около Слънцето по елипсовидна траектория, наречена орбита, дължината й е около 940 милиона км и планетата изминава това разстояние за 365 дни 6 часа 9 минути и 9 секунди. След четири години тези шест часа се натрупват на ден, те се добавят към годината като друг ден (29 февруари), такава година е високосна.

(Перихелий и афелий)

За периода на движение по дадена траектория разстоянието от Земята до Слънцето може да бъде максимално (това явление се случва на 3 юли и се нарича афелий или апохелий) - 152 милиона. км или минимум - 147 млн. km (настъпва на 3 януари, наречен перихелий), но това не е, както може погрешно да се предположи, следствие от смяната на сезоните.

Смяна на сезоните

Поради наклона на земната ос спрямо равнината на нейната орбита около Слънцето на 66,5º, земната повърхност получава неравномерно количество топлина и светлина, което предизвиква смяна на сезоните и промени в продължителността на деня и нощта.

Забележка:

• Ъгълът на наклона на земната ос спрямо оста на еклиптиката = 23,44º градуса ( наклон на оста на въртене на Земята)
• Ъгълът на наклона на земната ос към равнината на нейната орбита около Слънцето = 66,56º градуса ( определя климатичните промени на сезоните през годината)

Екваториалните дни и нощите са винаги еднакво дълги, те продължават 12 часа.

Скоростта на движение на Земята в орбита

Революцията на Земята около Слънцето: 365 дни 6 часа 9 минути и 9 секунди

Средна скорост на Земята в нейната орбита около Слънцето: 30 км/сили 108 000 км/ч (това е 1/10 000 от скоростта на светлината)

За сравнение, диаметърът на нашата планета е 12 700 км, с тази скорост е възможно да се измине това разстояние за 7 минути, а разстоянието от Земята до Луната (384 хиляди км) за четири часа. Отдалечавайки се от Слънцето през периода на афелия, скоростта на Земята се забавя до 29,3 km/s, а през периода на перихелия се ускорява до 30,3 km/s.

Пролетно и есенно равноденствие

• 20 март- пролетно равноденствие
• 22 септември- есенно равноденствие
• 21 юнилятното слънцестоене
• 22 декември- зимното слънцестоене

Местата, където равнината на небесния екватор пресича равнината на еклиптиката, са обозначени с пролетните точки ( 20 март) и есенното равноденствие ( 22 септември), дните и нощите са еднакво дълги, а обърнатите към Слънцето области на полукълбата са равномерно осветени и затоплени, слънчевите лъчи падат върху линията на екватора под ъгъл 90º. Астрономическото начало на пролетта и есента в съответните полукълба се изчислява с помощта на датите на пролетното и есенното равноденствие.

Има и точки на лятото ( 21 юни) и зимата ( 22 декември) слънцестоене, лъчите на Слънцето стават перпендикулярни не на линията на екватора, а на южния и северния тропик (южният и северният паралел са 23,5º). В деня на лятното слънцестоене, 21 юни, в Северното полукълбо до 66,5 паралела денят е по-дълъг от нощта, в Южното полукълбо нощта е по-дълга от деня, тази дата е астрономическото начало на лятото в северните ширини и зимата в южните ширини.

На 22 декември (денят на зимното слънцестоене) в южното полукълбо до 66,5 паралел продължителността на деня е по-голяма, в северното полукълбо до същия паралел е по-къса. Датата на зимното слънцестоене е астрономическото начало на зимата в Северното полукълбо и началото на лятото в Южното.

Земята е постоянно в движение, въртейки се около Слънцето и около собствената си ос. Това движение и постоянният наклон на земната ос (23,5°) определя много от ефектите, които наблюдаваме като нормални явления: нощта и деня (поради въртенето на Земята около оста си), смяната на сезоните (поради наклон на земната ос) и различен климат в различните райони. Глобусите могат да се въртят и тяхната ос е наклонена като оста на Земята (23,5°), така че с помощта на глобус можете да проследите движението на Земята около оста си доста точно, а с помощта на системата Земя-Слънце можете може да проследи движението на Земята около Слънцето.

Въртене на Земята около нейната ос

Земята се върти около собствената си ос от запад на изток (по посока обратна на часовниковата стрелка, гледана от Северния полюс). На Земята са нужни 23 часа, 56 минути и 4,09 секунди, за да извърши едно пълно завъртане около собствената си ос. Денят и нощта са причинени от въртенето на Земята. Ъгловата скорост на въртене на Земята около нейната ос или ъгълът, под който се завърта всяка точка от земната повърхност, е еднаква. За един час е 15 градуса. Но линейната скорост на въртене навсякъде по екватора е приблизително 1669 километра в час (464 m/s), намалявайки до нула на полюсите. Например, скоростта на въртене на ширина 30° е 1445 km/h (400 m/s).
Ние не забелязваме въртенето на Земята по простата причина, че паралелно и едновременно с нас всички обекти около нас се движат с еднаква скорост и няма „относителни“ движения на обекти около нас. Ако например един кораб се движи равномерно, без ускорение или спиране, през морето при тихо време без вълни по повърхността на водата, ние изобщо няма да усетим как се движи такъв кораб, ако сме в каюта без илюминатор, тъй като всички предмети в кабината ще се движат успоредно с нас и кораба.

Движението на Земята около Слънцето

Докато Земята се върти около собствената си ос, тя също се върти около Слънцето от запад на изток обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа от северния полюс. На Земята е необходима една звездна година (около 365,2564 дни), за да направи едно пълно завъртане около Слънцето. Пътят на Земята около Слънцето се нарича земна орбитаи тази орбита не е идеално кръгла. Средното разстояние от Земята до Слънцето е приблизително 150 милиона километра, като това разстояние варира до 5 милиона километра, образувайки малка овална орбита (елипса). Точката от орбитата на Земята, която е най-близо до Слънцето, се нарича Перихелий. Земята преминава тази точка в началото на януари. Най-отдалечената от Слънцето точка от орбитата на Земята се нарича Афелион. Земята преминава тази точка в началото на юли.
Тъй като нашата Земя се движи около Слънцето по елиптичен път, скоростта по орбитата се променя. През юли скоростта е минимална (29,27 км/сек) и след преминаване на афелия (горната червена точка в анимацията) започва да се ускорява, а през януари скоростта е максимална (30,27 км/сек) и започва да забавя след преминаване перихелий (долна червена точка).
Докато Земята прави един оборот около Слънцето, тя изминава разстояние, равно на 942 милиона километра за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9,5 секунди, тоест ние се движим заедно със Земята около Слънцето със средна скорост 30 км в секунда (или 107 460 км в час), а в същото време Земята се завърта около собствената си ос веднъж на всеки 24 часа (365 пъти годишно).
Всъщност, ако разгледаме движението на Земята по-стриктно, то е много по-сложно, тъй като Земята се влияе от различни фактори: въртенето на Луната около Земята, привличането на други планети и звезди.

Седите, стоите или лежите, докато четете тази статия и не усещате, че Земята се върти около оста си с главоломна скорост – приблизително 1700 км/ч на екватора. Скоростта на въртене обаче не изглежда толкова висока, когато се преобразува в km/s. Резултатът е 0,5 km/s - едва забележимо изражение на радара, в сравнение с другите скорости около нас.

Точно както другите планети в Слънчевата система, Земята се върти около Слънцето. И за да остане в орбитата си, се движи със скорост 30 км/сек. Венера и Меркурий, които са по-близо до Слънцето, се движат по-бързо, Марс, чиято орбита минава зад орбитата на Земята, се движи много по-бавно.

Но и Слънцето не стои на едно място. Нашата галактика Млечен път е огромна, масивна и също подвижна! Всички звезди, планети, газови облаци, прахови частици, черни дупки, тъмна материя – всичко това се движи спрямо общ център на масата.

Според учените Слънцето се намира на разстояние 25 000 светлинни години от центъра на нашата галактика и се движи по елиптична орбита, като прави пълен оборот на всеки 220–250 милиона години. Оказва се, че скоростта на Слънцето е около 200–220 km/s, което е стотици пъти повече от скоростта на Земята около оста й и десетки пъти повече от скоростта на нейното движение около Слънцето. Ето как изглежда движението на нашата Слънчева система.

Стационарна ли е галактиката? Не отново. Гигантските космически обекти имат голяма маса и следователно създават силни гравитационни полета. Дайте малко време на Вселената (а ние я имаме от около 13,8 милиарда години) и всичко ще започне да се движи в посока на най-голяма гравитация. Ето защо Вселената не е еднородна, а се състои от галактики и групи от галактики.

Какво означава това за нас?

Това означава, че Млечният път е притеглен към себе си от други галактики и групи от галактики, разположени наблизо. Това означава, че масивните обекти доминират в процеса. А това означава, че не само нашата галактика, но и всички около нас са повлияни от тези „трактори“. Все по-близо сме до разбирането какво се случва с нас в космоса, но все още ни липсват факти, например:

• какви са били първоначалните условия, при които е възникнала Вселената;
• как различните маси в галактиката се движат и променят във времето;
• как са се образували Млечният път и околните галактики и клъстери;
• и как се случва сега.

Има обаче един трик, който ще ни помогне да го разберем.

Вселената е изпълнена с реликтово излъчване с температура 2,725 K, което се е запазило от Големия взрив. Тук-там има малки отклонения - около 100 μK, но общият температурен фон е постоянен.

Това е така, защото Вселената е образувана от Големия взрив преди 13,8 милиарда години и все още се разширява и охлажда.

380 000 години след Големия взрив Вселената се охлади до такава температура, че образуването на водородни атоми стана възможно. Преди това фотоните постоянно взаимодействаха с други плазмени частици: сблъскваха се с тях и обменяха енергия. Тъй като Вселената се охлаждаше, имаше по-малко заредени частици и повече пространство между тях. Фотоните можеха да се движат свободно в пространството. CMB радиацията представлява фотони, които са били излъчени от плазмата към бъдещото местоположение на Земята, но са избегнали разсейване, тъй като рекомбинацията вече е започнала. Те достигат до Земята през пространството на Вселената, която продължава да се разширява.

Можете сами да „видите“ това излъчване. Смущенията, които възникват на празен телевизионен канал, ако използвате обикновена антена, която прилича на заешки уши, са 1%, причинени от CMB.

Все пак температурата на реликтния фон не е еднаква във всички посоки. Според резултатите от изследванията на мисията "Планк" температурата се различава леко в противоположните полукълба на небесната сфера: тя е малко по-висока в части от небето южно от еклиптиката - около 2,728 К, и по-ниска в другата половина - около 2,722 К.

Тази разлика е почти 100 пъти по-голяма от другите наблюдавани температурни вариации в CMB и е подвеждаща. Защо се случва това? Отговорът е очевиден - тази разлика не се дължи на флуктуации в космическото микровълново фоново излъчване, тя се появява, защото има движение!

Когато се приближите до източник на светлина или той се приближи до вас, спектралните линии в спектъра на източника се изместват към къси вълни (виолетово изместване), когато се отдалечавате от него или той се отдалечава от вас, спектралните линии се изместват към дълги вълни (червено изместване ).

Излъчването на CMB не може да бъде повече или по-малко енергично, което означава, че се движим в пространството. Ефектът на Доплер помага да се определи, че нашата Слънчева система се движи спрямо CMB със скорост от 368 ± 2 km/s, а локалната група от галактики, включително Млечния път, галактиката Андромеда и галактиката Триъгълник, се движи с скорост от 627 ± 22 km/s спрямо CMB. Това са така наречените пекулярни скорости на галактиките, които възлизат на няколкостотин km/s. В допълнение към тях има и космологични скорости, дължащи се на разширяването на Вселената и изчислени според закона на Хъбъл.

Благодарение на остатъчната радиация от Големия взрив можем да наблюдаваме, че всичко във Вселената непрекъснато се движи и променя. И нашата галактика е само част от този процес.

Земята е постоянно в движение: върти се около оста си и около Слънцето. Благодарение на това на Земята се случва смяната на деня и нощта, както и смяната на сезоните. Нека поговорим по-подробно за скоростта, с която Земята се движи около оста си и скоростта на Земята около Слънцето.

С каква скорост се върти Земята?

За 23 часа, 56 минути и 4 секунди нашата планета прави пълен оборот около оста си, поради което това въртене се нарича ежедневно. Всеки знае, че през определен период от време на Земята денят има време да отстъпи място на нощта.

На екватора най-високата скорост на въртене е 1670 км/ч. Но тази скорост не може да се нарече постоянна, тъй като тя варира на различни места на планетата. Например скоростта е най-ниска на Северния и Южния полюс – може да падне до нула.

Скоростта на въртене на Земята около Слънцето е приблизително 108 000 км/ч или 30 км/сек. По своята орбита около Слънцето нашата планета изминава 150 мл. км. Нашата планета прави пълен оборот около звездата за 365 дни, 5 часа, 48 минути, 46 секунди, така че всяка четвърта година е високосна, тоест с един ден повече.

Скоростта на Земята се счита за относителна стойност: тя може да се изчисли само спрямо Слънцето, собствената й ос и Млечния път. Той е нестабилен и има тенденция да се променя по отношение на друг космически обект.

Интересен факт е, че продължителността на деня през април и ноември се различава от стандартната с 0,001 s.

V = (Re R p R p 2 + R e 2 t g 2 φ + R p 2 h R p 4 + Re 4 t g 2 φ) ω (\displaystyle v=\left((\frac (R_(e) \,R_(p))(\sqrt ((R_(p))^(2)+(R_(e))^(2)\,(\mathrm (tg) ^(2)\varphi )))) +(\frac ((R_(p))^(2)h)(\sqrt ((R_(p))^(4)+(R_(e))^(4)\,\mathrm (tg) ^ (2)\varphi )))\right)\omega ), Където R e (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - екваториален радиус, R p (\displaystyle R_(p))= 6356,8 km - полярен радиус.

• Самолет, летящ с тази скорост от изток на запад (на височина 12 км: 936 км/ч на ширината на Москва, 837 км/ч на ширината на Санкт Петербург), ще бъде в покой в ​​инерциалната отправна система.
• Суперпозицията на въртенето на Земята около оста си с период от един звезден ден и около Слънцето с период от една година води до неравенството на слънчевите и звездните дни: продължителността на средния слънчев ден е точно 24 часа, което е с 3 минути 56 секунди по-дълго от звездния ден.

Физическо значение и експериментално потвърждение

Физическият смисъл на въртенето на Земята около оста си

Тъй като всяко движение е относително, е необходимо да се посочи конкретна референтна система, спрямо която се изучава движението на определено тяло. Когато казват, че Земята се върти около въображаема ос, това означава, че тя извършва въртеливо движение спрямо всяка инерционна референтна система, а периодът на това въртене е равен на звезден ден - периодът на пълна революция на Земята ( небесна сфера) спрямо небесната сфера (Земята).

Всички експериментални доказателства за въртенето на Земята около нейната ос се свеждат до доказателството, че отправната система, свързана със Земята, е неинерциална отправна система от специален тип - отправна система, която извършва въртеливо движение спрямо инерциалните отправни системи.

За разлика от инерционното движение (т.е. равномерното праволинейно движение спрямо инерционните референтни системи), за откриване на неинерционно движение на затворена лаборатория не е необходимо да се правят наблюдения на външни тела - такова движение се открива с помощта на локални експерименти (т.е. експерименти, проведени в тази лаборатория). В този смисъл на думата неинерционното движение, включително въртенето на Земята около оста си, може да се нарече абсолютно.

Инерционни сили

Ефекти на центробежната сила

Зависимост на ускорението на свободното падане от географската ширина.Експериментите показват, че ускорението на свободното падане зависи от географската ширина: колкото по-близо до полюса, толкова по-голямо е то. Това се обяснява с действието на центробежната сила. Първо, точките на земната повърхност, разположени на по-високи географски ширини, са по-близо до оста на въртене и следователно при приближаване до полюса разстоянието r (\displaystyle r)намалява от оста на въртене, достигайки нула на полюса. Второ, с увеличаване на географската ширина ъгълът между вектора на центробежната сила и равнината на хоризонта намалява, което води до намаляване на вертикалния компонент на центробежната сила.

Това явление е открито през 1672 г., когато френският астроном Жан Рише, докато е на експедиция в Африка, открива, че часовникът с махало на екватора работи по-бавно, отколкото в Париж. Нютон скоро обясни това, като каза, че периодът на трептене на махалото е обратно пропорционален на квадратния корен от ускорението, дължащо се на гравитацията, което намалява на екватора поради действието на центробежната сила.

Сплесканост на Земята.Влиянието на центробежната сила води до сплескване на Земята на полюсите. Това явление, предсказано от Хюйгенс и Нютон в края на 17-ти век, е открито за първи път от Пиер дьо Мопертюи в края на 1730 г. в резултат на обработка на данни от две френски експедиции, специално оборудвани за решаване на този проблем в Перу (водени от Пиер Бугер и Шарл дьо ла Кондамин) и Лапландия (под ръководството на Алексис Клеро и самия Мопертюи).

Ефекти на силата на Кориолис: лабораторни експерименти

Този ефект трябва да бъде най-ясно изразен на полюсите, където периодът на пълно завъртане на равнината на махалото е равен на периода на въртене на Земята около оста си (звезден ден). Като цяло периодът е обратно пропорционален на синуса на географската ширина; на екватора равнината на колебание на махалото е непроменена.

Жироскоп- въртящо се тяло със значителен инерционен момент запазва ъгловия си момент, ако няма силни смущения. Фуко, който беше уморен да обяснява какво се случва с махалото на Фуко извън полюса, разработи друга демонстрация: окачен жироскоп запази ориентацията си, което означава, че се върти бавно спрямо наблюдателя.

Отклоняване на снаряди по време на стрелба с оръдие.Друго наблюдавано проявление на силата на Кориолис е отклонението на траекториите на снарядите (надясно в северното полукълбо, наляво в южното полукълбо), изстреляни в хоризонтална посока. От гледна точка на инерциалната референтна система, за снаряди, изстреляни по меридиана, това се дължи на зависимостта на линейната скорост на въртене на Земята от географската ширина: когато се движи от екватора към полюса, снарядът запазва хоризонталната компонента на скоростта остава непроменена, докато линейната скорост на въртене на точките на земната повърхност намалява, което води до изместване на снаряда от меридиана в посоката на въртене на Земята. Ако изстрелът е бил изстрелян успоредно на екватора, тогава изместването на снаряда от паралела се дължи на факта, че траекторията на снаряда лежи в една равнина с центъра на Земята, докато точките на земната повърхност се движат в равнина, перпендикулярна на оста на въртене на Земята. Този ефект (за случая на стрелба по меридиана) е предсказан от Грималди през 40-те години на 17 век. и публикуван за първи път от Ричоли през 1651 г.

Отклонение на свободно падащи тела от вертикалата. ( ) Ако скоростта на тялото има голяма вертикална компонента, силата на Кориолис е насочена на изток, което води до съответно отклонение на траекторията на свободно падащо (без начална скорост) тяло от висока кула. Когато се разглежда в инерционна референтна система, ефектът се обяснява с факта, че върхът на кулата спрямо центъра на Земята се движи по-бързо от основата, поради което траекторията на тялото се оказва тясна парабола и тялото е малко по-напред от основата на кулата.

Ефектът на Eötvös.В ниските географски ширини силата на Кориолис, когато се движи по земната повърхност, е насочена във вертикална посока и нейното действие води до увеличаване или намаляване на ускорението на гравитацията в зависимост от това дали тялото се движи на запад или на изток. Този ефект се нарича ефект на Eötvös в чест на унгарския физик Loránd Eötvös, който го открива експериментално в началото на 20 век.

Експерименти, използващи закона за запазване на ъгловия момент.Някои експерименти се основават на закона за запазване на ъгловия момент: в инерционна референтна система големината на ъгловия момент (равна на произведението на инерционния момент и ъгловата скорост на въртене) не се променя под въздействието на вътрешни сили . Ако в някакъв начален момент от време инсталацията е неподвижна спрямо Земята, тогава скоростта на нейното въртене спрямо инерциалната отправна система е равна на ъгловата скорост на въртене на Земята. Ако промените инерционния момент на системата, тогава ъгловата скорост на нейното въртене трябва да се промени, тоест ще започне въртене спрямо Земята. В неинерциална отправна система, свързана със Земята, въртенето възниква в резултат на силата на Кориолис. Тази идея е предложена от френския учен Луи Поансо през 1851 г.

Първият такъв експеримент е извършен от Хаген през 1910 г.: две тежести върху гладка напречна греда са монтирани неподвижно спрямо повърхността на Земята. След това разстоянието между товарите беше намалено. В резултат на това инсталацията започна да се върти. Още по-демонстративен експеримент е извършен от немския учен Ханс Бука през 1949 г. Прът с дължина около 1,5 метра е монтиран перпендикулярно на правоъгълна рамка. Първоначално прътът беше хоризонтален, инсталацията беше неподвижна спрямо Земята. След това прътът беше приведен във вертикално положение, което доведе до промяна на инерционния момент на инсталацията приблизително 10 4 пъти и бързото му въртене с ъглова скорост 10 4 пъти по-висока от скоростта на въртене на Земята.

Фуния във ваната.

Тъй като силата на Кориолис е много слаба, тя има незначителен ефект върху посоката на завихряне на водата при източване на мивка или вана, така че като цяло посоката на въртене във фунията не е свързана с въртенето на Земята. Само при внимателно контролирани експерименти ефектът на силата на Кориолис може да бъде отделен от другите фактори: в северното полукълбо фунията ще се върти обратно на часовниковата стрелка, в южното полукълбо - обратно.

Ефекти на силата на Кориолис: явления в околната природа

Оптични експерименти

Редица експерименти, демонстриращи въртенето на Земята, се основават на ефекта на Саняк: ако пръстеновидният интерферометър извършва въртеливо движение, тогава поради релативистични ефекти се появява фазова разлика в насрещно разпространяващите се лъчи

Където A (\displaystyle A)- зоната на проекция на пръстена върху екваториалната равнина (равнината, перпендикулярна на оста на въртене), c (\displaystyle c)- скоростта на светлината, ω (\displaystyle \omega )- ъглова скорост на въртене. За да демонстрира въртенето на Земята, този ефект е използван от американския физик Майкелсън в серия от експерименти, проведени през 1923-1925 г. В съвременните експерименти, използващи ефекта на Саняк, трябва да се вземе предвид въртенето на Земята, за да се калибрират пръстеновидните интерферометри.

Има редица други експериментални демонстрации на денонощното въртене на Земята.

Неравномерно въртене

Прецесия и нутация

История на идеята за ежедневното въртене на Земята

Античност

Обяснението на ежедневното въртене на небето с въртенето на Земята около оста й е предложено за първи път от представители на Питагорейската школа, сиракузците Хицет и Екфант. Според някои реконструкции въртенето на Земята е потвърдено и от питагорееца Филолай от Кротон (5 век пр.н.е.). Твърдение, което може да се тълкува като указание за въртенето на Земята, се съдържа в диалога на Платон Тимей .

Въпреки това, почти нищо не се знае за Хицетас и Екфант и дори самото им съществуване понякога се поставя под въпрос. Според мнението на повечето учени Земята в световната система на Филолай не е извършвала въртеливо, а постъпателно движение около Централния огън. В другите си произведения Платон следва традиционното виждане, че Земята е неподвижна. До нас обаче са достигнали многобройни доказателства, че идеята за въртенето на Земята е била защитавана от философа Хераклид от Понт (IV в. пр. н. е.). Вероятно друго предположение на Хераклид е свързано с хипотезата за въртенето на Земята около оста си: всяка звезда представлява свят, включително земя, въздух, етер и всичко това се намира в безкрайно пространство. Наистина, ако дневното въртене на небето е отражение на въртенето на Земята, тогава предпоставката звездите да се считат за разположени на една и съща сфера изчезва.

Около век по-късно предположението за въртенето на Земята става част от първото, предложено от великия астроном Аристарх от Самос (3 век пр.н.е.). Аристарх е подкрепен от вавилонския Селевк (2 век пр.н.е.), както и от Хераклид от Понт, който смята Вселената за безкрайна. Фактът, че идеята за ежедневното въртене на Земята има своите привърженици още през 1 век сл. Хр. д., доказано от някои твърдения на философите Сенека, Дерцилид и астронома Клавдий Птолемей. По-голямата част от астрономите и философите обаче не се съмняваха в неподвижността на Земята.

Аргументи срещу идеята за движението на Земята се намират в произведенията на Аристотел и Птолемей. И така, в своя трактат За РаяАристотел оправдава неподвижността на Земята с факта, че на въртяща се Земя телата, хвърлени вертикално нагоре, не могат да паднат до точката, от която започва тяхното движение: повърхността на Земята ще се измести под хвърленото тяло. Друг аргумент в полза на неподвижността на Земята, даден от Аристотел, се основава на неговата физическа теория: Земята е тежко тяло и тежките тела са склонни да се движат към центъра на света, а не да се въртят около него.

От работата на Птолемей следва, че привържениците на хипотезата за въртенето на Земята отговориха на тези аргументи, че както въздухът, така и всички земни обекти се движат заедно със Земята. Очевидно ролята на въздуха в този аргумент е фундаментално важна, тъй като се подразбира, че именно неговото движение заедно със Земята крие въртенето на нашата планета. Птолемей възразява на това:

телата във въздуха винаги ще изглеждат изостанали... И ако телата се въртят с въздуха като едно цяло, тогава нито едно от тях няма да изглежда пред или зад другото, а ще остане на място, в полет и хвърляне няма да прави отклонения или движения на друго място, като тези, които ние лично виждаме да се случват, и те изобщо няма да забавят или ускоряват, защото Земята не е неподвижна.

Средна възраст

Индия

Първият средновековен автор, който предполага, че Земята се върти около оста си, е великият индийски астроном и математик Арябхата (края на 5-ти - началото на 6-ти век). Той го формулира на няколко места в своя трактат Арябхатия, Например:

Точно както човек на движещ се напред кораб вижда неподвижни обекти, движещи се назад, така и наблюдателят... вижда неподвижните звезди, движещи се по права линия на запад.

Не е известно дали тази идея принадлежи на самия Арябхата или той я е заимствал от древногръцки астрономи.

Арябхата е подкрепен само от един астроном, Пртхудака (9 век). Повечето индийски учени защитиха неподвижността на Земята. Така астрономът Варахамихира (6 век) твърди, че на въртяща се Земя птиците, летящи във въздуха, не могат да се върнат в гнездата си, а камъните и дърветата ще излетят от повърхността на Земята. Изключителният астроном Брахмагупта (6 век) също повтаря стария аргумент, че тяло, паднало от висока планина, може да потъне в основата си. В същото време обаче той отхвърли един от аргументите на Варахамихира: според него, дори ако Земята се върти, обектите не могат да излязат от нея поради своята гравитация.

ислямски изток

Възможността за въртене на Земята беше разгледана от много учени от мюсюлманския Изток. Така известният геометр ал-Сиджизи изобретява астролабията, чийто принцип на действие се основава на това предположение. Някои ислямски учени (чиито имена не са достигнали до нас) дори намериха правилен начин да опровергаят основния аргумент срещу въртенето на Земята: вертикалността на траекториите на падащи тела. По същество беше предложен принципът на суперпозиция на движенията, според който всяко движение може да се разложи на два или повече компонента: по отношение на повърхността на въртящата се Земя падащо тяло се движи по отвес, но точка, която е проекция на тази линия върху повърхността на Земята ще бъде пренесена от нейното въртене. Това се доказва от известния енциклопедист ал-Бируни, който самият обаче е бил склонен към неподвижността на Земята. Според него, ако някаква допълнителна сила действа върху падащото тяло, тогава резултатът от нейното действие върху въртящата се Земя ще доведе до някои ефекти, които всъщност не се наблюдават.

Сред учените от 13-16 век, свързани с обсерваториите Марага и Самарканд, възникна дискусия относно възможността за емпирично обосноваване на неподвижността на Земята. Така известният астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (XIII-XIV век) вярва, че неподвижността на Земята може да бъде проверена чрез експеримент. От друга страна, основателят на обсерваторията Марага, Насир ад-Дин ал-Туси, вярваше, че ако Земята се върти, това въртене ще бъде разделено от слой въздух в съседство с нейната повърхност и всички движения близо до повърхността на Земята би се случила точно така, както ако Земята беше неподвижна. Той обосновава това с помощта на наблюдения на комети: според Аристотел кометите са метеорологично явление в горните слоеве на атмосферата; астрономическите наблюдения обаче показват, че кометите участват в ежедневното въртене на небесната сфера. Следователно горните слоеве на въздуха се отнасят от въртенето на небето, следователно долните слоеве също могат да бъдат отнесени от въртенето на Земята. Така експериментът не може да отговори на въпроса дали Земята се върти. Въпреки това той остава привърженик на неподвижността на Земята, тъй като това е в съответствие с философията на Аристотел.

Повечето ислямски учени от по-късни времена (ал-Урди, ал-Казвини, ан-Найсабури, ал-Джурджани, ал-Бирджанди и други) се съгласиха с ал-Туси, че всички физически явления на въртяща се и неподвижна Земя биха се случили по един и същи начин . Ролята на въздуха обаче вече не се смяташе за фундаментална: не само въздухът, но и всички обекти се транспортират от въртящата се Земя. Следователно, за да се оправдае неподвижността на Земята, е необходимо да се привлече учението на Аристотел.

Специална позиция в тези спорове заема третият директор на Самаркандската обсерватория Алаудин Али ал-Кушчи (XV век), който отхвърля философията на Аристотел и смята въртенето на Земята за физически възможно. През 17 век иранският теолог и енциклопедист Баха ад-Дин ал-Амили стига до подобно заключение. Според него астрономите и философите не са предоставили достатъчно доказателства, за да опровергаят въртенето на Земята.

латински запад

Подробно обсъждане на възможността за движение на Земята се съдържа широко в писанията на парижките схоластици Жан-Буридан, Алберт от Саксония и Николай от Оресме (втората половина на 14 век). Най-важният аргумент в полза на въртенето на Земята, а не на небето, даден в техните трудове, е малката Земя в сравнение с Вселената, което прави приписването на ежедневното въртене на небето на Вселената крайно неестествено.

Всички тези учени обаче в крайна сметка отхвърлиха въртенето на Земята, макар и на различни основания. Така Алберт Саксонски смята, че тази хипотеза не е в състояние да обясни наблюдаваните астрономически явления. С право не са съгласни с това Буридан и Оресме, според които небесните явления трябва да се случват по един и същи начин, независимо дали въртенето се извършва от Земята или от Космоса. Буридан успя да намери само един важен аргумент срещу въртенето на Земята: стрелите, изстреляни вертикално нагоре, падат по вертикална линия, въпреки че с въртенето на Земята те, според него, трябва да изостават от движението на Земята и да падат на запад от точката на изстрела.

Но дори този аргумент беше отхвърлен от Оресме. Ако Земята се върти, тогава стрелата лети вертикално нагоре и в същото време се движи на изток, като е уловена от въздуха, който се върти със Земята. Така стрелата трябва да падне на същото място, откъдето е изстреляна. Въпреки че тук отново се споменава завладяващата роля на въздуха, тя всъщност не играе специална роля. За това говори следната аналогия:

По същия начин, ако въздухът беше затворен в движещ се кораб, тогава на човек, заобиколен от този въздух, би изглеждало, че въздухът не се движи... Ако човек беше в кораб, движещ се с висока скорост на изток, без да осъзнава това движение и ако протегне ръката си в права линия по протежение на мачтата на кораба, ще му се стори, че ръката му прави линейно движение; по същия начин според тази теория ни се струва, че същото се случва със стрела, когато я изстреляме вертикално нагоре или вертикално надолу. Вътре в кораб, който се движи с висока скорост на изток, могат да се извършват всякакви движения: надлъжно, напречно, надолу, нагоре, във всички посоки - и те изглеждат точно така, както когато корабът е неподвижен.

След това Оресме дава формулировка, която предвижда принципа на относителността:

Следователно заключавам, че е невъзможно да се докаже с какъвто и да е експеримент, че небето има денонощно движение, а земята не.

Окончателната присъда на Оресме за възможността за въртене на Земята обаче беше отрицателна. Основа за това заключение беше текстът на Библията:

Въпреки това, засега всички подкрепят и аз вярвам, че [Небето], а не Земята се движи, защото „Бог направи кръга на Земята, който няма да се помръдне“, въпреки всички аргументи за противното.

Възможността за ежедневното въртене на Земята е спомената и от средновековни европейски учени и философи от по-късно време, но не са добавени нови аргументи, които не се съдържат в Буридан и Оресме.

Така почти никой от средновековните учени не приема хипотезата за въртенето на Земята. Въпреки това, по време на обсъждането му, учени от Изтока и Запада изразиха много дълбоки мисли, които по-късно ще бъдат повторени от учените от Новата епоха.

Ренесанс и ново време

През първата половина на 16 век са публикувани няколко произведения, които твърдят, че причината за ежедневното въртене на небето е въртенето на Земята около оста си. Един от тях е трактатът на италианеца Селио Калканини „За факта, че небето е неподвижно и Земята се върти, или за вечното движение на Земята“ (написано около 1525 г., публикувано през 1544 г.). Той не прави особено впечатление на съвременниците си, тъй като по това време вече е публикуван фундаменталният труд на полския астроном Николай Коперник „За въртенията на небесните сфери“ (1543 г.), където се излага хипотезата за ежедневното въртене на Земята става част от хелиоцентричната система на света, подобно на Аристарх от Самос. Коперник преди това очерта мислите си в малко ръкописно есе Малък коментар(не по-рано от 1515 г.). Две години преди основния труд на Коперник е публикуван трудът на немския астроном Георг Йоахим Ретикус Първи разказ(1541), където теорията на Коперник е популярно изложена.

През 16 век Коперник е напълно подкрепян от астрономите Томас Дигес, Ретикус, Кристоф Ротман, Михаел Мьостлин, физиците Джамбатиста Бенедети, Саймън Стевин, философът Джордано Бруно и теологът Диего де Зунига. Някои учени приемат въртенето на Земята около оста си, отхвърляйки нейното транслационно движение. Това е позицията на немския астроном Николас Раймерс, известен още като Урсус, както и италианските философи Андреа Чезалпино и Франческо Патрици. Гледната точка на изключителния физик Уилям Хилбърт, който поддържа аксиалното въртене на Земята, но не говори за нейното транслационно движение, не е напълно ясна. В началото на 17 век хелиоцентричната система на света (включително въртенето на Земята около оста си) получава впечатляваща подкрепа от Галилео Галилей и Йоханес Кеплер. Най-влиятелните противници на идеята за движението на Земята през 16-ти и началото на 17-ти век са астрономите Тихо Брахе и Кристофър Клавий.

Хипотезата за въртенето на Земята и формирането на класическата механика

По същество през XVI-XVII век. единственият аргумент в полза на аксиалното въртене на Земята беше, че в този случай няма нужда да се приписват огромни скорости на въртене на звездната сфера, тъй като още в древността вече е надеждно установено, че размерът на Вселената значително надвишава размера на Земята (този аргумент се съдържа и в Буридан и Оресме).

Срещу тази хипотеза бяха изразени съображения, основани на динамичните концепции от онова време. На първо място, това е вертикалността на траекториите на падащи тела. Появиха се и други аргументи, например равен обсег на стрелба в източната и западната посока. Отговаряйки на въпроса за ненаблюдаемостта на ефектите от ежедневното въртене в земните експерименти, Коперник пише:

Не само Земята се върти със свързаната с нея водна стихия, но и значителна част от въздуха и всичко, което по някакъв начин е сродно със Земята, или най-близкия до Земята въздух, наситен със земна и водна материя, следва нея. същите закони на природата като Земята, или е придобил движение, което й е придадено от съседната Земя при постоянно въртене и без никакво съпротивление

По този начин основната роля в ненаблюдаемостта на въртенето на Земята играе увличането на въздуха от нейното въртене. Повечето коперниканци през 16 век споделят същото мнение.

Привърженици на безкрайността на Вселената през 16-ти век са също Томас Дигес, Джордано Бруно, Франческо Патрици – всички те подкрепят хипотезата, че Земята се върти около оста си (а първите двама и около Слънцето). Кристоф Ротман и Галилео Галилей вярваха, че звездите се намират на различни разстояния от Земята, въпреки че не говориха изрично за безкрайността на Вселената. От друга страна, Йоханес Кеплер отричаше безкрайността на Вселената, въпреки че беше привърженик на въртенето на Земята.

Религиозен контекст за дебата за въртенето на Земята

Редица възражения срещу въртенето на Земята бяха свързани с противоречията му с текста на Светото писание. Тези възражения бяха два вида. Първо, някои места в Библията бяха цитирани, за да потвърдят, че Слънцето прави ежедневното движение, например:

Слънцето изгрява и слънцето залязва и бърза към мястото си, където изгрява.

В този случай е засегнато аксиалното въртене на Земята, тъй като движението на Слънцето от изток на запад е част от ежедневното въртене на небето. В тази връзка често се цитира пасаж от книгата на Исус Навин:

Исус извика към Господа в деня, когато Господ предаде аморейците в ръцете на Израел, когато ги победи в Гаваон и те бяха бити пред израилтяните, и каза пред израилтяните: Застани, слънце, над Гаваон , и луната, над долината на Авалон. !

Тъй като командата за спиране е дадена на Слънцето, а не на Земята, се стигна до извода, че Слънцето извършва ежедневното движение. Други пасажи са цитирани в подкрепа на неподвижността на Земята, например:

Ти си поставил земята на твърди основи: тя няма да се поклати до века.

Счита се, че тези пасажи противоречат както на възгледа, че Земята се върти около оста си, така и на революцията около Слънцето.

Привържениците на въртенето на Земята (по-специално Джордано-Бруно, Йоханес-Кеплер и особено Галилео-Галилей) се застъпиха на няколко фронта. Първо, те посочиха, че Библията е написана на език, разбираем за обикновените хора, и ако нейните автори предоставят научно ясен език, тя не би могла да изпълни основната си религиозна мисия. Така Бруно пише:

В много случаи е глупаво и непрепоръчително да се правят много разсъждения според истината, а не според дадения случай и удобство. Например, ако вместо думите: „Слънцето се ражда и изгрява, минава през пладне и се навежда към Аквилон“, мъдрецът казва: „Земята върви в кръг на изток и, оставяйки слънцето, което залязва, се накланя към двата тропика, от Рака на Юга, от Козирога до Аквилон", тогава слушателите започват да си мислят: "Как? Казва ли, че земята се движи? Що за новина е това? Накрая щяха да го смятат за глупак и той наистина щеше да бъде глупак.

Този вид отговор беше даден главно на възражения относно денонощното движение на Слънцето. Второ, беше отбелязано, че някои пасажи от Библията трябва да се тълкуват алегорично (вижте статията Библейски алегоризъм). Така Галилей отбелязва, че ако Светото писание се приеме буквално в неговата цялост, ще се окаже, че Бог има ръце, подлежи на емоции като гняв и т.н. Като цяло основната идея на защитниците на учението за движението на Земята беше, че науката и религията имат различни цели: науката изследва явленията на материалния свят, ръководена от аргументите на разума, целта на религията е моралното усъвършенстване на човека, неговото спасение. В това отношение Галилей цитира кардинал Баронио, че Библията учи как да се изкачи на небето, а не как работи небето.

Католическата църква смята тези аргументи за неубедителни и през 1616 г. доктрината за въртенето на Земята е забранена, а през 1631 г. Галилей е осъден от Инквизицията за своята защита. Извън Италия обаче тази забрана не оказа значително влияние върху развитието на науката и допринесе главно за спада на авторитета на самата католическа църква.

Трябва да се добави, че религиозни аргументи срещу движението на Земята са дадени не само от църковни лидери, но и от учени (например Тихо Брахе). От друга страна, католическият монах Паоло Фоскарини пише кратко есе „Писмо за възгледите на питагорейците и Коперник за подвижността на Земята и неподвижността на Слънцето и за новата питагорейска система на Вселената“ (1615 г.), където той изразява съображения, близки до тези на Галилей, а испанският теолог Диего де Зунига дори използва теорията на Коперник, за да тълкува някои пасажи от Светото писание (въпреки че по-късно промени мнението си). По този начин конфликтът между теологията и доктрината за движението на Земята не е толкова конфликт между науката и религията като такава, а конфликт между стари (вече остарели в началото на 17 век) и нови методологични принципи, лежащи в основата на науката .

Значението на хипотезата за въртенето на Земята за развитието на науката

Разбирането на научните проблеми, повдигнати от теорията за въртящата се Земя, допринесе за откриването на законите на класическата механика и създаването на нова космология, която се основава на идеята за безграничността на Вселената. Обсъдени по време на този процес, противоречията между тази теория и буквалния прочит на Библията допринесоха за разграничаването на естествената наука от религията.