Kako Zemlja i Sunce rotiraju. Kojom brzinom se Zemlja okreće oko svoje ose?

V = (R e R p R p 2 + R e 2 t g 2 φ + R p 2 h R p 4 + R e 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 )))\desno)\omega ), Gdje R e (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - ekvatorijalni radijus, R p (\displaystyle R_(p))= 6356,8 km - polarni radijus.

Avion koji leti ovom brzinom od istoka ka zapadu (na visini od 12 km: 936 km/h na geografskoj širini Moskve, 837 km/h na geografskoj širini Sankt Peterburga) mirovaće u inercijskom referentnom sistemu.
Superpozicija rotacije Zemlje oko svoje ose sa periodom od jednog sideralnog dana i oko Sunca sa periodom od jedne godine dovodi do nejednakosti solarnog i sideralnog dana: dužina prosečnog sunčevog dana je tačno 24 sata, što je 3 minuta i 56 sekundi duže od zvezdanog dana.

Fizičko značenje i eksperimentalna potvrda

Fizičko značenje Zemljine rotacije oko svoje ose

Budući da je svako kretanje relativno, potrebno je naznačiti određeni referentni sistem u odnosu na koji se proučava kretanje određenog tijela. Kada kažu da se Zemlja rotira oko imaginarne ose, misli se da ona vrši rotaciono kretanje u odnosu na bilo koji inercijski referentni okvir, a period ove rotacije jednak je sideralnom danu - periodu potpune revolucije Zemlje ( nebeska sfera) u odnosu na nebesku sferu (Zemlju).

Svi eksperimentalni dokazi o rotaciji Zemlje oko svoje ose svode se na dokaz da je referentni sistem povezan sa Zemljom neinercijalni referentni sistem posebnog tipa – referentni sistem koji vrši rotaciono kretanje u odnosu na inercijalne referentne sisteme.

Za razliku od inercijalnog kretanja (tj. ravnomjernog pravolinijskog kretanja u odnosu na inercijalne referentne okvire), za otkrivanje neinercijalnog kretanja zatvorene laboratorije nije potrebno vršiti zapažanja vanjskih tijela - takvo kretanje se detektira pomoću lokalnih eksperimenata (tj. eksperimenti izvedeni u ovom laboratoriju). U tom smislu riječi, neinercijalno kretanje, uključujući i rotaciju Zemlje oko svoje ose, može se nazvati apsolutnim.

Inercijske sile

Efekti centrifugalne sile

Ovisnost ubrzanja slobodnog pada o geografskoj širini. Eksperimenti pokazuju da ubrzanje slobodnog pada zavisi od geografske širine: što je bliže polu, to je veće. To se objašnjava djelovanjem centrifugalne sile. Prvo, tačke na zemljinoj površini koje se nalaze na višim geografskim širinama su bliže osi rotacije i, stoga, kada se približavaju polu, udaljenost r (\displaystyle r) opada od ose rotacije, dostižući nulu na polu. Drugo, s povećanjem geografske širine, kut između vektora centrifugalne sile i ravnine horizonta opada, što dovodi do smanjenja vertikalne komponente centrifugalne sile.

Ovaj fenomen je otkriven 1672. godine, kada je francuski astronom Jean Richet, dok je bio na ekspediciji u Africi, otkrio da sat klatna na ekvatoru teče sporije nego u Parizu. Njutn je to ubrzo objasnio rekavši da je period oscilovanja klatna obrnuto proporcionalan kvadratnom korenu ubrzanja usled gravitacije, koje se na ekvatoru smanjuje usled delovanja centrifugalne sile.

Oblatnost Zemlje. Utjecaj centrifugalne sile dovodi do spljoštenosti Zemlje na polovima. Ovu pojavu, koju su predvidjeli Huygens i Newton krajem 17. stoljeća, prvi je otkrio Pierre de Maupertuis kasnih 1730-ih kao rezultat obrade podataka dvije francuske ekspedicije posebno opremljene za rješavanje ovog problema u Peruu (predvođenih Pierreom Bouguerom). i Charles de la Condamine) i Laponija (pod vodstvom Alexisa Clairauta i samog Maupertuisa).

Efekti Coriolisove sile: laboratorijski eksperimenti

Ovaj efekat bi trebalo najjasnije da bude izražen na polovima, gde je period potpune rotacije ravni klatna jednak periodu rotacije Zemlje oko svoje ose (sideralni dan). Općenito, period je obrnuto proporcionalan sinusu geografske širine na ekvatoru, ravan oscilacije klatna je nepromijenjena.

Žiroskop- rotirajuće tijelo sa značajnim momentom inercije zadržava svoj ugaoni moment ako nema jakih poremećaja. Foucault, koji je bio umoran od objašnjavanja šta se dešava sa Foucaultovim klatnom koji nije na polu, razvio je još jednu demonstraciju: viseći žiroskop je zadržao svoju orijentaciju, što znači da se polako okretao u odnosu na posmatrača.

Skretanje projektila tokom gađanja. Još jedna vidljiva manifestacija Coriolisove sile je skretanje putanja projektila (udesno na sjevernoj hemisferi, ulijevo na južnoj hemisferi) ispaljenih u horizontalnom smjeru. Sa stanovišta inercijalnog referentnog sistema, za projektile ispaljene duž meridijana, to je zbog zavisnosti linearne brzine rotacije Zemlje od geografske širine: kada se kreće od ekvatora do pola, projektil zadržava horizontalna komponenta brzine je nepromijenjena, dok se linearna brzina rotacije tačaka na zemljinoj površini smanjuje, što dovodi do pomjeranja projektila sa meridijana u smjeru Zemljine rotacije. Ako je hitac ispaljen paralelno s ekvatorom, onda je pomak projektila iz paralele posljedica činjenice da putanja projektila leži u istoj ravni sa centrom Zemlje, dok se tačke na zemljinoj površini kreću u ravni okomitoj na Zemljinu os rotacije. Ovaj efekat (za slučaj pucanja duž meridijana) je predvidio Grimaldi 40-ih godina 17. veka. a prvi put je objavio Riccioli 1651.

Odstupanje tijela koja slobodno padaju od vertikale. ( ) Ako brzina tijela ima veliku vertikalnu komponentu, Coriolisova sila je usmjerena na istok, što dovodi do odgovarajućeg odstupanja putanje tijela koje slobodno pada (bez početne brzine) sa visokog tornja. Kada se posmatra u inercijskom referentnom okviru, efekat se objašnjava činjenicom da se vrh tornja u odnosu na središte Zemlje kreće brže od baze, zbog čega se putanja tijela ispostavlja kao uska parabola i tijelo je malo ispred osnove tornja.

Eötvösov efekat. Na niskim geografskim širinama, Coriolisova sila je, kada se kreće duž zemljine površine, usmjerena u vertikalnom smjeru i njeno djelovanje dovodi do povećanja ili smanjenja ubrzanja gravitacije, ovisno o tome da li se tijelo kreće na zapad ili istok. Ovaj efekat se naziva Eötvösov efekat u čast mađarskog fizičara Loránda Eötvösa, koji ga je eksperimentalno otkrio početkom 20. stoljeća.

Eksperimenti koristeći zakon održanja ugaonog momenta. Neki eksperimenti se zasnivaju na zakonu održanja ugaonog momenta: u inercijskom referentnom okviru, veličina ugaonog momenta (jednaka proizvodu momenta inercije i ugaone brzine rotacije) se ne menja pod uticajem unutrašnjih sila. . Ako u nekom početnom trenutku instalacija miruje u odnosu na Zemlju, tada je brzina njene rotacije u odnosu na inercijski referentni sistem jednaka ugaonoj brzini rotacije Zemlje. Ako promijenite moment inercije sistema, tada bi se trebala promijeniti kutna brzina njegove rotacije, odnosno početi rotacija u odnosu na Zemlju. U neinercijskom referentnom okviru povezanom sa Zemljom, rotacija se javlja kao rezultat Coriolisove sile. Ovu ideju je predložio francuski naučnik Louis Poinsot 1851. godine.

Prvi takav eksperiment izveo je Hagen 1910. godine: dva utega na glatku prečku postavljena su nepomično u odnosu na površinu Zemlje. Tada je razmak između tereta smanjen. Kao rezultat toga, instalacija se počela okretati. Još pokazniji eksperiment izveo je njemački naučnik Hans Bucka 1949. godine. Štap dugačak oko 1,5 metara postavljen je okomito na pravougaoni okvir. U početku je štap bio horizontalan, instalacija je bila nepomična u odnosu na Zemlju. Zatim je štap doveden u vertikalni položaj, što je dovelo do promjene momenta inercije instalacije za približno 10 4 puta i do njene brze rotacije sa ugaonom brzinom 10 4 puta većom od brzine rotacije Zemlje.

Lijevak u kadi.

Budući da je Coriolisova sila vrlo slaba, ona ima zanemariv utjecaj na smjer vrtloga vode pri ispuštanju lavaboa ili kade, tako da općenito smjer rotacije u lijevu nije povezan sa rotacijom Zemlje. Samo u pažljivo kontrolisanim eksperimentima može se odvojiti efekat Coriolisove sile od drugih faktora: na severnoj hemisferi levak će se okretati suprotno od kazaljke na satu, na južnoj hemisferi - obrnuto.

Efekti Coriolisove sile: pojave u okolnoj prirodi

Optički eksperimenti

Brojni eksperimenti koji demonstriraju rotaciju Zemlje temelje se na Sagnacovom efektu: ako prstenasti interferometar izvodi rotacijsko kretanje, tada se zbog relativističkih efekata javlja fazna razlika u protupropagirajućim snopovima.

Δ φ = 8 π A λ c ω , (\displaystyle \Delta \varphi =(\frac (8\pi A)(\lambda c))\omega ,)

Gdje A (\displaystyle A)- područje projekcije prstena na ekvatorijalnu ravan (ravninu okomitu na os rotacije), c (\displaystyle c)- brzina svetlosti, ω (\displaystyle \omega )- ugaona brzina rotacije. Da bi demonstrirao rotaciju Zemlje, ovaj efekat je koristio američki fizičar Michelson u nizu eksperimenata izvedenih 1923-1925. U modernim eksperimentima koji koriste Sagnac efekat, rotacija Zemlje se mora uzeti u obzir da bi se kalibrirali prstenasti interferometri.

Postoji niz drugih eksperimentalnih demonstracija dnevne rotacije Zemlje.

Neravnomjerna rotacija

Precesija i nutacija

Istorija ideje dnevne rotacije Zemlje

Antika

Objašnjenje dnevne rotacije neba rotacijom Zemlje oko svoje ose prvi su predložili predstavnici Pitagorejske škole, Sirakužani Hicetus i Ecphantus. Prema nekim rekonstrukcijama, rotaciju Zemlje je potvrdio i pitagorejac Filolaj iz Krotona (5. vek pne.). Izjava koja se može protumačiti kao indikacija rotacije Zemlje sadržana je u Platonovom dijalogu Timeeus .

Međutim, o Hiceti i Ecphantesu se gotovo ništa ne zna, pa se čak i samo njihovo postojanje ponekad dovodi u pitanje. Prema mišljenju većine naučnika, Zemlja u Filolausovom svjetskom sistemu nije izvršila rotacijsko, već translacijsko kretanje oko Centralne vatre. U svojim drugim djelima, Platon slijedi tradicionalni stav da je Zemlja nepokretna. Međutim, do nas su stigli brojni dokazi da je ideju o rotaciji Zemlje branio filozof Heraklid iz Ponta (IV vijek prije nove ere). Vjerovatno je još jedna Heraklidova pretpostavka povezana s hipotezom o Zemljinoj rotaciji oko svoje ose: svaka zvijezda predstavlja svijet, uključujući zemlju, zrak, etar, a sve se to nalazi u beskonačnom prostoru. Zaista, ako je dnevna rotacija neba odraz rotacije Zemlje, onda nestaje preduvjet da se zvijezde smatraju na istoj sferi.

Otprilike vek kasnije, pretpostavka o rotaciji Zemlje postala je deo prve, koju je predložio veliki astronom Aristarh sa Samosa (3. vek pre nove ere). Aristarha su podržavali vavilonski Seleuk (2. vek pre nove ere), kao i Heraklidi sa Ponta, koji su smatrali da je Univerzum beskonačan. Činjenica da je ideja o dnevnoj rotaciji Zemlje imala svoje pristalice još u 1. veku nove ere. e., o čemu svjedoče neke izjave filozofa Seneke, Dercillidasa i astronoma Klaudija Ptolomeja. Ogromna većina astronoma i filozofa, međutim, nije sumnjala u nepokretnost Zemlje.

Argumenti protiv ideje o kretanju Zemlje nalaze se u djelima Aristotela i Ptolomeja. Dakle, u svojoj raspravi O nebu Aristotel opravdava nepokretnost Zemlje činjenicom da na Zemlji koja rotira, tijela bačena okomito prema gore ne bi mogla pasti do tačke od koje je počelo njihovo kretanje: površina Zemlje bi se pomjerila ispod bačenog tijela. Još jedan argument u prilog nepokretnosti Zemlje, koji je dao Aristotel, temelji se na njegovoj fizičkoj teoriji: Zemlja je teško tijelo, a teška tijela teže da se kreću prema centru svijeta, a ne da se rotiraju oko njega.

Iz Ptolomejevog djela slijedi da su pristalice hipoteze o rotaciji Zemlje odgovorile na ove argumente da se i zrak i svi zemaljski objekti kreću zajedno sa Zemljom. Očigledno je uloga zraka u ovom argumentu fundamentalno važna, jer se podrazumijeva da je njegovo kretanje zajedno sa Zemljom ono što krije rotaciju naše planete. Ptolomej prigovara tome:

tela u vazduhu će uvek izgledati kao da zaostaju... A kada bi se tela rotirala sa vazduhom kao jedna celina, onda nijedno od njih ne bi izgledalo ni ispred ni iza drugog, već bi ostalo na mestu, u letu i bacanju ne bi pravio devijacije ili pokrete ka drugom mestu, poput onih koje lično vidimo da se dešavaju, i uopšte ne bi usporavali ili ubrzavali, jer Zemlja nije nepokretna.

Srednje godine

Indija

Prvi srednjovjekovni autor koji je sugerirao da se Zemlja rotira oko svoje ose bio je veliki indijski astronom i matematičar Aryabhata (kraj 5. - početak 6. stoljeća). On to formuliše na nekoliko mesta u svojoj raspravi Aryabhatiya, Na primjer:

Kao što čovjek na brodu koji se kreće naprijed vidi nepokretne objekte koji se kreću unazad, tako i posmatrač... vidi nepokretne zvijezde koje se kreću pravolinijski prema zapadu.

Nije poznato da li ova ideja pripada samom Aryabhati ili ju je pozajmio od starogrčkih astronoma.

Aryabhatu je podržavao samo jedan astronom, Prthudaka (9. vek). Većina indijskih naučnika branila je nepokretnost Zemlje. Tako je astronom Varahamihira (6. vek) tvrdio da na Zemlji koja se rotira, ptice koje lete u vazduhu ne mogu da se vrate u svoja gnezda, a kamenje i drveće će leteti sa površine Zemlje. Izvanredni astronom Brahmagupta (6. vek) je takođe ponovio stari argument da telo koje je palo sa visoke planine može da potone u svoje podnožje. Istovremeno, on je, međutim, odbacio jedan od Varahamihirinih argumenata: po njegovom mišljenju, čak i kada bi se Zemlja rotirala, objekti se zbog svoje gravitacije ne bi mogli odvojiti od nje.

Islamski Istok

Mogućnost rotacije Zemlje razmatrali su mnogi naučnici muslimanskog istoka. Tako je poznati geometar al-Sijizi izmislio astrolab, čiji se princip rada zasniva na ovoj pretpostavci. Neki islamski učenjaci (čija imena nisu stigla do nas) čak su pronašli ispravan način da opovrgnu glavni argument protiv rotacije Zemlje: vertikalnost putanja padajućih tijela. U suštini, predložen je princip superpozicije kretanja prema kojem se svako kretanje može razložiti na dvije ili više komponenti: u odnosu na površinu rotirajuće Zemlje, tijelo koje pada giba se duž viska, ali tačka koja je projekcija ove linije na površinu Zemlje bi se prenijela njenom rotacijom. O tome svjedoči poznati enciklopedist al-Biruni, koji je i sam, međutim, bio sklon nepokretnosti Zemlje. Po njegovom mišljenju, ako neka dodatna sila djeluje na tijelo koje pada, onda će rezultat njenog djelovanja na rotirajuću Zemlju dovesti do nekih efekata koji se zapravo ne primjećuju.

Među naučnicima 13.-16. stoljeća povezanim s opservatorijama Maraha i Samarkand, pokrenula se rasprava o mogućnosti empirijskog potvrđivanja nepokretnosti Zemlje. Tako je poznati astronom Qutb ad-Din ash-Shirazi (XIII-XIV vijek) vjerovao da se nepokretnost Zemlje može provjeriti eksperimentom. S druge strane, osnivač opservatorije u Maragi, Nasir ad-Din al-Tusi, vjerovao je da bi, ako bi se Zemlja rotirala, ova rotacija bila podijeljena slojem zraka koji se nalazi uz njenu površinu, a sva kretanja blizu površine Zemlja bi se pojavila potpuno isto kao da je Zemlja nepomična. On je to potkrijepio uz pomoć zapažanja kometa: prema Aristotelu, komete su meteorološki fenomen u gornjim slojevima atmosfere; međutim, astronomska posmatranja pokazuju da komete učestvuju u dnevnoj rotaciji nebeske sfere. Posljedično, gornji slojevi zraka se odnose rotacijom neba, pa se donji slojevi također mogu odnijeti rotacijom Zemlje. Dakle, eksperiment ne može odgovoriti na pitanje da li se Zemlja rotira. Međutim, on je ostao pristalica nepokretnosti Zemlje, jer je to bilo u skladu sa Aristotelovom filozofijom.

Većina islamskih učenjaka kasnijih vremena (al-Urdi, al-Qazwini, an-Naysaburi, al-Jurjani, al-Birjandi i drugi) složili su se sa al-Tusijem da će se sve fizičke pojave na rotirajućoj i stacionarnoj Zemlji dešavati na isti način . Međutim, uloga zraka više se nije smatrala osnovnom: ne samo zrak, već i svi objekti se prenose rotirajućom zemljom. Shodno tome, da bi se opravdala nepokretnost Zemlje, potrebno je uključiti Aristotelovo učenje.

Poseban stav u ovim sporovima zauzeo je treći direktor Samarkandske opservatorije, Alauddin Ali al-Kushchi (XV vek), koji je odbacio Aristotelovu filozofiju i smatrao da je rotacija Zemlje fizički moguća. U 17. veku, iranski teolog i enciklopedista Baha ad-Din al-Amili došao je do sličnog zaključka. Po njegovom mišljenju, astronomi i filozofi nisu pružili dovoljno dokaza da opovrgnu rotaciju Zemlje.

Latinski Zapad

Detaljna rasprava o mogućnosti kretanja Zemlje naširoko je sadržana u spisima pariskih skolastika Jean-Buridana, Alberta Saksonskog i Nikole od Oresmea (druga polovina 14. stoljeća). Najvažniji argument u korist rotacije Zemlje, a ne neba, naveden u njihovim radovima, je malenost Zemlje u poređenju sa Univerzumom, što čini pripisivanje dnevne rotacije neba Univerzumu krajnje neprirodnim.

Međutim, svi ovi naučnici su na kraju odbacili rotaciju Zemlje, iako na različitim osnovama. Tako je Albert Saksonski vjerovao da ova hipoteza nije u stanju objasniti promatrane astronomske pojave. S tim se s pravom nisu složili Buridan i Oresme, prema kojima bi se nebeske pojave trebale dešavati na isti način bez obzira da li rotaciju vrši Zemlja ili Kosmos. Buridan je uspio pronaći samo jedan značajan argument protiv rotacije Zemlje: strijele ispaljene okomito nagore padaju niz vertikalnu liniju, iako bi s rotacijom Zemlje, po njegovom mišljenju, trebale zaostajati za kretanjem Zemlje i pasti na zapad. od tačke udarca.

Ali čak i ovaj argument je Oresme odbacio. Ako se Zemlja rotira, onda strelica leti okomito prema gore i istovremeno se pomiče na istok, zarobljena od zraka koji rotira sa Zemljom. Dakle, strijela bi trebala pasti na isto mjesto odakle je ispaljena. Iako se ovdje ponovo spominje zanosna uloga zraka, on zapravo i ne igra posebnu ulogu. O tome govori sledeća analogija:

Isto tako, kada bi se vazduh zatvorio u brodu u pokretu, onda bi osobi koja je okružena ovim vazduhom izgledalo da se vazduh ne kreće... Ako je čovek u brodu koji se kreće velikom brzinom prema istoku, nesvestan toga pokret, a ako bi pružio ruku u pravoj liniji duž jarbola broda, činilo bi mu se da mu ruka pravi pravolinijski pokret; na isti način, prema ovoj teoriji, čini nam se da se ista stvar dešava sa strelicom kada je ispalimo okomito gore ili vertikalno dole. Unutar broda koji se kreće velikom brzinom prema istoku, mogu se dogoditi sve vrste kretanja: uzdužno, poprečno, dolje, gore, u svim smjerovima - i izgledaju potpuno isto kao kada brod miruje.

Zatim, Oresme daje formulaciju koja anticipira princip relativnosti:

Stoga zaključujem da je nemoguće bilo kakvim eksperimentom pokazati da se nebo dnevno kreće, a da zemlja ne.

Međutim, Oresmeova konačna presuda o mogućnosti Zemljine rotacije bila je negativna. Osnova za ovaj zaključak bio je tekst Biblije:

Međutim, za sada svi podržavaju i vjerujem da se kreće [Nebo] a ne Zemlja, jer je „Bog napravio krug od Zemlje, koji se neće pomjeriti“, uprkos svim argumentima koji govore suprotno.

Mogućnost dnevne rotacije Zemlje spominjali su i srednjovjekovni evropski naučnici i filozofi kasnijih vremena, ali nisu dodani novi argumenti koji nisu sadržani u Buridanu i Oresmeu.

Tako skoro niko od srednjovekovnih naučnika nije prihvatio hipotezu o rotaciji Zemlje. Međutim, tokom njegove rasprave, naučnici Istoka i Zapada izneli su mnoge duboke misli, koje će kasnije ponoviti naučnici Novog doba.

Renesansa i moderno doba

U prvoj polovini 16. stoljeća objavljeno je nekoliko radova koji su tvrdili da je uzrok svakodnevnog okretanja neba rotacija Zemlje oko svoje ose. Jedna od njih bila je rasprava Italijana Celija Calcagninija „O tome da je nebo nepomično i da se Zemlja rotira, ili o neprestanom kretanju Zemlje“ (napisana oko 1525., objavljena 1544.). Nije ostavio veliki utisak na svoje savremenike, jer je do tada već objavljeno temeljno delo poljskog astronoma Nikole Kopernika „O rotacijama nebeskih sfera“ (1543), gde je postavljena hipoteza o dnevnoj rotaciji Zemlja je postala dio heliocentričnog sistema svijeta, poput Aristarha sa Samosa. Kopernik je ranije izložio svoje misli u malom rukom pisanom eseju Mali komentar(ne ranije od 1515. godine). Dvije godine prije glavnog Kopernikovog djela, objavljeno je djelo njemačkog astronoma Georga Joachima Rheticusa Prva naracija(1541), gdje je Kopernikova teorija popularno izlagana.

U 16. veku, Kopernika su u potpunosti podržavali astronomi Tomas Diges, Retikus, Kristof Rotman, Majkl Möstlin, fizičari Đambatista Benedeti, Simon Stevin, filozof Đordano Bruno i teolog Dijego de Zuniga. Neki naučnici su prihvatili rotaciju Zemlje oko svoje ose, odbacujući njeno translatorno kretanje. Ovo je bio stav njemačkog astronoma Nikolasa Reimersa, poznatog i kao Ursus, kao i talijanskih filozofa Andrea Cesalpino i Francesco Patrizi. Tačka gledišta izvanrednog fizičara Williama Hilberta, koji je podržavao aksijalnu rotaciju Zemlje, ali nije govorio o njenom translacijskom kretanju, nije sasvim jasno. Početkom 17. veka, heliocentrični sistem sveta (uključujući rotaciju Zemlje oko svoje ose) dobio je impresivnu podršku od Galilea Galileja i Johanesa Keplera. Najutjecajniji protivnici ideje o kretanju Zemlje u 16. i ranom 17. stoljeću bili su astronomi Tycho Brahe i Christopher Clavius.

Hipoteza o rotaciji Zemlje i nastanku klasične mehanike

U suštini, u XVI-XVII vijeku. jedini argument u prilog aksijalnoj rotaciji Zemlje bio je da u ovom slučaju nema potrebe pripisivati ogromne brzine rotacije zvjezdanoj sferi, jer je već u antici već pouzdano utvrđeno da veličina Univerzuma znatno premašuje veličinu Zemlje (ovaj argument je takođe sadržan u Buridan i Oresme).

Protiv ove hipoteze iznesena su razmatranja zasnovana na dinamičkim konceptima tog vremena. Prije svega, ovo je vertikalnost putanja padajućih tijela. Pojavili su se i drugi argumenti, na primjer, jednak domet gađanja u istočnom i zapadnom smjeru. Odgovarajući na pitanje o neuočljivosti efekata dnevne rotacije u zemaljskim eksperimentima, Kopernik je napisao:

Ne samo da se Zemlja okreće sa elementom vode koji je sa njom povezan, već slijedi i znatan dio zraka i svega što je na bilo koji način srodno Zemlji, ili Zemlji najbliži zrak, zasićen zemaljskom i vodenom materijom. iste zakone prirode kao i Zemlja, ili je stekla kretanje, koje joj prenosi susjedna Zemlja u stalnoj rotaciji i bez ikakvog otpora

Dakle, glavnu ulogu u neuočljivosti Zemljine rotacije igra zauzimanje vazduha njenom rotacijom. Većina Kopernikanaca u 16. veku deli isto mišljenje.

Zagovornici beskonačnosti Univerzuma u 16. veku bili su i Tomas Diges, Đordano Bruno, Frančesko Patrizi – svi su podržavali hipotezu da se Zemlja rotira oko svoje ose (a prva dva i oko Sunca). Christoph Rothmann i Galileo Galilei vjerovali su da se zvijezde nalaze na različitim udaljenostima od Zemlje, iako nisu eksplicitno govorili o beskonačnosti Univerzuma. S druge strane, Johanes Kepler je negirao beskonačnost Univerzuma, iako je bio pristalica rotacije Zemlje.

Religijski kontekst za debatu o Zemljinoj rotaciji

Brojni prigovori na rotaciju Zemlje bili su povezani sa njenim kontradiktornostima sa tekstom Svetog pisma. Ovi prigovori su bili dvije vrste. Prvo, neka mjesta u Bibliji su citirana kako bi se potvrdilo da je Sunce ono koje čini svakodnevno kretanje, na primjer:

Sunce izlazi i sunce zalazi, i žuri na svoje mjesto gdje izlazi.

U ovom slučaju je pogođena aksijalna rotacija Zemlje, jer je kretanje Sunca od istoka prema zapadu dio dnevne rotacije neba. S tim u vezi često je citiran odlomak iz knjige Isusa Navina:

Isus je zavapio Gospodu onog dana kada je Gospod predao Amoreje u ruke Izraela, kada ih je pobedio u Gibeonu, i bili su potučeni pred sinovima Izraelovim, i rekao je pred Izraelcima: Stani, sunce, nad Gibeonom , i mjesec, nad dolinom Avalona!

Pošto je naredba za zaustavljanje data Suncu, a ne Zemlji, zaključeno je da je Sunce ono koje je izvršilo dnevno kretanje. Drugi odlomci su citirani da podržavaju nepokretnost Zemlje, na primjer:

Postavio si zemlju na čvrste temelje: neće se pokolebati u vijeke vjekova.

Smatralo se da su ovi odlomci u suprotnosti i sa stavom da se Zemlja rotira oko svoje ose i sa revolucijom oko Sunca.

Zagovornici rotacije Zemlje (posebno Giordano-Bruno, Johannes-Kepler, a posebno Galileo-Galilei) zagovarali su na nekoliko frontova. Prvo su istakli da je Biblija napisana jezikom razumljivim običnim ljudima, a ako bi njeni autori pružili naučno jasan jezik, ne bi mogla ispuniti svoju glavnu, vjersku misiju. Tako je Bruno napisao:

U mnogim slučajevima je glupo i nepreporučljivo mnogo zaključivati na osnovu istine, a ne na osnovu datog slučaja i pogodnosti. Na primjer, ako umjesto riječi: "Sunce se rađa i izlazi, prolazi kroz podne i naginje se prema Akvilonu", mudrac je rekao: "Zemlja ide u krug prema istoku i, ostavljajući sunce koje zalazi, naginje se prema dva tropska područja, od Raka do Juga, od Jarca do Akvilona”, onda bi slušaoci počeli da razmišljaju: „Kako? Kaže li da se zemlja kreće? Kakva je ovo vest? Na kraju bi ga smatrali budalom, a on bi zaista bio budala.

Ovakav odgovor dat je uglavnom na prigovore u vezi sa dnevnim kretanjem Sunca. Drugo, napomenuto je da neke odlomke Biblije treba tumačiti alegorijski (vidi članak Biblijski alegorizam). Tako je Galileo primijetio da će se, ako se Sveto pismo shvati doslovno u cijelosti, ispostaviti da Bog ima ruke, da je podložan emocijama kao što je bijes, itd. Općenito, glavna ideja branitelja doktrine o kretanje Zemlje je bilo da nauka i religija imaju različite ciljeve: nauka ispituje pojave materijalnog sveta, vođena argumentima razuma, cilj religije je moralno usavršavanje čoveka, njegovo spasenje. Galileo je u tom pogledu citirao kardinala Baronija da Biblija uči kako se uzdići na nebo, a ne kako nebo funkcionira.

Katolička crkva smatrala je ove argumente neuvjerljivima, te je 1616. godine doktrina rotacije Zemlje bila zabranjena, a 1631. Galileo je osuđen od strane Inkvizicije zbog svoje odbrane. Međutim, izvan Italije ova zabrana nije imala značajniji utjecaj na razvoj nauke i uglavnom je doprinijela opadanju autoriteta same Katoličke crkve.

Mora se dodati da su religiozne argumente protiv kretanja Zemlje davali ne samo crkveni poglavari, već i naučnici (na primjer, Tycho Brahe). S druge strane, katolički redovnik Paolo Foskarini napisao je kratak esej „Pismo o gledištima Pitagorejaca i Kopernika o pokretljivosti Zemlje i nepokretnosti Sunca i o novom Pitagorejskom sistemu univerzuma“ (1615.), gdje je iznio razmatranja bliska onima Galilea, a španski teolog Diego de Zuniga je čak koristio Kopernikansku teoriju da protumači neke odlomke Svetog pisma (iako se kasnije predomislio). Dakle, sukob između teologije i doktrine o kretanju Zemlje nije bio toliko sukob između nauke i religije kao takve, koliko sukob između starih (već zastarjelih početkom 17. stoljeća) i novih metodoloških principa na kojima se temelji nauka. .

Značaj hipoteze o rotaciji Zemlje za razvoj nauke

Razumijevanje naučnih problema koje postavlja teorija rotirajuće Zemlje doprinijelo je otkrivanju zakona klasične mehanike i stvaranju nove kosmologije, koja se temelji na ideji bezgraničnosti Univerzuma. O kojima se raspravljalo tokom ovog procesa, kontradikcije između ove teorije i bukvalnog čitanja Biblije doprinijele su razgraničenju prirodnih nauka i religije.

Naša planeta je stalno u pokretu:

rotacija oko sopstvene ose, kretanje oko Sunca;
rotacija sa Suncem oko centra naše galaksije;
kretanje u odnosu na centar Lokalne grupe galaksija i dr.

Kretanje Zemlje oko sopstvene ose

Rotacija Zemlje oko svoje ose(Sl. 1). Zemljina os je uzeta kao zamišljena linija oko koje se rotira. Ova os je odstupljena za 23°27" od okomice na ravan ekliptike. Zemljina os se sece sa Zemljinom površinom u dve tačke - pol - severni i južni. Kada se posmatra sa severnog pola, Zemljina rotacija se dešava suprotno od kazaljke na satu, ili , kako se uobičajeno vjeruje, sa zapada na istok, planeta završi punu rotaciju oko svoje ose za jedan dan.

Rice. 1. Rotacija Zemlje oko svoje ose

Dan je jedinica vremena. Postoje zvezdani i solarni dani.

Sideralni dan- ovo je vremenski period tokom kojeg će se Zemlja okretati oko svoje ose u odnosu na zvijezde. One su jednake 23 sata 56 minuta i 4 sekunde.

Sunčan dan- ovo je vremenski period tokom kojeg se Zemlja okreće oko svoje ose u odnosu na Sunce.

Ugao rotacije naše planete oko svoje ose je isti na svim geografskim širinama. Za jedan sat, svaka tačka na Zemljinoj površini se pomeri za 15° od svog prvobitnog položaja. Ali u isto vrijeme, brzina kretanja je obrnuto proporcionalna geografskoj širini: na ekvatoru je 464 m/s, a na geografskoj širini od 65° samo 195 m/s.

Rotaciju Zemlje oko svoje ose 1851. godine dokazao je J. Foucault u svom eksperimentu. U Parizu, u Panteonu, ispod kupole je okačeno klatno, a ispod njega krug sa pregradama. Svakim narednim pokretom klatno je završavalo na novim podjelima. To se može dogoditi samo ako se površina Zemlje ispod klatna rotira. Položaj ravni zamaha klatna na ekvatoru se ne mijenja, jer se ravan poklapa sa meridijanom. Aksijalna rotacija Zemlje ima važne geografske posljedice.

Kada se Zemlja rotira, nastaje centrifugalna sila, koja igra važnu ulogu u oblikovanju oblika planete i smanjuje silu gravitacije.

Još jedna od najvažnijih posljedica aksijalne rotacije je formiranje rotacijske sile - Coriolisove sile. U 19. vijeku prvi ga je izračunao francuski naučnik iz oblasti mehanike G. Coriolis (1792-1843). Ovo je jedna od inercijskih sila uvedena da se uzme u obzir uticaj rotacije pokretnog referentnog okvira na relativno kretanje materijalne tačke. Njegov efekat se može ukratko izraziti na sledeći način: svako pokretno telo na severnoj hemisferi se skreće udesno, a na južnoj hemisferi - ulevo. Na ekvatoru, Coriolisova sila je nula (slika 3).

Rice. 3. Djelovanje Coriolisove sile

Djelovanje Coriolisove sile proteže se na mnoge fenomene geografskog omotača. Njegov efekat skretanja posebno je uočljiv u pravcu kretanja vazdušnih masa. Pod uticajem sile skretanja Zemljine rotacije, vjetrovi umjerenih širina obje hemisfere poprimaju pretežno zapadni smjer, au tropskim geografskim širinama - istočni. Slična manifestacija Coriolisove sile nalazi se u smjeru kretanja oceanskih voda. Asimetrija riječnih dolina je također povezana sa ovom silom (desna obala je obično visoka na sjevernoj hemisferi, a lijeva obala na južnoj hemisferi).

Rotacija Zemlje oko svoje ose takođe dovodi do kretanja sunčeve svetlosti po zemljinoj površini od istoka ka zapadu, odnosno do promene dana i noći.

Smjena dana i noći stvara dnevni ritam u živoj i neživoj prirodi. Cirkadijalni ritam je usko povezan sa svetlosnim i temperaturnim uslovima. Dnevne varijacije temperature, dnevni i noćni povjetarac, itd. su dobro poznati iu živoj prirodi - fotosinteza je moguća samo tokom dana, većina biljaka otvara svoje cvijeće u različitim satima; Neke životinje su aktivne danju, druge noću. Ljudski život takođe teče u cirkadijanskom ritmu.

Još jedna posljedica Zemljine rotacije oko svoje ose je vremenska razlika u različitim tačkama na našoj planeti.

Od 1884. godine usvojeno je zonsko vrijeme, odnosno cijela površina Zemlje podijeljena je na 24 vremenske zone od po 15°. Iza standardno vrijeme uzeti lokalno vrijeme srednjeg meridijana svake zone. Vrijeme u susjednim vremenskim zonama se razlikuje za jedan sat. Granice pojaseva su nacrtane uzimajući u obzir političke, administrativne i ekonomske granice.

Nultim pojasom se smatra Greenwich pojas (nazvan po Greenwich opservatoriju u blizini Londona), koji se proteže s obje strane početnog meridijana. Razmatra se vrijeme početnog meridijana Univerzalno vrijeme.

Meridian 180° se uzima kao međunarodni datumska linija- konvencionalna linija na površini zemaljske kugle, s obje strane koje se sati i minute poklapaju, a kalendarski datumi se razlikuju za jedan dan.

Radi racionalnijeg korišćenja dnevne svetlosti ljeti, 1930. godine uvodi naša zemlja porodiljsko vrijeme, jedan sat ispred vremenske zone. Da bi se to postiglo, kazaljke na satu su pomjerene za jedan sat unaprijed. S tim u vezi, Moskva, budući da je u drugoj vremenskoj zoni, živi prema vremenu treće vremenske zone.

Od 1981. godine, od aprila do oktobra, vrijeme se pomjera za jedan sat unaprijed. Ovo je tzv ljetno vrijeme. Uvodi se radi uštede energije. Ljeti je Moskva dva sata ispred standardnog vremena.

Vrijeme vremenske zone u kojoj se Moskva nalazi je Moskva.

Kretanje Zemlje oko Sunca

Rotirajući oko svoje ose, Zemlja se istovremeno kreće oko Sunca, obilazeći krug za 365 dana 5 sati 48 minuta 46 sekundi. Ovaj period se zove astronomska godina. Radi praktičnosti, vjeruje se da u godini ima 365 dana, a svake četiri godine, kada se 24 sata od šest sati „akumuliraju“, nema 365, već 366 dana u godini. Ova godina se zove prijestupna godina i jedan dan se dodaje februaru.

Put u svemiru kojim se Zemlja kreće oko Sunca naziva se orbita(Sl. 4). Zemljina orbita je eliptična, tako da udaljenost od Zemlje do Sunca nije konstantna. Kada je Zemlja unutra perihel(iz grčkog peri- blizu, blizu i helios- Sunce) - tačka orbite najbliža Suncu - 3. januara, udaljenost je 147 miliona km. U ovo vrijeme na sjevernoj hemisferi je zima. Najveća udaljenost od Sunca u afelija(iz grčkog aro- daleko od i helios- Sunce) - najveća udaljenost od Sunca - 5. jul. To je jednako 152 miliona km. U ovo vrijeme na sjevernoj hemisferi je ljeto.

Rice. 4. Kretanje Zemlje oko Sunca

Godišnje kretanje Zemlje oko Sunca posmatra se kontinuiranom promjenom položaja Sunca na nebu – podnevnom nadmorskom visinom Sunca i promjenama položaja njegovog izlaska i zalaska, trajanjem svijetlih i tamnih dijelova dan se menja.

Kada se kreće u orbiti, smjer Zemljine ose se ne mijenja uvijek je usmjeren prema Sjevernjači.

Kao rezultat promjena udaljenosti od Zemlje do Sunca, kao i zbog nagiba Zemljine ose prema ravni njenog kretanja oko Sunca, na Zemlji se uočava neravnomjerna raspodjela sunčevog zračenja tokom cijele godine. Tako dolazi do promjene godišnjih doba, što je karakteristično za sve planete čija je osa rotacije nagnuta prema ravni orbite. (ekliptika) različito od 90°. Orbitalna brzina planete na sjevernoj hemisferi veća je zimi, a niža ljeti. Dakle, zimsko polugodište traje 179 dana, a ljetno - 186 dana.

Kao rezultat kretanja Zemlje oko Sunca i nagiba Zemljine ose prema ravni orbite za 66,5°, naša planeta doživljava ne samo promjenu godišnjih doba, već i promjenu dužine dana i noći.

Rotacija Zemlje oko Sunca i promjena godišnjih doba na Zemlji prikazani su na Sl. 81 (ekvinocij i solsticij u skladu sa godišnjim dobima na sjevernoj hemisferi).

Samo dva puta godišnje - u dane ekvinocija, dužina dana i noći na cijeloj Zemlji je gotovo ista.

Ekvinocija- trenutak u kojem centar Sunca, tokom njegovog prividnog godišnjeg kretanja duž ekliptike, prelazi nebeski ekvator. Postoje prolećne i jesenje ravnodnevice.

Nagib Zemljine ose rotacije oko Sunca u dane ekvinocija 20-21. marta i 22-23. septembra pokazuje se neutralnim u odnosu na Sunce, a delovi planete okrenuti prema njemu ravnomerno su osvetljeni od pola do stub (sl. 5). Sunčevi zraci padaju okomito na ekvator.

Najduži dan i najkraća noć javljaju se na ljetni solsticij.

Rice. 5. Osvetljenje Zemlje Suncem u dane ekvinocija

Solsticij- trenutak kada centar Sunca prođe tačke ekliptike najudaljenije od ekvatora (tačke solsticija). Postoje ljetni i zimski solsticij.

Na dan ljetnog solsticija, 21.-22. juna, Zemlja zauzima položaj u kojem je sjeverni kraj njene ose nagnut prema Suncu. A zraci padaju okomito ne na ekvator, već na sjeverni tropski pojas, čija je geografska širina 23°27". Ne samo da su polarna područja osvijetljena 24 sata, već i prostor iza njih do geografske širine od 66°. 33" (Arktički krug). Na južnoj hemisferi u ovom trenutku je osvijetljen samo onaj njen dio koji leži između ekvatora i južnog arktičkog kruga (66°33"). Iznad njega, zemaljska površina ovog dana nije osvijetljena.

Na dan zimskog solsticija, 21.-22. decembra, sve se dešava obrnuto (sl. 6). Sunčeve zrake već padaju okomito na južne tropske krajeve. Područja koja su osvijetljena na južnoj hemisferi nisu samo između ekvatora i tropa, već i oko Južnog pola. Ovakva situacija se nastavlja do proljećne ravnodnevice.

Rice. 6. Osvetljenje Zemlje u vreme zimskog solsticija

Na dve paralele Zemlje u dane solsticija, Sunce u podne je direktno iznad glave posmatrača, odnosno u zenitu. Takve paralele se nazivaju tropima. U sjevernom tropiku (23° S) Sunce je u zenitu 22. juna, u južnom tropu (23° S) - 22. decembra.

Na ekvatoru je dan uvijek jednak noći. Upadni ugao sunčevih zraka na zemljinu površinu i dužina dana tamo se malo mijenjaju, pa smjena godišnjih doba nije izražena.

Arktički krugovi izvanredne po tome što su granice područja u kojima postoje polarni dani i noći.

Polarni dan- period kada Sunce ne pada ispod horizonta. Što je pol udaljeniji od arktičkog kruga, polarni dan je duži. Na geografskoj širini arktičkog kruga (66,5°) traje samo jedan dan, a na polu - 189 dana. Na sjevernoj hemisferi, na geografskoj širini arktičkog kruga, polarni dan se obilježava 22. juna, na dan ljetnog solsticija, a na južnoj hemisferi, na geografskoj širini južnog arktičkog kruga, 22. decembra.

polarna noć traje od jednog dana na geografskoj širini arktičkog kruga do 176 dana na polovima. Tokom polarne noći, Sunce se ne pojavljuje iznad horizonta. Na sjevernoj hemisferi na geografskoj širini arktičkog kruga, ovaj fenomen se opaža 22. decembra.

Nemoguće je ne primijetiti tako divan prirodni fenomen kao što su bijele noći. Bijele noći- ovo su vedre noći na početku ljeta, kada se večernja zora spaja s jutarnjom, a sumrak traje cijelu noć. Oni se primećuju na obe hemisfere na geografskim širinama većim od 60°, kada centar Sunca u ponoć padne ispod horizonta za najviše 7°. U Sankt Peterburgu (oko 60° N) bijele noći traju od 11. juna do 2. jula, u Arhangelsku (64° N) - od 13. maja do 30. jula.

Sezonski ritam u vezi sa godišnjim kretanjem prvenstveno utiče na osvetljenost zemljine površine. U zavisnosti od promene visine Sunca iznad horizonta na Zemlji, postoji pet zonama osvetljenja. Vruća zona leži između sjevernog i južnog tropa (trop Raka i Tropik Jarca), zauzima 40% zemljine površine i odlikuje se najvećom količinom topline koja dolazi od Sunca. Između tropa i arktičkih krugova na južnoj i sjevernoj hemisferi postoje umjerene svjetlosne zone. Godišnja doba su ovdje već izražene: što je dalje od tropskih krajeva, ljeto je kraće i svježije, zima je duža i hladnija. Polarne zone na sjevernoj i južnoj hemisferi ograničene su arktičkim krugovima. Ovdje je visina Sunca iznad horizonta niska tokom cijele godine, pa je količina sunčeve topline minimalna. Polarne zone karakterišu polarni dani i noći.

U zavisnosti od godišnjeg kretanja Zemlje oko Sunca, ne samo da se menjaju godišnja doba i povezana neravnomernost osvetljenosti zemljine površine po geografskim širinama, već i značajan deo procesa u geografskom omotaču: sezonske promene vremena, režim rijeka i jezera, ritmovi u životu biljaka i životinja, vrste i vrijeme poljoprivrednih radova.

Kalendar.Kalendar- sistem za računanje dugih vremenskih perioda. Ovaj sistem se zasniva na periodičnim prirodnim fenomenima povezanim sa kretanjem nebeskih tela. Kalendar koristi astronomske fenomene - smjenu godišnjih doba, dana i noći, te promjene lunarnih faza. Prvi kalendar je bio egipatski, nastao u 4. veku. BC e. Julije Cezar je 1. januara 45. uveo julijanski kalendar, koji još uvijek koristi Ruska pravoslavna crkva. Zbog činjenice da je dužina julijanske godine za 11 minuta i 14 sekundi duža od astronomske, do 16. veka. nakupila se "greška" od 10 dana - dan prolećne ravnodnevice nije nastupio 21. marta, već 11. marta. Ova greška je ispravljena 1582. dekretom pape Grgura XIII. Brojanje dana je pomjereno za 10 dana unaprijed, a dan nakon 4. oktobra propisano je da se smatra petak, ali ne 5. oktobar, već 15. oktobar. Prolećna ravnodnevica je ponovo vraćena na 21. mart, a kalendar je počeo da se zove gregorijanski kalendar. U Rusiji je uveden 1918. Međutim, ima i niz nedostataka: nejednaku dužinu mjeseci (28, 29, 30, 31 dan), nejednakost kvartala (90, 91, 92 dana), nedosljednost brojeva mjeseci po danu u sedmici.

Milijardi godina, dan za danom, Zemlja se okreće oko svoje ose. Ovo čini izlaske i zalaske sunca uobičajenim za život na našoj planeti. Zemlja to radi otkako je nastala prije 4,6 milijardi godina. I nastavit će to činiti sve dok ne prestane postojati. To će se vjerovatno dogoditi kada se Sunce pretvori u crvenog diva i proguta našu planetu. Ali zašto Zemlja?

Zašto se Zemlja okreće?

Zemlja je nastala od diska plina i prašine koji se okreće oko novorođenog Sunca. Zahvaljujući ovom prostornom disku, prašina i čestice stijena su se slagale i formirale Zemlju. Kako je Zemlja rasla, svemirske stene su nastavile da se sudaraju sa planetom. I oni su utjecali na to da se naša planeta okreće. A budući da su svi ostaci u ranom Sunčevom sistemu kružili oko Sunca u približno istom smjeru, sudari koji su uzrokovali da se Zemlja (i većina drugih tijela u Sunčevom sistemu) okreću okrenuli su je u istom smjeru.

Disk za gas i prašinu

Postavlja se razumno pitanje: zašto se sam disk za gas i prašinu rotirao? Sunce i Sunčev sistem nastali su u trenutku kada je oblak prašine i gasa počeo da postaje gušći pod uticajem sopstvene težine. Većina plina se spojila i postala Sunce, a preostali materijal je stvorio planetarni disk koji ga okružuje. Prije nego što je dobio oblik, molekule plina i čestice prašine kretale su se unutar njegovih granica ravnomjerno u svim smjerovima. Ali u nekom trenutku, nasumično, neki molekuli plina i prašine spojili su svoju energiju u jednom smjeru. Time je uspostavljen smjer rotacije diska. Kako se oblak gasa počeo sabijati, njegova rotacija se ubrzavala. Isti proces se dešava kada klizači počnu brže da se okreću ako prislone ruke bliže telu.

Nema mnogo faktora u svemiru koji mogu uzrokovati rotaciju planeta. Stoga, čim počnu rotirati, ovaj proces se ne zaustavlja. Rotirajući mladi solarni sistem ima veliki ugaoni moment. Ova karakteristika opisuje sklonost objekta da se nastavi okretati. Može se pretpostaviti da sve egzoplanete vjerovatno počinju da se rotiraju u istom smjeru oko svojih zvijezda kada se formira njihov planetarni sistem.

A mi se vrtimo u rikverc!

Zanimljivo je da u Sunčevom sistemu neke planete imaju smjer rotacije suprotan od njihovog kretanja oko Sunca. Venera rotira u suprotnom smjeru u odnosu na Zemlju. A osa rotacije Urana je nagnuta za 90 stepeni. Naučnici ne razumiju u potpunosti procese koji su doveli do toga da ove planete poprime takve smjerove rotacije. Ali oni imaju neka nagađanja. Venera je možda primila ovu rotaciju kao rezultat sudara sa drugim kosmičkim tijelom u ranoj fazi svog formiranja. Ili je možda Venera počela da se okreće na isti način kao i ostale planete. Ali s vremenom je Sunčeva gravitacija počela usporavati njegovu rotaciju zbog gustih oblaka. Što je, u kombinaciji sa trenjem između jezgra planete i njenog omotača, dovelo do toga da se planeta okreće u drugom smjeru.

U slučaju Urana, naučnici su sugerisali da se planeta sudarila sa ogromnim kamenim krhotinama. Ili možda s nekoliko različitih objekata koji su promijenili svoju os rotacije.

Unatoč takvim anomalijama, jasno je da se svi objekti u svemiru rotiraju u jednom ili drugom smjeru.

Sve se vrti

Asteroidi rotiraju. Zvijezde se okreću. Prema NASA-i, galaksije također rotiraju. Sunčevom sistemu je potrebno 230 miliona godina da izvrši jednu revoluciju oko centra Mliječnog puta. Neki od objekata koji se najbrže okreću u svemiru su gusti, okrugli objekti koji se nazivaju pulsari. Oni su ostaci masivnih zvijezda. Neki pulsari veličine grada mogu se rotirati oko svoje ose stotine puta u sekundi. Najbrži i najpoznatiji od njih, otkriven 2006. godine i nazvan Terzan 5ad, rotira se 716 puta u sekundi.

Crne rupe to mogu učiniti još brže. Vjeruje se da je jedan od njih, nazvan GRS 1915+105, sposoban da se okreće između 920 i 1150 puta u sekundi.

Međutim, zakoni fizike su neumoljivi. Sve rotacije se na kraju usporavaju. Kada je rotirao oko svoje ose brzinom od jednog obrtaja svaka četiri dana. Danas našoj zvijezdi treba oko 25 dana da izvrši jednu revoluciju. Naučnici vjeruju da je razlog tome to što Sunčevo magnetsko polje stupa u interakciju sa solarnim vjetrom. To je ono što usporava njegovu rotaciju.

Zemljina rotacija se takođe usporava. Mjesečeva gravitacija djeluje na Zemlju na takav način da ona polako usporava svoju rotaciju. Naučnici su izračunali da se Zemljina rotacija usporila za ukupno oko 6 sati u proteklih 2.740 godina. To iznosi samo 1,78 milisekundi tokom jednog vijeka.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Zemlja je sferna, međutim, nije savršena sfera. Zbog rotacije, planeta je malo spljoštena na polovima, takva se figura obično naziva sferoidom ili geoidom - "kao zemlja".

Zemlja je ogromna, njenu veličinu je teško zamisliti. Glavni parametri naše planete su sljedeći:

Prečnik - 12570 km
Dužina ekvatora - 40076 km
Dužina bilo kojeg meridijana je 40008 km
Ukupna površina Zemlje je 510 miliona km2
Radijus polova - 6357 km
Ekvatorski radijus - 6378 km

Zemlja se istovremeno okreće oko Sunca i oko svoje ose.

Koje vrste kretanja Zemlje poznajete?
Godišnja i dnevna rotacija Zemlje

Rotacija Zemlje oko svoje ose

Zemlja se okreće oko nagnute ose od zapada prema istoku.

Pola zemaljske kugle je obasjano suncem, tamo je u to vreme dan, druga polovina je u senci, tamo je noć. Zbog rotacije Zemlje dolazi do ciklusa dana i noći. Zemlja napravi jedan okret oko svoje ose za 24 sata - dnevno.

Zbog rotacije, pokretne struje (rijeke, vjetrovi) se skreću na sjevernoj hemisferi udesno, a na južnoj hemisferi ulijevo.

Rotacija Zemlje oko Sunca

Zemlja se okreće oko Sunca po kružnoj orbiti, dovršavajući punu revoluciju za 1 godinu. Zemljina os nije vertikalna, nagnuta je pod uglom od 66,5° prema orbiti, ovaj ugao ostaje konstantan tokom čitave rotacije. Glavna posljedica ove rotacije je promjena godišnjih doba.

Razmotrimo ekstremne tačke Zemljine rotacije oko Sunca.

22. decembar- zimski solsticij. Južni tropik je u ovom trenutku najbliži suncu (sunce je u zenitu) - dakle, ljeto je na južnoj hemisferi, a zima na sjevernoj hemisferi. Noći na južnoj hemisferi su kratke 22. decembra, u južnom polarnom krugu dan traje 24 sata, noć ne dolazi. Na sjevernoj hemisferi je sve obrnuto u polarnom krugu, noć traje 24 sata.
22. juna- dan letnjeg solsticija. Sjeverni tropski kraj je najbliži suncu; to je ljeto na sjevernoj hemisferi i zima na južnoj hemisferi. U južnom polarnom krugu noć traje 24 sata, ali u sjevernom krugu noći uopće nema.
21. mart, 23. septembar- dani prolećne i jesenje ravnodnevice Ekvator je najbliži suncu dan je jednak noći na obe hemisfere.

Rotacija Zemlje oko svoje ose i oko Sunca Oblik i dimenzije Zemlje Wikipedije
Pretraga web stranice:

Godina

Vrijeme jedna revolucija zemlja okolo Ned . U procesu godišnjeg kretanja, naš planeta useljava se prostor sa prosječnom brzinom od 29,765 km/s, tj. više od 100.000 km/h.

anomalistički

Anomalistička godina je period vrijeme između dva uzastopna dodavanja zemlja njegov perihel . Njegovo trajanje je 365,25964 dana . To je oko 27 minuta duže od vremena rada tropski(vidi ovdje) godine. Ovo je uzrokovano kontinuiranom promjenom položaja tačke perihela. U trenutnom vremenskom periodu, Zemlja prelazi tačku perihela 2. januara

prijestupna godina

Svake četvrte godine kako se trenutno koristi u većini zemalja svijeta kalendar ima dodatni dan - 29. februar - i zove se prestupni dan. Potreba za njegovim uvođenjem je zbog činjenice da zemlja napravi jednu revoluciju Ned za period koji nije jednak cijelom broju dana . Godišnja greška iznosi skoro četvrtinu dana i svake četiri godine se nadoknađuje uvođenjem „dodatnog dana“. vidi takođe Gregorijanski kalendar .

zvjezdani (zvjezdani)

Vrijeme promet zemlja okolo Ned u koordinatnom sistemu „fiksno zvijezde “, tj. kao da “kada se gleda Solarni sistem spolja." Godine 1950. bio je jednak 365 dana , 6 sati, 9 minuta, 9 sekundi.

Pod uznemirujućim uticajem privlačnosti drugih planete , uglavnom Jupiter I Saturn , dužina godine je podložna fluktuacijama od nekoliko minuta.

Uz to, dužina godine se smanjuje za 0,53 sekunde na sto godina. To se događa zato što Zemlja, uz pomoć plimnih sila, usporava rotaciju Sunca oko svoje ose (vidi sl. Plime i oseke ). Međutim, prema zakonu održanja ugaonog momenta, to se nadoknađuje činjenicom da se Zemlja udaljava od Sunca i prema drugom Keplerov zakon produžava mu se period cirkulacije.

tropski

Zemlja se okreće oko nagnute ose od zapada prema istoku. Pola zemaljske kugle je obasjano suncem, tamo je u to vreme dan, druga polovina je u senci, tamo je noć. Zbog rotacije Zemlje dolazi do ciklusa dana i noći. Zemlja napravi jedan okret oko svoje ose za 24 sata - dnevno.

Zbog rotacije, pokretne struje (rijeke, vjetrovi) se skreću na sjevernoj hemisferi udesno, a na južnoj hemisferi ulijevo.

Rotacija Zemlje oko Sunca

Razmotrite rotaciju Zemlje oko Sunca.

22. decembar- zimski solsticij. Južni tropik je u ovom trenutku najbliži suncu (sunce je u zenitu) - dakle, ljeto je na južnoj hemisferi, a zima na sjevernoj hemisferi. Noći na južnoj hemisferi su kratke 22. decembra, u južnom polarnom krugu dan traje 24 sata, noć ne dolazi. Na sjevernoj hemisferi je sve obrnuto u polarnom krugu, noć traje 24 sata.
22. juna- dan letnjeg solsticija. Sjeverni tropski kraj je najbliži suncu; to je ljeto na sjevernoj hemisferi i zima na južnoj hemisferi. U južnom polarnom krugu noć traje 24 sata, ali u sjevernom krugu noći uopće nema.
21. mart, 23. septembar- dani prolećne i jesenje ravnodnevice Ekvator je najbliži suncu dan je jednak noći na obe hemisfere.