نحوه چرخش زمین و خورشید زمین با چه سرعتی به دور محور خود می چرخد؟

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 )))\راست)\omega)، جایی که R e (\displaystyle R_(e))= 6378.1 کیلومتر - شعاع استوایی، R p (\displaystyle R_(p))= 6356.8 کیلومتر - شعاع قطبی.

• هواپیمایی که با این سرعت از شرق به غرب پرواز می کند (در ارتفاع 12 کیلومتری: 936 کیلومتر در ساعت در عرض جغرافیایی مسکو، 837 کیلومتر در ساعت در عرض جغرافیایی سنت پترزبورگ) در چارچوب مرجع اینرسی در حالت استراحت خواهد بود.
• برهم نهی چرخش زمین به دور محور خود با دوره یک روز غیردریایی و به دور خورشید با دوره زمانی یک ساله منجر به نابرابری روزهای خورشیدی و بیدرئی می شود: طول متوسط ​​روز خورشیدی دقیقاً 24 ساعت است. که 3 دقیقه و 56 ثانیه بیشتر از روز غیر واقعی است.

معنای فیزیکی و تایید تجربی

معنای فیزیکی چرخش زمین به دور محور خود

از آنجایی که هر حرکتی نسبی است، لازم است یک سیستم مرجع خاص نسبت به آن مشخص شود که حرکت یک جسم خاص مورد مطالعه قرار می گیرد. وقتی می گویند زمین حول یک محور خیالی می چرخد، منظور این است که حرکت چرخشی را نسبت به هر قاب مرجع اینرسی انجام می دهد و دوره این چرخش برابر است با یک روز غیر واقعی - دوره یک چرخش کامل زمین. کره آسمانی) نسبت به کره آسمانی (زمین).

تمام شواهد تجربی از چرخش زمین به دور محور خود به اثبات می رسد که سیستم مرجع مرتبط با زمین یک سیستم مرجع غیر اینرسی از نوع خاصی است - یک سیستم مرجع که حرکت چرخشی را نسبت به سیستم های مرجع اینرسی انجام می دهد.

بر خلاف حرکت اینرسی (یعنی حرکت مستقیم یکنواخت نسبت به چارچوب های مرجع اینرسی)، برای تشخیص حرکت غیر اینرسی یک آزمایشگاه بسته، مشاهداتی از اجسام خارجی ضروری نیست - چنین حرکتی با استفاده از آزمایش های محلی تشخیص داده می شود (یعنی آزمایش های انجام شده در داخل این آزمایشگاه). به این معنا حرکت غیر اینرسی از جمله چرخش زمین به دور محور خود را می توان مطلق نامید.

نیروهای اینرسی

اثرات نیروی گریز از مرکز

وابستگی شتاب سقوط آزاد به عرض جغرافیاییآزمایش‌ها نشان می‌دهند که شتاب سقوط آزاد به عرض جغرافیایی بستگی دارد: هر چه به قطب نزدیک‌تر باشد، بیشتر است. این با عمل نیروی گریز از مرکز توضیح داده می شود. اولاً، نقاطی از سطح زمین که در عرض های جغرافیایی بالاتر قرار دارند، به محور چرخش نزدیک تر هستند و بنابراین، هنگام نزدیک شدن به قطب، فاصله r (\displaystyle r)از محور چرخش کاهش می یابد و در قطب به صفر می رسد. ثانیاً با افزایش عرض جغرافیایی، زاویه بین بردار نیروی گریز از مرکز و صفحه افق کاهش می یابد که منجر به کاهش مولفه عمودی نیروی گریز از مرکز می شود.

این پدیده در سال 1672 کشف شد، زمانی که ژان ریشه، ستاره شناس فرانسوی، در سفری به آفریقا، متوجه شد که ساعت آونگی در خط استوا کندتر از پاریس است. نیوتن به زودی این را با گفتن اینکه دوره نوسان یک آونگ با جذر شتاب ناشی از گرانش که در خط استوا به دلیل عمل نیروی گریز از مرکز کاهش می‌یابد، نسبت معکوس دارد، توضیح داد.

صافی زمین.تأثیر نیروی گریز از مرکز منجر به مایل شدن زمین در قطب ها می شود. این پدیده که توسط هویگنس و نیوتن در پایان قرن هفدهم پیش‌بینی شد، برای اولین بار توسط پیر دو ماپرتویس در اواخر دهه 1730 در نتیجه پردازش داده‌های دو اعزامی فرانسوی که مخصوصاً برای حل این مشکل در پرو مجهز شده بودند (به رهبری پیر بوگر) کشف شد. و چارلز دو لا کوندامین) و لاپلند (تحت رهبری الکسیس کلراوت و خود ماپرتویس).

اثرات نیروی کوریولیس: آزمایشات آزمایشگاهی

این اثر باید به وضوح در قطب ها بیان شود، جایی که دوره چرخش کامل صفحه آونگ برابر با دوره چرخش زمین به دور محور خود (روز سیدریال) است. به طور کلی، دوره با سینوس عرض جغرافیایی در خط استوا نسبت معکوس دارد، صفحه نوسان آونگ بدون تغییر است.

ژیروسکوپ- یک جسم دوار با گشتاور اینرسی قابل توجه، حرکت زاویه ای خود را در صورت عدم وجود اختلالات قوی حفظ می کند. فوکو که از توضیح اینکه چه اتفاقی برای آونگ فوکو در قطب نبود خسته شده بود، نمایش دیگری ارائه کرد: یک ژیروسکوپ معلق جهت خود را حفظ کرد، به این معنی که نسبت به ناظر به آرامی می چرخید.

انحراف پرتابه ها در هنگام شلیک اسلحه.یکی دیگر از تظاهرات قابل مشاهده نیروی کوریولیس، انحراف مسیر پرتابه هایی است که در جهت افقی شلیک می شوند (به سمت راست در نیمکره شمالی، به سمت چپ در نیمکره جنوبی). از نقطه نظر سیستم مرجع اینرسی، برای پرتابه های شلیک شده در امتداد نصف النهار، این به دلیل وابستگی سرعت خطی چرخش زمین به عرض جغرافیایی است: هنگام حرکت از استوا به قطب، پرتابه را حفظ می کند. جزء افقی سرعت بدون تغییر است، در حالی که سرعت خطی چرخش نقاط روی سطح زمین کاهش می یابد، که منجر به جابجایی پرتابه از نصف النهار در جهت چرخش زمین می شود. اگر گلوله به موازات خط استوا شلیک شده باشد، تغییر مکان پرتابه از موازی به این دلیل است که مسیر پرتابه در یک صفحه با مرکز زمین قرار دارد، در حالی که نقاط روی سطح زمین در یک سطح حرکت می کنند. صفحه عمود بر محور چرخش زمین. این اثر (برای مورد تیراندازی در امتداد نصف النهار) توسط گریمالدی در دهه 40 قرن 17 پیش بینی شد. و اولین بار توسط ریچیولی در سال 1651 منتشر شد.

انحراف اجسام در حال سقوط آزاد از عمودی. ( اگر سرعت یک جسم دارای یک جزء عمودی بزرگ باشد، نیروی کوریولیس به سمت شرق هدایت می شود که منجر به انحراف متناظر از مسیر حرکت جسمی می شود که آزادانه (بدون سرعت اولیه) از یک برج بلند سقوط می کند. هنگامی که در یک چارچوب مرجع اینرسی در نظر گرفته می‌شود، این اثر با این واقعیت توضیح داده می‌شود که بالای برج نسبت به مرکز زمین سریع‌تر از پایه حرکت می‌کند، به همین دلیل مسیر حرکت جسم یک سهمی باریک است و بدنه کمی جلوتر از پایه برج است.

اثر Eötvös.در عرض های جغرافیایی پایین، نیروی کوریولیس، هنگام حرکت در امتداد سطح زمین، در جهت عمودی هدایت می شود و عمل آن بسته به اینکه جسم به سمت غرب یا شرق حرکت می کند، منجر به افزایش یا کاهش شتاب گرانش می شود. این اثر به افتخار فیزیکدان مجارستانی لوراند ائوتووس، که به طور تجربی آن را در آغاز قرن بیستم کشف کرد، اثر Eötvös نامیده می شود.

آزمایش هایی با استفاده از قانون بقای تکانه زاویه ای.برخی آزمایش ها بر اساس قانون بقای تکانه زاویه ای است: در یک قاب مرجع اینرسی، بزرگی تکانه زاویه ای (برابر حاصل ضرب ممان اینرسی و سرعت زاویه ای چرخش) تحت تأثیر نیروهای داخلی تغییر نمی کند. . اگر در یک لحظه اولیه از زمان، نصب نسبت به زمین ثابت باشد، سرعت چرخش آن نسبت به سیستم مرجع اینرسی برابر با سرعت زاویه ای چرخش زمین است. اگر ممان اینرسی سیستم را تغییر دهید، سرعت زاویه ای چرخش آن باید تغییر کند، یعنی چرخش نسبت به زمین شروع می شود. در یک چارچوب مرجع غیر اینرسی مرتبط با زمین، چرخش در نتیجه نیروی کوریولیس رخ می دهد. این ایده توسط دانشمند فرانسوی لویی پوانسو در سال 1851 ارائه شد.

اولین چنین آزمایشی توسط هاگن در سال 1910 انجام شد: دو وزنه بر روی یک میله صاف بدون حرکت نسبت به سطح زمین نصب شده بود. سپس فاصله بین بارها کاهش یافت. در نتیجه، نصب شروع به چرخش کرد. یک آزمایش حتی واضح تر توسط دانشمند آلمانی هانس بوکا در سال 1949 انجام شد. میله ای به طول تقریبی 1.5 متر عمود بر یک قاب مستطیل شکل نصب شد. در ابتدا، میله افقی بود، نصب نسبت به زمین بی حرکت بود. سپس میله را به حالت عمودی آوردند که منجر به تغییر در لحظه اینرسی نصب تقریباً 10 4 برابر و چرخش سریع آن با سرعت زاویه ای 10 4 برابر بیشتر از سرعت چرخش زمین شد.

قیف در حمام.

از آنجایی که نیروی کوریولیس بسیار ضعیف است، تأثیر ناچیزی بر جهت چرخش آب در هنگام تخلیه سینک یا وان دارد، بنابراین به طور کلی جهت چرخش در قیف به چرخش زمین ارتباطی ندارد. فقط در آزمایش‌های دقیق کنترل شده می‌توان اثر نیروی کوریولیس را از عوامل دیگر جدا کرد: در نیمکره شمالی قیف در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد، در نیمکره جنوبی - برعکس.

اثرات نیروی کوریولیس: پدیده هایی در طبیعت اطراف

آزمایشات نوری

تعدادی از آزمایش‌ها که چرخش زمین را نشان می‌دهند بر اساس اثر ساگناک هستند: اگر تداخل‌سنج حلقه‌ای یک حرکت چرخشی انجام دهد، به دلیل اثرات نسبیتی، اختلاف فاز در پرتوهای متقابل انتشار ظاهر می‌شود.

جایی که A (\displaystyle A)- ناحیه پرتاب حلقه بر روی صفحه استوایی (صفحه عمود بر محور چرخش)، c (\displaystyle c)- سرعت نور، ω (\displaystyle \omega)- سرعت زاویه ای چرخش برای نشان دادن چرخش زمین، این اثر توسط فیزیکدان آمریکایی مایکلسون در مجموعه ای از آزمایشات انجام شده در سال های 1923-1925 استفاده شد. در آزمایش‌های مدرن با استفاده از اثر ساگناک، چرخش زمین باید برای کالیبره کردن تداخل‌سنج‌های حلقه‌ای در نظر گرفته شود.

تعدادی تظاهرات تجربی دیگر از چرخش روزانه زمین وجود دارد.

چرخش ناهموار

تقدم و نوتاسیون

تاریخچه ایده چرخش روزانه زمین

دوران باستان

توضیح چرخش روزانه آسمان توسط چرخش زمین به دور محور خود اولین بار توسط نمایندگان مکتب فیثاغورث، هیکتوس و اکفانتوس سیراکوزان ارائه شد. بر اساس برخی بازسازی ها، چرخش زمین توسط فیلولاوس فیثاغورثی از کروتون (قرن 5 قبل از میلاد) نیز تأیید شد. جمله ای که می تواند به عنوان نشانه ای از چرخش زمین تعبیر شود در گفتگوی افلاطون آمده است. تیمائوس .

با این حال، تقریبا هیچ چیز در مورد Hicetas و Ecphantes شناخته شده نیست، و حتی وجود آنها گاهی اوقات زیر سوال می رود. طبق نظر اکثر دانشمندان، زمین در سیستم جهانی فیولائوس یک حرکت چرخشی انجام نداد، بلکه یک حرکت انتقالی در اطراف آتش مرکزی انجام داد. افلاطون در دیگر آثار خود از این دیدگاه سنتی پیروی می کند که زمین بی حرکت است. با این حال، شواهد متعددی به ما رسیده است که ایده چرخش زمین توسط فیلسوف هراکلیدس از Pontus (قرن چهارم قبل از میلاد) دفاع شده است. احتمالاً فرض دیگری از هراکلیدس با فرضیه چرخش زمین به دور محور آن مرتبط است: هر ستاره نشان دهنده جهانی است، از جمله زمین، هوا، اتر، و همه اینها در فضای بینهایت قرار دارند. در واقع، اگر چرخش روزانه آسمان انعکاسی از چرخش زمین باشد، پیش نیاز برای در نظر گرفتن ستاره ها در یک کره از بین می رود.

حدود یک قرن بعد، فرض چرخش زمین بخشی از فرضیه اول شد که توسط ستاره شناس بزرگ آریستارخوس ساموسی (قرن سوم قبل از میلاد) پیشنهاد شد. آریستارخوس توسط سلوکوس بابلی (قرن دوم قبل از میلاد) و همچنین هراکلیدس از پونتوس که جهان را نامتناهی می دانست، حمایت می شد. این واقعیت که ایده چرخش روزانه زمین در قرن اول میلادی طرفداران خود را داشت. e.، توسط برخی از اظهارات فیلسوفان Seneca، Dercyllidas و ستاره شناس کلودیوس بطلمیوس اثبات شده است. با این حال، اکثریت قریب به اتفاق ستاره شناسان و فیلسوفان در بی حرکتی زمین شک نداشتند.

استدلال هایی علیه ایده حرکت زمین در آثار ارسطو و بطلمیوس یافت می شود. پس در رساله او درباره بهشتارسطو بی تحرکی زمین را با این واقعیت توجیه می کند که در یک زمین در حال چرخش، اجسامی که به صورت عمودی به سمت بالا پرتاب می شوند نمی توانند به نقطه ای که حرکت آنها از آنجا شروع شده سقوط کنند: سطح زمین در زیر جسم پرتاب شده جابجا می شود. استدلال دیگری که ارسطو به نفع بی حرکتی زمین ارائه کرده است، مبتنی بر نظریه فیزیکی اوست: زمین جسمی سنگین است و اجسام سنگین تمایل دارند به سمت مرکز جهان حرکت کنند و به دور آن نمی چرخند.

از کار بطلمیوس چنین بر می آید که حامیان فرضیه چرخش زمین به این استدلال ها پاسخ دادند که هم هوا و هم همه اجرام زمینی با زمین حرکت می کنند. ظاهراً نقش هوا در این استدلال اساساً مهم است، زیرا به طور ضمنی گفته می شود که حرکت آن همراه با زمین است که چرخش سیاره ما را پنهان می کند. بطلمیوس به این موضوع اعتراض می کند:

اجسام در هوا همیشه عقب خواهند ماند... و اگر اجسام با هوا به عنوان یک کل می چرخیدند، به نظر نمی رسید که هیچ یک از آنها جلوتر یا عقب تر از دیگری نباشد، بلکه در جای خود باقی می ماند، در حال پرواز و پرتاب. انحراف یا حرکتی به مکان دیگری انجام نمی دهد، مانند آنچه که ما شخصاً می بینیم که در حال وقوع است، و آنها به هیچ وجه کند یا شتاب نمی گیرند، زیرا زمین بی حرکت نیست.

قرون وسطی

هندوستان

اولین نویسنده قرون وسطایی که پیشنهاد کرد زمین به دور محور خود می چرخد، ستاره شناس و ریاضیدان بزرگ هندی، آریابهاتا (اواخر قرن پنجم - اوایل قرن ششم) بود. او در چند جای رساله آن را صورت بندی کرده است آریابهاتیا، مثلا:

همانطور که یک مرد در یک کشتی رو به جلو، اجسام ثابتی را می بیند که به سمت عقب حرکت می کنند، ناظر نیز... ستارگان ثابت را می بیند که در یک خط مستقیم به سمت غرب حرکت می کنند.

معلوم نیست که آیا این ایده متعلق به خود آریابهاتا است یا آن را از ستاره شناسان یونان باستان به عاریت گرفته است.

آریابهاتا تنها توسط یک ستاره شناس به نام پرتوداکا (قرن نهم) حمایت می شد. اکثر دانشمندان هندی از بی حرکتی زمین دفاع کردند. بنابراین، اخترشناس Varahamihira (قرن ششم) استدلال کرد که در یک زمین در حال چرخش، پرندگانی که در هوا پرواز می کنند نمی توانند به لانه خود بازگردند و سنگ ها و درختان از سطح زمین خارج می شوند. ستاره شناس برجسته براهماگوپتا (قرن ششم) نیز این استدلال قدیمی را تکرار کرد که جسدی که از کوه بلندی سقوط می کند می تواند به پایه آن فرو رود. در همان زمان، او یکی از استدلال های وراهامیهیرا را رد کرد: به نظر او، حتی اگر زمین بچرخد، اجسام به دلیل گرانششان نمی توانند از آن جدا شوند.

شرق اسلامی

امکان چرخش زمین توسط بسیاری از دانشمندان شرق مسلمان مورد توجه قرار گرفت. بنابراین هندسه‌سنج معروف السیجیزی اسطرلاب را اختراع کرد که اصل عملکرد آن بر این فرض استوار است. برخی از علمای اسلامی (که نام آنها به دست ما نرسیده است) حتی راه درستی برای رد استدلال اصلی علیه چرخش زمین یافتند: عمودی بودن مسیر اجسام در حال سقوط. اساساً اصل برهم نهی حرکات مطرح شد که طبق آن هر حرکتی را می توان به دو یا چند جزء تجزیه کرد: در رابطه با سطح زمین در حال چرخش، یک جسم در حال سقوط در امتداد یک شاقول حرکت می کند، اما نقطه ای که پیش بینی این خط بر روی سطح زمین با چرخش آن منتقل می شود. این را دایره المعارف مشهور البیرونی، که خود به بی حرکتی زمین متمایل بود، گواه می دهد. به عقیده وی، اگر نیروی اضافی بر جسم در حال سقوط وارد شود، نتیجه عمل آن بر روی زمین در حال چرخش منجر به اثراتی خواهد شد که عملاً مشاهده نمی شود.

در میان دانشمندان قرن 13-16 مرتبط با رصدخانه مراغه و سمرقند، بحثی در مورد امکان اثبات تجربی عدم تحرک زمین مطرح شد. بنابراین ستاره شناس معروف قطب الدین شیرازی (قرن سیزدهم تا چهاردهم) معتقد بود که بی حرکتی زمین با آزمایش قابل بررسی است. از سوی دیگر، بنیانگذار رصدخانه مراغه، نصیرالدین طوسی، معتقد بود که اگر زمین بچرخد، این چرخش با لایه‌ای از هوا در مجاورت سطح آن تقسیم می‌شود و تمام حرکات نزدیک به سطح زمین زمین دقیقاً به همان شکلی رخ می دهد که اگر زمین بی حرکت باشد. او این را با کمک مشاهدات دنباله دارها اثبات کرد: طبق نظر ارسطو، دنباله دارها یک پدیده هواشناسی در لایه های بالایی جو هستند. با این حال، مشاهدات نجومی نشان می دهد که دنباله دارها در چرخش روزانه کره سماوی شرکت می کنند. در نتیجه، لایه‌های بالایی هوا با چرخش آسمان دور می‌شوند، بنابراین لایه‌های پایین‌تر نیز می‌توانند با چرخش زمین دور شوند. بنابراین، آزمایش نمی تواند به این سوال پاسخ دهد که آیا زمین می چرخد ​​یا خیر. با این حال، او از طرفداران بی حرکتی زمین باقی ماند، زیرا این مطابق با فلسفه ارسطو بود.

اکثر علمای اسلامی عصر متأخر (اردی، قزوینی، نیسابوری، جرجانی، بیرجندی و دیگران) با طوسی موافق بودند که همه پدیده‌های فیزیکی در یک زمین در حال چرخش و ساکن به یک شکل اتفاق می‌افتند. . با این حال، نقش هوا دیگر اساسی در نظر گرفته نمی شد: نه تنها هوا، بلکه تمام اجسام نیز توسط زمین در حال چرخش منتقل می شوند. در نتیجه، برای توجیه بی حرکتی زمین، لازم است آموزه های ارسطو را در بر گیرد.

در این منازعات، سومین رئیس رصدخانه سمرقند، علاءالدین علی الکوشچی (قرن پانزدهم)، که فلسفه ارسطو را رد کرد و چرخش زمین را از نظر فیزیکی ممکن می دانست، جایگاه ویژه ای داشت. در قرن هفدهم، بهاالدین عاملی، متکلم و دایره المعارف ایرانی، به چنین نتیجه ای رسید. به نظر او، ستاره شناسان و فیلسوفان شواهد کافی برای رد چرخش زمین ارائه نکرده اند.

غرب لاتین

بحث مفصلی درباره امکان حرکت زمین به طور گسترده در نوشته‌های دانش‌آموزان پاریسی ژان بوریدان، آلبرت ساکسونی و نیکلاس اورسمه (نیمه دوم قرن چهاردهم) آمده است. مهمترین استدلالی که در آثار آنها به نفع چرخش زمین به جای آسمان ارائه شده است، کوچک بودن زمین در مقایسه با کیهان است که نسبت دادن چرخش روزانه آسمان به کیهان را بسیار غیرطبیعی می کند.

با این حال، همه این دانشمندان در نهایت چرخش زمین را رد کردند، هرچند به دلایل مختلف. بنابراین آلبرت ساکسونی معتقد بود که این فرضیه قادر به توضیح پدیده های نجومی مشاهده شده نیست. Buridan و Oresme به درستی با این مخالفت کردند، که طبق آنها، پدیده های آسمانی باید به همین ترتیب رخ دهند، صرف نظر از اینکه چرخش توسط زمین یا کیهان انجام شود. بوریدان توانست تنها یک استدلال مهم در برابر چرخش زمین بیابد: فلش هایی که به صورت عمودی به سمت بالا پرتاب می شوند از یک خط عمودی به پایین می افتند، اگرچه به نظر او با چرخش زمین آنها باید از حرکت زمین عقب بمانند و به سمت غرب بیفتند. از نقطه شلیک

اما حتی این استدلال توسط Oresme رد شد. اگر زمین بچرخد، فلش به صورت عمودی به سمت بالا پرواز می کند و در همان زمان به سمت شرق حرکت می کند و توسط هوایی که با زمین می چرخد ​​اسیر می شود. بنابراین، تیر باید در همان جایی که از آنجا شلیک شده، بیفتد. اگرچه در اینجا دوباره به نقش جذاب هوا اشاره شده است، اما واقعاً نقش خاصی ندارد. تشبیه زیر گویای این موضوع است:

به همین ترتیب، اگر در کشتی در حال حرکت هوا بسته بود، برای شخصی که توسط این هوا احاطه شده بود، به نظر می رسید که هوا حرکت نمی کند ... اگر شخصی در کشتی بود که با سرعت زیاد به سمت شرق حرکت می کرد، غافل از این. حرکت، و اگر دست خود را در یک خط مستقیم در امتداد دکل کشتی دراز کند، به نظر می رسد که دستش حرکتی خطی انجام می دهد. به همین ترتیب، طبق این نظریه، به نظرمان می رسد که همین اتفاق برای یک تیر می افتد زمانی که آن را به صورت عمودی به سمت بالا یا عمودی به پایین پرتاب کنیم. در داخل یک کشتی که با سرعت زیاد به سمت شرق حرکت می کند، انواع حرکت می تواند انجام شود: طولی، عرضی، پایین، بالا، در همه جهات - و دقیقاً مانند زمانی که کشتی ساکن است ظاهر می شود.

سپس، Oresme فرمولی را ارائه می دهد که اصل نسبیت را پیش بینی می کند:

بنابراین نتیجه می‌گیرم که نمی‌توان با هیچ آزمایشی ثابت کرد که آسمان‌ها حرکتی روزانه دارند و زمین نه.

با این حال، حکم نهایی اورسمه در مورد امکان چرخش زمین منفی بود. مبنای این نتیجه گیری متن کتاب مقدس بود:

با این حال، تا کنون همه حمایت کرده‌اند و من معتقدم که این [بهشت] است و نه زمین که حرکت می‌کند، زیرا «خدا دایره زمین را ایجاد کرد که جابه‌جا نمی‌شود»، علی‌رغم همه استدلال‌ها بر خلاف آن.

امکان چرخش روزانه زمین توسط دانشمندان و فیلسوفان اروپایی قرون وسطی نیز ذکر شد، اما هیچ استدلال جدیدی که در Buridan و Oresme وجود نداشته باشد، اضافه نشده است.

بنابراین، تقریباً هیچ یک از دانشمندان قرون وسطی فرضیه چرخش زمین را نپذیرفتند. با این حال، در طول بحث خود، دانشمندان شرق و غرب افکار عمیق بسیاری را بیان کردند که بعدها توسط دانشمندان عصر جدید تکرار خواهد شد.

رنسانس و دوران مدرن

در نیمه اول قرن شانزدهم، آثار متعددی منتشر شد که استدلال می‌کردند که علت چرخش روزانه آسمان، چرخش زمین به دور محور خود است. یکی از آنها رساله ایتالیایی Celio Calcagnini "درباره این واقعیت است که آسمان بی حرکت است و زمین می چرخد، یا در مورد حرکت دائمی زمین" (نوشته شده در حدود 1525، منتشر شده در 1544). او تأثیر زیادی بر معاصران خود نگذاشت، زیرا در آن زمان کار اساسی ستاره شناس لهستانی نیکلاس کوپرنیک "درباره چرخش کره های آسمانی" (1543) منتشر شده بود، جایی که فرضیه چرخش روزانه زمین، مانند آریستارخوس ساموسی، بخشی از سیستم هلیوسنتریک جهان شد. کوپرنیک قبلاً افکار خود را در یک مقاله دست نویس کوچک بیان کرد نظر کوچک(نه زودتر از 1515). دو سال زودتر از اثر اصلی کوپرنیک، کار اخترشناس آلمانی گئورگ یواخیم رتیکوس منتشر شد. روایت اول(1541)، که در آن نظریه کوپرنیک به طور عمومی توضیح داده شد.

در قرن شانزدهم، کوپرنیک به طور کامل توسط اخترشناسان توماس دیگز، رتیکوس، کریستوف روتمان، مایکل موستلین، فیزیکدانان جیامباتیستا بندتی، سیمون استوین، فیلسوف جووردانو برونو و الهیدان دیگو د زونیگا حمایت شد. برخی از دانشمندان چرخش زمین به دور محور خود را پذیرفتند و حرکت انتقالی آن را رد کردند. این موضع اخترشناس آلمانی نیکلاس ریمرز، همچنین به نام اورسوس، و همچنین فیلسوفان ایتالیایی آندره آ سزالپینو و فرانچسکو پاتریزی بود. دیدگاه فیزیکدان برجسته ویلیام هیلبرت، که از چرخش محوری زمین پشتیبانی می کند، اما در مورد حرکت انتقالی آن صحبت نمی کند، کاملاً روشن نیست. در آغاز قرن هفدهم، سیستم هلیوسنتریک جهان (شامل چرخش زمین به دور محور آن) از حمایت چشمگیر گالیله-گالیله و یوهانس-کپلر برخوردار شد. تأثیرگذارترین مخالفان ایده حرکت زمین در قرن 16 و اوایل قرن 17، اخترشناسان تیکو براهه و کریستوفر کلاویوس بودند.

فرضیه چرخش زمین و توسعه مکانیک کلاسیک

اساساً در قرن های XVI-XVII. تنها استدلال به نفع چرخش محوری زمین این بود که در این مورد نیازی به نسبت دادن سرعت چرخش بسیار زیاد به کره ستاره نیست، زیرا حتی در دوران باستان قبلاً به طور قابل اعتماد ثابت شده بود که اندازه کیهان به طور قابل توجهی از اندازه بیشتر است. زمین (این برهان در بوریدان و اورسمه نیز آمده بود) .

ملاحظاتی بر اساس مفاهیم پویای آن زمان در برابر این فرضیه بیان شد. اول از همه، این عمودی بودن مسیر اجسام در حال سقوط است. استدلال های دیگری نیز ظاهر شد، به عنوان مثال، محدوده تیراندازی برابر در جهت های شرقی و غربی. کوپرنیک در پاسخ به این سوال در مورد غیرقابل مشاهده بودن اثرات چرخش روزانه در آزمایشات زمینی، نوشت:

نه تنها زمین با عنصر آب متصل به آن می چرخد، بلکه بخش قابل توجهی از هوا و هر چیزی که به هر نحوی با زمین یا نزدیک ترین هوا به زمین، اشباع شده از مواد خاکی و آبی است، به دنبال آن است. همان قوانین طبیعت مانند زمین یا دارای حرکتی است که توسط زمین مجاور در چرخش ثابت و بدون هیچ مقاومتی به آن منتقل می شود.

بنابراین، نقش اصلی در غیرقابل مشاهده بودن چرخش زمین توسط حباب هوا توسط چرخش آن ایفا می شود. اکثریت کوپرنیک ها در قرن شانزدهم همین عقیده را داشتند.

طرفداران بی نهایت بودن جهان در قرن شانزدهم نیز توماس دیگز، جووردانو برونو، فرانچسکو پاتریزی بودند - همه آنها از این فرضیه حمایت کردند که زمین به دور محور خود می چرخد ​​(و دو مورد اول نیز به دور خورشید). کریستف روتمان و گالیله گالیله معتقد بودند که ستارگان در فواصل متفاوتی از زمین قرار دارند، اگرچه آنها به صراحت در مورد بی نهایت جهان صحبت نکردند. از سوی دیگر، یوهانس کپلر بی نهایت بودن کیهان را انکار کرد، اگرچه او از حامیان چرخش زمین بود.

زمینه مذهبی بحث چرخش زمین

تعدادی از اعتراضات به چرخش زمین با تناقضات آن با متن کتاب مقدس همراه بود. این اعتراضات دو نوع بود. اولاً، برخی از مکان‌های کتاب مقدس برای تأیید اینکه خورشید است که حرکت روزانه را انجام می‌دهد ذکر شد، به عنوان مثال:

خورشید طلوع می کند و خورشید غروب می کند و به سوی محل طلوعش می شتابد.

در این مورد، چرخش محوری زمین تحت تأثیر قرار گرفت، زیرا حرکت خورشید از شرق به غرب بخشی از چرخش روزانه آسمان است. غالباً بخشی از کتاب یوشع در این رابطه نقل شده است:

عیسی در روزی که خداوند اموریان را به دست اسرائیل تسلیم کرد، هنگامی که آنها را در جبعون شکست داد، نزد خداوند فریاد زد و در حضور بنی‌اسرائیل گفت: ای خورشید بر جبعون بایست. و ماه، بر فراز دره آوالون!

از آنجایی که فرمان توقف به خورشید داده شد و نه به زمین، نتیجه گرفته شد که این خورشید است که حرکت روزانه را انجام می دهد. عبارات دیگری در حمایت از بی حرکتی زمین ذکر شده است، به عنوان مثال:

تو زمین را بر پایه‌های استوار نهادی و تا ابد متزلزل نخواهد شد.

این معابر هم با این دیدگاه که زمین حول محور خود می چرخد ​​و هم با چرخش به دور خورشید در تضاد در نظر گرفته شد.

طرفداران چرخش زمین (به ویژه جوردانو-برونو، یوهانس-کپلر، و به ویژه گالیله-گالیله) در چندین جبهه از آن دفاع کردند. ابتدا اشاره کردند که کتاب مقدس به زبانی نوشته شده است که برای مردم عادی قابل درک باشد و اگر نویسندگان آن زبان علمی روشنی ارائه دهند، نمی تواند رسالت اصلی و مذهبی خود را انجام دهد. بنابراین برونو نوشت:

در بسیاری از موارد احمقانه و غیرقابل توصیه است که بر اساس حقیقت و نه بر اساس مورد و سهولت معین استدلال کنیم. مثلاً اگر به جای این جمله: «خورشید زاده می‌شود و طلوع می‌کند، از ظهر می‌گذرد و به سوی آکیلون متمایل می‌شود»، حکیم می‌گوید: «زمین دایره‌ای به طرف مشرق می‌رود و خورشید را که غروب می‌کند، رها می‌کند، متمایل می‌شود. به سمت دو منطقه استوایی، از سرطان تا جنوب، از برج جدی تا آکویلون، سپس شنوندگان شروع به فکر کردن کردند: «چطور؟ می گوید زمین حرکت می کند؟ این چه جور خبریه سرانجام او را احمق می شمردند و او به راستی احمق بود.

این نوع پاسخ عمدتاً به اعتراضات مربوط به حرکت روزانه خورشید داده می شد. ثانیاً، متذکر شد که برخی از آیات کتاب مقدس باید به صورت تمثیلی تفسیر شوند (به مقاله تمثیل کتاب مقدس مراجعه کنید). بنابراین، گالیله خاطرنشان کرد که اگر کتاب مقدس به طور تحت اللفظی به طور کامل در نظر گرفته شود، معلوم می شود که خداوند دست دارد، در معرض احساساتی مانند خشم و غیره است. به طور کلی، ایده اصلی مدافعان دکترین حرکت زمین این بود که علم و دین اهداف متفاوتی دارند: علم پدیده های جهان مادی را با هدایت استدلال های عقل بررسی می کند، هدف دین ارتقای اخلاقی انسان، نجات او است. گالیله در این رابطه به نقل از کاردینال بارونیو گفت که کتاب مقدس نحوه صعود به بهشت ​​را آموزش می دهد، نه اینکه بهشت ​​چگونه کار می کند.

این استدلال ها توسط کلیسای کاتولیک قانع کننده نبود و در سال 1616 دکترین چرخش زمین ممنوع شد و در سال 1631 گالیله به دلیل دفاع از خود توسط تفتیش عقاید محکوم شد. با این حال، در خارج از ایتالیا، این ممنوعیت تأثیر قابل توجهی بر توسعه علم نداشت و عمدتاً به کاهش اقتدار خود کلیسای کاتولیک کمک کرد.

باید اضافه کرد که دلایل مذهبی علیه حرکت زمین نه تنها توسط رهبران کلیسا، بلکه توسط دانشمندان (به عنوان مثال، تیکو براهه) ارائه شد. از سوی دیگر، راهب کاتولیک پائولو فوسکارینی مقاله کوتاهی نوشت: «نامه ای درباره دیدگاه فیثاغورثی ها و کوپرنیک در مورد تحرک زمین و بی حرکتی خورشید و در مورد سیستم جدید فیثاغورثی جهان» (1615). جایی که او ملاحظاتی نزدیک به نظرات گالیله بیان کرد، و دیگو دو زونیگا، الهی‌دان اسپانیایی، حتی از نظریه کوپرنیک برای تفسیر برخی از آیات کتاب مقدس استفاده کرد (اگرچه بعداً نظر خود را تغییر داد). بنابراین، تضاد بین الهیات و آموزه حرکت زمین نه چندان تضاد بین علم و دین، بلکه تضاد بین اصول روش شناختی قدیمی (که در آغاز قرن هفدهم منسوخ شده بودند) و اصول روش شناختی جدید زیربنای علم بود. .

اهمیت فرضیه چرخش زمین برای توسعه علم

درک مشکلات علمی مطرح شده توسط نظریه زمین در حال چرخش به کشف قوانین مکانیک کلاسیک و ایجاد کیهان شناسی جدید کمک کرد که بر اساس ایده بی حد و مرزی جهان است. در طول این فرآیند، تضادهای بین این نظریه و قرائت تحت اللفظی کتاب مقدس به مرزبندی علم طبیعی و دین کمک کرد.

سیاره ما دائماً در حرکت است:

• چرخش حول محور خود، حرکت به دور خورشید؛
• چرخش با خورشید به دور مرکز کهکشان ما؛
• حرکت نسبت به مرکز گروه محلی کهکشان ها و سایرین.

حرکت زمین حول محور خودش

چرخش زمین به دور محور خود(عکس. 1). محور زمین یک خط فرضی است که به دور آن می چرخد. این محور 23 درجه و 27 اینچ از عمود بر صفحه دایره البروج انحراف دارد. محور زمین در دو نقطه - قطب - شمال و جنوب با سطح زمین تلاقی می کند. هنگامی که از قطب شمال مشاهده می شود، چرخش زمین در خلاف جهت عقربه های ساعت یا همانطور که معمولاً تصور می شود، این سیاره یک چرخش کامل حول محور خود را در یک روز کامل می کند.

برنج. 1. چرخش زمین به دور محور خود

یک روز یک واحد زمان است. روزهای غیرواقعی و خورشیدی وجود دارد.

روز سیدرال- این دوره زمانی است که در طی آن زمین به دور محور خود نسبت به ستاره ها می چرخد. آنها برابر با 23 ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه هستند.

روز آفتابی- این دوره زمانی است که در طی آن زمین به دور محور خود نسبت به خورشید می چرخد.

زاویه چرخش سیاره ما به دور محورش در تمام عرض های جغرافیایی یکسان است. در عرض یک ساعت، هر نقطه از سطح زمین 15 درجه از موقعیت اصلی خود حرکت می کند. اما در عین حال، سرعت حرکت با عرض جغرافیایی نسبت معکوس دارد: در خط استوا 464 متر بر ثانیه و در عرض جغرافیایی 65 درجه فقط 195 متر بر ثانیه است.

چرخش زمین به دور محور خود در سال 1851 در آزمایش او توسط جی فوکو ثابت شد. در پاریس، در پانتئون، آونگی زیر گنبد آویزان بود و زیر آن دایره ای با تقسیمات. با هر حرکت بعدی، آونگ به تقسیمات جدید ختم می شد. این تنها زمانی اتفاق می افتد که سطح زمین زیر آونگ بچرخد. موقعیت صفحه نوسان آونگ در خط استوا تغییر نمی کند، زیرا صفحه با نصف النهار منطبق است. چرخش محوری زمین پیامدهای جغرافیایی مهمی دارد.

هنگامی که زمین می چرخد، نیروی گریز از مرکز به وجود می آید که نقش مهمی در شکل دادن به شکل سیاره ایفا می کند و نیروی گرانش را کاهش می دهد.

یکی دیگر از مهمترین پیامدهای چرخش محوری، تشکیل نیروی چرخشی است - نیروهای کوریولیسدر قرن 19 اولین بار توسط یک دانشمند فرانسوی در زمینه مکانیک محاسبه شد جی کوریولیس (1792-1843). این یکی از نیروهای اینرسی است که برای در نظر گرفتن تأثیر چرخش یک چارچوب مرجع متحرک بر حرکت نسبی یک نقطه مادی معرفی شده است. تأثیر آن را می توان به طور خلاصه به شرح زیر بیان کرد: هر جسم متحرک در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی - به چپ منحرف می شود. در خط استوا، نیروی کوریولیس صفر است (شکل 3).

برنج. 3. عمل نیروی کوریولیس

عمل نیروی کوریولیس به بسیاری از پدیده های پوشش جغرافیایی گسترش می یابد. اثر انحرافی آن به ویژه در جهت حرکت توده های هوا قابل توجه است. تحت تأثیر نیروی انحرافی چرخش زمین، بادهای عرض های جغرافیایی معتدل هر دو نیمکره جهت عمدتاً غربی و در عرض های جغرافیایی گرمسیری - شرقی به خود می گیرند. تجلی مشابهی از نیروی کوریولیس در جهت حرکت آبهای اقیانوس یافت می شود. عدم تقارن دره‌های رودخانه‌ها نیز با این نیرو مرتبط است (کرانه راست معمولاً در نیمکره شمالی بالا است و کرانه چپ در نیمکره جنوبی).

چرخش زمین به دور محور خود نیز منجر به حرکت نور خورشید در سطح زمین از شرق به غرب می شود، یعنی تغییر روز و شب.

تغییر روز و شب، ریتمی روزانه در طبیعت زنده و بی جان ایجاد می کند. ریتم شبانه روزی ارتباط نزدیکی با شرایط نور و دما دارد. تغییرات روزانه دما، نسیم های روز و شب و غیره به خوبی در طبیعت زنده رخ می دهد - فتوسنتز فقط در طول روز امکان پذیر است، بیشتر گیاهان گل های خود را در ساعات مختلف باز می کنند. برخی از حیوانات در روز و برخی دیگر در شب فعال هستند. زندگی انسان نیز با ریتم شبانه روزی جریان دارد.

یکی دیگر از پیامدهای چرخش زمین به دور محور خود، اختلاف زمانی در نقاط مختلف سیاره ما است.

از سال 1884، زمان منطقه پذیرفته شد، یعنی کل سطح زمین به 24 منطقه زمانی 15 درجه تقسیم شد. پشت زمان استانداردزمان محلی نصف النهار میانی هر منطقه را در نظر بگیرید. زمان در مناطق زمانی مجاور یک ساعت متفاوت است. مرزهای کمربندها با در نظر گرفتن مرزهای سیاسی، اداری و اقتصادی ترسیم می شود.

کمربند صفر به عنوان کمربند گرینویچ (به نام رصدخانه گرینویچ نزدیک لندن) در نظر گرفته می شود که در دو طرف نصف النهار اصلی قرار دارد. زمان نصف النهار اول یا اول در نظر گرفته می شود زمان جهانی

نصف النهار 180 درجه بین المللی در نظر گرفته شده است خط تاریخ- یک خط معمولی روی سطح کره زمین که در دو طرف آن ساعت ها و دقیقه ها با هم مطابقت دارند و تاریخ های تقویم یک روز متفاوت است.

برای استفاده منطقی تر از نور روز در تابستان، در سال 1930 کشور ما معرفی شد زمان زایمان،یک ساعت جلوتر از منطقه زمانی برای رسیدن به این هدف، عقربه های ساعت یک ساعت به جلو کشیده شدند. از این نظر، مسکو با قرار گرفتن در منطقه زمانی دوم، مطابق با زمان منطقه زمانی سوم زندگی می کند.

از سال 1981، از آوریل تا اکتبر، زمان یک ساعت به جلو کشیده شده است. این به اصطلاح است زمان تابستانبرای صرفه جویی در مصرف انرژی معرفی شده است. در تابستان، مسکو دو ساعت جلوتر از زمان استاندارد است.

زمان منطقه زمانی که مسکو در آن واقع شده است مسکو.

حرکت زمین به دور خورشید

زمین با چرخش به دور محور خود، به طور همزمان به دور خورشید حرکت می کند و در 365 روز 5 ساعت و 48 دقیقه و 46 ثانیه به دور دایره می چرخد. این دوره نامیده می شود سال نجومیبرای راحتی، اعتقاد بر این است که 365 روز در سال وجود دارد و هر چهار سال، زمانی که 24 ساعت از شش ساعت "انباشته می شود"، نه 365، بلکه 366 روز در سال وجود دارد. امسال نام دارد سال کبیسهو یک روز به بهمن ماه اضافه می شود.

مسیری در فضا که در طول آن زمین به دور خورشید حرکت می کند، نامیده می شود مدار(شکل 4). مدار زمین بیضوی است، بنابراین فاصله زمین تا خورشید ثابت نیست. وقتی زمین داخل است حضیض(از یونانی peri- نزدیک، نزدیک و هلیوس- خورشید) - نزدیکترین نقطه مدار به خورشید - در 3 ژانویه، فاصله 147 میلیون کیلومتر است. در این زمان در نیمکره شمالی زمستان است. بیشترین فاصله از خورشید در آفلیون(از یونانی آرو- دور از و هلیوس- خورشید) - بیشترین فاصله از خورشید - 5 ژوئیه. برابر با 152 میلیون کیلومتر است. در این زمان در نیمکره شمالی تابستان است.

برنج. 4. حرکت زمین به دور خورشید

حرکت سالانه زمین به دور خورشید با تغییر مداوم موقعیت خورشید در آسمان مشاهده می شود - ارتفاع ظهر خورشید و موقعیت طلوع و غروب خورشید تغییر می کند، مدت زمان قسمت های روشن و تاریک روز تغییر می کند

هنگام حرکت در مدار، جهت محور زمین همیشه به سمت ستاره شمالی هدایت می شود.

در نتیجه تغییر فاصله زمین تا خورشید و همچنین به دلیل تمایل محور زمین به صفحه حرکت آن به دور خورشید، توزیع ناهموار تابش خورشید در طول سال بر روی زمین مشاهده می شود. تغییر فصول به این صورت اتفاق می افتد که مشخصه تمام سیاراتی است که محور چرخش آنها به صفحه مدار خود متمایل است. (البروج)متفاوت از 90 درجه سرعت مداری سیاره در نیمکره شمالی در زمستان بیشتر و در تابستان کمتر است. بنابراین، نیمه سال زمستان 179 روز طول می کشد، و نیمه سال تابستان - 186 روز.

در نتیجه حرکت زمین به دور خورشید و انحراف محور زمین به صفحه مدارش به میزان 66.5 درجه، سیاره ما نه تنها تغییر فصل، بلکه تغییر طول روز و شب را نیز تجربه می کند.

چرخش زمین به دور خورشید و تغییر فصول روی زمین در شکل نشان داده شده است. 81 (اعتدال و انقلاب مطابق با فصول در نیمکره شمالی).

فقط دو بار در سال - در روزهای اعتدال، طول روز و شب در سراسر زمین تقریباً یکسان است.

اعتدال- لحظه ای در زمان که در آن مرکز خورشید، در طول حرکت سالانه ظاهری خود در امتداد دایره البروج، از استوای سماوی عبور می کند. اعتدال بهاری و پاییزی وجود دارد.

انحراف محور چرخش زمین به دور خورشید در روزهای اعتدال 20 تا 21 مارس و 22 تا 23 سپتامبر نسبت به خورشید خنثی است و قسمت‌هایی از سیاره که رو به آن است از قطب تا به طور مساوی روشن می‌شوند. قطب (شکل 5). پرتوهای خورشید به صورت عمودی در خط استوا می افتند.

طولانی ترین روز و کوتاه ترین شب در انقلاب تابستانی رخ می دهد.

برنج. 5. روشنایی زمین توسط خورشید در روزهای اعتدال

انقلاب- لحظه ای که مرکز خورشید از نقاط دایره البروج که دورتر از خط استوا هستند (نقاط انقلاب) می گذرد. انقلاب تابستانی و زمستانی وجود دارد.

در روز انقلاب تابستانی، 21 تا 22 ژوئن، زمین موقعیتی را اشغال می کند که در آن انتهای شمالی محور آن به سمت خورشید متمایل است. و پرتوها به صورت عمودی نه بر روی خط استوا، بلکه بر روی استوایی شمالی که عرض جغرافیایی آن 23 درجه 27 است می ریزد.» نه تنها مناطق قطبی در تمام ساعات شبانه روز روشن می شوند، بلکه فضای فراتر از آنها تا عرض جغرافیایی 66 درجه نیز روشن می شوند. 33 اینچ (دایره قطب شمال). در نیمکره جنوبی در این زمان، تنها بخشی از آن که بین استوا و دایره قطبی جنوبی قرار دارد (66 درجه 33 اینچ) روشن است. فراتر از آن، سطح زمین در این روز روشن نیست.

در روز انقلاب زمستانی، 21-22 دسامبر، همه چیز برعکس اتفاق می افتد (شکل 6). پرتوهای خورشید در حال حاضر به صورت عمودی بر مناطق استوایی جنوبی می تابند. مناطقی که در نیمکره جنوبی روشن می شوند نه تنها بین استوا و مناطق استوایی، بلکه در اطراف قطب جنوب نیز قرار دارند. این وضعیت تا اعتدال بهاری ادامه دارد.

برنج. 6. روشنایی زمین در انقلاب زمستانی

در دو موازی زمین در روزهای انقلاب، خورشید در ظهر دقیقاً بالای سر ناظر، یعنی در نقطه اوج قرار دارد. این گونه موازی ها نامیده می شوند مناطق استواییدر استوایی شمالی (23 درجه شمالی) خورشید در 22 ژوئن در اوج خود قرار دارد و در استوایی جنوبی (23 درجه جنوبی) - در 22 دسامبر.

در خط استوا، روز همیشه برابر با شب است. زاویه تابش پرتوهای خورشید در سطح زمین و طول روز در آنجا کمی تغییر می کند، بنابراین تغییر فصل ها تلفظ نمی شود.

حلقه های قطب شمالقابل توجه است که آنها مرزهای مناطقی هستند که در آن روزها و شبهای قطبی وجود دارد.

روز قطبی- دوره ای که خورشید به زیر افق نمی افتد. هر چه قطب از دایره قطب شمال دورتر باشد، روز قطبی طولانی تر است. در عرض جغرافیایی دایره قطب شمال (66.5 درجه) فقط یک روز طول می کشد و در قطب - 189 روز. در نیمکره شمالی، در عرض جغرافیایی دایره قطب شمال، روز قطبی در 22 ژوئن، روز انقلاب تابستانی، و در نیمکره جنوبی، در عرض جغرافیایی دایره قطب شمال، در 22 دسامبر مشاهده می شود.

شب قطبیاز یک روز در عرض جغرافیایی دایره قطب شمال تا 176 روز در قطب ها طول می کشد. در طول شب قطبی، خورشید در بالای افق ظاهر نمی شود. در نیمکره شمالی در عرض جغرافیایی دایره قطب شمال، این پدیده در 22 دسامبر مشاهده می شود.

غیرممکن است که به چنین پدیده طبیعی شگفت انگیزی مانند شب های سفید توجه نکنید. شب های سفید- این شب های روشن در آغاز تابستان است، زمانی که سپیده دم عصر با صبح همگرا می شود و گرگ و میش تمام شب ادامه دارد. آنها در هر دو نیمکره در عرض های جغرافیایی بیش از 60 درجه مشاهده می شوند، زمانی که مرکز خورشید در نیمه شب بیش از 7 درجه به زیر افق می افتد. در سن پترزبورگ (حدود 60 درجه شمالی) شب های سفید از 11 ژوئن تا 2 ژوئیه ادامه دارد، در آرخانگلسک (64 درجه شمالی) - از 13 می تا 30 ژوئیه.

ریتم فصلی در ارتباط با حرکت سالانه در درجه اول بر روشنایی سطح زمین تأثیر می گذارد. بسته به تغییر ارتفاع خورشید در بالای افق روی زمین، پنج عدد وجود دارد مناطق روشناییمنطقه گرم بین مناطق استوایی شمالی و جنوبی (تروپیک سرطان و استوایی برج جدی) قرار دارد، 40 درصد از سطح زمین را اشغال می کند و با بیشترین مقدار گرما که از خورشید می آید متمایز می شود. بین مناطق استوایی و دایره های قطب شمال در نیمکره جنوبی و شمالی مناطق نور متوسط ​​وجود دارد. فصول سال قبلاً در اینجا تلفظ می شود: هر چه دورتر از مناطق استوایی باشد، تابستان کوتاه تر و خنک تر، زمستان طولانی تر و سردتر است. مناطق قطبی در نیمکره شمالی و جنوبی توسط حلقه های قطب شمال محدود شده است. در اینجا ارتفاع خورشید بالای افق در طول سال کم است، بنابراین مقدار گرمای خورشیدی حداقل است. مناطق قطبی با روز و شب قطبی مشخص می شوند.

بسته به حرکت سالانه زمین به دور خورشید، نه تنها تغییر فصول و ناهمواری نور سطح زمین در عرض های جغرافیایی، بلکه بخش قابل توجهی از فرآیندهای موجود در پوشش جغرافیایی: تغییرات فصلی در آب و هوا، رژیم رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، ریتم‌های زندگی گیاهان و جانوران، انواع و زمان‌بندی کار کشاورزی.

تقویم.تقویم- سیستمی برای محاسبه دوره های زمانی طولانی. این سیستم بر اساس پدیده های طبیعی دوره ای مرتبط با حرکت اجرام آسمانی است. در تقویم از پدیده های نجومی استفاده می شود - تغییر فصل، روز و شب، و تغییرات در فازهای قمری. اولین تقویم مصری بود که در قرن چهارم ایجاد شد. قبل از میلاد مسیح ه. در 1 ژانویه 45، ژولیوس سزار تقویم ژولیانی را معرفی کرد که هنوز توسط کلیسای ارتدکس روسیه استفاده می شود. با توجه به اینکه طول سال جولیان در قرن شانزدهم 11 دقیقه و 14 ثانیه بیشتر از سال نجومی است. یک "خطای" 10 روزه جمع شده بود - روز اعتدال بهاری نه در 21 مارس، بلکه در 11 مارس رخ داد. این خطا در سال 1582 با فرمان پاپ گریگوری سیزدهم اصلاح شد. شمارش روزها 10 روز به جلو کشیده شد و روز بعد از 4 اکتبر مقرر شد که روز جمعه در نظر گرفته شود، اما نه 5 اکتبر، بلکه 15 اکتبر. اعتدال بهاری دوباره به 21 مارس بازگردانده شد و تقویم شروع به نامیدن تقویم میلادی کرد. در سال 1918 در روسیه معرفی شد. با این حال، دارای معایبی نیز می باشد: طول نابرابر ماه ها (28، 29، 30، 31 روز)، نابرابری ربع ها (90، 91، 92 روز)، ناسازگاری تعداد ماه ها. ماه به روز هفته

برای میلیاردها سال، روز به روز، زمین به دور محور خود می چرخد. این امر طلوع و غروب خورشید را برای زندگی در سیاره ما عادی می کند. زمین از زمانی که 4.6 میلیارد سال پیش شکل گرفت این کار را انجام داده است. و این کار را تا زمانی که دیگر وجود نداشته باشد ادامه خواهد داد. این احتمالا زمانی اتفاق می افتد که خورشید به یک غول قرمز تبدیل شود و سیاره ما را ببلعد. اما چرا زمین؟

چرا زمین می چرخد؟

زمین از دیسکی از گاز و غبار تشکیل شده است که به دور خورشید تازه متولد شده می چرخد. به لطف این دیسک فضایی، گرد و غبار و ذرات سنگ در کنار هم قرار گرفتند و زمین را تشکیل دادند. با رشد زمین، صخره های فضایی به برخورد با سیاره ادامه دادند. و آنها تأثیری روی آن گذاشتند که باعث چرخش سیاره ما شد. و از آنجایی که تمام زباله‌های منظومه شمسی اولیه تقریباً در یک جهت به دور خورشید می‌چرخند، برخوردهایی که باعث چرخش زمین (و اکثر اجسام دیگر در منظومه شمسی) شد، باعث چرخش آن در همان جهت شد.

دیسک گاز و گرد و غبار

یک سوال منطقی مطرح می شود: چرا خود دیسک گرد و غبار گاز چرخید؟ خورشید و منظومه شمسی در لحظه ای شکل گرفتند که ابری از غبار و گاز تحت تأثیر وزن خود شروع به متراکم شدن کرد. بیشتر گازها گرد هم آمدند و به خورشید تبدیل شدند و مواد باقیمانده، قرص سیاره ای را در اطراف آن ایجاد کردند. قبل از شکل گیری، مولکول های گاز و ذرات غبار در داخل مرزهای آن به طور یکنواخت در همه جهات حرکت می کردند. اما در نقطه ای، به طور تصادفی، برخی مولکول های گاز و غبار انرژی خود را در یک جهت ترکیب کردند. این امر جهت چرخش دیسک را تعیین کرد. وقتی ابر گاز شروع به فشرده شدن کرد، چرخش آن شتاب گرفت. هنگامی که اسکیت بازها اگر بازوهای خود را به بدن خود نزدیکتر کنند، شروع به چرخش سریعتر می کنند، همین روند اتفاق می افتد.

عوامل زیادی در فضا وجود ندارد که بتواند سیارات را به چرخش درآورد. بنابراین، هنگامی که آنها شروع به چرخش می کنند، این روند متوقف نمی شود. منظومه شمسی جوان در حال چرخش حرکت زاویه ای بالایی دارد. این مشخصه تمایل یک جسم به ادامه چرخش را توصیف می کند. می توان فرض کرد که همه سیارات فراخورشیدی احتمالاً هنگام تشکیل منظومه سیاره ای آنها شروع به چرخش در یک جهت به دور ستاره های خود می کنند.

و ما در حال چرخش معکوس هستیم!

جالب است که در منظومه شمسی جهت چرخش برخی از سیارات برخلاف حرکت آنها به دور خورشید است. زهره نسبت به زمین در جهت مخالف می چرخد. و محور چرخش اورانوس 90 درجه کج شده است. دانشمندان به طور کامل فرآیندهایی را که باعث شده این سیارات به چنین جهت چرخشی دست یابند، درک نمی کنند. اما آنها حدس هایی دارند. زهره ممکن است این چرخش را در نتیجه برخورد با جسم کیهانی دیگری در مراحل اولیه شکل گیری خود دریافت کرده باشد. یا شاید زهره شروع به چرخش مشابه سیارات دیگر کرد. اما با گذشت زمان، گرانش خورشید به دلیل ابرهای متراکمش شروع به کاهش سرعت چرخش آن کرد. که همراه با اصطکاک بین هسته سیاره و گوشته آن، باعث چرخش سیاره در جهت دیگر شد.

در مورد اورانوس، دانشمندان پیشنهاد کردند که این سیاره با بقایای سنگی عظیم برخورد کرده است. یا شاید با چندین جسم مختلف که محور چرخش آن را تغییر داده است.

با وجود چنین ناهنجاری هایی، واضح است که همه اجرام در فضا در یک جهت یا جهت دیگر می چرخند.

همه چیز در حال چرخش است

سیارک ها می چرخند. ستاره ها در حال چرخش هستند. به گفته ناسا، کهکشان ها نیز می چرخند. منظومه شمسی 230 میلیون سال طول می کشد تا یک دور به دور مرکز کهکشان راه شیری بچرخد. برخی از سریعترین اجرام در حال چرخش در کیهان، اجرام متراکم و گردی هستند که تپ اختر نامیده می شوند. آنها بقایای ستارگان عظیم هستند. برخی از تپ اخترها به اندازه شهر می توانند صدها بار در ثانیه به دور محور خود بچرخند. سریع ترین و معروف ترین آنها که در سال 2006 کشف شد و Terzan 5ad نام داشت، 716 بار در ثانیه می چرخد.

سیاهچاله ها می توانند این کار را حتی سریعتر انجام دهند. اعتقاد بر این است که یکی از آنها به نام GRS 1915+105 می تواند بین 920 تا 1150 بار در ثانیه بچرخد.

با این حال، قوانین فیزیک اجتناب ناپذیر هستند. تمام چرخش ها در نهایت کند می شوند. زمانی که هر چهار روز یکبار به دور محور خود می چرخید. امروز، ستاره ما حدود 25 روز طول می کشد تا یک چرخش کامل شود. دانشمندان بر این باورند که دلیل این امر برهمکنش میدان مغناطیسی خورشید با باد خورشیدی است. این همان چیزی است که چرخش آن را کند می کند.

چرخش زمین نیز در حال کاهش است. گرانش ماه به گونه ای بر زمین تأثیر می گذارد که چرخش آن به آرامی کاهش می یابد. دانشمندان محاسبه کرده اند که سرعت چرخش زمین در 2740 سال گذشته در مجموع حدود 6 ساعت کاهش یافته است. این مقدار در طول یک قرن تنها 1.78 میلی ثانیه است.

اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً قسمتی از متن را برجسته کرده و کلیک کنید Ctrl+Enter.

زمین کروی است، با این حال، یک کره کامل نیست. به دلیل چرخش، این سیاره در قطب ها کمی مسطح شده است.

زمین بزرگ است، تصور اندازه آن دشوار است. پارامترهای اصلی سیاره ما به شرح زیر است:

• قطر - 12570 کیلومتر
• طول استوا - 40076 کیلومتر
• طول هر نصف النهار 40008 کیلومتر است
• مساحت کل زمین 510 میلیون کیلومتر مربع است
• شعاع قطب - 6357 کیلومتر
• شعاع استوا - 6378 کیلومتر

زمین به طور همزمان به دور خورشید و حول محور خود می چرخد.

چه نوع حرکت زمین را می شناسید؟
چرخش سالانه و روزانه زمین

چرخش زمین به دور محور خود

زمین حول محوری شیبدار از غرب به شرق می چرخد.

نیمی از کره زمین را خورشید روشن می کند، آن زمان آنجا روز است، نیمی دیگر در سایه است، آنجا شب است. به دلیل چرخش زمین، چرخه روز و شب رخ می دهد. زمین در 24 ساعت - در روز - یک دور به دور محور خود می چرخد.

به دلیل چرخش، جریان های متحرک (رودخانه ها، بادها) در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ منحرف می شوند.

چرخش زمین به دور خورشید

زمین در مداری دایره ای به دور خورشید می چرخد ​​و یک چرخش کامل را در 1 سال کامل می کند. محور زمین عمودی نیست، با زاویه 66.5 درجه نسبت به مدار متمایل است، این زاویه در طول کل چرخش ثابت می ماند. پیامد اصلی این چرخش تغییر فصل است.

بیایید نقاط افراطی چرخش زمین به دور خورشید را در نظر بگیریم.

• 22 دسامبر- انقلاب زمستانی. استوایی جنوبی در این لحظه به خورشید نزدیک است (خورشید در اوج خود است) - بنابراین در نیمکره جنوبی تابستان است و در نیمکره شمالی زمستان است. شبها در نیمکره جنوبی در 22 دسامبر کوتاه است، در دایره قطبی جنوبی، روز 24 ساعت طول می کشد، شب نمی آید. در نیمکره شمالی، همه چیز برعکس است، در دایره قطب شمال، شب 24 ساعت طول می کشد.
• 22 ژوئن- روز انقلاب تابستانی مناطق استوایی شمالی در نیمکره شمالی تابستان و در نیمکره جنوبی زمستان است. در دایره قطبی جنوبی، شب 24 ساعت طول می کشد، اما در دایره شمالی اصلاً شب وجود ندارد.
• 21 مارس 23 سپتامبر- روزهای اعتدال بهاری و پاییزی استوا در هر دو نیمکره به خورشید نزدیک است.

چرخش زمین به دور محور خود و به دور خورشید شکل و ابعاد زمین ویکی پدیا
جستجوی سایت:

سال

زمان یک انقلاب زمین دور و بر آفتاب . در روند حرکت سالانه، ما سیاره حرکت می کند فضا با سرعت متوسط ​​29.765 کیلومتر بر ثانیه، یعنی. بیش از 100000 کیلومتر در ساعت

غیر عادی

سال غیرعادی دوره است زمان بین دو پاس متوالی زمین خود حضیض . مدت زمان آن 365.25964 است روزها . حدود 27 دقیقه بیشتر از زمان اجرا است گرمسیری(اینجا را ببینید) سال. این به دلیل تغییر مداوم در موقعیت نقطه حضیض است. در دوره زمانی فعلی، زمین در 2 ژانویه از نقطه حضیض می گذرد

سال کبیسه

هر چهار سال یک بار همانطور که در حال حاضر در اکثر کشورهای جهان استفاده می شود تقویم یک روز اضافی دارد - 29 فوریه - و روز کبیسه نامیده می شود. ضرورت معرفی آن به این دلیل است که زمین یک انقلاب در اطراف ایجاد می کند آفتاب برای دوره ای که برابر با یک عدد کامل نیست روزها . خطای سالانه تقریباً یک چهارم روز است و هر چهار سال یک بار با معرفی یک "روز اضافی" جبران می شود. همچنین ببینید تقویم میلادی .

ستاره ای (ستاره ای)

زمان حجم معاملات زمین دور و بر آفتاب در سیستم مختصات «ثابت ستاره ها "، یعنی گویی "هنگام نگاه کردن به منظومه شمسی از بیرون." در سال 1950 برابر با 365 بود روزها ، 6 ساعت و 9 دقیقه و 9 ثانیه.

تحت تأثیر مزاحم جاذبه دیگران سیارات ، به طور عمده سیاره مشتری و زحل ، طول سال در معرض نوسانات چند دقیقه ای است.

علاوه بر این، طول سال 0.53 ثانیه در هر صد سال کاهش می یابد. این به این دلیل رخ می دهد که زمین، توسط نیروهای جزر و مدی، چرخش خورشید را به دور محور خود کند می کند (شکل 2 را ببینید). جزر و مد ). با این حال، طبق قانون بقای تکانه زاویه ای، این با این واقعیت جبران می شود که زمین از خورشید دور می شود و مطابق دوم قانون کپلر دوره گردش آن افزایش می یابد.

گرمسیری

زمین حول محوری شیبدار از غرب به شرق می چرخد. نیمی از کره زمین را خورشید روشن می کند، آن زمان آنجا روز است، نیمی دیگر در سایه است، آنجا شب است. به دلیل چرخش زمین، چرخه روز و شب رخ می دهد. زمین در 24 ساعت - در روز - یک دور به دور محور خود می چرخد.

به دلیل چرخش، جریان های متحرک (رودخانه ها، بادها) در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ منحرف می شوند.

چرخش زمین به دور خورشید

زمین در مداری دایره ای به دور خورشید می چرخد ​​و یک چرخش کامل را در 1 سال کامل می کند. محور زمین عمودی نیست، با زاویه 66.5 درجه نسبت به مدار متمایل است، این زاویه در طول کل چرخش ثابت می ماند. پیامد اصلی این چرخش تغییر فصل است.

چرخش زمین به دور خورشید را در نظر بگیرید.

• 22 دسامبر- انقلاب زمستانی. استوایی جنوبی در این لحظه به خورشید نزدیک است (خورشید در اوج خود است) - بنابراین در نیمکره جنوبی تابستان است و در نیمکره شمالی زمستان است. شبها در نیمکره جنوبی در 22 دسامبر کوتاه است، در دایره قطبی جنوبی، روز 24 ساعت طول می کشد، شب نمی آید. در نیمکره شمالی، همه چیز برعکس است، در دایره قطب شمال، شب 24 ساعت طول می کشد.
• 22 ژوئن- روز انقلاب تابستانی مناطق استوایی شمالی در نیمکره شمالی تابستان و در نیمکره جنوبی زمستان است. در دایره قطبی جنوبی، شب 24 ساعت طول می کشد، اما در دایره شمالی اصلاً شب وجود ندارد.
• 21 مارس 23 سپتامبر- روزهای اعتدال بهاری و پاییزی استوا در هر دو نیمکره به خورشید نزدیک است.