Bagaimana bumi dan matahari berputar. Pada kecepatan berapa bumi berputar pada porosnya?

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 )))\kanan)\omega ), Di mana R e (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - jari-jari khatulistiwa, R p (\gaya tampilan R_(p))= 6356,8 km - radius kutub.

Sebuah pesawat terbang yang terbang dengan kecepatan ini dari timur ke barat (pada ketinggian 12 km: 936 km/jam di garis lintang Moskow, 837 km/jam di garis lintang St. Petersburg) akan diam dalam kerangka acuan inersia.
Superposisi rotasi Bumi pada porosnya dengan periode satu hari sideris dan mengelilingi Matahari dengan periode satu tahun menyebabkan ketidaksetaraan hari matahari dan hari sideris: lamanya rata-rata hari matahari tepat 24 jam, yaitu 3 menit 56 detik lebih lama dari hari sideris.

Makna fisik dan konfirmasi eksperimental

Arti fisis rotasi bumi pada porosnya

Karena setiap gerakan bersifat relatif, maka perlu untuk menunjukkan sistem referensi tertentu yang berkaitan dengan pergerakan suatu benda tertentu yang dipelajari. Ketika mereka mengatakan bahwa Bumi berputar pada sumbu imajiner, itu berarti bahwa ia melakukan gerakan rotasi relatif terhadap kerangka acuan inersia, dan periode rotasi ini sama dengan hari sideris - periode revolusi penuh Bumi. (bola angkasa) relatif terhadap bola langit (Bumi).

Semua bukti eksperimental rotasi Bumi pada porosnya bermuara pada bukti bahwa kerangka acuan yang terkait dengan Bumi adalah kerangka acuan non-inersia jenis khusus - kerangka acuan yang melakukan gerak rotasi relatif terhadap kerangka acuan inersia.

Berbeda dengan gerak inersia (yaitu, gerak lurus beraturan relatif terhadap kerangka acuan inersia), untuk mendeteksi gerak non-inersia di laboratorium tertutup, tidak perlu melakukan pengamatan terhadap benda luar - gerakan tersebut dideteksi menggunakan eksperimen lokal (yaitu, percobaan yang dilakukan di dalam laboratorium ini). Dalam pengertian ini, gerak non-inersia, termasuk perputaran bumi pada porosnya, dapat disebut mutlak.

Kekuatan inersia

Pengaruh gaya sentrifugal

Ketergantungan percepatan gravitasi pada garis lintang geografis. Eksperimen menunjukkan bahwa percepatan jatuh bebas bergantung pada garis lintang geografis: semakin dekat ke kutub, semakin besar jaraknya. Hal ini dijelaskan oleh aksi gaya sentrifugal. Pertama, titik-titik di permukaan bumi yang terletak di garis lintang yang lebih tinggi lebih dekat ke sumbu rotasi dan oleh karena itu, ketika mendekati kutub, jaraknya r (\gaya tampilan r) berkurang dari sumbu rotasi, mencapai nol di kutub. Kedua, dengan bertambahnya garis lintang, sudut antara vektor gaya sentrifugal dan bidang horizon semakin berkurang, yang menyebabkan penurunan komponen vertikal gaya sentrifugal.

Fenomena ini ditemukan pada tahun 1672, ketika astronom Perancis Jean Richet, saat melakukan ekspedisi di Afrika, menemukan bahwa jam pendulum di ekuator berjalan lebih lambat dibandingkan di Paris. Newton segera menjelaskan hal ini dengan mengatakan bahwa periode osilasi bandul berbanding terbalik dengan akar kuadrat percepatan gravitasi, yang berkurang di ekuator karena aksi gaya sentrifugal.

Kekekalan Bumi. Pengaruh gaya sentrifugal menyebabkan bumi menjadi datar di bagian kutub. Fenomena yang diprediksi oleh Huygens dan Newton pada akhir abad ke-17 ini pertama kali ditemukan oleh Pierre de Maupertuis pada akhir tahun 1730-an sebagai hasil pengolahan data dari dua ekspedisi Perancis yang diperlengkapi secara khusus untuk memecahkan masalah ini di Peru (dipimpin oleh Pierre Bouguer dan Charles de la Condamine ) dan Lapland (di bawah kepemimpinan Alexis Clairaut dan Maupertuis sendiri).

Efek gaya Coriolis: percobaan laboratorium

Efek ini paling jelas terlihat di kutub, di mana periode rotasi penuh bidang pendulum sama dengan periode rotasi Bumi pada porosnya (hari sidereal). Secara umum, periode berbanding terbalik dengan sinus garis lintang; di ekuator, bidang osilasi pendulum tidak berubah.

Giroskop- benda yang berputar dengan momen inersia yang signifikan mempertahankan momentum sudutnya jika tidak ada gangguan kuat. Foucault, yang lelah menjelaskan apa yang terjadi pada pendulum Foucault yang tidak berada di kutub, mengembangkan demonstrasi lain: giroskop yang digantung mempertahankan orientasinya, yang berarti ia berputar perlahan relatif terhadap pengamat.

Lendutan proyektil selama penembakan senjata. Manifestasi lain yang dapat diamati dari gaya Coriolis adalah pembelokan lintasan proyektil (ke kanan di belahan bumi utara, ke kiri di belahan bumi selatan) yang ditembakkan ke arah horizontal. Dari sudut pandang sistem acuan inersia, untuk proyektil yang ditembakkan sepanjang meridian, hal ini disebabkan oleh ketergantungan kecepatan linier rotasi bumi pada garis lintang geografis: ketika bergerak dari ekuator ke kutub, proyektil tetap mempertahankan komponen kecepatan horizontal tidak berubah, sedangkan kecepatan linier rotasi titik-titik di permukaan bumi berkurang , yang menyebabkan perpindahan proyektil dari meridian ke arah rotasi bumi. Jika tembakan ditembakkan sejajar dengan garis khatulistiwa, maka perpindahan proyektil dari sejajar tersebut disebabkan karena lintasan proyektil terletak pada bidang yang sama dengan pusat bumi, sedangkan titik-titik di permukaan bumi bergerak dalam arah a. bidang yang tegak lurus terhadap sumbu rotasi bumi. Efek ini (untuk kasus penembakan sepanjang meridian) telah diprediksi oleh Grimaldi pada tahun 40-an abad ke-17. dan pertama kali diterbitkan oleh Riccioli pada tahun 1651.

Penyimpangan benda yang jatuh bebas dari vertikal. ( ) Jika kecepatan suatu benda memiliki komponen vertikal yang besar, gaya Coriolis diarahkan ke timur, yang menyebabkan penyimpangan yang sesuai pada lintasan benda yang jatuh bebas (tanpa kecepatan awal) dari menara tinggi. Jika dipertimbangkan dalam kerangka acuan inersia, efeknya dijelaskan oleh fakta bahwa puncak menara relatif terhadap pusat bumi bergerak lebih cepat daripada alasnya, sehingga lintasan benda menjadi parabola sempit dan badannya sedikit di depan dasar menara.

Efek Eötvös. Di lintang rendah, gaya Coriolis, ketika bergerak di sepanjang permukaan bumi, diarahkan ke arah vertikal dan aksinya menyebabkan peningkatan atau penurunan percepatan gravitasi, tergantung apakah benda bergerak ke barat atau timur. Efek ini disebut efek Eötvös untuk menghormati fisikawan Hongaria Loránd Eötvös, yang secara eksperimental menemukannya pada awal abad ke-20.

Eksperimen menggunakan hukum kekekalan momentum sudut. Beberapa eksperimen didasarkan pada hukum kekekalan momentum sudut: dalam kerangka acuan inersia, besarnya momentum sudut (sama dengan produk momen inersia dan kecepatan sudut rotasi) tidak berubah di bawah pengaruh gaya dalam. . Jika pada saat awal tertentu instalasi tersebut diam terhadap bumi, maka kecepatan rotasinya relatif terhadap kerangka acuan inersia sama dengan kecepatan sudut rotasi bumi. Jika momen inersia sistem diubah, maka kecepatan sudut rotasinya juga akan berubah, yaitu rotasi relatif terhadap Bumi akan dimulai. Dalam kerangka acuan non-inersia yang berhubungan dengan Bumi, rotasi terjadi akibat gaya Coriolis. Ide ini dikemukakan oleh ilmuwan Perancis Louis Poinsot pada tahun 1851.

Eksperimen pertama dilakukan oleh Hagen pada tahun 1910: dua beban pada sebuah palang halus dipasang tidak bergerak relatif terhadap permukaan bumi. Kemudian jarak antar beban diperkecil. Alhasil, instalasi pun mulai berputar. Eksperimen yang lebih demonstratif dilakukan oleh ilmuwan Jerman Hans Bucka pada tahun 1949. Sebuah batang dengan panjang kurang lebih 1,5 meter dipasang tegak lurus pada bingkai persegi panjang. Awalnya, batangnya horizontal, pemasangannya tidak bergerak relatif terhadap Bumi. Kemudian batang tersebut dibawa ke posisi vertikal, yang menyebabkan perubahan momen inersia instalasi sekitar 10 4 kali dan putarannya yang cepat dengan kecepatan sudut 10 4 kali lebih tinggi dari kecepatan rotasi bumi.

Corong di kamar mandi.

Karena gaya Coriolis sangat lemah, maka pengaruhnya terhadap arah pusaran air saat mengalirkan wastafel atau bak mandi dapat diabaikan, sehingga secara umum arah putaran corong tidak berhubungan dengan rotasi bumi. Hanya melalui eksperimen yang dikontrol dengan cermat, pengaruh gaya Coriolis dapat dipisahkan dari faktor lain: di belahan bumi utara corong akan berputar berlawanan arah jarum jam, di belahan bumi selatan - sebaliknya.

Efek gaya coriolis: fenomena di alam sekitar

Eksperimen optik

Sejumlah percobaan yang menunjukkan rotasi bumi didasarkan pada efek Sagnac: jika interferometer cincin melakukan gerakan rotasi, maka karena efek relativistik, perbedaan fasa muncul pada berkas propagasi balik.

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

Di mana A (\gaya tampilan A)- luas proyeksi cincin pada bidang ekuator (bidang yang tegak lurus sumbu rotasi), c (\gaya tampilan c)- kecepatan cahaya, ω (\displaystyle \omega )- kecepatan sudut rotasi. Untuk menunjukkan rotasi bumi, efek ini digunakan oleh fisikawan Amerika Michelson dalam serangkaian eksperimen yang dilakukan pada tahun 1923-1925. Dalam eksperimen modern yang menggunakan efek Sagnac, rotasi bumi harus diperhitungkan untuk mengkalibrasi interferometer cincin.

Terdapat sejumlah demonstrasi eksperimental lain mengenai rotasi diurnal bumi.

Rotasi tidak merata

Presesi dan nutasi

Sejarah gagasan rotasi harian bumi

Jaman dahulu

Penjelasan tentang perputaran harian langit dengan perputaran bumi pada porosnya pertama kali dikemukakan oleh perwakilan aliran Pythagoras, Syracusans Hicetus dan Ecphantus. Menurut beberapa rekonstruksi, rotasi bumi juga dikonfirmasi oleh Pythagoras Philolaus dari Croton (abad ke-5 SM). Pernyataan yang dapat diartikan sebagai indikasi perputaran bumi terdapat dalam dialog Plato Timaeus .

Namun, sebenarnya tidak ada yang diketahui tentang Hicetas dan Ecphantes, dan bahkan keberadaan mereka terkadang dipertanyakan. Menurut pendapat sebagian besar ilmuwan, Bumi dalam sistem dunia Philolaus tidak melakukan rotasi, melainkan gerakan translasi di sekitar Pusat Api. Dalam karyanya yang lain, Plato mengikuti pandangan tradisional bahwa bumi tidak bergerak. Namun banyak bukti yang sampai kepada kita bahwa gagasan rotasi bumi dipertahankan oleh filsuf Heraclides dari Pontus (abad IV SM). Mungkin asumsi lain Heraclides dikaitkan dengan hipotesis rotasi bumi pada porosnya: setiap bintang mewakili sebuah dunia, termasuk bumi, udara, eter, dan semuanya terletak di ruang tak terbatas. Memang, jika rotasi harian langit merupakan cerminan dari rotasi Bumi, maka prasyarat untuk menganggap bintang-bintang berada pada bola yang sama menjadi hilang.

Sekitar satu abad kemudian, asumsi rotasi bumi menjadi bagian pertama yang diajukan oleh astronom besar Aristarchus dari Samos (abad ke-3 SM). Aristarchus didukung oleh Seleucus Babilonia (abad ke-2 SM), serta Heraclides dari Pontus, yang menganggap Alam Semesta tidak terbatas. Fakta bahwa gagasan rotasi harian bumi mendapat pendukungnya pada abad ke-1 Masehi. e., dibuktikan dengan beberapa pernyataan filosof Seneca, Dercyllidas, dan astronom Claudius Ptolemy. Namun, sebagian besar astronom dan filsuf tidak meragukan imobilitas Bumi.

Argumen yang menentang gagasan gerak bumi terdapat dalam karya Aristoteles dan Ptolemeus. Jadi, dalam risalahnya Tentang Surga Aristoteles membenarkan imobilitas Bumi dengan fakta bahwa pada Bumi yang berputar, benda-benda yang dilempar vertikal ke atas tidak dapat jatuh ke titik awal pergerakannya: permukaan Bumi akan bergeser ke bawah benda yang dilempar. Argumen lain yang mendukung imobilitas Bumi, yang diberikan oleh Aristoteles, didasarkan pada teori fisikanya: Bumi adalah benda yang berat, dan benda berat cenderung bergerak menuju pusat dunia, dan tidak berputar mengelilinginya.

Dari karya Ptolemeus dapat disimpulkan bahwa para pendukung hipotesis rotasi bumi menanggapi argumen bahwa udara dan semua benda di bumi bergerak bersama dengan Bumi. Rupanya, peran udara dalam argumen ini pada dasarnya penting, karena tersirat bahwa pergerakannya bersama Bumilah yang menyembunyikan rotasi planet kita. Ptolemeus keberatan dengan hal ini:

benda-benda di udara akan selalu terlihat tertinggal... Dan jika benda-benda tersebut berputar dengan udara sebagai satu kesatuan, maka tidak satupun dari benda-benda tersebut yang tampak berada di depan atau di belakang yang lain, tetapi akan tetap di tempatnya, dalam penerbangan dan pelemparan. ia tidak akan menyebabkan penyimpangan atau pergerakan ke tempat lain, seperti yang kita lihat sendiri, dan tidak akan melambat atau mempercepat sama sekali, karena Bumi bukannya tidak bergerak.

Abad Pertengahan

India

Penulis abad pertengahan pertama yang menyatakan bahwa Bumi berputar pada porosnya adalah astronom dan matematikawan besar India Aryabhata (akhir abad ke-5 - awal abad ke-6). Ia merumuskannya di beberapa tempat dalam risalahnya Aryabhatiya, Misalnya:

Sama seperti seseorang di kapal yang bergerak maju melihat benda-benda diam bergerak mundur, demikian pula seorang pengamat... melihat bintang-bintang diam bergerak dalam garis lurus ke barat.

Tidak diketahui apakah gagasan ini milik Aryabhata sendiri atau ia meminjamnya dari para astronom Yunani kuno.

Aryabhata hanya didukung oleh satu astronom, Prthudaka (abad ke-9). Kebanyakan ilmuwan India membela imobilitas bumi. Oleh karena itu, astronom Varahamihira (abad ke-6) berpendapat bahwa ketika Bumi berputar, burung yang terbang di udara tidak dapat kembali ke sarangnya, dan batu serta pepohonan akan terbang dari permukaan bumi. Astronom terkemuka Brahmagupta (abad ke-6) juga mengulangi argumen lama bahwa benda yang jatuh dari gunung yang tinggi bisa tenggelam ke dasarnya. Namun, pada saat yang sama, ia menolak salah satu argumen Varahamihira: menurut pendapatnya, meskipun Bumi berotasi, benda-benda tidak dapat menjauh darinya karena gravitasinya.

Islam Timur

Kemungkinan rotasi bumi telah dipertimbangkan oleh banyak ilmuwan di Timur Muslim. Jadi, ahli geometri terkenal al-Sijizi menemukan astrolabe, yang prinsip operasinya didasarkan pada asumsi ini. Beberapa ulama (yang namanya belum sampai kepada kita) bahkan menemukan cara yang tepat untuk membantah argumen utama yang menentang rotasi bumi: vertikalitas lintasan benda jatuh. Pada dasarnya, prinsip superposisi gerakan dikemukakan, yang menurutnya setiap gerakan dapat didekomposisi menjadi dua atau lebih komponen: dalam kaitannya dengan permukaan bumi yang berputar, benda yang jatuh bergerak sepanjang garis tegak lurus, tetapi suatu titik yaitu proyeksi garis ini ke permukaan bumi akan ditransfer melalui rotasinya. Hal ini dibuktikan oleh ensiklopedis terkenal al-Biruni, yang dirinya sendiri cenderung pada imobilitas Bumi. Menurutnya, jika suatu gaya tambahan bekerja pada benda yang jatuh, maka akibat aksinya terhadap bumi yang berputar akan menimbulkan beberapa akibat yang sebenarnya tidak teramati.

Di antara para ilmuwan abad 13-16 yang terkait dengan observatorium Maragha dan Samarkand, muncul diskusi tentang kemungkinan pembuktian empiris atas imobilitas Bumi. Jadi, astronom terkenal Qutb ad-Din ash-Shirazi (abad XIII-XIV) percaya bahwa imobilitas bumi dapat diverifikasi melalui eksperimen. Di sisi lain, pendiri Observatorium Maragha, Nasir ad-Din al-Tusi, berpendapat bahwa jika Bumi berotasi, maka rotasi tersebut akan terbagi oleh lapisan udara yang berdekatan dengan permukaannya, dan semua pergerakan di dekat permukaan bumi. bumi akan terjadi persis sama seperti jika bumi diam. Dia membuktikan hal ini dengan bantuan pengamatan komet: menurut Aristoteles, komet adalah fenomena meteorologi di lapisan atas atmosfer; Namun, pengamatan astronomi menunjukkan bahwa komet ikut serta dalam rotasi harian bola langit. Akibatnya lapisan udara bagian atas terbawa oleh perputaran langit, oleh karena itu lapisan bawah juga dapat terbawa perputaran bumi. Dengan demikian, eksperimen tersebut tidak dapat menjawab pertanyaan apakah Bumi berotasi. Namun, ia tetap menjadi pendukung imobilitas Bumi, karena hal ini sesuai dengan filosofi Aristoteles.

Kebanyakan ulama Islam di kemudian hari (al-Urdi, al-Qazwini, an-Naysaburi, al-Jurjani, al-Birjandi dan lain-lain) sepakat dengan al-Tusi bahwa semua fenomena fisik di Bumi yang berputar dan diam akan terjadi dengan cara yang sama. . Namun, peran udara tidak lagi dianggap mendasar: tidak hanya udara, tetapi semua benda diangkut oleh bumi yang berputar. Oleh karena itu, untuk membenarkan imobilitas bumi perlu melibatkan ajaran Aristoteles.

Posisi khusus dalam perselisihan ini diambil oleh direktur ketiga Observatorium Samarkand, Alauddin Ali al-Kushchi (abad XV), yang menolak filosofi Aristoteles dan menganggap rotasi bumi mungkin terjadi secara fisik. Pada abad ke-17, teolog dan ensiklopedis Iran Baha ad-Din al-Amili sampai pada kesimpulan serupa. Menurutnya, para astronom dan filsuf belum memberikan bukti yang cukup untuk membantah rotasi bumi.

Latin Barat

Pembahasan rinci tentang kemungkinan pergerakan bumi banyak terdapat dalam tulisan skolastik Paris Jean-Buridan, Albert dari Saxony, dan Nicholas dari Oresme (paruh kedua abad ke-14). Argumen paling penting yang mendukung rotasi Bumi dibandingkan langit, yang dikemukakan dalam karya-karya mereka, adalah kecilnya Bumi dibandingkan dengan Alam Semesta, yang menjadikan pengaitan rotasi harian langit dengan Alam Semesta sangatlah tidak wajar.

Namun, semua ilmuwan tersebut pada akhirnya menolak rotasi Bumi, meski dengan alasan berbeda. Oleh karena itu, Albert dari Saxony percaya bahwa hipotesis ini tidak mampu menjelaskan fenomena astronomi yang diamati. Buridan dan Oresme sangat tidak setuju dengan hal ini, yang berpendapat bahwa fenomena langit harus terjadi dengan cara yang sama terlepas dari apakah rotasi dilakukan oleh Bumi atau Kosmos. Buridan hanya dapat menemukan satu argumen berbobot yang menentang rotasi Bumi: anak panah yang ditembakkan secara vertikal ke atas akan jatuh ke bawah garis vertikal, meskipun menurut pendapatnya, dengan perputaran Bumi, panah tersebut akan tertinggal dari pergerakan Bumi dan jatuh ke barat. dari titik tembakan.

Namun argumen ini pun ditolak oleh Oresme. Jika Bumi berputar, maka anak panah tersebut terbang vertikal ke atas sekaligus bergerak ke timur, ditangkap oleh udara yang berputar bersama Bumi. Dengan demikian, anak panah harus jatuh di tempat yang sama dengan tempat penembakannya. Meskipun peran udara yang memikat sekali lagi disebutkan di sini, namun sebenarnya ia tidak memainkan peran khusus. Analogi berikut menjelaskan hal ini:

Demikian pula, jika udara tertutup dalam sebuah kapal yang sedang bergerak, maka bagi seseorang yang dikelilingi oleh udara tersebut akan tampak bahwa udara tersebut tidak bergerak... Jika seseorang berada di dalam kapal yang bergerak dengan kecepatan tinggi ke arah timur, tanpa menyadarinya gerakan, dan jika dia mengulurkan tangannya dalam garis lurus di sepanjang tiang kapal, tampaknya tangannya sedang melakukan gerakan linier; dengan cara yang sama, menurut teori ini, tampaknya bagi kita hal yang sama terjadi pada anak panah ketika kita menembakkannya secara vertikal ke atas atau ke bawah. Di dalam kapal yang bergerak dengan kecepatan tinggi ke arah timur, segala jenis gerakan dapat terjadi: memanjang, melintang, bawah, atas, segala arah - dan tampak sama persis seperti saat kapal diam.

Selanjutnya Oresme memberikan rumusan yang mengantisipasi prinsip relativitas:

Oleh karena itu, saya menyimpulkan bahwa tidak mungkin melalui eksperimen apa pun dapat dibuktikan bahwa langit mempunyai pergerakan diurnal dan bumi tidak.

Namun, keputusan akhir Oresme mengenai kemungkinan rotasi bumi adalah negatif. Kesimpulan ini didasarkan pada teks Alkitab:

Namun, sejauh ini semua orang mendukung dan saya percaya bahwa yang bergerak adalah [Langit] dan bukan Bumi, karena “Tuhan menciptakan lingkaran bumi, yang tidak akan digerakkan,” meskipun banyak argumen yang menyatakan sebaliknya.

Kemungkinan rotasi harian Bumi juga disebutkan oleh para ilmuwan dan filsuf Eropa abad pertengahan di kemudian hari, namun tidak ada argumen baru yang ditambahkan yang tidak terkandung dalam Buridan dan Oresme.

Dengan demikian, hampir tidak ada ilmuwan abad pertengahan yang menerima hipotesis rotasi bumi. Namun, dalam diskusinya, para ilmuwan Timur dan Barat mengungkapkan banyak pemikiran mendalam, yang kemudian diulangi oleh para ilmuwan New Age.

Renaisans dan Zaman Modern

Pada paruh pertama abad ke-16, diterbitkan beberapa karya yang menyatakan bahwa penyebab perputaran harian langit adalah perputaran bumi pada porosnya. Salah satunya adalah risalah Celio Calcagnini dari Italia “Tentang fakta bahwa langit tidak bergerak dan bumi berputar, atau bumi bergerak terus-menerus” (ditulis sekitar tahun 1525, diterbitkan pada tahun 1544). Dia tidak memberikan kesan khusus pada orang-orang sezamannya, karena pada saat itu karya fundamental astronom Polandia Nicolaus Copernicus “On the Rotations of the Celestial Spheres” (1543) telah diterbitkan, di mana hipotesis rotasi harian Bumi Bumi menjadi bagian dari sistem heliosentris dunia, seperti Aristarchus dari Samos. Copernicus sebelumnya menguraikan pemikirannya dalam esai kecil tulisan tangan Komentar Kecil(tidak lebih awal dari tahun 1515). Dua tahun sebelum karya utama Copernicus, karya astronom Jerman Georg Joachim Rheticus diterbitkan Narasi pertama(1541), di mana teori Copernicus dikemukakan secara populer.

Pada abad ke-16, Copernicus didukung penuh oleh astronom Thomas Digges, Rheticus, Christoph Rothmann, Michael Möstlin, fisikawan Giambatista Benedetti, Simon Stevin, filsuf Giordano Bruno, dan teolog Diego de Zuniga. Beberapa ilmuwan menerima rotasi bumi pada porosnya, menolak gerak translasinya. Demikian pendapat astronom Jerman Nicholas Reimers, juga dikenal sebagai Ursus, serta filsuf Italia Andrea Cesalpino dan Francesco Patrizi. Sudut pandang fisikawan terkemuka William Hilbert, yang mendukung rotasi aksial Bumi, tetapi tidak berbicara tentang gerak translasinya, tidak sepenuhnya jelas. Pada awal abad ke-17, sistem heliosentris dunia (termasuk rotasi bumi pada porosnya) mendapat dukungan yang mengesankan dari Galileo Galilei dan Johannes Kepler. Penentang gagasan pergerakan bumi yang paling berpengaruh pada abad ke-16 dan awal abad ke-17 adalah astronom Tycho Brahe dan Christopher Clavius.

Hipotesis rotasi bumi dan perkembangan mekanika klasik

Intinya, pada abad XVI-XVII. satu-satunya argumen yang mendukung rotasi aksial Bumi adalah bahwa dalam hal ini tidak perlu mengaitkan laju rotasi yang sangat besar dengan bola bintang, karena bahkan di zaman kuno telah diketahui secara pasti bahwa ukuran Alam Semesta secara signifikan melebihi ukurannya. Bumi (argumen ini juga terkandung dalam Buridan dan Oresme) .

Pertimbangan berdasarkan konsep dinamis pada masa itu diungkapkan terhadap hipotesis ini. Pertama-tama, ini adalah vertikalitas lintasan benda jatuh. Argumen lain juga muncul, misalnya jarak tembak yang sama di arah timur dan barat. Menjawab pertanyaan tentang efek rotasi harian yang tidak dapat diamati dalam eksperimen terestrial, Copernicus menulis:

Bumi tidak hanya berotasi dengan unsur air yang terhubung dengannya, tetapi juga sebagian besar udara dan segala sesuatu yang mirip dengan Bumi, atau udara yang paling dekat dengan Bumi, yang jenuh dengan materi bumi dan air, ikut berputar. hukum alam yang sama dengan Bumi, atau telah memperoleh gerakan, yang diberikan kepadanya oleh Bumi yang berdekatan dalam rotasi konstan dan tanpa hambatan apa pun

Dengan demikian, peran utama dalam tidak dapat diamatinya rotasi bumi dimainkan oleh masuknya udara melalui rotasinya. Mayoritas penganut Copernicus pada abad ke-16 menganut pendapat yang sama.

Pendukung ketidakterbatasan Alam Semesta pada abad ke-16 juga adalah Thomas Digges, Giordano Bruno, Francesco Patrizi - mereka semua mendukung hipotesis bahwa Bumi berputar pada porosnya (dan dua yang pertama juga mengelilingi Matahari). Christoph Rothmann dan Galileo Galilei percaya bahwa bintang-bintang terletak pada jarak yang berbeda dari Bumi, meskipun mereka tidak secara eksplisit berbicara tentang ketidakterbatasan Alam Semesta. Di sisi lain, Johannes Kepler mengingkari ketidakterbatasan alam semesta, meski ia pendukung rotasi bumi.

Konteks agama dalam perdebatan rotasi bumi

Sejumlah keberatan terhadap rotasi bumi dikaitkan dengan kontradiksinya dengan teks Kitab Suci. Keberatan ini ada dua jenis. Pertama, beberapa bagian dalam Alkitab dikutip untuk menegaskan bahwa Mataharilah yang melakukan pergerakan sehari-hari, misalnya:

Matahari terbit dan terbenam, dan bergegas menuju tempat terbitnya.

Dalam hal ini rotasi aksial Bumi terpengaruh, karena pergerakan Matahari dari timur ke barat merupakan bagian dari rotasi harian langit. Sebuah bagian dari kitab Yosua sering dikutip sehubungan dengan hal ini:

Yesus berseru kepada Tuhan pada hari ketika Tuhan menyerahkan orang Amori ke tangan Israel, ketika Dia mengalahkan mereka di Gibeon, dan mereka dipukuli di hadapan orang Israel, dan berkata di hadapan orang Israel: Berdirilah, hai matahari, di atas Gibeon , dan bulan, di atas lembah Avalon !

Karena perintah untuk berhenti diberikan kepada Matahari, dan bukan kepada Bumi, maka disimpulkan bahwa Mataharilah yang melakukan pergerakan harian. Bagian lain telah dikutip untuk mendukung imobilitas bumi, misalnya:

Engkau telah meletakkan bumi pada landasan yang kokoh, tidak akan tergoncang sampai selama-lamanya.

Bagian-bagian ini dianggap bertentangan dengan pandangan bahwa Bumi berputar pada porosnya dan revolusi mengelilingi Matahari.

Para pendukung rotasi bumi (terutama Giordano-Bruno, Johannes-Kepler, dan khususnya Galileo-Galilei) melakukan advokasi di beberapa bidang. Pertama, mereka menunjukkan bahwa Alkitab ditulis dalam bahasa yang dapat dimengerti oleh orang awam, dan jika penulisnya memberikan bahasa yang jelas secara ilmiah, maka Alkitab tidak akan mampu memenuhi misi utamanya, yaitu misi keagamaan. Jadi, Bruno menulis:

Dalam banyak kasus, adalah bodoh dan tidak disarankan untuk membuat banyak alasan berdasarkan kebenaran dan bukan berdasarkan kasus dan kemudahan yang ada. Misalnya, jika alih-alih mengatakan: “Matahari lahir dan terbit, melewati tengah hari dan condong ke arah Aquilon,” orang bijak berkata: “Bumi berputar ke timur dan, meninggalkan matahari, yang terbenam, bersandar menuju dua daerah tropis, dari Cancer ke Selatan, dari Capricorn ke Aquilon,” maka para pendengar akan mulai berpikir: “Bagaimana caranya? Apakah dia bilang bumi bergerak? Berita macam apa ini? Pada akhirnya mereka akan menganggapnya bodoh, dan dia memang bodoh.

Jawaban seperti ini terutama diberikan pada keberatan mengenai pergerakan diurnal Matahari. Kedua, perlu diperhatikan bahwa beberapa bagian Alkitab harus ditafsirkan secara alegoris (lihat artikel Alegoris Alkitab). Dengan demikian, Galileo mencatat bahwa jika Kitab Suci dipahami secara keseluruhan, ternyata Tuhan punya tangan, tunduk pada emosi seperti kemarahan, dll. Secara umum, gagasan utama para pembela doktrin doktrin Pergerakan bumi adalah ilmu pengetahuan dan agama memiliki tujuan yang berbeda: ilmu pengetahuan mengkaji fenomena dunia material, berpedoman pada dalil-dalil akal, tujuan agama adalah perbaikan moral manusia, keselamatannya. Galileo dalam hal ini mengutip Kardinal Baronio bahwa Alkitab mengajarkan cara naik ke surga, bukan cara kerja surga.

Argumen-argumen ini dianggap tidak meyakinkan oleh Gereja Katolik, dan pada tahun 1616 doktrin rotasi bumi dilarang, dan pada tahun 1631 Galileo dihukum oleh Inkuisisi atas pembelaannya. Namun di luar Italia, larangan ini tidak berdampak signifikan terhadap perkembangan ilmu pengetahuan dan berkontribusi terutama terhadap merosotnya wibawa Gereja Katolik itu sendiri.

Harus ditambahkan bahwa argumentasi agama yang menentang pergerakan bumi tidak hanya diberikan oleh para pemimpin gereja, tetapi juga oleh para ilmuwan (misalnya Tycho Brahe). Di sisi lain, biksu Katolik Paolo Foscarini menulis esai pendek “Surat tentang pandangan Pythagoras dan Copernicus tentang mobilitas Bumi dan imobilitas Matahari dan sistem alam semesta Pythagoras yang baru” (1615), di mana ia mengungkapkan pertimbangan yang mirip dengan Galileo, dan teolog Spanyol Diego de Zuniga bahkan menggunakan teori Copernicus untuk menafsirkan beberapa bagian Kitab Suci (meskipun ia kemudian berubah pikiran). Dengan demikian, konflik antara teologi dan doktrin pergerakan bumi bukanlah konflik antara sains dan agama, melainkan konflik antara prinsip-prinsip metodologi lama (yang sudah ketinggalan zaman pada awal abad ke-17) dan prinsip-prinsip metodologis baru yang mendasari sains. .

Pentingnya hipotesis tentang rotasi bumi bagi perkembangan ilmu pengetahuan

Pemahaman terhadap permasalahan ilmiah yang diangkat oleh teori bumi yang berputar berkontribusi pada penemuan hukum mekanika klasik dan penciptaan kosmologi baru, yang didasarkan pada gagasan tentang alam semesta yang tidak terbatas. Dibahas selama proses ini, kontradiksi antara teori ini dan pembacaan Alkitab secara literalis berkontribusi pada demarkasi ilmu pengetahuan alam dan agama.

Planet kita terus bergerak:

rotasi pada porosnya sendiri, gerakan mengelilingi Matahari;
rotasi dengan Matahari mengelilingi pusat galaksi kita;
pergerakan relatif terhadap pusat Grup Galaksi Lokal dan lain-lain.

Pergerakan bumi pada porosnya sendiri

Rotasi bumi pada porosnya(Gbr. 1). Sumbu bumi dianggap sebagai garis khayal yang mengelilinginya. Sumbu ini menyimpang sebesar 23°27" dari tegak lurus bidang ekliptika. Sumbu bumi bersinggungan dengan permukaan bumi di dua titik - kutub - Utara dan Selatan. Jika dilihat dari Kutub Utara, perputaran bumi terjadi berlawanan arah jarum jam, atau , seperti yang diyakini secara umum, dari barat ke timur, planet ini menyelesaikan revolusi penuh pada porosnya dalam satu hari.

Beras. 1. Rotasi bumi pada porosnya

Sehari adalah satuan waktu. Ada hari sideris dan hari matahari.

Hari sidereal- ini adalah periode waktu di mana Bumi akan berputar pada porosnya terhadap bintang-bintang. Keduanya sama dengan 23 jam 56 menit 4 detik.

Hari yang cerah- ini adalah periode waktu di mana Bumi berputar pada porosnya terhadap Matahari.

Sudut rotasi planet kita pada porosnya sama di semua garis lintang. Dalam satu jam, setiap titik di permukaan bumi bergerak 15° dari posisi semula. Namun pada saat yang sama, kecepatan pergerakan berbanding terbalik dengan garis lintang geografis: di ekuator adalah 464 m/s, dan pada garis lintang 65° hanya 195 m/s.

Rotasi bumi pada porosnya pada tahun 1851 dibuktikan dalam eksperimennya oleh J. Foucault. Di Paris, di Pantheon, sebuah pendulum digantung di bawah kubah, dan di bawahnya ada lingkaran dengan bagian. Dengan setiap gerakan berikutnya, pendulum berakhir pada bagian baru. Hal ini hanya bisa terjadi jika permukaan bumi yang berada di bawah pendulum berputar. Posisi bidang ayunan pendulum di ekuator tidak berubah, karena bidang tersebut berimpit dengan meridian. Rotasi aksial bumi mempunyai konsekuensi geografis yang penting.

Ketika Bumi berputar, timbul gaya sentrifugal yang berperan penting dalam membentuk bentuk planet dan mengurangi gaya gravitasi.

Konsekuensi terpenting lainnya dari rotasi aksial adalah pembentukan gaya rotasi - Pasukan Coriolis. Pada abad ke-19 ini pertama kali dihitung oleh seorang ilmuwan Perancis di bidang mekanika G.Coriolis (1792-1843). Ini adalah salah satu gaya inersia yang diperkenalkan untuk memperhitungkan pengaruh rotasi kerangka acuan yang bergerak terhadap gerakan relatif suatu titik material. Pengaruhnya dapat diungkapkan secara singkat sebagai berikut: setiap benda yang bergerak di belahan bumi utara dibelokkan ke kanan, dan di belahan bumi selatan - ke kiri. Di ekuator, gaya Coriolis adalah nol (Gbr. 3).

Beras. 3. Aksi gaya Coriolis

Aksi gaya Coriolis meluas ke banyak fenomena pada selubung geografis. Efek pembelokannya terutama terlihat pada arah pergerakan massa udara. Di bawah pengaruh gaya defleksi rotasi bumi, angin di garis lintang sedang di kedua belahan bumi sebagian besar mengambil arah barat, dan di garis lintang tropis - ke timur. Manifestasi serupa dari gaya Coriolis juga ditemukan pada arah pergerakan air laut. Asimetri lembah sungai juga dikaitkan dengan gaya ini (tepi kanan biasanya tinggi di Belahan Bumi Utara, dan tepi kiri di Belahan Bumi Selatan).

Perputaran bumi pada porosnya juga menyebabkan terjadinya pergerakan iluminasi matahari melintasi permukaan bumi dari timur ke barat, yakni terjadinya pergantian siang dan malam.

Pergantian siang dan malam menciptakan ritme harian di alam hidup dan mati. Ritme sirkadian erat kaitannya dengan kondisi cahaya dan suhu. Variasi suhu harian, angin siang dan malam, dll. sudah diketahui dengan baik. Ritme sirkadian juga terjadi di alam yang hidup - fotosintesis hanya mungkin dilakukan pada siang hari, sebagian besar tanaman membuka bunganya pada jam yang berbeda; Beberapa hewan aktif di siang hari, yang lain aktif di malam hari. Kehidupan manusia juga mengalir dalam ritme sirkadian.

Akibat lain dari perputaran bumi pada porosnya adalah perbedaan waktu di berbagai titik di planet kita.

Sejak tahun 1884, zona waktu diadopsi, yaitu seluruh permukaan bumi dibagi menjadi 24 zona waktu yang masing-masing berukuran 15°. Di belakang waktu standar ambil waktu lokal meridian tengah setiap zona. Waktu di zona waktu yang berdekatan berbeda satu jam. Batas-batas sabuk tersebut dibuat dengan mempertimbangkan batas-batas politik, administratif dan ekonomi.

Sabuk nol dianggap sebagai sabuk Greenwich (dinamai menurut Observatorium Greenwich dekat London), yang membentang di kedua sisi meridian utama. Waktu meridian utama, atau utama, dianggap Waktu universal.

Meridian 180° dianggap internasional garis pembedaan tanggal- garis bersyarat di permukaan bumi, di kedua sisinya jam dan menitnya bertepatan, dan tanggal kalendernya berbeda satu hari.

Untuk penggunaan siang hari yang lebih rasional di musim panas, pada tahun 1930, negara kita memperkenalkannya waktu bersalin, satu jam lebih cepat dari zona waktu. Untuk mencapai hal ini, jarum jam dimajukan satu jam. Dalam hal ini, Moskow, yang berada di zona waktu kedua, hidup sesuai dengan waktu di zona waktu ketiga.

Sejak tahun 1981, dari bulan April hingga Oktober, waktu telah dimajukan satu jam. Inilah yang disebut waktu musim panas. Ini diperkenalkan untuk menghemat energi. Di musim panas, Moskow dua jam lebih cepat dari waktu standar.

Waktu zona waktu di mana Moskow berada adalah Moskow

Pergerakan Bumi mengelilingi Matahari

Berputar pada porosnya, Bumi secara bersamaan bergerak mengelilingi Matahari, mengelilingi lingkaran dalam waktu 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik. Periode ini disebut tahun astronomi. Untuk memudahkan, diyakini ada 365 hari dalam setahun, dan setiap empat tahun, ketika 24 jam dari enam jam “terakumulasi”, bukan 365, melainkan 366 hari dalam setahun. Tahun ini disebut tahun kabisat dan satu hari ditambahkan ke bulan Februari.

Lintasan ruang yang dilalui bumi mengelilingi matahari disebut orbit(Gbr. 4). Orbit bumi berbentuk elips, sehingga jarak bumi ke matahari tidak konstan. Saat Bumi berada di dalamnya perihelion(dari bahasa Yunani peri- dekat, dekat dan helios- Matahari) - titik orbit terdekat dengan Matahari - pada 3 Januari jaraknya 147 juta km. Saat ini sedang musim dingin di belahan bumi utara. Jarak terjauh dari Matahari di aphelion(dari bahasa Yunani aro- jauh dari dan helios- Matahari) - jarak terjauh dari Matahari - 5 Juli. Itu sama dengan 152 juta km. Saat ini sedang musim panas di belahan bumi utara.

Beras. 4. Pergerakan Bumi mengelilingi Matahari

Pergerakan tahunan Bumi mengelilingi Matahari ditandai dengan perubahan posisi Matahari di langit secara terus menerus - ketinggian tengah hari Matahari dan perubahan posisi matahari terbit dan terbenam, lamanya bagian terang dan gelap bumi. hari berubah.

Saat bergerak dalam orbit, arah poros bumi tidak berubah; selalu mengarah ke Bintang Utara.

Akibat perubahan jarak Bumi ke Matahari, serta kemiringan sumbu Bumi terhadap bidang pergerakannya mengelilingi Matahari, terjadi distribusi radiasi matahari yang tidak merata di Bumi sepanjang tahun. Beginilah terjadinya pergantian musim yang merupakan ciri khas semua planet yang sumbu rotasinya miring terhadap bidang orbitnya. (ekliptika) berbeda dengan 90°. Kecepatan orbit planet di belahan bumi utara lebih tinggi pada musim dingin dan lebih rendah pada musim panas. Oleh karena itu, setengah tahun musim dingin berlangsung selama 179 hari, dan setengah tahun musim panas - 186 hari.

Akibat pergerakan Bumi mengelilingi Matahari dan kemiringan sumbu Bumi terhadap bidang orbitnya sebesar 66,5°, planet kita tidak hanya mengalami pergantian musim, tetapi juga perubahan lamanya siang dan malam.

Rotasi Bumi mengelilingi Matahari dan pergantian musim di Bumi ditunjukkan pada Gambar. 81 (ekuinoks dan titik balik matahari sesuai dengan musim di belahan bumi utara).

Hanya dua kali setahun - pada hari ekuinoks, panjang siang dan malam di seluruh bumi hampir sama.

ekuinoks- momen waktu ketika pusat Matahari, selama pergerakan tahunannya sepanjang ekliptika, melintasi ekuator langit. Ada ekuinoks musim semi dan musim gugur.

Kemiringan sumbu rotasi bumi mengelilingi Matahari pada hari ekuinoks 20-21 Maret dan 22-23 September ternyata netral terhadap Matahari, dan bagian-bagian planet yang menghadapnya mendapat penerangan merata dari kutub ke kutub. tiang (Gbr. 5). Sinar matahari jatuh secara vertikal di garis khatulistiwa.

Siang terpanjang dan malam terpendek terjadi pada titik balik matahari musim panas.

Beras. 5. Penerangan Bumi oleh Matahari pada hari-hari ekuinoks

Titik balik matahari- saat pusat Matahari melewati titik ekliptika yang terjauh dari ekuator (titik balik matahari). Ada titik balik matahari musim panas dan musim dingin.

Pada hari titik balik matahari musim panas, 21-22 Juni, Bumi menempati posisi di mana ujung utara porosnya miring ke arah Matahari. Dan sinarnya jatuh secara vertikal bukan di garis khatulistiwa, tetapi di daerah tropis utara, yang garis lintangnya 23°27". Tidak hanya wilayah kutub yang diterangi sepanjang waktu, tetapi juga ruang di luarnya hingga garis lintang 66° 33" (Lingkaran Arktik). Di Belahan Bumi Selatan saat ini, hanya bagian yang terletak di antara khatulistiwa dan Lingkaran Arktik bagian selatan (66°33") yang diterangi. Di luar itu, permukaan bumi tidak diterangi pada hari ini.

Pada hari titik balik matahari musim dingin, 21-22 Desember, semuanya terjadi sebaliknya (Gbr. 6). Sinar matahari sudah menyinari secara vertikal di daerah tropis selatan. Daerah yang mendapat penerangan di belahan bumi selatan tidak hanya berada di antara garis khatulistiwa dan daerah tropis, tetapi juga di sekitar Kutub Selatan. Situasi ini berlanjut hingga ekuinoks musim semi.

Beras. 6. Penerangan Bumi pada titik balik matahari musim dingin

Pada dua garis sejajar Bumi pada hari titik balik matahari, Matahari pada siang hari berada tepat di atas kepala pengamat, yaitu di puncaknya. Paralel seperti itu disebut daerah tropis. Di Daerah Tropis Utara (23° LU) Matahari berada pada puncaknya pada tanggal 22 Juni, di Daerah Tropis Selatan (23° S) - pada tanggal 22 Desember.

Di garis khatulistiwa, siang selalu sama dengan malam. Sudut datangnya sinar matahari di permukaan bumi dan lamanya hari di sana sedikit berubah, sehingga pergantian musim tidak terasa.

Lingkaran Arktik luar biasa karena merupakan batas wilayah di mana terdapat siang dan malam kutub.

Hari kutub- periode ketika Matahari tidak terbenam di bawah cakrawala. Semakin jauh kutub dari Lingkaran Arktik, semakin panjang hari kutubnya. Di garis lintang Lingkaran Arktik (66,5°) hanya berlangsung satu hari, dan di kutub - 189 hari. Di Belahan Bumi Utara, pada garis lintang Lingkaran Arktik, hari kutub dirayakan pada tanggal 22 Juni, hari titik balik matahari musim panas, dan di Belahan Bumi Selatan, di garis lintang Lingkaran Arktik Selatan, pada tanggal 22 Desember.

malam kutub berlangsung dari satu hari di garis lintang Lingkaran Arktik hingga 176 hari di kutub. Pada malam kutub, Matahari tidak muncul di atas cakrawala. Di Belahan Bumi Utara pada garis lintang Lingkaran Arktik, fenomena ini diamati pada tanggal 22 Desember.

Mustahil untuk tidak memperhatikan fenomena alam yang indah seperti malam putih. Malam Putih- ini adalah malam yang cerah di awal musim panas, saat fajar menyatu dengan pagi hari dan senja berlangsung sepanjang malam. Mereka diamati di kedua belahan bumi pada garis lintang melebihi 60°, ketika pusat Matahari pada tengah malam berada di bawah cakrawala tidak lebih dari 7°. Petersburg (sekitar 60° LU) malam putih berlangsung dari 11 Juni hingga 2 Juli, di Arkhangelsk (64° LU) - dari 13 Mei hingga 30 Juli.

Ritme musim sehubungan dengan pergerakan tahunan terutama mempengaruhi penerangan permukaan bumi. Tergantung pada perubahan ketinggian Matahari di atas cakrawala Bumi, ada lima zona penerangan. Zona panas terletak di antara daerah tropis Utara dan Selatan (Tropic of Cancer dan Tropic of Capricorn), menempati 40% permukaan bumi dan dibedakan oleh jumlah panas terbesar yang berasal dari Matahari. Di antara daerah tropis dan Lingkaran Arktik di Belahan Bumi Selatan dan Utara terdapat zona cahaya sedang. Musim dalam setahun sudah jelas di sini: semakin jauh dari daerah tropis, semakin pendek dan sejuk musim panas, semakin panjang dan dingin musim dingin. Zona kutub di belahan bumi utara dan selatan dibatasi oleh Lingkaran Arktik. Di sini ketinggian Matahari di atas cakrawala rendah sepanjang tahun, sehingga jumlah panas matahari sangat minim. Zona kutub dicirikan oleh siang dan malam kutub.

Bergantung pada pergerakan tahunan Bumi mengelilingi Matahari, tidak hanya perubahan musim dan ketidakrataan pencahayaan permukaan bumi melintasi garis lintang yang terkait, tetapi juga bagian penting dari proses dalam selubung geografis: perubahan musim dalam cuaca, rezim sungai dan danau, ritme kehidupan tumbuhan dan hewan, jenis dan waktu pekerjaan pertanian.

Kalender.Kalender- sistem untuk menghitung jangka waktu yang lama. Sistem ini didasarkan pada fenomena alam periodik yang berhubungan dengan pergerakan benda langit. Kalender menggunakan fenomena astronomi - pergantian musim, siang dan malam, dan perubahan fase bulan. Kalender pertama adalah kalender Mesir, dibuat pada abad ke-4. SM e. Pada tanggal 1 Januari 45, Julius Caesar memperkenalkan kalender Julian, yang masih digunakan oleh Gereja Ortodoks Rusia. Karena panjang tahun Julian 11 menit 14 detik lebih panjang dari tahun astronomi, pada abad ke-16. sebuah "kesalahan" akumulasi 10 hari - hari ekuinoks musim semi tidak terjadi pada 21 Maret, tetapi pada 11 Maret. Kesalahan ini diperbaiki pada tahun 1582 dengan keputusan Paus Gregorius XIII. Penghitungan hari dimajukan 10 hari, dan hari setelah tanggal 4 Oktober ditetapkan untuk dianggap hari Jumat, tetapi bukan tanggal 5 Oktober, melainkan tanggal 15 Oktober. Ekuinoks musim semi dikembalikan lagi ke tanggal 21 Maret, dan kalender tersebut mulai disebut kalender Gregorian. Ini diperkenalkan di Rusia pada tahun 1918. Namun, ia juga memiliki sejumlah kelemahan: panjang bulan yang tidak sama (28, 29, 30, 31 hari), ketidaksetaraan kuartal (90, 91, 92 hari), jumlah bulan yang tidak konsisten. bulan demi hari dalam seminggu.

Selama miliaran tahun, hari demi hari, Bumi berputar pada porosnya. Hal ini menjadikan matahari terbit dan terbenam sebagai hal biasa bagi kehidupan di planet kita. Bumi telah melakukan hal ini sejak terbentuk 4,6 miliar tahun yang lalu. Dan akan terus melakukan hal ini sampai tidak ada lagi. Hal ini mungkin terjadi ketika Matahari berubah menjadi raksasa merah dan menelan planet kita. Tapi kenapa Bumi?

Mengapa bumi berputar?

Bumi terbentuk dari piringan gas dan debu yang berputar mengelilingi Matahari yang baru lahir. Berkat piringan spasial ini, partikel debu dan batuan berjatuhan membentuk Bumi. Seiring dengan pertumbuhan bumi, batuan luar angkasa terus bertabrakan dengan planet. Dan mereka mempunyai efek yang membuat planet kita berputar. Dan karena semua puing-puing di awal Tata Surya mengorbit Matahari dengan arah yang kurang lebih sama, tabrakan yang menyebabkan Bumi (dan sebagian besar benda lain di Tata Surya) memutarnya ke arah yang sama.

Cakram gas dan debu

Sebuah pertanyaan yang masuk akal muncul: mengapa piringan gas-debu itu sendiri berputar? Matahari dan Tata Surya terbentuk pada saat awan debu dan gas mulai menjadi lebih padat karena pengaruh beratnya sendiri. Sebagian besar gas berkumpul menjadi Matahari, dan sisa materi menciptakan piringan planet yang mengelilinginya. Sebelum terbentuk, molekul gas dan partikel debu bergerak dalam batasnya secara merata ke segala arah. Namun pada suatu saat, secara acak, beberapa molekul gas dan debu menggabungkan energinya dalam satu arah. Ini menentukan arah putaran disk. Saat awan gas mulai terkompresi, rotasinya semakin cepat. Proses yang sama terjadi ketika skater mulai berputar lebih cepat jika mereka mendekatkan lengannya ke tubuh.

Tidak banyak faktor di luar angkasa yang dapat menyebabkan planet berotasi. Oleh karena itu, begitu mereka mulai berputar, proses ini tidak berhenti. Tata surya muda yang berotasi mempunyai momentum sudut yang tinggi. Ciri ini menggambarkan kecenderungan suatu benda untuk terus berputar. Dapat diasumsikan bahwa semua exoplanet mungkin juga mulai berputar ke arah yang sama mengelilingi bintangnya ketika sistem planetnya terbentuk.

Dan kita berputar secara terbalik!

Menariknya, di tata surya beberapa planet memiliki arah rotasi yang berlawanan dengan pergerakannya mengelilingi Matahari. Venus berputar ke arah yang berlawanan dengan Bumi. Dan sumbu rotasi Uranus miring 90 derajat. Para ilmuwan belum sepenuhnya memahami proses yang menyebabkan planet-planet ini memperoleh arah rotasi seperti itu. Tapi mereka punya beberapa tebakan. Venus mungkin menerima rotasi ini sebagai akibat tabrakan dengan benda kosmik lain pada tahap awal pembentukannya. Atau mungkin Venus mulai berotasi dengan cara yang sama seperti planet lainnya. Namun seiring berjalannya waktu, gravitasi Matahari mulai memperlambat rotasinya karena awannya yang tebal. Hal ini, ditambah dengan gesekan antara inti planet dan mantelnya, menyebabkan planet berputar ke arah lain.

Dalam kasus Uranus, para ilmuwan berpendapat bahwa planet tersebut bertabrakan dengan puing-puing batu yang sangat besar. Atau mungkin dengan beberapa objek berbeda yang mengubah sumbu rotasinya.

Meskipun ada anomali seperti itu, jelas bahwa semua benda di ruang angkasa berputar ke satu arah atau lainnya.

Semuanya berputar

Asteroid berputar. Bintang-bintang berputar. Menurut NASA, galaksi juga berotasi. Tata surya memerlukan waktu 230 juta tahun untuk menyelesaikan satu revolusi mengelilingi pusat Bima Sakti. Beberapa benda yang berputar paling cepat di alam semesta adalah benda bulat padat yang disebut pulsar. Mereka adalah sisa-sisa bintang masif. Beberapa pulsar seukuran kota dapat berputar pada porosnya ratusan kali per detik. Yang tercepat dan paling terkenal, ditemukan pada tahun 2006 dan disebut Terzan 5ad, berputar 716 kali per detik.

Lubang hitam dapat melakukan hal ini lebih cepat lagi. Salah satunya, bernama GRS 1915+105, diyakini mampu berputar antara 920 dan 1.150 kali per detik.

Namun, hukum fisika tidak dapat dielakkan. Semua rotasi pada akhirnya melambat. Ketika itu, ia berputar pada porosnya dengan kecepatan satu putaran setiap empat hari. Saat ini, bintang kita membutuhkan waktu sekitar 25 hari untuk menyelesaikan satu revolusi. Para ilmuwan percaya alasannya adalah medan magnet Matahari berinteraksi dengan angin matahari. Hal inilah yang memperlambat perputarannya.

Rotasi bumi juga melambat. Gravitasi Bulan mempengaruhi Bumi sedemikian rupa sehingga memperlambat rotasinya secara perlahan. Para ilmuwan telah menghitung bahwa rotasi bumi telah melambat sekitar 6 jam selama 2.740 tahun terakhir. Jumlah ini hanya 1,78 milidetik selama satu abad.

Jika Anda menemukan kesalahan, silakan sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.

Bumi itu bulat, namun bumi tidak bulat sempurna. Karena rotasi, planet ini agak pipih di bagian kutub; bentuk seperti itu biasanya disebut spheroid atau geoid - “seperti bumi”.

Bumi sangatlah besar, ukurannya sulit dibayangkan. Parameter utama planet kita adalah sebagai berikut:

Diameternya 12570 km
Panjang garis khatulistiwa adalah 40.076 km
Panjang setiap meridian adalah 40.008 km
Luas permukaan bumi seluruhnya adalah 510 juta km2
Radius kutub - 6357 km
Jari-jari khatulistiwa adalah 6378 km

Bumi secara bersamaan berputar mengelilingi matahari dan mengelilingi porosnya sendiri.

Jenis gerak bumi apa yang kamu ketahui?
Rotasi bumi tahunan dan harian

Rotasi bumi pada porosnya

Bumi berputar pada sumbu miring dari barat ke timur.

Separuh bumi disinari matahari, pada saat itu siang hari, separuhnya lagi dalam bayangan, dan di sana malam. Akibat perputaran bumi maka terjadilah siklus siang dan malam. Bumi membuat satu revolusi pada porosnya dalam 24 jam - sehari.

Akibat rotasi, arus yang bergerak (sungai, angin) dibelokkan ke kanan di belahan bumi utara, dan ke kiri di belahan bumi selatan.

Rotasi Bumi mengelilingi Matahari

Bumi berputar mengelilingi matahari dalam orbit melingkar, menyelesaikan satu revolusi penuh dalam 1 tahun. Sumbu bumi tidak vertikal, miring pada sudut 66,5° terhadap orbit, sudut ini tetap konstan selama seluruh rotasi. Akibat utama dari rotasi ini adalah pergantian musim.

Mari kita perhatikan titik-titik ekstrim rotasi Bumi mengelilingi Matahari.

22 Desember- titik balik matahari musim dingin. Daerah tropis selatan paling dekat dengan matahari (matahari berada di puncaknya) saat ini - oleh karena itu, musim panas di belahan bumi selatan, dan musim dingin di belahan bumi utara. Malam di belahan bumi selatan pendek; pada tanggal 22 Desember, di Lingkaran Arktik, siang berlangsung 24 jam, malam tidak datang. Di belahan bumi utara, yang terjadi adalah sebaliknya; di Lingkaran Arktik, malam berlangsung selama 24 jam.
22 Juni- hari titik balik matahari musim panas. Daerah tropis utara paling dekat dengan matahari; musim panas terjadi di belahan bumi utara dan musim dingin di belahan bumi selatan. Di lingkar kutub selatan, malam berlangsung selama 24 jam, namun di lingkar utara tidak ada malam sama sekali.
21 Maret, 23 September- hari ekuinoks musim semi dan musim gugur Khatulistiwa paling dekat dengan matahari; siang sama dengan malam di kedua belahan bumi.

Rotasi Bumi pada porosnya dan mengelilingi Matahari Bentuk dan dimensi Bumi Wikipedia
Mencari situs:

Tahun

Waktu satu revolusi Bumi sekitar Matahari . Dalam proses pergerakan tahunan, kami planet bergerak masuk ruang angkasa dengan kecepatan rata-rata 29,765 km/s, yaitu. lebih dari 100.000 km/jam.

tdk normal

Tahun anomalistik adalah periodenya waktu antara dua operan berturut-turut Bumi miliknya perihelion . Durasinya adalah 365.25964 hari . Ini sekitar 27 menit lebih lama dari waktu berjalan tropis(lihat di sini) tahun. Hal ini disebabkan oleh perubahan posisi titik perihelion yang terus menerus. Pada periode waktu saat ini, Bumi melewati titik perihelion pada tanggal 2 Januari

tahun kabisat

Setiap tahun keempat seperti yang saat ini digunakan di sebagian besar negara di dunia kalender memiliki hari tambahan - 29 Februari - dan disebut hari kabisat. Perlunya pengenalannya disebabkan oleh fakta bahwa Bumi membuat satu revolusi Matahari untuk suatu periode yang tidak sama dengan bilangan bulat hari . Kesalahan tahunan sama dengan hampir seperempat hari dan setiap empat tahun dikompensasi dengan diperkenalkannya “hari ekstra”. Lihat juga kalender Gregorian .

sidereal (bintang)

Waktu pergantian Bumi sekitar Matahari dalam sistem koordinat “tetap bintang ”, yaitu seolah-olah “saat melihat tata surya dari luar." Pada tahun 1950 jumlahnya sama dengan 365 hari , 6 jam, 9 menit, 9 detik.

Di bawah pengaruh ketertarikan orang lain yang mengganggu planet , terutama Jupiter Dan Saturnus , panjang tahun dapat berfluktuasi selama beberapa menit.

Selain itu, panjang tahun berkurang 0,53 detik per seratus tahun. Hal ini terjadi karena Bumi, melalui gaya pasang surut, memperlambat rotasi Matahari pada porosnya (lihat Gambar. Pasang surut ). Namun, menurut hukum kekekalan momentum sudut, hal ini dikompensasi oleh fakta bahwa Bumi menjauh dari Matahari dan menurut detik hukum Kepler masa peredarannya bertambah.

tropis

Bumi berputar pada sumbu miring dari barat ke timur. Separuh bumi disinari matahari, pada saat itu siang hari, separuhnya lagi dalam bayangan, dan di sana malam. Akibat perputaran bumi maka terjadilah siklus siang dan malam. Bumi membuat satu revolusi pada porosnya dalam 24 jam - sehari.

Akibat rotasi, arus yang bergerak (sungai, angin) dibelokkan ke kanan di belahan bumi utara, dan ke kiri di belahan bumi selatan.

Rotasi Bumi mengelilingi Matahari

Perhatikan rotasi Bumi mengelilingi Matahari.

22 Desember- titik balik matahari musim dingin. Daerah tropis selatan paling dekat dengan matahari (matahari berada di puncaknya) saat ini - oleh karena itu, musim panas di belahan bumi selatan, dan musim dingin di belahan bumi utara. Malam di belahan bumi selatan pendek; pada tanggal 22 Desember, di Lingkaran Arktik, siang berlangsung 24 jam, malam tidak datang. Di belahan bumi utara, yang terjadi adalah sebaliknya; di Lingkaran Arktik, malam berlangsung selama 24 jam.
22 Juni- hari titik balik matahari musim panas. Daerah tropis utara paling dekat dengan matahari; musim panas terjadi di belahan bumi utara dan musim dingin di belahan bumi selatan. Di lingkar kutub selatan, malam berlangsung selama 24 jam, namun di lingkar utara tidak ada malam sama sekali.
21 Maret, 23 September- hari ekuinoks musim semi dan musim gugur Khatulistiwa paling dekat dengan matahari; siang sama dengan malam di kedua belahan bumi.