Come ruotano la terra e il sole. A quale velocità ruota la terra attorno al proprio asse?

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 )))\destra)\omega ), Dove R e (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - raggio equatoriale, R p (\displaystyle R_(p))= 6356,8 km - raggio polare.

• Un aereo che vola a questa velocità da est a ovest (a 12 km di altitudine: 936 km/h alla latitudine di Mosca, 837 km/h alla latitudine di San Pietroburgo) sarà fermo nel sistema di riferimento inerziale.
• La sovrapposizione della rotazione della Terra attorno al proprio asse con un periodo di un giorno siderale e attorno al Sole con un periodo di un anno porta alla disuguaglianza dei giorni solari e siderali: la lunghezza del giorno solare medio è esattamente di 24 ore, che è 3 minuti e 56 secondi in più rispetto al giorno siderale.

Significato fisico e conferma sperimentale

Il significato fisico della rotazione della Terra attorno al proprio asse

Poiché ogni movimento è relativo, è necessario indicare uno specifico sistema di riferimento rispetto al quale viene studiato il movimento di un particolare corpo. Quando dicono che la Terra ruota attorno a un asse immaginario, si intende che esegue un movimento rotatorio rispetto a qualsiasi sistema di riferimento inerziale, e il periodo di questa rotazione è uguale a un giorno siderale - il periodo di una rivoluzione completa della Terra ( sfera celeste) rispetto alla sfera celeste (Terra).

Tutte le prove sperimentali della rotazione della Terra attorno al proprio asse si riducono alla prova che il sistema di riferimento associato alla Terra è un sistema di riferimento non inerziale di tipo speciale - un sistema di riferimento che esegue un movimento rotatorio rispetto ai sistemi di riferimento inerziali.

A differenza del movimento inerziale (cioè il movimento rettilineo uniforme rispetto ai sistemi di riferimento inerziali), per rilevare il movimento non inerziale di un laboratorio chiuso non è necessario effettuare osservazioni di corpi esterni: tale movimento viene rilevato utilizzando esperimenti locali (cioè esperimenti condotti all'interno di questo laboratorio). In questo senso della parola, il movimento non inerziale, inclusa la rotazione della Terra attorno al proprio asse, può essere definito assoluto.

Forze d'inerzia

Effetti della forza centrifuga

Dipendenza dell'accelerazione di caduta libera dalla latitudine geografica. Gli esperimenti dimostrano che l'accelerazione della caduta libera dipende dalla latitudine geografica: più è vicino al polo, maggiore è. Ciò è spiegato dall'azione della forza centrifuga. In primo luogo, i punti della superficie terrestre situati a latitudini più elevate sono più vicini all'asse di rotazione e, quindi, avvicinandosi al polo, la distanza r (\displaystyle r) diminuisce dall'asse di rotazione, raggiungendo lo zero al polo. In secondo luogo, con l'aumentare della latitudine, l'angolo tra il vettore della forza centrifuga e il piano dell'orizzonte diminuisce, il che porta ad una diminuzione della componente verticale della forza centrifuga.

Questo fenomeno fu scoperto nel 1672, quando l'astronomo francese Jean Richet, durante una spedizione in Africa, scoprì che l'orologio a pendolo all'equatore funziona più lentamente che a Parigi. Newton lo spiegò presto dicendo che il periodo di oscillazione di un pendolo è inversamente proporzionale alla radice quadrata dell'accelerazione dovuta alla gravità, che diminuisce all'equatore per l'azione della forza centrifuga.

Oblatezza della Terra. L'influenza della forza centrifuga porta all'oblazione della Terra ai poli. Questo fenomeno, previsto da Huygens e Newton alla fine del XVII secolo, fu scoperto per la prima volta da Pierre de Maupertuis alla fine degli anni Trenta del Settecento come risultato dell'elaborazione dei dati di due spedizioni francesi appositamente attrezzate per risolvere questo problema in Perù (guidate da Pierre Bouguer e Charles de la Condamine) e la Lapponia (sotto la guida di Alexis Clairaut e dello stesso Maupertuis).

Effetti della forza di Coriolis: esperimenti di laboratorio

Questo effetto dovrebbe essere espresso più chiaramente ai poli, dove il periodo di rotazione completa del piano del pendolo è uguale al periodo di rotazione della Terra attorno al proprio asse (giorno siderale). In generale il periodo è inversamente proporzionale al seno della latitudine geografica; all'equatore il piano di oscillazione del pendolo rimane invariato;

Giroscopio- un corpo rotante con un momento d'inerzia significativo conserva il suo momento angolare se non vi sono forti perturbazioni. Foucault, che era stanco di spiegare cosa succede a un pendolo di Foucault che non si trova al polo, sviluppò un'altra dimostrazione: un giroscopio sospeso manteneva il suo orientamento, il che significa che girava lentamente rispetto all'osservatore.

Deviazione dei proiettili durante lo sparo. Un'altra manifestazione osservabile della forza di Coriolis è la deflessione delle traiettorie dei proiettili (a destra nell'emisfero settentrionale, a sinistra nell'emisfero meridionale) sparati in direzione orizzontale. Dal punto di vista del sistema di riferimento inerziale, per i proiettili sparati lungo il meridiano, ciò è dovuto alla dipendenza della velocità lineare di rotazione della Terra dalla latitudine geografica: spostandosi dall'equatore al polo, il proiettile mantiene la la componente orizzontale della velocità rimane invariata, mentre diminuisce la velocità lineare di rotazione dei punti sulla superficie terrestre, il che porta ad uno spostamento del proiettile dal meridiano nella direzione della rotazione terrestre. Se il colpo è stato sparato parallelamente all'equatore, lo spostamento del proiettile dal parallelo è dovuto al fatto che la traiettoria del proiettile si trova sullo stesso piano del centro della Terra, mentre i punti sulla superficie terrestre si muovono in un piano perpendicolare all'asse di rotazione terrestre. Questo effetto (nel caso del tiro lungo il meridiano) fu previsto da Grimaldi negli anni '40 del XVII secolo. e pubblicato per la prima volta da Riccioli nel 1651.

Deviazione dalla verticale dei corpi in caduta libera. ( ) Se la velocità di un corpo ha una grande componente verticale, la forza di Coriolis è diretta verso est, il che porta ad una corrispondente deviazione della traiettoria di un corpo in caduta libera (senza velocità iniziale) da un'alta torre. Se considerato in un sistema di riferimento inerziale, l'effetto è spiegato dal fatto che la sommità della torre rispetto al centro della Terra si muove più velocemente della base, per cui la traiettoria del corpo risulta essere una parabola stretta e il corpo è leggermente più avanti della base della torre.

L'effetto Eötvös. Alle basse latitudini la forza di Coriolis, quando si muove lungo la superficie terrestre, è diretta in direzione verticale e la sua azione porta ad un aumento o diminuzione dell'accelerazione di gravità, a seconda che il corpo si muova verso ovest o verso est. Questo effetto è chiamato effetto Eötvös in onore del fisico ungherese Loránd Eötvös, che lo scoprì sperimentalmente all'inizio del XX secolo.

Esperimenti utilizzando la legge di conservazione del momento angolare. Alcuni esperimenti si basano sulla legge di conservazione del momento angolare: in un sistema di riferimento inerziale, l'entità del momento angolare (pari al prodotto del momento di inerzia e della velocità angolare di rotazione) non cambia sotto l'influenza delle forze interne . Se in un momento iniziale l'installazione è stazionaria rispetto alla Terra, la velocità della sua rotazione rispetto al sistema di riferimento inerziale è uguale alla velocità angolare di rotazione della Terra. Se si modifica il momento di inerzia del sistema, la velocità angolare della sua rotazione dovrebbe cambiare, ovvero inizierà la rotazione rispetto alla Terra. In un sistema di riferimento non inerziale associato alla Terra, la rotazione avviene come risultato della forza di Coriolis. Questa idea fu proposta dallo scienziato francese Louis Poinsot nel 1851.

Il primo di questi esperimenti fu condotto da Hagen nel 1910: due pesi su una traversa liscia furono installati immobili rispetto alla superficie della Terra. Quindi la distanza tra i carichi è stata ridotta. Di conseguenza, l'installazione ha iniziato a ruotare. Un esperimento ancora più dimostrativo fu condotto dallo scienziato tedesco Hans Bucka nel 1949. Un'asta lunga circa 1,5 metri è stata installata perpendicolare a un telaio rettangolare. Inizialmente, l'asta era orizzontale, l'installazione era immobile rispetto alla Terra. Quindi l'asta è stata portata in posizione verticale, che ha portato ad una variazione del momento di inerzia dell'installazione di circa 10 4 volte e alla sua rapida rotazione con una velocità angolare 10 4 volte superiore alla velocità di rotazione della Terra.

Imbuto nella vasca da bagno.

Poiché la forza di Coriolis è molto debole, ha un effetto trascurabile sulla direzione del vortice dell'acqua durante lo scarico di un lavandino o di una vasca da bagno, quindi in generale la direzione di rotazione dell'imbuto non è correlata alla rotazione della Terra. Solo in esperimenti attentamente controllati è possibile separare l'effetto della forza di Coriolis da altri fattori: nell'emisfero settentrionale l'imbuto ruoterà in senso antiorario, nell'emisfero meridionale viceversa.

Effetti della forza di Coriolis: fenomeni nella natura circostante

Esperimenti ottici

Numerosi esperimenti che dimostrano la rotazione della Terra si basano sull'effetto Sagnac: se un interferometro anulare esegue un movimento rotatorio, a causa di effetti relativistici appare una differenza di fase nei raggi contropropaganti

Dove A (\displaystyle A)- area di proiezione dell'anello sul piano equatoriale (il piano perpendicolare all'asse di rotazione), c (\displaystyle c)- velocità della luce, ω (\displaystyle \omega )- velocità angolare di rotazione. Per dimostrare la rotazione della Terra, questo effetto fu utilizzato dal fisico americano Michelson in una serie di esperimenti condotti nel 1923-1925. Negli esperimenti moderni che utilizzano l'effetto Sagnac, la rotazione della Terra deve essere presa in considerazione per calibrare gli interferometri ad anello.

Esistono numerose altre dimostrazioni sperimentali della rotazione diurna della Terra.

Rotazione irregolare

Precessione e nutazione

Storia dell'idea della rotazione quotidiana della Terra

Antichità

La spiegazione della rotazione quotidiana del cielo mediante la rotazione della Terra attorno al proprio asse fu proposta per la prima volta dai rappresentanti della scuola pitagorica, i siracusani Hicetus ed Ecphantus. Secondo alcune ricostruzioni la rotazione della Terra sarebbe stata confermata anche dal pitagorico Filolao di Crotone (V secolo a.C.). Un'affermazione che può essere interpretata come un'indicazione della rotazione della Terra è contenuta nel dialogo di Platone Timeo .

Tuttavia, non si sa praticamente nulla di Hicetas ed Ecphantes, e talvolta anche la loro stessa esistenza viene messa in dubbio. Secondo la maggior parte degli scienziati, la Terra nel sistema mondiale di Philolaus non eseguiva un movimento rotatorio, ma traslatorio attorno al Fuoco Centrale. Nelle altre sue opere, Platone segue la visione tradizionale secondo cui la Terra è immobile. Tuttavia, ci sono pervenute numerose prove che l'idea della rotazione della Terra fu difesa dal filosofo Eraclide del Ponto (IV secolo a.C.). Probabilmente, un'altra ipotesi di Eraclide è associata all'ipotesi sulla rotazione della Terra attorno al proprio asse: ogni stella rappresenta un mondo, inclusa terra, aria, etere, e tutto questo si trova nello spazio infinito. Infatti, se la rotazione quotidiana del cielo è un riflesso della rotazione della Terra, allora scompare il presupposto per considerare le stelle come sulla stessa sfera.

Circa un secolo dopo, l'ipotesi della rotazione della Terra entrò a far parte della prima, proposta dal grande astronomo Aristarco di Samo (III secolo aC). Aristarco fu sostenuto dal babilonese Seleuco (II secolo aC), così come da Eraclide del Ponto, che considerava l'Universo infinito. Il fatto è che l'idea della rotazione quotidiana della Terra aveva i suoi sostenitori già nel I secolo d.C. e., evidenziato da alcune dichiarazioni dei filosofi Seneca, Dercyllidas e dell'astronomo Claudio Tolomeo. La stragrande maggioranza degli astronomi e dei filosofi, tuttavia, non dubitava dell’immobilità della Terra.

Gli argomenti contro l'idea del movimento della Terra si trovano nelle opere di Aristotele e Tolomeo. Quindi, nel suo trattato A proposito del paradiso Aristotele giustifica l'immobilità della Terra con il fatto che su una Terra in rotazione i corpi lanciati verticalmente verso l'alto non potrebbero cadere fino al punto da cui inizia il loro movimento: la superficie della Terra si sposterebbe sotto il corpo lanciato. Un altro argomento a favore dell'immobilità della Terra, dato da Aristotele, si basa sulla sua teoria fisica: la Terra è un corpo pesante, e i corpi pesanti tendono a muoversi verso il centro del mondo, e non a ruotare attorno ad esso.

Dal lavoro di Tolomeo segue che i sostenitori dell'ipotesi della rotazione della Terra hanno risposto a questi argomenti che sia l'aria che tutti gli oggetti terreni si muovono insieme alla Terra. A quanto pare, il ruolo dell'aria in questo argomento è di fondamentale importanza, poiché è implicito che sia il suo movimento insieme alla Terra a nascondere la rotazione del nostro pianeta. Tolomeo si oppone a ciò:

i corpi nell'aria sembreranno sempre restare indietro... E se i corpi ruotassero con l'aria come un tutt'uno, allora nessuno di loro sembrerebbe essere davanti o dietro l'altro, ma rimarrebbe sul posto, in volo e lanciandosi non farebbe deviazioni o spostamenti verso un altro luogo, come quelli che vediamo accadere personalmente, e non rallenterebbero o accelererebbero affatto, perché la Terra non è immobile.

Medioevo

India

Il primo autore medievale a suggerire che la Terra ruota attorno al proprio asse fu il grande astronomo e matematico indiano Aryabhata (fine V - inizi VI secolo). Lo formula in più punti del suo trattato Aryabhatiya, Per esempio:

Proprio come un uomo su una nave che si muove in avanti vede gli oggetti fissi che si muovono all'indietro, così un osservatore... vede le stelle fisse che si muovono in linea retta verso ovest.

Non è noto se questa idea appartenga allo stesso Aryabhata o se l'abbia presa in prestito dagli antichi astronomi greci.

Aryabhata fu sostenuta da un solo astronomo, Prthudaka (IX secolo). La maggior parte degli scienziati indiani difendeva l'immobilità della Terra. Pertanto, l'astronomo Varahamihira (VI secolo) sostenne che su una Terra in rotazione, gli uccelli che volavano nell'aria non potevano tornare ai loro nidi e pietre e alberi volavano via dalla superficie della Terra. Anche l'eminente astronomo Brahmagupta (VI secolo) ripeté l'antica tesi secondo cui un corpo caduto da un'alta montagna poteva sprofondare fino alla base. Allo stesso tempo, però, respinse uno degli argomenti di Varahamihira: secondo lui, anche se la Terra ruotasse, gli oggetti non potrebbero staccarsi da essa a causa della loro gravità.

Oriente islamico

La possibilità di rotazione della Terra era considerata da molti scienziati dell'Oriente musulmano. Così, il famoso geometra al-Sijizi inventò l'astrolabio, il cui principio di funzionamento si basa su questo presupposto. Alcuni studiosi islamici (i cui nomi non ci sono pervenuti) hanno addirittura trovato un modo corretto per confutare l'argomento principale contro la rotazione della Terra: la verticalità delle traiettorie dei corpi in caduta. In sostanza, è stato avanzato il principio di sovrapposizione dei movimenti, secondo il quale qualsiasi movimento può essere scomposto in due o più componenti: rispetto alla superficie della Terra in rotazione, un corpo che cade si muove lungo un filo a piombo, ma un punto che è una proiezione di questa linea sulla superficie della Terra verrebbe trasferita dalla sua rotazione. Ciò è evidenziato dal famoso enciclopedista al-Biruni, il quale, tuttavia, era propenso all'immobilità della Terra. A suo avviso, se sul corpo in caduta agisce una forza aggiuntiva, il risultato della sua azione sulla Terra in rotazione porterà ad alcuni effetti che in realtà non vengono osservati.

Tra gli scienziati dei secoli XIII-XVI associati agli osservatori di Maragha e Samarcanda, sorse una discussione sulla possibilità di una prova empirica dell'immobilità della Terra. Così, il famoso astronomo Qutb ad-Din ash-Shirazi (secoli XIII-XIV) credeva che l'immobilità della Terra potesse essere verificata sperimentalmente. D'altra parte, il fondatore dell'Osservatorio Maragha, Nasir ad-Din al-Tusi, credeva che se la Terra ruotasse, allora questa rotazione sarebbe divisa da uno strato d'aria adiacente alla sua superficie, e tutti i movimenti vicino alla superficie del pianeta la Terra si presenterebbe esattamente come se la Terra fosse immobile. Lo ha dimostrato con l'aiuto delle osservazioni delle comete: secondo Aristotele, le comete sono un fenomeno meteorologico negli strati superiori dell'atmosfera; tuttavia, le osservazioni astronomiche mostrano che le comete prendono parte alla rotazione quotidiana della sfera celeste. Di conseguenza gli strati superiori dell'aria vengono portati via dalla rotazione del cielo, quindi anche gli strati inferiori possono essere portati via dalla rotazione della Terra. Pertanto, l'esperimento non può rispondere alla domanda se la Terra ruota o meno. Tuttavia, rimase un sostenitore dell'immobilità della Terra, poiché ciò era in accordo con la filosofia di Aristotele.

La maggior parte degli studiosi islamici dei tempi successivi (al-Urdi, al-Qazwini, an-Naysaburi, al-Jurjani, al-Birjandi e altri) concordavano con al-Tusi sul fatto che tutti i fenomeni fisici su una Terra rotante e stazionaria si sarebbero verificati nello stesso modo. . Tuttavia il ruolo dell'aria non era più considerato fondamentale: non solo l'aria, ma anche tutti gli oggetti vengono trasportati dalla Terra in rotazione. Di conseguenza, per giustificare l'immobilità della Terra è necessario coinvolgere gli insegnamenti di Aristotele.

Una posizione speciale in queste controversie fu presa dal terzo direttore dell'Osservatorio di Samarcanda, Alauddin Ali al-Kushchi (XV secolo), che rifiutava la filosofia di Aristotele e considerava fisicamente possibile la rotazione della Terra. Nel XVII secolo, il teologo ed enciclopedista iraniano Baha ad-Din al-Amili arrivò a una conclusione simile. A suo avviso, astronomi e filosofi non hanno fornito prove sufficienti per confutare la rotazione della Terra.

Occidente latino

Una discussione dettagliata sulla possibilità del movimento della Terra è ampiamente contenuta negli scritti degli scolastici parigini Jean-Buridan, Alberto di Sassonia e Nicola d'Oresme (seconda metà del XIV secolo). L'argomento più importante a favore della rotazione della Terra piuttosto che del cielo, fornito nelle loro opere, è la piccolezza della Terra rispetto all'Universo, che rende altamente innaturale attribuire la rotazione quotidiana del cielo all'Universo.

Tuttavia, tutti questi scienziati alla fine rifiutarono la rotazione della Terra, anche se su basi diverse. Alberto di Sassonia riteneva quindi che questa ipotesi non fosse in grado di spiegare i fenomeni astronomici osservati. Su questo punto giustamente non sono d'accordo Buridan e Oresme, secondo i quali i fenomeni celesti dovrebbero avvenire nello stesso modo indipendentemente dal fatto che la rotazione sia compiuta dalla Terra o dal Cosmo. Buridan è riuscito a trovare solo un argomento significativo contro la rotazione della Terra: le frecce lanciate verticalmente verso l'alto cadono lungo una linea verticale, sebbene con la rotazione della Terra, a suo avviso, dovrebbero restare indietro rispetto al movimento della Terra e cadere a ovest del punto del tiro.

Ma anche questa argomentazione è stata respinta da Oresme. Se la Terra ruota, la freccia vola verticalmente verso l'alto e allo stesso tempo si sposta verso est, catturata dall'aria che ruota con la Terra. Pertanto, la freccia dovrebbe cadere nello stesso punto da cui è stata lanciata. Anche se qui viene nuovamente menzionato il ruolo affascinante dell'aria, in realtà non gioca un ruolo speciale. La seguente analogia parla di questo:

Allo stesso modo, se l'aria fosse chiusa in una nave in movimento, allora a una persona circondata da quest'aria sembrerebbe che l'aria non si muova... Se una persona si trovasse su una nave che si muove ad alta velocità verso est, ignara di ciò movimento, e se allungasse la mano in linea retta lungo l'albero della nave, gli sembrerebbe che la sua mano stia facendo un movimento lineare; allo stesso modo, secondo questa teoria, ci sembra che la stessa cosa accada a una freccia quando la scagliamo verticalmente verso l'alto o verticalmente verso il basso. All'interno di una nave che si muove ad alta velocità verso est, possono verificarsi tutti i tipi di movimento: longitudinale, trasversale, verso il basso, verso l'alto, in tutte le direzioni - e appaiono esattamente come quando la nave è ferma.

Successivamente Oresme fornisce una formulazione che anticipa il principio di relatività:

Concludo quindi che è impossibile dimostrare con qualsiasi esperimento che i cieli abbiano un movimento diurno e che la terra no.

Tuttavia, il verdetto finale di Oresme sulla possibilità della rotazione terrestre è stato negativo. La base per questa conclusione era il testo della Bibbia:

Tuttavia, finora tutti sono d’accordo e io credo che sia [il Cielo] e non la Terra a muoversi, perché “Dio ha fatto il cerchio della Terra, che non si muoverà”, nonostante tutte le argomentazioni contrarie.

La possibilità della rotazione quotidiana della Terra fu menzionata anche dagli scienziati e dai filosofi europei medievali dei tempi successivi, ma non furono aggiunti nuovi argomenti che non fossero contenuti in Buridan e Oresme.

Pertanto, quasi nessuno degli scienziati medievali accettò l'ipotesi della rotazione della Terra. Tuttavia, durante la discussione, gli scienziati orientali e occidentali espressero molti pensieri profondi, che sarebbero stati poi ripetuti dagli scienziati della New Age.

Rinascimento e tempi moderni

Nella prima metà del XVI secolo furono pubblicati diversi lavori che sostenevano che la causa della rotazione quotidiana del cielo era la rotazione della Terra attorno al proprio asse. Uno di questi era il trattato dell'italiano Celio Calcagnini “Sul fatto che il cielo è immobile e la Terra ruota, o sul moto perpetuo della Terra” (scritto intorno al 1525, pubblicato nel 1544). Non fece molta impressione sui suoi contemporanei, poiché a quel tempo era già stata pubblicata l'opera fondamentale dell'astronomo polacco Nicolaus Copernicus “Sulle rotazioni delle sfere celesti” (1543), dove l'ipotesi della rotazione giornaliera delle sfere celesti la Terra divenne parte del sistema eliocentrico del mondo, come Aristarco di Samo. Copernico aveva precedentemente delineato i suoi pensieri in un piccolo saggio scritto a mano Piccolo commento(non prima del 1515). Due anni prima dell'opera principale di Copernico, fu pubblicata l'opera dell'astronomo tedesco Georg Joachim Rheticus Prima narrazione(1541), dove venne esposta popolarmente la teoria di Copernico.

Nel XVI secolo, Copernico fu pienamente sostenuto dagli astronomi Thomas Digges, Rheticus, Christoph Rothmann, Michael Möstlin, dai fisici Giambatista Benedetti, Simon Stevin, dal filosofo Giordano Bruno e dal teologo Diego de Zuniga. Alcuni scienziati accettavano la rotazione della Terra attorno al proprio asse, rifiutandone il movimento traslatorio. Questa era la posizione dell'astronomo tedesco Nicholas Reimers, detto Ursus, così come dei filosofi italiani Andrea Cesalpino e Francesco Patrizi. Il punto di vista dell'eccezionale fisico William Hilbert, che sosteneva la rotazione assiale della Terra, ma non parlava del suo movimento traslatorio, non è del tutto chiaro. All'inizio del XVII secolo, il sistema eliocentrico del mondo (compresa la rotazione della Terra attorno al proprio asse) ricevette un notevole sostegno da Galileo Galilei e Giovanni Kepler. Gli oppositori più influenti dell'idea del movimento della Terra nel XVI e all'inizio del XVII secolo furono gli astronomi Tycho Brahe e Christopher Clavius.

L'ipotesi sulla rotazione della Terra e la formazione della meccanica classica

Essenzialmente, nei secoli XVI-XVII. l'unico argomento a favore della rotazione assiale della Terra era che in questo caso non è necessario attribuire enormi velocità di rotazione alla sfera stellare, perché anche nell'antichità era già stato stabilito in modo affidabile che la dimensione dell'Universo supera significativamente la dimensione della Terra (questo argomento era contenuto anche in Buridan e Oresme).

Contro questa ipotesi furono espresse considerazioni basate sui concetti dinamici dell'epoca. Innanzitutto questa è la verticalità delle traiettorie dei corpi in caduta. Apparvero anche altri argomenti, ad esempio, la parità di tiro nelle direzioni orientale e occidentale. Rispondendo alla domanda sull’inosservabilità degli effetti della rotazione quotidiana negli esperimenti terrestri, Copernico scrisse:

Non solo la Terra ruota con l'elemento acqua ad essa collegato, ma anche una parte considerevole dell'aria e tutto ciò che è in qualche modo affine alla Terra, ovvero l'aria più vicina alla Terra, satura di materia terrestre e acquea, segue le stesse leggi della natura della Terra, oppure ha acquisito il movimento, che le viene impartito dalla Terra adiacente in costante rotazione e senza alcuna resistenza

Pertanto, il ruolo principale nell’inosservabilità della rotazione terrestre è giocato dal trascinamento dell’aria attraverso la sua rotazione. La maggioranza dei copernicani del XVI secolo condivideva la stessa opinione.

I sostenitori dell'infinito dell'Universo nel XVI secolo furono anche Thomas Digges, Giordano Bruno, Francesco Patrizi - tutti sostenevano l'ipotesi che la Terra ruota attorno al proprio asse (e i primi due anche attorno al Sole). Christoph Rothmann e Galileo Galilei credevano che le stelle si trovassero a distanze diverse dalla Terra, sebbene non parlassero esplicitamente dell'infinito dell'Universo. D'altra parte, Giovanni Keplero negava l'infinità dell'Universo, sebbene fosse un sostenitore della rotazione della Terra.

Contesto religioso per il dibattito sulla rotazione terrestre

Numerose obiezioni alla rotazione della Terra erano associate alle sue contraddizioni con il testo della Sacra Scrittura. Tali obiezioni erano di due tipi. Innanzitutto sono stati citati alcuni passi della Bibbia per confermare che è il Sole a compiere il movimento quotidiano, ad esempio:

Il sole sorge e il sole tramonta, e si affretta al luogo dove sorge.

In questo caso, la rotazione assiale della Terra è stata influenzata, poiché il movimento del Sole da est a ovest fa parte della rotazione quotidiana del cielo. A questo proposito viene spesso citato un passo del libro di Giosuè:

Gesù gridò al Signore nel giorno in cui il Signore consegnò gli Amorei nelle mani d'Israele, quando li sconfisse a Gabaon, e furono battuti davanti ai figli d'Israele, e dissero davanti agli Israeliti: Stai, o sole, su Gabaon , e la luna, sopra la valle di Avalon!

Poiché il comando di fermarsi è stato dato al Sole, e non alla Terra, si è concluso che fosse il Sole a compiere il movimento quotidiano. Altri passaggi sono stati citati a sostegno dell'immobilità della Terra, ad esempio:

Hai fondato la terra su solide basi: non vacilla nei secoli dei secoli.

Si riteneva che questi passaggi contraddicessero sia la visione secondo cui la Terra ruota attorno al proprio asse sia la rivoluzione attorno al Sole.

I sostenitori della rotazione della Terra (in particolare Giordano-Bruno, Giovanni-Kepler e soprattutto Galileo-Galilei) sostenevano su più fronti. In primo luogo, hanno sottolineato che la Bibbia è stata scritta in un linguaggio comprensibile alla gente comune e che, se i suoi autori avessero fornito un linguaggio scientificamente chiaro, non sarebbe stata in grado di adempiere alla sua principale missione religiosa. Così Bruno scrive:

In molti casi è insensato e sconsigliabile ragionare molto secondo la verità piuttosto che secondo il caso e la convenienza. Ad esempio, se invece delle parole: "Il sole nasce e sorge, passa attraverso mezzogiorno e si inclina verso Aquilone", il saggio diceva: "La terra gira in cerchio verso est e, lasciando il sole, che tramonta, si inclina verso i due tropici, dal Cancro al Sud, dal Capricorno all’Aquilone”, allora gli ascoltatori comincerebbero a pensare: “Come? Dice che la terra si muove? Che razza di notizia è questa? Alla fine lo avrebbero considerato uno sciocco, e uno sciocco lo sarebbe stato davvero.

Questo tipo di risposta venne data soprattutto alle obiezioni riguardanti il ​​movimento diurno del Sole. In secondo luogo, è stato notato che alcuni passi della Bibbia vanno interpretati allegoricamente (vedi articolo Allegorismo biblico). Pertanto, Galileo notò che se la Sacra Scrittura viene presa alla lettera nella sua interezza, si scoprirà che Dio ha le mani, è soggetto a emozioni come l'ira, ecc. In generale, l'idea principale dei difensori della dottrina della movimento della Terra era che scienza e religione hanno obiettivi diversi: la scienza esamina i fenomeni del mondo materiale, guidata dagli argomenti della ragione, l'obiettivo della religione è il miglioramento morale dell'uomo, la sua salvezza. Galileo a questo proposito citava il cardinale Baronio secondo cui la Bibbia insegna come ascendere al cielo, non come funziona il cielo.

Questi argomenti furono considerati poco convincenti dalla Chiesa cattolica, e nel 1616 la dottrina della rotazione della Terra fu proibita, e nel 1631 Galileo fu condannato dall'Inquisizione per la sua difesa. Tuttavia, fuori dall’Italia, questo divieto non ha avuto un impatto significativo sullo sviluppo della scienza e ha contribuito principalmente al declino dell’autorità della stessa Chiesa cattolica.

Va aggiunto che gli argomenti religiosi contro il movimento della Terra sono stati avanzati non solo dai leader della chiesa, ma anche dagli scienziati (ad esempio Tycho Brahe). D’altronde il monaco cattolico Paolo Foscarini scrisse un breve saggio “Lettera sulle opinioni dei Pitagorici e di Copernico sulla mobilità della Terra e sull’immobilità del Sole e sul nuovo sistema pitagorico dell’universo” (1615), dove espresse considerazioni vicine a quelle di Galileo, e il teologo spagnolo Diego de Zuniga utilizzò addirittura la teoria copernicana per interpretare alcuni passi della Scrittura (anche se poi cambiò idea). Pertanto, il conflitto tra teologia e dottrina del movimento della Terra non era tanto un conflitto tra scienza e religione in quanto tale, ma un conflitto tra i vecchi (già obsoleti all'inizio del XVII secolo) e i nuovi principi metodologici alla base della scienza. .

Il significato dell'ipotesi sulla rotazione della Terra per lo sviluppo della scienza

La comprensione dei problemi scientifici sollevati dalla teoria della rotazione della Terra ha contribuito alla scoperta delle leggi della meccanica classica e alla creazione di una nuova cosmologia, basata sull'idea dell'illimitatezza dell'Universo. Discusse durante questo processo, le contraddizioni tra questa teoria e la lettura letteralista della Bibbia contribuirono alla demarcazione tra scienza naturale e religione.

Il nostro pianeta è costantemente in movimento:

• rotazione attorno al proprio asse, movimento attorno al Sole;
• rotazione con il Sole attorno al centro della nostra galassia;
• movimento relativo al centro del Gruppo Locale di galassie e altri.

Movimento della Terra attorno al proprio asse

Rotazione della Terra attorno al proprio asse(Fig. 1). L'asse terrestre è considerato una linea immaginaria attorno alla quale ruota. Questo asse è deviato di 23°27" dalla perpendicolare al piano dell'eclittica. L'asse terrestre si interseca con la superficie terrestre in due punti: i poli: Nord e Sud. Se vista dal Polo Nord, la rotazione della Terra avviene in senso antiorario, o , come si crede comunemente, con orientamento da ovest a est. Il pianeta compie una rotazione completa attorno al proprio asse in un giorno.

Riso. 1. Rotazione della Terra attorno al proprio asse

Un giorno è un'unità di tempo. Ci sono giorni siderali e solari.

Giornata siderale- questo è il periodo di tempo durante il quale la Terra girerà attorno al proprio asse rispetto alle stelle. Sono pari a 23 ore 56 minuti 4 secondi.

Giorno soleggiato- questo è il periodo di tempo durante il quale la Terra gira attorno al proprio asse rispetto al Sole.

L'angolo di rotazione del nostro pianeta attorno al proprio asse è lo stesso a tutte le latitudini. In un'ora ogni punto della superficie terrestre si sposta di 15° rispetto alla sua posizione originale. Ma allo stesso tempo, la velocità di movimento è inversamente proporzionale alla latitudine geografica: all'equatore è di 464 m/s, e ad una latitudine di 65° è di soli 195 m/s.

La rotazione della Terra attorno al proprio asse nel 1851 fu dimostrata nel suo esperimento da J. Foucault. A Parigi, nel Pantheon, sotto la cupola era appeso un pendolo e sotto di esso un cerchio con divisioni. Ad ogni movimento successivo, il pendolo finiva su nuove divisioni. Ciò può accadere solo se la superficie della Terra sotto il pendolo ruota. La posizione del piano di oscillazione del pendolo all'equatore non cambia, perché il piano coincide con il meridiano. La rotazione assiale della Terra ha importanti conseguenze geografiche.

Quando la Terra ruota, si verifica la forza centrifuga, che gioca un ruolo importante nel modellare la forma del pianeta e riduce la forza di gravità.

Un'altra delle conseguenze più importanti della rotazione assiale è la formazione di una forza rotazionale - Forze di Coriolis. Nel 19 ° secolo fu calcolato per la prima volta da uno scienziato francese nel campo della meccanica G.Coriolis (1792-1843). Questa è una delle forze d'inerzia introdotte per tenere conto dell'influenza della rotazione di un sistema di riferimento in movimento sul movimento relativo di un punto materiale. Il suo effetto può essere brevemente espresso come segue: ogni corpo in movimento nell'emisfero settentrionale viene deviato a destra e nell'emisfero meridionale a sinistra. All'equatore la forza di Coriolis è zero (Fig. 3).

Riso. 3. Azione della forza di Coriolis

L'azione della forza di Coriolis si estende a molti fenomeni dell'involucro geografico. Il suo effetto deviante è particolarmente evidente nella direzione del movimento delle masse d'aria. Sotto l'influenza della forza di deflessione della rotazione terrestre, i venti delle latitudini temperate di entrambi gli emisferi prendono una direzione prevalentemente occidentale e, nelle latitudini tropicali, quella orientale. Una manifestazione simile della forza di Coriolis si trova nella direzione del movimento delle acque oceaniche. A questa forza è associata anche l'asimmetria delle valli fluviali (la riva destra è solitamente alta nell'emisfero settentrionale e la riva sinistra nell'emisfero meridionale).

La rotazione della Terra attorno al proprio asse porta anche al movimento dell'illuminazione solare attraverso la superficie terrestre da est a ovest, cioè al cambiamento del giorno e della notte.

L'alternarsi del giorno e della notte crea un ritmo quotidiano nella natura viva e inanimata. Il ritmo circadiano è strettamente correlato alle condizioni di luce e temperatura. Le variazioni giornaliere della temperatura, le brezze diurne e notturne, ecc. sono ben note. I ritmi circadiani si verificano anche nella natura vivente: la fotosintesi è possibile solo durante il giorno, la maggior parte delle piante apre i fiori in ore diverse; Alcuni animali sono attivi durante il giorno, altri di notte. Anche la vita umana scorre secondo un ritmo circadiano.

Un’altra conseguenza della rotazione della Terra attorno al proprio asse è la differenza oraria in diversi punti del nostro pianeta.

Dal 1884 venne adottato il fuso orario, cioè l'intera superficie della Terra fu divisa in 24 fusi orari di 15° ciascuno. Dietro tempo standard prendere l'ora locale del meridiano medio di ciascuna zona. L'orario nei fusi orari vicini differisce di un'ora. I confini delle cinture vengono tracciati tenendo conto dei confini politici, amministrativi ed economici.

La cintura zero è considerata la cintura di Greenwich (dal nome dell'Osservatorio di Greenwich vicino a Londra), che corre su entrambi i lati del meridiano fondamentale. Viene considerato il tempo del meridiano primo, o primo Tempo universale.

Il meridiano 180° è considerato internazionale linea della data- una linea convenzionale sulla superficie del globo, su entrambi i lati della quale le ore e i minuti coincidono e le date del calendario differiscono di un giorno.

Per un uso più razionale della luce diurna in estate, nel 1930, il nostro Paese introdusse periodo di maternità, un'ora avanti rispetto al fuso orario. Per raggiungere questo obiettivo, le lancette dell'orologio sono state spostate avanti di un'ora. A questo proposito Mosca, trovandosi nel secondo fuso orario, vive secondo l'ora del terzo fuso orario.

Dal 1981, da aprile a ottobre, l'ora viene spostata avanti di un'ora. Questo è il cosiddetto estate.È stato introdotto per risparmiare energia. In estate Mosca è due ore avanti rispetto all’ora solare.

L'ora del fuso orario in cui si trova Mosca è Mosca.

Movimento della Terra attorno al Sole

Ruotando attorno al proprio asse, la Terra si muove simultaneamente attorno al Sole, percorrendo un cerchio in 365 giorni 5 ore 48 minuti 46 secondi. Questo periodo si chiama anno astronomico. Per comodità, si ritiene che ci siano 365 giorni in un anno, e ogni quattro anni, quando “si accumulano” 24 ore su sei, non ci sono 365, ma 366 giorni in un anno. Quest'anno si chiama anno bisestile e un giorno viene aggiunto a febbraio.

Si chiama il percorso nello spazio lungo il quale la Terra si muove attorno al Sole orbita(Fig. 4). L'orbita della Terra è ellittica, quindi la distanza dalla Terra al Sole non è costante. Quando la Terra è dentro perielio(dal greco peri- vicino, vicino e helios- Sole) - il punto dell'orbita più vicino al Sole - il 3 gennaio la distanza è di 147 milioni di km. In questo periodo è inverno nell'emisfero settentrionale. Massima distanza dal Sole in afelio(dal greco aro- lontano da e helios- Sole) - massima distanza dal Sole - 5 luglio. È pari a 152 milioni di km. È estate nell'emisfero settentrionale in questo periodo.

Riso. 4. Il movimento della Terra attorno al Sole

Il movimento annuale della Terra attorno al Sole è osservato dal continuo cambiamento della posizione del Sole nel cielo: l'altitudine di mezzogiorno del Sole e la posizione dell'alba e del tramonto cambiano, la durata delle parti chiare e scure del la giornata cambia.

Quando ci si sposta in orbita, la direzione dell'asse terrestre non cambia; è sempre diretta verso la Stella Polare.

A causa dei cambiamenti nella distanza dalla Terra al Sole, nonché a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano del suo movimento attorno al Sole, sulla Terra si osserva una distribuzione non uniforme della radiazione solare durante tutto l'anno. È così che avviene il cambio delle stagioni, caratteristico di tutti i pianeti il ​​cui asse di rotazione è inclinato rispetto al piano della sua orbita. (eclittica) diverso da 90°. La velocità orbitale del pianeta nell'emisfero settentrionale è maggiore in inverno e minore in estate. Pertanto, il semestre invernale dura 179 giorni e il semestre estivo - 186 giorni.

A causa del movimento della Terra attorno al Sole e dell'inclinazione di 66,5° dell'asse terrestre rispetto al piano della sua orbita, il nostro pianeta sperimenta non solo il cambio delle stagioni, ma anche un cambiamento nella durata del giorno e della notte.

La rotazione della Terra attorno al Sole e il cambio delle stagioni sulla Terra sono mostrati in Fig. 81 (equinozi e solstizi secondo le stagioni nell'emisfero settentrionale).

Solo due volte l'anno: nei giorni dell'equinozio, la durata del giorno e della notte su tutta la Terra è quasi la stessa.

Equinozio- l'istante temporale in cui il centro del Sole, durante il suo apparente movimento annuale lungo l'eclittica, attraversa l'equatore celeste. Ci sono gli equinozi di primavera e di autunno.

L'inclinazione dell'asse di rotazione della Terra attorno al Sole nei giorni degli equinozi del 20-21 marzo e del 22-23 settembre risulta essere neutra rispetto al Sole, e le parti del pianeta rivolte ad esso sono uniformemente illuminate dal polo al palo (Fig. 5). I raggi del sole cadono verticalmente all'equatore.

Il giorno più lungo e la notte più breve si verificano nel solstizio d'estate.

Riso. 5. Illuminazione della Terra da parte del Sole nei giorni dell'equinozio

Solstizio- nel momento in cui il centro del Sole oltrepassa i punti dell'eclittica più distanti dall'equatore (punti solstiziali). Ci sono solstizi d'estate e d'inverno.

Nel giorno del solstizio d'estate, 21-22 giugno, la Terra occupa una posizione in cui l'estremità settentrionale del suo asse è inclinata verso il Sole. E i raggi non cadono verticalmente sull'equatore, bensì sul tropico settentrionale, la cui latitudine è di 23°27". Non solo le regioni polari sono illuminate 24 ore su 24, ma anche lo spazio al di là di esse fino a una latitudine di 66°. 33" (circolo polare artico). Nell'emisfero australe in questo periodo è illuminata solo la parte compresa tra l'equatore e il circolo polare artico meridionale (66°33"). Al di là di essa, la superficie terrestre non è illuminata in questo giorno.

Il giorno del solstizio d'inverno, 21-22 dicembre, tutto accade al contrario (Fig. 6). I raggi del sole cadono già verticalmente sui tropici meridionali. Le aree illuminate nell’emisfero australe non sono solo tra l’equatore e i tropici, ma anche attorno al Polo Sud. Questa situazione continua fino all’equinozio di primavera.

Riso. 6. Illuminazione della Terra nel solstizio d'inverno

Su due paralleli della Terra nei giorni del solstizio, il Sole a mezzogiorno si trova direttamente sopra la testa dell’osservatore, cioè allo zenit. Tali paralleli sono chiamati i tropici. Nel Tropico settentrionale (23° N) il Sole è allo zenit il 22 giugno, nel Tropico meridionale (23° S) il 22 dicembre.

All'equatore il giorno è sempre uguale alla notte. L'angolo di incidenza dei raggi del sole sulla superficie terrestre e la durata della giornata cambiano poco, quindi il cambio delle stagioni non è pronunciato.

Circoli artici notevoli in quanto sono i confini delle aree dove ci sono giorni e notti polari.

Giornata polare- il periodo in cui il Sole non scende sotto l'orizzonte. Più il polo è lontano dal circolo polare artico, più lungo è il giorno polare. Alla latitudine del circolo polare artico (66,5°) dura solo un giorno, mentre al polo dura 189 giorni. Nell'emisfero settentrionale, alla latitudine del circolo polare artico, il giorno polare si osserva il 22 giugno, giorno del solstizio d'estate, e nell'emisfero meridionale, alla latitudine del circolo polare artico, il 22 dicembre.

notte polare dura da un giorno alla latitudine del circolo polare artico a 176 giorni ai poli. Durante la notte polare il Sole non appare sopra l'orizzonte. Nell'emisfero settentrionale, alla latitudine del circolo polare artico, questo fenomeno si osserva il 22 dicembre.

È impossibile non notare un fenomeno naturale così meraviglioso come le notti bianche. Notti bianche- queste sono notti luminose all'inizio dell'estate, quando l'alba serale converge con il mattino e il crepuscolo dura tutta la notte. Si osservano in entrambi gli emisferi a latitudini superiori a 60°, quando il centro del Sole a mezzanotte scende sotto l'orizzonte di non più di 7°. A San Pietroburgo (circa 60° N) le notti bianche durano dall'11 giugno al 2 luglio, ad Arcangelo (64° N) dal 13 maggio al 30 luglio.

Il ritmo stagionale in connessione con il movimento annuale influisce principalmente sull'illuminazione della superficie terrestre. A seconda della variazione dell'altezza del Sole sopra l'orizzonte sulla Terra, ce ne sono cinque zone di illuminazione. La zona calda si trova tra i tropici settentrionali e meridionali (Tropico del Cancro e Tropico del Capricorno), occupa il 40% della superficie terrestre ed è caratterizzata dalla maggiore quantità di calore proveniente dal Sole. Tra i tropici e il circolo polare artico negli emisferi meridionale e settentrionale ci sono zone di luce moderata. Qui le stagioni dell'anno sono già pronunciate: più ci si allontana dai tropici, più breve e fresca è l'estate, più lungo e freddo è l'inverno. Le zone polari negli emisferi settentrionale e meridionale sono limitate dai circoli artici. Qui l'altezza del Sole sopra l'orizzonte è bassa durante tutto l'anno, quindi la quantità di calore solare è minima. Le zone polari sono caratterizzate da giorni e notti polari.

A seconda del movimento annuale della Terra attorno al Sole, non solo il cambio delle stagioni e la conseguente disuniformità dell'illuminazione della superficie terrestre alle varie latitudini, ma anche una parte significativa dei processi nell'involucro geografico: i cambiamenti stagionali del tempo, il regime di fiumi e laghi, ritmi nella vita di piante e animali, tipologie e tempi del lavoro agricolo.

Calendario.Calendario- un sistema per il calcolo di lunghi periodi di tempo. Questo sistema si basa su fenomeni naturali periodici associati al movimento dei corpi celesti. Il calendario utilizza fenomeni astronomici: il cambio delle stagioni, del giorno e della notte e i cambiamenti delle fasi lunari. Il primo calendario era egiziano, creato nel IV secolo. AVANTI CRISTO e. Il 1° gennaio 45 Giulio Cesare introdusse il calendario giuliano, ancora utilizzato dalla Chiesa ortodossa russa. A causa del fatto che la durata dell'anno giuliano è di 11 minuti e 14 secondi più lunga di quella astronomica, nel XVI secolo. un "errore" di 10 giorni accumulati: il giorno dell'equinozio di primavera non è avvenuto il 21 marzo, ma l'11 marzo. Questo errore fu corretto nel 1582 con decreto di papa Gregorio XIII. Il conteggio dei giorni fu spostato in avanti di 10 giorni e fu prescritto che il giorno successivo al 4 ottobre fosse considerato venerdì, ma non il 5 ottobre, ma il 15 ottobre. L'equinozio di primavera fu nuovamente riportato al 21 marzo e il calendario cominciò a essere chiamato calendario gregoriano. È stato introdotto in Russia nel 1918. Presenta però anche una serie di svantaggi: disuguaglianza nella durata dei mesi (28, 29, 30, 31 giorni), disuguaglianza dei trimestri (90, 91, 92 giorni), incoerenza nel numero dei mesi per giorno della settimana.

Per miliardi di anni, giorno dopo giorno, la Terra ruota attorno al proprio asse. Ciò rende le albe e i tramonti comuni per la vita sul nostro pianeta. La Terra fa questo fin dalla sua formazione 4,6 miliardi di anni fa. E continuerà a farlo finché non cesserà di esistere. Ciò accadrà probabilmente quando il Sole si trasformerà in una gigante rossa e inghiottirà il nostro pianeta. Ma perché la Terra?

Perché la Terra ruota?

La Terra era formata da un disco di gas e polveri che ruotava attorno al neonato Sole. Grazie a questo disco spaziale, le particelle di polvere e roccia si unirono per formare la Terra. Mentre la Terra cresceva, le rocce spaziali continuavano a scontrarsi con il pianeta. E hanno avuto un effetto su di esso che ha fatto ruotare il nostro pianeta. E poiché tutti i detriti nel Sistema Solare primordiale orbitavano attorno al Sole più o meno nella stessa direzione, le collisioni che causarono la rotazione della Terra (e della maggior parte degli altri corpi nel Sistema Solare) la fecero ruotare nella stessa direzione.

Disco di gas e polveri

Sorge una domanda ragionevole: perché il disco di gas-polvere ruotava? Il Sole e il Sistema Solare si formarono nel momento in cui una nuvola di polvere e gas cominciò a diventare più densa sotto l'influenza del proprio peso. La maggior parte del gas si unì per formare il Sole, mentre il materiale rimanente creò il disco planetario che lo circondava. Prima che prendesse forma, le molecole di gas e le particelle di polvere si muovevano all'interno dei suoi confini in modo uniforme in tutte le direzioni. Ma ad un certo punto, in modo casuale, alcune molecole di gas e polvere unirono la loro energia in una direzione. Ciò stabiliva la direzione di rotazione del disco. Quando la nube di gas iniziò a comprimersi, la sua rotazione accelerò. Lo stesso processo si verifica quando i pattinatori iniziano a girare più velocemente se avvicinano le braccia al corpo.

Non ci sono molti fattori nello spazio che possono far ruotare i pianeti. Pertanto, non appena iniziano a ruotare, questo processo non si ferma. Il giovane sistema solare rotante ha un momento angolare elevato. Questa caratteristica descrive la tendenza di un oggetto a continuare a girare. Si può presumere che probabilmente anche tutti gli esopianeti inizino a ruotare nella stessa direzione attorno alle loro stelle quando si forma il loro sistema planetario.

E stiamo girando al contrario!

È interessante notare che nel sistema solare alcuni pianeti hanno un senso di rotazione opposto al loro movimento attorno al Sole. Venere ruota nella direzione opposta rispetto alla Terra. E l'asse di rotazione di Urano è inclinato di 90 gradi. Gli scienziati non comprendono appieno i processi che hanno portato questi pianeti ad acquisire tali direzioni di rotazione. Ma hanno alcune ipotesi. Venere potrebbe aver ricevuto questa rotazione a seguito di una collisione con un altro corpo cosmico in una fase iniziale della sua formazione. O forse Venere cominciò a ruotare allo stesso modo degli altri pianeti. Ma col passare del tempo, la gravità del Sole cominciò a rallentare la sua rotazione a causa delle sue dense nubi. Ciò, combinato con l'attrito tra il nucleo del pianeta e il suo mantello, ha causato la rotazione del pianeta nella direzione opposta.

Nel caso di Urano, gli scienziati hanno suggerito che il pianeta si sia scontrato con enormi detriti rocciosi. O forse con diversi oggetti che hanno cambiato asse di rotazione.

Nonostante tali anomalie, è chiaro che tutti gli oggetti nello spazio ruotano in una direzione o nell'altra.

Tutto gira

Gli asteroidi ruotano. Le stelle girano. Secondo la NASA anche le galassie ruotano. Il sistema solare impiega 230 milioni di anni per completare una rivoluzione attorno al centro della Via Lattea. Alcuni degli oggetti che ruotano più velocemente nell'Universo sono oggetti densi e rotondi chiamati pulsar. Sono i resti di stelle massicce. Alcune pulsar delle dimensioni di una città possono ruotare attorno al proprio asse centinaia di volte al secondo. Il più veloce e famoso di essi, scoperto nel 2006 e chiamato Terzan 5ad, ruota 716 volte al secondo.

I buchi neri possono farlo ancora più velocemente. Si ritiene che uno di essi, chiamato GRS 1915+105, sia in grado di ruotare tra 920 e 1.150 volte al secondo.

Tuttavia, le leggi della fisica sono inesorabili. Tutte le rotazioni alla fine rallentano. Quando ruotava attorno al proprio asse al ritmo di un giro ogni quattro giorni. Oggi la nostra stella impiega circa 25 giorni per completare una rivoluzione. Gli scienziati ritengono che la ragione di ciò sia che il campo magnetico del Sole interagisce con il vento solare. Questo è ciò che ne rallenta la rotazione.

Anche la rotazione della Terra sta rallentando. La gravità della Luna influisce sulla Terra in modo tale da rallentarne lentamente la rotazione. Gli scienziati hanno calcolato che la rotazione della Terra ha rallentato di un totale di circa 6 ore negli ultimi 2.740 anni. Ciò equivale a soli 1,78 millisecondi nel corso di un secolo.

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La Terra è sferica, tuttavia non è una sfera perfetta. A causa della rotazione, il pianeta è leggermente appiattito ai poli; tale figura viene solitamente chiamata sferoide o geoide - "come la terra".

La terra è enorme, le sue dimensioni sono difficili da immaginare. I parametri principali del nostro pianeta sono i seguenti:

• Diametro: 12570 km
• Lunghezza dell'equatore - 40076 km
• La lunghezza di ogni meridiano è 40008 km
• La superficie totale della Terra è di 510 milioni di km2
• Raggio dei poli - 6357 km
• Raggio dell'equatore: 6378 km

La terra ruota simultaneamente attorno al sole e attorno al proprio asse.

Quali tipi di movimento della Terra conosci?
Rotazione annuale e giornaliera della Terra

Rotazione della Terra attorno al proprio asse

La terra ruota attorno ad un asse inclinato da ovest verso est.

Metà del globo è illuminata dal sole, lì a quell'ora è giorno, l'altra metà è nell'ombra, lì è notte. A causa della rotazione della Terra, si verifica il ciclo del giorno e della notte. La Terra compie una rivoluzione attorno al proprio asse in 24 ore, al giorno.

A causa della rotazione, le correnti in movimento (fiumi, venti) vengono deviate nell'emisfero settentrionale a destra e nell'emisfero meridionale a sinistra.

Rotazione della Terra attorno al Sole

La Terra ruota attorno al sole su un'orbita circolare, completando un giro completo in 1 anno. L'asse terrestre non è verticale, è inclinato di un angolo di 66,5° rispetto all'orbita, questo angolo rimane costante durante tutta la rotazione. La principale conseguenza di questa rotazione è il cambio delle stagioni.

Consideriamo i punti estremi della rotazione della Terra attorno al Sole.

• 22 dicembre- solstizio d'inverno. Il tropico meridionale in questo momento è il più vicino al sole (il sole è allo zenit), quindi è estate nell'emisfero meridionale e inverno nell'emisfero settentrionale. Le notti nell'emisfero australe sono brevi; il 22 dicembre, nel circolo polare meridionale, il giorno dura 24 ore, la notte non arriva. Nell'emisfero settentrionale è tutto il contrario; nel circolo polare artico la notte dura 24 ore.
• 22 giugno- giorno del solstizio d'estate. Il tropico settentrionale è il più vicino al sole; è estate nell'emisfero settentrionale e inverno nell'emisfero meridionale. Nel circolo polare meridionale la notte dura 24 ore, ma nel circolo settentrionale non esiste affatto la notte.
• 21 marzo, 23 settembre- giorni degli equinozi di primavera e autunno L'equatore è il più vicino al sole. Il giorno è uguale alla notte in entrambi gli emisferi.

Rotazione della Terra attorno al proprio asse e attorno al Sole Forma e dimensioni della Terra Wikipedia
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Anno

Tempo una rivoluzione Terra in giro Sole . In fase di movimentazione annuale, il ns pianeta si muove dentro spazio con una velocità media di 29,765 km/s, ovvero più di 100.000 km/h.

anomalo

Un anno anomalo è il periodo tempo tra due passaggi consecutivi Terra il suo perielio . La sua durata è 365.25964 giorni . Sono circa 27 minuti in più rispetto al tempo di esecuzione tropicale(vedi qui) anni. Ciò è causato dal continuo cambiamento nella posizione del punto del perielio. Nel periodo di tempo attuale, la Terra supera il punto del perielio il 2 gennaio

anno bisestile

Ogni quattro anni come attualmente utilizzato nella maggior parte dei paesi del mondo calendario ha un giorno in più - il 29 febbraio - ed è chiamato giorno bisestile. La necessità della sua introduzione è dovuta al fatto che Terra fa un giro intorno Sole per un periodo non pari ad un numero intero giorni . L'errore annuale è pari a quasi un quarto di giorno e ogni quattro anni viene compensato con l'introduzione di un “giorno in più”. Guarda anche calendario gregoriano .

siderale (stellare)

Tempo turnover Terra in giro Sole nel sistema di coordinate “fisso stelle ”, cioè come se “guardando sistema solare da fuori." Nel 1950 era pari a 365 giorni , 6 ore, 9 minuti, 9 secondi.

Sotto l'influenza disturbante dell'attrazione degli altri pianeti , principalmente Giove E Saturno , la durata dell'anno è soggetta a fluttuazioni di diversi minuti.

Inoltre, la durata dell'anno diminuisce di 0,53 secondi ogni cento anni. Ciò si verifica perché la Terra, attraverso le forze di marea, rallenta la rotazione del Sole attorno al proprio asse (vedi Fig. Flussi e riflussi ). Tuttavia, secondo la legge di conservazione del momento angolare, ciò è compensato dal fatto che la Terra si allontana dal Sole e secondo la seconda La legge di Keplero il suo periodo di circolazione aumenta.

tropicale

La terra ruota attorno ad un asse inclinato da ovest verso est. Metà del globo è illuminata dal sole, lì a quell'ora è giorno, l'altra metà è nell'ombra, lì è notte. A causa della rotazione della Terra, si verifica il ciclo del giorno e della notte. La Terra compie una rivoluzione attorno al proprio asse in 24 ore, al giorno.

A causa della rotazione, le correnti in movimento (fiumi, venti) vengono deviate nell'emisfero settentrionale a destra e nell'emisfero meridionale a sinistra.

Rotazione della Terra attorno al Sole

La Terra ruota attorno al sole su un'orbita circolare, completando un giro completo in 1 anno. L'asse terrestre non è verticale, è inclinato di un angolo di 66,5° rispetto all'orbita, questo angolo rimane costante durante tutta la rotazione. La principale conseguenza di questa rotazione è il cambio delle stagioni.

Consideriamo la rotazione della Terra attorno al Sole.

• 22 dicembre- solstizio d'inverno. Il tropico meridionale in questo momento è il più vicino al sole (il sole è allo zenit), quindi è estate nell'emisfero meridionale e inverno nell'emisfero settentrionale. Le notti nell'emisfero australe sono brevi; il 22 dicembre, nel circolo polare meridionale, il giorno dura 24 ore, la notte non arriva. Nell'emisfero settentrionale è tutto il contrario; nel circolo polare artico la notte dura 24 ore.
• 22 giugno- giorno del solstizio d'estate. Il tropico settentrionale è il più vicino al sole; è estate nell'emisfero settentrionale e inverno nell'emisfero meridionale. Nel circolo polare meridionale la notte dura 24 ore, ma nel circolo settentrionale non esiste affatto la notte.
• 21 marzo, 23 settembre- giorni degli equinozi di primavera e autunno L'equatore è il più vicino al sole. Il giorno è uguale alla notte in entrambi gli emisferi.