Kā griežas zeme un saule. Ar kādu ātrumu zeme griežas ap savu asi?

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 )))\right)\omega), Kur R e (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - ekvatoriālais rādiuss, R p (\displaystyle R_(p))= 6356,8 km - polārais rādiuss.

• Lidmašīna, kas lido ar šādu ātrumu no austrumiem uz rietumiem (12 km augstumā: 936 km/h Maskavas platuma grādos, 837 km/h Sanktpēterburgas platuma grādos), atradīsies miera stāvoklī inerciālajā atskaites sistēmā.
• Zemes rotācijas superpozīcija ap savu asi ar vienas siderālās dienas periodu un ap Sauli ar viena gada periodu noved pie saules un siderālo dienu nevienlīdzības: vidējās saules dienas garums ir tieši 24 stundas, kas ir par 3 minūtēm 56 sekundēm garāka nekā siderālā diena.

Fiziskā nozīme un eksperimentāls apstiprinājums

Zemes griešanās ap savu asi fiziskā nozīme

Tā kā jebkura kustība ir relatīva, ir jānorāda konkrēta atskaites sistēma, attiecībā pret kuru tiek pētīta konkrēta ķermeņa kustība. Kad viņi saka, ka Zeme griežas ap iedomātu asi, ar to tiek domāts, ka tā veic rotācijas kustību attiecībā pret jebkuru inerciālu atskaites rāmi, un šīs rotācijas periods ir vienāds ar siderālu dienu - Zemes pilnīgas apgrieziena periodu ( debess sfēra) attiecībā pret debess sfēru (Zeme).

Visi eksperimentālie pierādījumi par Zemes rotāciju ap savu asi ir pierādījumi, ka ar Zemi saistītā atskaites sistēma ir īpaša veida neinerciāla atskaites sistēma - atskaites sistēma, kas veic rotācijas kustību attiecībā pret inerciālajām atskaites sistēmām.

Atšķirībā no inerciālās kustības (tas ir, vienmērīga taisnvirziena kustība attiecībā pret inerciālajiem atskaites sistēmām), lai noteiktu slēgtas laboratorijas neinerciālu kustību, nav nepieciešams veikt ārējos ķermeņu novērojumus - šāda kustība tiek noteikta, izmantojot lokālus eksperimentus (tas ir, eksperimenti, kas veikti šajā laboratorijā). Šajā vārda izpratnē neinerciālo kustību, ieskaitot Zemes griešanos ap savu asi, var saukt par absolūtu.

Inerces spēki

Centrbēdzes spēka ietekme

Brīvā kritiena paātrinājuma atkarība no ģeogrāfiskā platuma. Eksperimenti liecina, ka brīvā kritiena paātrinājums ir atkarīgs no ģeogrāfiskā platuma: jo tuvāk polam, jo ​​lielāks tas ir. Tas izskaidrojams ar centrbēdzes spēka darbību. Pirmkārt, punkti uz zemes virsmas, kas atrodas augstākos platuma grādos, ir tuvāk rotācijas asij un līdz ar to, tuvojoties polam, attālums r (\displaystyle r) samazinās no rotācijas ass, polā sasniedzot nulli. Otrkārt, palielinoties platumam, samazinās leņķis starp centrbēdzes spēka vektoru un horizonta plakni, kas noved pie centrbēdzes spēka vertikālās sastāvdaļas samazināšanās.

Šī parādība tika atklāta 1672. gadā, kad franču astronoms Žans Rišē, atrodoties ekspedīcijā Āfrikā, atklāja, ka svārsta pulkstenis pie ekvatora darbojas lēnāk nekā Parīzē. Ņūtons to drīz vien paskaidroja, sakot, ka svārsta svārstību periods ir apgriezti proporcionāls gravitācijas paātrinājuma kvadrātsaknei, kas pie ekvatora samazinās centrbēdzes spēka ietekmē.

Zemes nosliece. Centrbēdzes spēka ietekme noved pie Zemes noslīdēšanas pie poliem. Šo fenomenu, ko 17. gadsimta beigās paredzēja Haigenss un Ņūtons, pirmo reizi atklāja Pjērs de Mopertuis 1730. gadu beigās, apstrādājot datus no divām franču ekspedīcijām, kas bija īpaši aprīkotas šīs problēmas risināšanai Peru (vadīja Pjērs Bulē). un Charles de la Condamine ) un Lapzemi (Alekša Klēro un paša Moupertuī vadībā).

Koriolisa spēka ietekme: laboratorijas eksperimenti

Visskaidrāk šim efektam jābūt izteiktam pie poliem, kur svārsta plaknes pilnīgas griešanās periods ir vienāds ar Zemes griešanās periodu ap savu asi (sideerālā diena). Kopumā periods ir apgriezti proporcionāls ģeogrāfiskā platuma sinusam pie ekvatora, svārsta svārstību plakne ir nemainīga.

Žiroskops- rotējošs ķermenis ar ievērojamu inerces momentu saglabā leņķisko impulsu, ja nav spēcīgu traucējumu. Fuko, kuram bija apnicis skaidrot, kas notiek ar Fuko svārstu, kas neatrodas pie staba, izstrādāja vēl vienu demonstrāciju: piekārtais žiroskops saglabāja savu orientāciju, kas nozīmē, ka tas lēni griezās attiecībā pret novērotāju.

Lādiņu novirze šaušanas laikā. Vēl viena novērojama Koriolisa spēka izpausme ir horizontālā virzienā izšautu lādiņu trajektoriju novirze (ziemeļu puslodē pa labi, dienvidu puslodē pa kreisi). No inerciālās atskaites sistēmas viedokļa pa meridiānu izšautajiem šāviņiem tas ir saistīts ar Zemes lineārā griešanās ātruma atkarību no ģeogrāfiskā platuma: virzoties no ekvatora uz polu, šāviņš saglabā ātruma horizontālā komponente nemainās, savukārt zemes virsmas punktu lineārais griešanās ātrums samazinās, kas noved pie šāviņa nobīdes no meridiāna Zemes griešanās virzienā. Ja šāviens tika raidīts paralēli ekvatoram, tad šāviņa nobīde no paralēles ir saistīta ar to, ka šāviņa trajektorija atrodas vienā plaknē ar Zemes centru, bet punkti uz zemes virsmas pārvietojas vienā plaknē. plakne, kas ir perpendikulāra Zemes rotācijas asij. Šo efektu (šaušanai pa meridiānu) Grimaldi paredzēja 17. gadsimta 40. gados. un pirmo reizi publicēja Riccioli 1651. gadā.

Brīvi krītošu ķermeņu novirze no vertikāles. ( ) Ja ķermeņa ātrumam ir liela vertikālā komponente, Koriolisa spēks tiek virzīts uz austrumiem, kas noved pie atbilstošas ​​ķermeņa trajektorijas novirzes, kas brīvi krīt (bez sākuma ātruma) no augsta torņa. Aplūkojot inerciālā atskaites rāmī, efekts ir izskaidrojams ar to, ka torņa virsotne attiecībā pret Zemes centru pārvietojas ātrāk nekā pamatne, kā rezultātā ķermeņa trajektorija izrādās šaura parabola un ķermenis ir nedaudz priekšā torņa pamatnei.

Eötvös efekts. Zemos platuma grādos Koriolisa spēks, pārvietojoties pa zemes virsmu, ir vērsts vertikālā virzienā un tā darbība izraisa gravitācijas paātrinājuma palielināšanos vai samazināšanos atkarībā no tā, vai ķermenis virzās uz rietumiem vai austrumiem. Šo efektu sauc par Eötvesa efektu par godu ungāru fiziķim Lorándam Etēvesam, kurš to eksperimentāli atklāja 20. gadsimta sākumā.

Eksperimenti, izmantojot leņķiskā impulsa saglabāšanas likumu. Daži eksperimenti ir balstīti uz leņķiskā impulsa saglabāšanas likumu: inerciālā atskaites sistēmā leņķiskā impulsa lielums (vienāds ar inerces momenta un griešanās leņķiskā ātruma reizinājumu) nemainās iekšējo spēku ietekmē. . Ja kādā sākotnējā laika momentā iekārta ir nekustīga attiecībā pret Zemi, tad tās griešanās ātrums attiecībā pret inerciālo atskaites sistēmu ir vienāds ar Zemes griešanās leņķisko ātrumu. Ja maināt sistēmas inerces momentu, tad vajadzētu mainīties tās griešanās leņķiskajam ātrumam, tas ir, sāksies rotācija attiecībā pret Zemi. Neinerciālā atskaites sistēmā, kas saistīta ar Zemi, rotācija notiek Koriolisa spēka rezultātā. Šo ideju 1851. gadā ierosināja franču zinātnieks Luiss Puanso.

Pirmo šādu eksperimentu Hāgens veica 1910. gadā: divi atsvari uz gludas šķērsstieņa tika uzstādīti nekustīgi attiecībā pret Zemes virsmu. Tad attālums starp slodzēm tika samazināts. Tā rezultātā instalācija sāka griezties. Vēl demonstratīvāku eksperimentu 1949. gadā veica vācu zinātnieks Hanss Bucka. Aptuveni 1,5 metrus garš stienis tika uzstādīts perpendikulāri taisnstūra karkasam. Sākotnēji stienis bija horizontāls, iekārta bija nekustīga attiecībā pret Zemi. Pēc tam stienis tika nostādīts vertikālā stāvoklī, kas izraisīja instalācijas inerces momenta izmaiņas aptuveni 10 4 reizes un tā straujo rotāciju ar leņķisko ātrumu 10 4 reizes lielāku par Zemes griešanās ātrumu.

Piltuve vannā.

Tā kā Koriolisa spēks ir ļoti vājš, tam ir niecīga ietekme uz ūdens virpuļu virzienu, iztukšojot izlietni vai vannu, tāpēc kopumā griešanās virziens piltuvē nav saistīts ar Zemes griešanos. Tikai rūpīgi kontrolētos eksperimentos Koriolisa spēka ietekmi var nošķirt no citiem faktoriem: ziemeļu puslodē piltuve griezīsies pretēji pulksteņrādītāja virzienam, dienvidu puslodē - otrādi.

Koriolisa spēka ietekme: parādības apkārtējā dabā

Optiskie eksperimenti

Vairāki eksperimenti, kas demonstrē Zemes rotāciju, ir balstīti uz Sagnac efektu: ja gredzena interferometrs veic rotācijas kustību, tad relativistisku efektu dēļ pretizplatīšanās staros parādās fāžu atšķirība.

Kur A (\displaystyle A)- gredzena projekcijas laukums uz ekvatoriālo plakni (plakne, kas ir perpendikulāra rotācijas asij), c (\displaystyle c)- gaismas ātrums, ω (\displaystyle \omega)- griešanās leņķiskais ātrums. Lai demonstrētu Zemes rotāciju, šo efektu izmantoja amerikāņu fiziķis Miķelsons eksperimentu sērijā, ko veica 1923.-1925.gadā. Mūsdienu eksperimentos, izmantojot Sagnac efektu, gredzenu interferometru kalibrēšanai ir jāņem vērā Zemes rotācija.

Ir vairākas citas eksperimentālas Zemes rotācijas demonstrācijas.

Nevienmērīga rotācija

Precesija un nutācija

Zemes ikdienas rotācijas idejas vēsture

Senatne

Debesu ikdienas rotācijas skaidrojumu ar Zemes griešanos ap savu asi pirmie ierosināja Pitagora skolas pārstāvji sirakūzieši Hicets un Ekfants. Saskaņā ar dažām rekonstrukcijām Zemes rotāciju apstiprināja arī pitagorietis Filolavs no Krotonas (5. gs. p.m.ē.). Paziņojums, ko var interpretēt kā norādi uz Zemes rotāciju, ir ietverts Platona dialogā Timejs .

Tomēr par Hičetu un Ekfantu praktiski nekas nav zināms, un dažkārt tiek apšaubīta pat viņu eksistence. Pēc lielākās daļas zinātnieku domām, Zeme Filolausa pasaules sistēmā veica nevis rotācijas, bet gan translācijas kustību ap Centrālo uguni. Citos savos darbos Platons ievēro tradicionālo uzskatu, ka Zeme ir nekustīga. Tomēr mūs ir sasnieguši daudzi pierādījumi, ka ideju par Zemes rotāciju aizstāvēja filozofs Heraklīds no Pontas (IV gadsimts pirms mūsu ēras). Iespējams, ar hipotēzi par Zemes griešanos ap savu asi ir saistīts vēl viens Heraklīda pieņēmums: katra zvaigzne attēlo pasauli, ieskaitot zemi, gaisu, ēteri, un tas viss atrodas bezgalīgā telpā. Patiešām, ja debesu ikdienas rotācija ir Zemes rotācijas atspoguļojums, tad zūd priekšnoteikums, lai zvaigznes uzskatītu par vienā un tajā pašā sfērā.

Apmēram gadsimtu vēlāk pieņēmums par Zemes rotāciju kļuva par daļu no pirmā, ko ierosināja lielais astronoms Aristarhs no Samos (3. gadsimts pirms mūsu ēras). Aristarhu atbalstīja babiloniešu Seleiks (2. gs. p.m.ē.), kā arī Pontas Heraklīds, kurš uzskatīja Visumu par bezgalīgu. Fakts, ka idejai par Zemes ikdienas rotāciju bija savi atbalstītāji mūsu ēras 1. gadsimtā. e., par ko liecina daži filozofu Senekas, Dercilidasa un astronoma Klaudija Ptolemaja izteikumi. Tomēr lielākā daļa astronomu un filozofu nešaubījās par Zemes nekustīgumu.

Aristoteļa un Ptolemaja darbos ir atrodami argumenti pret Zemes kustības ideju. Tātad, savā traktātā Par Debesīm Aristotelis Zemes nekustīgumu pamato ar faktu, ka uz rotējošas Zemes ķermeņi, kas izmesti vertikāli uz augšu, nevarēja nokrist līdz vietai, no kuras sākās to kustība: Zemes virsma pārvietotos zem izmestā ķermeņa. Vēl viens Aristoteļa arguments par labu Zemes nekustīgumam ir balstīts uz viņa fizisko teoriju: Zeme ir smags ķermenis, un smagie ķermeņi mēdz virzīties uz pasaules centru, nevis griezties ap to.

No Ptolemaja darba izriet, ka Zemes rotācijas hipotēzes atbalstītāji atbildēja uz šiem argumentiem, ka gan gaiss, gan visi zemes objekti pārvietojas kopā ar Zemi. Acīmredzot gaisa loma šajā argumentā ir ļoti svarīga, jo tiek domāts, ka tā kustība kopā ar Zemi slēpj mūsu planētas rotāciju. Ptolemajs iebilst pret to:

ķermeņi gaisā vienmēr it kā atpaliks... Un, ja ķermeņi grieztos ar gaisu kā viens vesels, tad neviens no tiem, šķiet, nebūtu priekšā vai aiz otra, bet paliktu savā vietā, lidojumā un metienos tas neradītu novirzes vai kustības uz citu vietu, kā tās, kuras mēs personīgi redzam notiekam, un tās nemaz nepalēninātu vai nepaātrinātu, jo Zeme nav nekustīga.

Viduslaiki

Indija

Pirmais viduslaiku autors, kas ierosināja, ka Zeme griežas ap savu asi, bija izcilais indiešu astronoms un matemātiķis Arjabhata (5. gadsimta beigas - 6. gadsimta sākums). Savā traktātā viņš to formulē vairākās vietās Arjabhatija, Piemēram:

Tāpat kā cilvēks uz uz priekšu braucoša kuģa redz fiksētus objektus, kas virzās atpakaļ, tā arī novērotājs... redz fiksētās zvaigznes, kas virzās taisnā līnijā uz rietumiem.

Nav zināms, vai šī ideja pieder pašam Arjabhatam, vai arī viņš to aizguvis no sengrieķu astronomiem.

Arjabhatu atbalstīja tikai viens astronoms Prthudaka (9. gadsimts). Lielākā daļa Indijas zinātnieku aizstāvēja Zemes nekustīgumu. Tā astronoms Varahamihira (6. gs.) iebilda, ka uz rotējošas Zemes gaisā lidojošie putni nevarēs atgriezties savās ligzdās, un akmeņi un koki lidos no Zemes virsmas. Arī izcilais astronoms Brahmagupta (6. gadsimts) atkārtoja seno argumentu, ka ķermenis, kas nokritis no augsta kalna, var nogrimt savā pamatnē. Tajā pašā laikā viņš noraidīja vienu no Varahamihiras argumentiem: viņaprāt, pat ja Zeme grieztos, objekti nevarētu no tās nokrist savas gravitācijas dēļ.

Islāma austrumi

Daudzi musulmaņu austrumu zinātnieki apsvēra Zemes rotācijas iespēju. Tādējādi slavenais ģeometrs al-Sijizi izgudroja astrolabiju, kuras darbības princips ir balstīts uz šo pieņēmumu. Daži islāma zinātnieki (kuru vārdi mūs nav sasnieguši) pat atrada pareizu veidu, kā atspēkot galveno argumentu pret Zemes rotāciju: krītošo ķermeņu trajektoriju vertikāli. Būtībā tika izvirzīts kustību superpozīcijas princips, saskaņā ar kuru jebkuru kustību var sadalīt divās vai vairākās komponentēs: attiecībā pret rotējošās Zemes virsmu krītošs ķermenis pārvietojas pa svērteni, bet punkts, kas ir šīs līnijas projekcija uz Zemes virsmas tiktu pārnesta ar tās rotāciju. Par to liecina slavenais enciklopēdists al Biruni, kurš pats tomēr bija sliecies uz Zemes nekustīgumu. Viņaprāt, ja uz krītošo ķermeni iedarbosies kāds papildu spēks, tad tā darbības rezultāts uz rotējošo Zemi novedīs pie kaut kādiem efektiem, kas patiesībā netiek novēroti.

13.-16.gadsimta zinātnieku vidū, kas saistīti ar Maragas un Samarkandas observatorijām, radās diskusija par iespēju empīriski pamatot Zemes nekustīgumu. Tādējādi slavenais astronoms Kutb ad-Dins oši-Širazi (XIII-XIV gs.) uzskatīja, ka Zemes nekustīgumu var pārbaudīt ar eksperimentu. No otras puses, Maragas observatorijas dibinātājs Nasirs ad-Dins al-Tusi uzskatīja, ka, ja Zeme grieztos, tad šī rotācija tiktu sadalīta ar gaisa slāni, kas atrodas blakus tās virsmai, un visas kustības tās virsmas tuvumā. Zeme notiktu tieši tāpat kā tad, ja Zeme būtu nekustīga. Viņš to pamatoja ar komētu novērojumu palīdzību: pēc Aristoteļa domām, komētas ir meteoroloģiska parādība atmosfēras augšējos slāņos; tomēr astronomiskie novērojumi liecina, ka komētas piedalās debess sfēras ikdienas rotācijā. Līdz ar to augšējos gaisa slāņus aiznes debess griešanās, līdz ar to arī apakšējos slāņus var aiznest Zemes griešanās. Tādējādi eksperiments nevar atbildēt uz jautājumu, vai Zeme griežas. Tomēr viņš palika Zemes nekustīguma atbalstītājs, jo tas bija saskaņā ar Aristoteļa filozofiju.

Lielākā daļa vēlāko laiku islāma zinātnieku (al-Urdi, al-Qazwini, an-Naysaburi, al-Jurjani, al-Birjandi un citi) piekrita al-Tusi, ka visas fiziskās parādības uz rotējošas un stacionāras Zemes notiks vienādi. . Taču gaisa loma vairs netika uzskatīta par fundamentālu: rotējošā Zeme transportē ne tikai gaisu, bet arī visus objektus. Līdz ar to, lai attaisnotu Zemes nekustīgumu, ir nepieciešams iesaistīt Aristoteļa mācības.

Īpašu pozīciju šajos strīdos ieņēma trešais Samarkandas observatorijas direktors Alaudins Ali al Kušči (XV gs.), kurš noraidīja Aristoteļa filozofiju un uzskatīja, ka Zemes rotācija ir fiziski iespējama. 17. gadsimtā pie līdzīga secinājuma nonāca irāņu teologs un enciklopēdists Baha ad-Dins al-Amili. Viņaprāt, astronomi un filozofi nav snieguši pietiekamus pierādījumus, lai atspēkotu Zemes rotāciju.

Latīņu rietumi

Detalizēta diskusija par Zemes kustības iespējamību ir plaši ietverta Parīzes sholastu Žana Buridāna, Saksijas Alberta un Nikolaja no Oresmes rakstos (14. gs. otrā puse). Būtiskākais arguments par labu Zemes, nevis debesu rotācijai, kas dots viņu darbos, ir Zemes mazums salīdzinājumā ar Visumu, kas padara debesu ikdienas rotācijas piedēvēšanu Visumam ļoti nedabisku.

Tomēr visi šie zinātnieki galu galā noraidīja Zemes rotāciju, lai gan dažādu iemeslu dēļ. Tādējādi Alberts no Saksijas uzskatīja, ka šī hipotēze nav spējīga izskaidrot novērotās astronomiskās parādības. Tam pamatoti nepiekrita Buridans un Oresme, saskaņā ar kuriem debess parādībām jānotiek vienādi neatkarīgi no tā, vai rotāciju veic Zeme vai Kosmoss. Buridans spēja atrast tikai vienu būtisku argumentu pret Zemes griešanos: vertikāli uz augšu izšautas bultas nokrīt pa vertikālu līniju, lai gan ar Zemes rotāciju tām, pēc viņa domām, vajadzētu atpalikt no Zemes kustības un nokrist uz rietumiem. no šāviena punkta.

Bet pat šo argumentu Oresme noraidīja. Ja Zeme griežas, tad bultiņa lido vertikāli uz augšu un tajā pašā laikā virzās uz austrumiem, to uztver gaiss, kas rotē kopā ar Zemi. Tādējādi bultai jānokrīt tajā pašā vietā, no kurienes tā tika izšauta. Lai gan šeit atkal tiek pieminēta gaisa valdzinošā loma, tā īsti nespēlē īpašu lomu. Par to runā šāda analoģija:

Tāpat, ja gaiss būtu aizvērts kustīgā kuģī, tad cilvēkam, ko ieskauj šis gaiss, liktos, ka gaiss nekustas... Ja cilvēks atrastos kuģī, kas lielā ātrumā virzās uz austrumiem, to nezinot. kustība, un, ja viņš izstieptu roku taisnā līnijā gar kuģa mastu, viņam liktos, ka viņa roka veic lineāru kustību; tādā pašā veidā saskaņā ar šo teoriju mums šķiet, ka tas pats notiek ar bultu, kad mēs to šaujam vertikāli uz augšu vai vertikāli uz leju. Kuģa iekšpusē, kas pārvietojas lielā ātrumā uz austrumiem, var notikt visa veida kustības: garenvirzienā, šķērsvirzienā, uz leju, uz augšu, visos virzienos - un tās parādās tieši tāpat kā tad, kad kuģis stāv.

Tālāk Oresme sniedz formulējumu, kas paredz relativitātes principu:

Tāpēc es secinu, ka nav iespējams ar kādu eksperimentu pierādīt, ka debesīm ir diennakts kustība un ka zemei ​​nav.

Tomēr Oresmes galīgais spriedums par Zemes griešanās iespējamību bija negatīvs. Šī secinājuma pamatā bija Bībeles teksts:

Tomēr līdz šim visi atbalsta, un es uzskatu, ka kustas ir [Debesis], nevis Zeme, jo "Dievs radīja Zemes loku, kas netiks kustināts", neskatoties uz visiem pretējiem argumentiem.

Zemes ikdienas rotācijas iespēju minēja arī viduslaiku Eiropas zinātnieki un vēlāko laiku filozofi, taču netika pievienoti jauni argumenti, kas nebūtu ietverti Buridānā un Oresmē.

Tādējādi gandrīz neviens no viduslaiku zinātniekiem nepieņēma hipotēzi par Zemes rotāciju. Taču tās diskusijas laikā Austrumu un Rietumu zinātnieki izteica daudzas dziļas domas, kuras vēlāk atkārtos Jaunā laika zinātnieki.

Renesanse un modernie laiki

16. gadsimta pirmajā pusē tika publicēti vairāki darbi, kuros tika apgalvots, ka debesu ikdienas rotācijas cēlonis ir Zemes griešanās ap savu asi. Viens no tiem bija itāļu Celio Calcagnini traktāts “Par to, ka debesis ir nekustīgas un Zeme griežas, jeb par Zemes mūžīgo kustību” (rakstīts ap 1525. gadu, izdots 1544. gadā). Viņš neatstāja lielu iespaidu uz saviem laikabiedriem, jo ​​līdz tam laikam jau bija publicēts poļu astronoma Nikolaja Kopernika fundamentālais darbs “Par debess sfēru rotācijām” (1543), kurā tika izvirzīta hipotēze par ikdienas rotāciju. Zeme kļuva par daļu no pasaules heliocentriskās sistēmas, piemēram, Aristarhs no Samos. Koperniks iepriekš izklāstīja savas domas nelielā ar roku rakstītā esejā Mazs komentārs(ne agrāk kā 1515. gads). Divus gadus pirms Kopernika galvenā darba tika publicēts vācu astronoma Georga Joahima Retika darbs. Pirmais stāstījums(1541), kur Kopernika teorija tika plaši izskaidrota.

16. gadsimtā Koperniku pilnībā atbalstīja astronomi Tomass Digess, Retiks, Kristofs Rotmans, Maikls Mostlins, fiziķi Džambatista Benedeti, Saimons Stevins, filozofs Džordāno Bruno un teologs Djego de Zuniga. Daži zinātnieki pieņēma Zemes rotāciju ap savu asi, noraidot tās translācijas kustību. Tāds bija vācu astronoms Nikolass Reimers, pazīstams arī kā Ursus, kā arī itāļu filozofi Andrea Česalpino un Frančesko Patrīzi. Izcilā fiziķa Viljama Hilberta viedoklis, kurš atbalstīja Zemes aksiālo rotāciju, bet nerunāja par tās translācijas kustību, nav līdz galam skaidrs. 17. gadsimta sākumā pasaules heliocentriskā sistēma (ieskaitot Zemes griešanos ap savu asi) saņēma iespaidīgu Galileo Galilei un Johannes Keplera atbalstu. Ietekmīgākie Zemes kustības idejas pretinieki 16. un 17. gadsimta sākumā bija astronomi Tiho Brahe un Kristofers Klavijs.

Hipotēze par Zemes rotāciju un klasiskās mehānikas veidošanos

Būtībā XVI-XVII gs. vienīgais arguments par labu Zemes aksiālajai rotācijai bija tas, ka šajā gadījumā nav nepieciešams piedēvēt milzīgus rotācijas ātrumus zvaigžņu sfērai, jo pat senatnē jau bija ticami konstatēts, ka Visuma izmērs ievērojami pārsniedz izmēru Zemes (šis arguments bija ietverts arī Buridan un Oresme) .

Apsvērumi, kas balstīti uz tā laika dinamiskajām koncepcijām, tika izteikti pret šo hipotēzi. Pirmkārt, tā ir krītošo ķermeņu trajektoriju vertikāle. Parādījās arī citi argumenti, piemēram, vienāds šaušanas attālums austrumu un rietumu virzienos. Atbildot uz jautājumu par ikdienas rotācijas ietekmes nenovērojamību zemes eksperimentos, Koperniks rakstīja:

Rotē ne tikai Zeme ar tai pieslēgto ūdens stihiju, bet arī ievērojama gaisa daļa un viss, kas kaut kādā veidā ir līdzīgs Zemei jeb Zemei vistuvāk esošais gaiss, kas piesātināts ar zemes un ūdeņainu vielu. tādi paši dabas likumi kā Zeme, vai arī ir ieguvusi kustību, ko tai piedod blakus esošā Zeme pastāvīgā rotācijā un bez jebkādas pretestības

Tādējādi galvenā loma Zemes rotācijas nenovērošanā ir gaisa ievilkšanai tās rotācijas rezultātā. 16. gadsimtā kopernikiešu vairākumam bija tāds pats viedoklis.

16. gadsimtā Visuma bezgalības piekritēji bija arī Tomass Didžess, Džordano Bruno, Frančesko Patrīzi – viņi visi atbalstīja hipotēzi, ka Zeme griežas ap savu asi (un pirmie divi arī ap Sauli). Kristofs Rotmans un Galileo Galilei uzskatīja, ka zvaigznes atrodas dažādos attālumos no Zemes, lai gan viņi nepārprotami nerunāja par Visuma bezgalību. No otras puses, Johanness Keplers noliedza Visuma bezgalību, lai gan viņš bija Zemes rotācijas piekritējs.

Reliģiskais konteksts debatēm par Zemes rotāciju

Vairāki iebildumi pret Zemes rotāciju bija saistīti ar tās pretrunām ar Svēto Rakstu tekstu. Šie iebildumi bija divu veidu. Pirmkārt, dažas vietas Bībelē tika citētas, lai apstiprinātu, ka Saule ir tā, kas veic ikdienas kustību, piemēram:

Saule lec un saule riet, un steidzas uz savu vietu, kur tā uzlec.

Šajā gadījumā tika ietekmēta Zemes aksiālā rotācija, jo Saules kustība no austrumiem uz rietumiem ir daļa no ikdienas debesu rotācijas. Šajā sakarā bieži tika citēts fragments no Jozuas grāmatas:

Jēzus sauca uz To Kungu tajā dienā, kad Tas Kungs nodeva amoriešus Israēla rokās, kad Viņš tos sakāva Gibeonā, un tie tika sisti Israēla bērnu priekšā un sacīja izraēliešu priekšā: Stājies, saule, pār Gibeonu. , un mēness virs Avalonas ielejas!

Tā kā komanda apstāties tika dota Saulei, nevis Zemei, tika secināts, ka tā bija Saule, kas veica ikdienas kustību. Citas vietas ir citētas, lai atbalstītu Zemes nekustīgumu, piemēram:

Jūs esat nolicis zemi uz stingriem pamatiem: tā netiks satricināta mūžīgi mūžos.

Tika uzskatīts, ka šie fragmenti ir pretrunā gan ar uzskatu, ka Zeme griežas ap savu asi, gan revolūcijai ap Sauli.

Zemes rotācijas atbalstītāji (jo īpaši Džordāno-Bruno, Johanness-Keplers un īpaši Galileo-Galilei) iestājās vairākās frontēs. Pirmkārt, viņi norādīja, ka Bībele ir uzrakstīta parastajiem cilvēkiem saprotamā valodā un, ja tās autori sniegtu zinātniski skaidru valodu, tā nespētu pildīt savu galveno, reliģisko misiju. Tādējādi Bruno rakstīja:

Daudzos gadījumos ir muļķīgi un nav ieteicams daudz argumentēt pēc patiesības, nevis atbilstoši konkrētajam gadījumam un ērtībām. Piemēram, ja vārdu vietā: “Saule piedzimst un lec, iet cauri pusdienlaikam un sliecas uz Akvilonu”, gudrais teica: “Zeme iet pa apli uz austrumiem un, atstājot sauli, kas riet, noliecas. virzienā uz diviem tropiem, no vēža līdz dienvidiem, no Mežāža līdz Akvilonam”, tad klausītāji sāktu domāt: „Kā? Vai viņš saka, ka zeme kustas? Kas tas par jaunumiem? Galu galā viņi viņu uzskatītu par muļķi, un viņš patiešām būtu muļķis.

Šāda veida atbilde galvenokārt tika sniegta uz iebildumiem par Saules diennakts kustību. Otrkārt, tika atzīmēts, ka dažas Bībeles vietas ir jāinterpretē alegoriski (skat. rakstu Bībeles alegorisms). Tādējādi Galilejs atzīmēja, ka, ja Svētos Rakstus uztver burtiski pilnībā, izrādīsies, ka Dievam ir rokas, viņš ir pakļauts tādām emocijām kā dusmas utt. Kopumā doktrīnas aizstāvju galvenā doma Zemes kustība bija tāda, ka zinātnei un reliģijai ir dažādi mērķi: zinātne pēta materiālās pasaules parādības, vadoties pēc saprāta argumentiem, reliģijas mērķis ir cilvēka morālā pilnveidošana, viņa pestīšana. Galilejs šajā sakarā citēja kardinālu Baronio, ka Bībele māca, kā pacelties debesīs, nevis kā darbojas debesis.

Katoļu baznīca šos argumentus uzskatīja par nepārliecinošiem, un 1616. gadā Zemes rotācijas doktrīna tika aizliegta, un 1631. gadā inkvizīcija Galileo notiesāja par viņa aizstāvību. Tomēr ārpus Itālijas šis aizliegums būtiski neietekmēja zinātnes attīstību un galvenokārt veicināja pašas katoļu baznīcas autoritātes samazināšanos.

Jāpiebilst, ka reliģiskus argumentus pret Zemes kustību sniedza ne tikai baznīcu vadītāji, bet arī zinātnieki (piemēram, Tiho Brahe). Savukārt katoļu mūks Paolo Foskarīni uzrakstīja īsu eseju “Vēstule par pitagoriešu un Kopernika uzskatiem par Zemes kustīgumu un Saules nekustīgumu un par visuma jauno Pitagora sistēmu” (1615). kur viņš izteica apsvērumus, kas ir tuvu Galileo apsvērumiem, un spāņu teologs Djego de Zuniga pat izmantoja Kopernika teoriju, lai interpretētu dažas Svēto Rakstu vietas (lai gan vēlāk viņš pārdomāja). Tādējādi konflikts starp teoloģiju un Zemes kustības doktrīnu bija ne tik daudz konflikts starp zinātni un reliģiju kā tādu, bet gan konflikts starp vecajiem (jau novecojušiem 17. gadsimta sākumā) un jaunajiem metodiskajiem principiem, kas bija zinātnes pamatā. .

Hipotēzes par Zemes rotāciju nozīme zinātnes attīstībā

Rotējošās Zemes teorijas izvirzīto zinātnisko problēmu izpratne veicināja klasiskās mehānikas likumu atklāšanu un jaunas kosmoloģijas radīšanu, kuras pamatā ir ideja par Visuma neierobežotību. Šī procesa laikā apspriestās pretrunas starp šo teoriju un Bībeles literātisko lasīšanu veicināja dabaszinātņu un reliģijas demarkāciju.

Mūsu planēta pastāvīgi atrodas kustībā:

• rotācija ap savu asi, kustība ap Sauli;
• rotācija ar Sauli ap mūsu galaktikas centru;
• kustība attiecībā pret lokālās galaktiku grupas centru un citiem.

Zemes kustība ap savu asi

Zemes rotācija ap savu asi(1. att.). Zemes ass tiek uzskatīta par iedomātu līniju, ap kuru tā griežas. Šī ass ir novirzīta par 23°27" no perpendikula ekliptikas plaknei. Zemes ass krustojas ar Zemes virsmu divos punktos - polos - ziemeļos un dienvidos. Skatoties no Ziemeļpola, Zemes rotācija notiek pretēji pulksteņrādītāja virzienam, vai , kā parasti tiek uzskatīts, ar rietumiem uz austrumiem Planēta veic pilnu apgriezienu ap savu asi vienā dienā.

Rīsi. 1. Zemes griešanās ap savu asi

Diena ir laika vienība. Ir siderālās un saules dienas.

Siderāla diena- tas ir laika periods, kurā Zeme apgriezīsies ap savu asi attiecībā pret zvaigznēm. Tās ir vienādas ar 23 stundām 56 minūtēm 4 sekundēm.

Saulaina diena- tas ir laika periods, kurā Zeme griežas ap savu asi attiecībā pret Sauli.

Mūsu planētas griešanās leņķis ap savu asi ir vienāds visos platuma grādos. Vienas stundas laikā katrs Zemes virsmas punkts pārvietojas par 15° no sākotnējā stāvokļa. Bet tajā pašā laikā kustības ātrums ir apgriezti proporcionāls ģeogrāfiskajam platumam: pie ekvatora tas ir 464 m/s, bet 65° platumā tikai 195 m/s.

Zemes griešanos ap savu asi 1851. gadā savā eksperimentā pierādīja Dž.Fuko. Parīzē, Panteonā, zem kupola tika pakārts svārsts un zem tā aplis ar dalījumiem. Ar katru nākamo kustību svārsts nonāca jaunās divīzijās. Tas var notikt tikai tad, ja Zemes virsma zem svārsta griežas. Svārsta šūpošanās plaknes pozīcija pie ekvatora nemainās, jo plakne sakrīt ar meridiānu. Zemes aksiālajai rotācijai ir svarīgas ģeogrāfiskas sekas.

Kad Zeme griežas, rodas centrbēdzes spēks, kas spēlē nozīmīgu lomu planētas formas veidošanā un samazina gravitācijas spēku.

Vēl viena no svarīgākajām aksiālās rotācijas sekām ir rotācijas spēka veidošanās - Koriolisa spēki. 19. gadsimtā to pirmais aprēķināja franču zinātnieks mehānikas jomā G. Koriolis (1792-1843). Šis ir viens no inerces spēkiem, kas ieviests, lai ņemtu vērā kustīga atskaites sistēmas rotācijas ietekmi uz materiāla punkta relatīvo kustību. Tās ietekmi īsumā var izteikt šādi: katrs kustīgais ķermenis ziemeļu puslodē tiek novirzīts pa labi, bet dienvidu puslodē - pa kreisi. Pie ekvatora Koriolisa spēks ir nulle (3. att.).

Rīsi. 3. Koriolisa spēku darbība

Koriolisa spēka darbība attiecas uz daudzām ģeogrāfiskā apvalka parādībām. Tās novirzošais efekts ir īpaši pamanāms gaisa masu kustības virzienā. Zemes rotācijas novirzes spēka ietekmē abu pusložu mēreno platuma grādu vēji pārsvarā vēršas rietumu virzienā, bet tropiskajos platuma grādos - austrumu virzienā. Līdzīga Koriolisa spēka izpausme ir novērojama okeāna ūdeņu kustības virzienā. Ar šo spēku ir saistīta arī upju ieleju asimetrija (labais krasts parasti ir augsts ziemeļu puslodē, bet kreisais krasts dienvidu puslodē).

Zemes griešanās ap savu asi izraisa arī saules apgaismojuma kustību pa zemes virsmu no austrumiem uz rietumiem, t.i., dienas un nakts maiņu.

Dienas un nakts maiņa veido ikdienas ritmu dzīvajā un nedzīvajā dabā. Diennakts ritms ir cieši saistīts ar gaismas un temperatūras apstākļiem. Dienas temperatūras svārstības, dienas un nakts vēsmas u.c. ir labi zināmas arī dzīvajā dabā - fotosintēze iespējama tikai dienas laikā, lielākā daļa augu atver ziedus dažādās stundās; Daži dzīvnieki ir aktīvi dienas laikā, citi naktī. Arī cilvēka dzīve rit diennakts ritmā.

Vēl viena Zemes rotācijas ap savu asi sekas ir laika atšķirība dažādos mūsu planētas punktos.

Kopš 1884. gada tika pieņemts zonas laiks, tas ir, visa Zemes virsma tika sadalīta 24 laika zonās pa 15° katrā. Aiz muguras standarta laiksņemt katras zonas vidējā meridiāna vietējo laiku. Laiks kaimiņu laika joslās atšķiras par vienu stundu. Jostu robežas tiek novilktas, ņemot vērā politiskās, administratīvās un ekonomiskās robežas.

Nulles josta tiek uzskatīta par Griničas jostu (nosaukta pēc Griničas observatorijas netālu no Londonas), kas stiepjas abās galvenās meridiāna pusēs. Tiek ņemts vērā sākuma vai sākuma meridiāna laiks Universālais laiks.

Meridiāns 180° tiek uzskatīts par starptautisko datuma līnija- nosacīta līnija uz zemeslodes virsmas, kuras abās pusēs sakrīt stundas un minūtes, bet kalendārie datumi atšķiras par vienu dienu.

Lai racionālāk izmantotu dienas gaismu vasarā, 1930. gadā mūsu valstī ieviesa maternitātes laiks, vienu stundu pirms laika joslas. Lai to panāktu, pulksteņa rādītāji tika pārvietoti vienu stundu uz priekšu. Šajā sakarā Maskava, atrodoties otrajā laika joslā, dzīvo pēc trešās laika joslas laika.

Kopš 1981. gada no aprīļa līdz oktobrim laiks ir pārcelts vienu stundu uz priekšu. Šis ir tā sauktais vasaras laiks. Tas tiek ieviests, lai taupītu enerģiju. Vasarā Maskava ir divas stundas priekšā standarta laikam.

Laika joslas laiks, kurā atrodas Maskava, ir Maskava.

Zemes kustība ap Sauli

Rotējoties ap savu asi, Zeme vienlaikus pārvietojas ap Sauli, apli apbraucot 365 dienās 5 stundās 48 minūtēs 46 sekundēs. Šo periodu sauc astronomiskais gads.Ērtības labad tiek uzskatīts, ka gadā ir 365 dienas, un ik pēc četriem gadiem, kad no sešām stundām “uzkrājas” 24 stundas, gadā ir nevis 365, bet 366 dienas. Šis gads tiek saukts garais gads un februārim tiek pievienota viena diena.

Tiek saukts ceļš telpā, pa kuru Zeme pārvietojas ap Sauli orbītā(4. att.). Zemes orbīta ir eliptiska, tāpēc attālums no Zemes līdz Saulei nav nemainīgs. Kad Zeme ir iekšā perihelia(no grieķu val peri- tuvumā, tuvumā un helios- Saule) - Saulei tuvākais orbītas punkts - 3. janvārī attālums ir 147 miljoni km. Šobrīd ziemeļu puslodē ir ziema. Lielākais attālums no Saules iekšā afēlijs(no grieķu val aro- prom no un helios- Saule) - lielākais attālums no Saules - 5. jūlijs. Tas ir vienāds ar 152 miljoniem km. Šobrīd ziemeļu puslodē ir vasara.

Rīsi. 4. Zemes kustība ap Sauli

Zemes ikgadējā kustība ap Sauli tiek novērota, nepārtraukti mainoties Saules novietojumam debesīs - mainās Saules augstums pusdienlaikā un tās saullēkta un saulrieta stāvoklis, gaismas un tumšās daļas ilgums. diena mainās.

Pārvietojoties orbītā, zemes ass virziens nemainās vienmēr ir vērsts uz Ziemeļzvaigzni.

Attāluma no Zemes līdz Saulei izmaiņu rezultātā, kā arī Zemes ass slīpuma dēļ pret tās kustības ap Sauli plakni, visa gada garumā uz Zemes tiek novērots nevienmērīgs Saules starojuma sadalījums. Tā notiek gadalaiku maiņa, kas raksturīga visām planētām, kuru rotācijas ass ir sasvērta pret savas orbītas plakni. (ekliptika) atšķiras no 90°. Planētas orbitālais ātrums ziemeļu puslodē ir lielāks ziemā un mazāks vasarā. Tāpēc ziemas pusgads ilgst 179 dienas, bet vasaras pusgads - 186 dienas.

Zemes kustības ap Sauli un Zemes ass sasvēršanās pret orbītas plakni par 66,5° rezultātā mūsu planēta piedzīvo ne tikai gadalaiku maiņu, bet arī dienas un nakts garuma maiņu.

Zemes griešanās ap Sauli un gadalaiku maiņa uz Zemes ir parādīta attēlā. 81 (ekvinokcijas un saulgrieži atbilstoši gadalaikiem ziemeļu puslodē).

Tikai divas reizes gadā - ekvinokcijas dienās dienas un nakts garums visā Zemē ir gandrīz vienāds.

Ekvinokcija- laika moments, kurā Saules centrs tās šķietamās ikgadējās kustības laikā pa ekliptiku šķērso debess ekvatoru. Ir pavasara un rudens ekvinokcijas.

Zemes rotācijas ass slīpums ap Sauli ekvinokcijas dienās no 20. līdz 21. martam un no 22. līdz 23. septembrim izrādās neitrāls attiecībā pret Sauli, un planētas daļas, kas ir pret to, ir vienmērīgi apgaismotas no pola līdz. stabs (5. att.). Saules stari krīt vertikāli pie ekvatora.

Garākā diena un īsākā nakts ir vasaras saulgriežos.

Rīsi. 5. Zemes apgaismojums ar Sauli ekvinokcijas dienās

Saulgrieži- brīdis, kad Saules centrs iet garām ekliptikas punktiem, kas atrodas vistālāk no ekvatora (saulgriežu punkti). Ir vasaras un ziemas saulgrieži.

Vasaras saulgriežu dienā, no 21. līdz 22. jūnijam, Zeme ieņem stāvokli, kurā tās ass ziemeļu gals ir nosvērts pret Sauli. Un stari vertikāli krīt nevis uz ekvatoru, bet uz ziemeļu tropu, kura platums ir 23°27". Visu diennakti ir izgaismoti ne tikai polārie apgabali, bet arī telpa aiz tiem līdz 66° platuma grādiem. 33" (polārais loks). Dienvidu puslodē šobrīd ir apgaismota tikai tā daļa, kas atrodas starp ekvatoru un dienvidu polāro loku (66°33"). Aiz tās šajā dienā nav apgaismota zemes virsma.

Ziemas saulgriežu dienā, 21. – 22. decembrī, viss notiek otrādi (6. att.). Saules stari jau vertikāli krīt uz dienvidu tropiem. Dienvidu puslodē apgaismotie apgabali atrodas ne tikai starp ekvatoru un tropiem, bet arī ap Dienvidpolu. Šāda situācija turpinās līdz pavasara ekvinokcijas dienai.

Rīsi. 6. Zemes izgaismošana ziemas saulgriežos

Divās Zemes paralēlēs saulgriežu dienās Saule pusdienlaikā atrodas tieši virs novērotāja galvas, t.i., zenītā. Tādas paralēles sauc tropos. Ziemeļtropā (23° Z) Saule zenītā atrodas 22. jūnijā, dienvidu tropā (23° S) – 22. decembrī.

Pie ekvatora diena vienmēr ir vienāda ar nakti. Saules staru krišanas leņķis uz zemes virsmas un dienas garums tur mainās maz, tāpēc gadalaiku maiņa nav izteikta.

Arktiskie loki ievērojamas ar to, ka tās ir apgabalu robežas, kur ir polāras dienas un naktis.

Polārā diena- periods, kad Saule nenokrīt zem horizonta. Jo tālāk pols atrodas no polārā loka, jo garāka ir polārā diena. Polārā loka platumā (66,5°) tas ilgst tikai vienu dienu, bet polā - 189 dienas. Ziemeļu puslodē polārā loka platuma grādos polārā diena tiek novērota 22. jūnijā, vasaras saulgriežu dienā, bet dienvidu puslodē, Dienvidu polārā loka platuma grādos, 22. decembrī.

polārā nakts ilgst no vienas dienas polārā loka platuma grādos līdz 176 dienām polos. Polārajā naktī Saule neparādās virs horizonta. Ziemeļu puslodē pie polārā loka platuma šī parādība novērojama 22. decembrī.

Nav iespējams neievērot tik brīnišķīgu dabas parādību kā baltās naktis. Baltās naktis- tās ir gaišas vasaras sākuma naktis, kad vakara rītausma saplūst ar rītu un krēsla ilgst visu nakti. Tie tiek novēroti abās puslodēs platuma grādos, kas pārsniedz 60°, kad Saules centrs pusnaktī nokrītas zem horizonta ne vairāk kā par 7°. Sanktpēterburgā (ap 60° Z) baltās naktis ilgst no 11. jūnija līdz 2. jūlijam, Arhangeļskā (64° Z) - no 13. maija līdz 30. jūlijam.

Sezonālais ritms saistībā ar ikgadējo kustību galvenokārt ietekmē zemes virsmas apgaismojumu. Atkarībā no Saules augstuma izmaiņām virs horizonta uz Zemes ir pieci apgaismojuma zonas. Karstā zona atrodas starp ziemeļu un dienvidu tropiem (vēža tropu un Mežāža tropu), aizņem 40% no zemes virsmas un izceļas ar lielāko siltuma daudzumu, kas nāk no Saules. Starp tropiem un polārajiem lokiem dienvidu un ziemeļu puslodē ir mērenas gaismas zonas. Šeit jau ir izteikti gadalaiki: jo tālāk no tropiem, jo ​​īsāka un vēsāka vasara, jo garāka un aukstāka ziema. Polārās zonas ziemeļu un dienvidu puslodē ierobežo polārie loki. Šeit Saules augstums virs horizonta ir zems visu gadu, tāpēc saules siltuma daudzums ir minimāls. Polārajām zonām raksturīgas polāras dienas un naktis.

Atkarībā no Zemes ikgadējās kustības ap Sauli, ne tikai gadalaiku maiņa un ar to saistītais zemes virsmas apgaismojuma nevienmērīgums pāri platuma grādiem, bet arī nozīmīga daļa no ģeogrāfiskajā apvalkā notiekošajiem procesiem: sezonālās laikapstākļu izmaiņas, upju un ezeru režīms, augu un dzīvnieku dzīves ritmi, lauksaimniecības darbu veidi un laiks.

Kalendārs.Kalendārs- sistēma ilgu laika periodu aprēķināšanai. Šīs sistēmas pamatā ir periodiskas dabas parādības, kas saistītas ar debess ķermeņu kustību. Kalendārā tiek izmantotas astronomiskas parādības - gadalaiku maiņa, diena un nakts, un izmaiņas Mēness fāzēs. Pirmais kalendārs bija ēģiptiešu kalendārs, kas izveidots 4. gadsimtā. BC e. 45. gada 1. janvārī Jūlijs Cēzars ieviesa Jūlija kalendāru, kuru joprojām izmanto Krievijas pareizticīgā baznīca. Sakarā ar to, ka Jūlija gada garums ir par 11 minūtēm 14 sekundēm garāks nekā astronomiskais, līdz 16. gs. sakrājās 10 dienu “kļūda” - pavasara ekvinokcijas diena nebija 21. martā, bet gan 11. martā. Šī kļūda tika izlabota 1582. gadā ar pāvesta Gregora XIII dekrētu. Dienu skaitīšana tika pārcelta par 10 dienām, un dienu pēc 4. oktobra tika noteikts uzskatīt par piektdienu, bet nevis 5., bet 15. oktobri. Pavasara ekvinokcija atkal tika atgriezta 21. martā, un kalendāru sāka saukt par Gregora kalendāru. Tas tika ieviests Krievijā 1918. gadā. Tomēr tam ir arī vairāki trūkumi: nevienlīdzīgs mēnešu garums (28, 29, 30, 31 diena), ceturkšņu nevienlīdzība (90, 91, 92 dienas), nevienlīdzība mēneši pēc nedēļas dienām.

Miljardiem gadu, dienu no dienas, Zeme griežas ap savu asi. Tas padara saullēktus un saulrietus par ikdienišķu dzīvi uz mūsu planētas. Zeme to ir darījusi kopš tās veidošanās pirms 4,6 miljardiem gadu. Un turpinās to darīt, līdz beigs pastāvēt. Tas, iespējams, notiks, kad Saule pārvērtīsies par sarkanu milzi un aprīs mūsu planētu. Bet kāpēc Zeme?

Kāpēc Zeme griežas?

Zeme veidojās no gāzes un putekļu diska, kas riņķoja ap jaundzimušo Sauli. Pateicoties šim telpiskajam diskam, putekļi un iežu daļiņas sakrita kopā, veidojot Zemi. Zemei augot, kosmosa ieži turpināja sadurties ar planētu. Un viņiem bija ietekme uz to, kas lika mūsu planētai griezties. Un tā kā visas sākotnējās Saules sistēmas gruveši riņķoja ap Sauli aptuveni vienā virzienā, sadursmes, kuru rezultātā Zeme (un lielākā daļa citu Saules sistēmas ķermeņu) griezās, to pagrieza tajā pašā virzienā.

Gāzes un putekļu disks

Rodas pamatots jautājums: kāpēc pats gāzes putekļu disks griezās? Saule un Saules sistēma izveidojās brīdī, kad putekļu un gāzes mākonis sava svara ietekmē sāka kļūt blīvāks. Lielākā daļa gāzes apvienojās, lai kļūtu par Sauli, un atlikušais materiāls izveidoja planētu disku, kas to ieskauj. Pirms tās veidošanās gāzes molekulas un putekļu daļiņas vienmērīgi pārvietojās tās robežās visos virzienos. Bet kādā brīdī nejauši dažas gāzes un putekļu molekulas apvienoja savu enerģiju vienā virzienā. Tas noteica diska griešanās virzienu. Kad gāzes mākonis sāka saspiesties, tā rotācija paātrinājās. Tas pats process notiek, kad slidotāji sāk griezties ātrāk, ja viņi piespiež rokas tuvāk ķermenim.

Kosmosā nav daudz faktoru, kas var izraisīt planētu rotāciju. Tāpēc, tiklīdz tie sāk griezties, šis process neapstājas. Rotējošajai jaunajai Saules sistēmai ir liels leņķiskais impulss. Šis raksturlielums raksturo objekta tendenci turpināt griezties. Var pieņemt, ka visas eksoplanētas, iespējams, arī sāk griezties vienā virzienā ap savām zvaigznēm, kad veidojas to planētu sistēma.

Un mēs griežamies otrādi!

Interesanti, ka Saules sistēmā dažu planētu rotācijas virziens ir pretējs to kustībai ap Sauli. Venera griežas pretējā virzienā attiecībā pret Zemi. Un Urāna rotācijas ass ir sasvērta par 90 grādiem. Zinātnieki līdz galam neizprot procesus, kuru dēļ šīs planētas ieguva šādus rotācijas virzienus. Bet viņiem ir daži minējumi. Iespējams, ka Venera šo rotāciju saņēmusi sadursmes rezultātā ar citu kosmisko ķermeni tās veidošanās agrīnā stadijā. Vai varbūt Venera sāka griezties tāpat kā citas planētas. Taču laika gaitā Saules gravitācija sāka palēnināt tās rotāciju blīvo mākoņu dēļ. Kas apvienojumā ar berzi starp planētas kodolu un tās apvalku izraisīja planētas griešanos otrā virzienā.

Urāna gadījumā zinātnieki ierosināja, ka planēta sadūrās ar milzīgām akmeņainām atlūzām. Vai varbūt ar vairākiem dažādiem objektiem, kas mainīja savu rotācijas asi.

Neskatoties uz šādām anomālijām, ir skaidrs, ka visi objekti telpā griežas vienā vai otrā virzienā.

Viss griežas

Asteroīdi griežas. Zvaigznes griežas. Saskaņā ar NASA datiem, galaktikas arī rotē. Saules sistēmai ir nepieciešami 230 miljoni gadu, lai pabeigtu vienu apgriezienu ap Piena ceļa centru. Daži no visātrāk griežošajiem objektiem Visumā ir blīvi, apaļi objekti, ko sauc par pulsāriem. Tās ir masīvu zvaigžņu paliekas. Daži pilsētas izmēra pulsāri var griezties ap savu asi simtiem reižu sekundē. Ātrākais un slavenākais no tiem, kas atklāts 2006. gadā un saukts par Terzan 5ad, griežas 716 reizes sekundē.

Melnie caurumi to var izdarīt vēl ātrāk. Tiek uzskatīts, ka viens no tiem, ko sauc par GRS 1915+105, spēj griezties no 920 līdz 1150 reizēm sekundē.

Tomēr fizikas likumi ir nepielūdzami. Visas rotācijas galu galā palēninās. Kad tas griezās ap savu asi ar ātrumu vienu apgriezienu ik pēc četrām dienām. Šodien mūsu zvaigznei ir vajadzīgas apmēram 25 dienas, lai pabeigtu vienu apgriezienu. Zinātnieki uzskata, ka iemesls tam ir Saules magnētiskā lauka mijiedarbība ar saules vēju. Tas palēnina tā rotāciju.

Arī Zemes rotācija palēninās. Mēness gravitācija ietekmē Zemi tā, ka tā lēnām palēnina tās rotāciju. Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka pēdējo 2740 gadu laikā Zemes rotācija kopumā ir palēninājusies par aptuveni 6 stundām. Tas ir tikai 1,78 milisekundes gadsimta laikā.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.

Zeme ir sfēriska, tomēr tā nav ideāla sfēra. Rotācijas dēļ planēta ir nedaudz saplacināta pie poliem, šādu figūru parasti sauc par sferoīdu vai ģeoīdu - “kā zeme”.

Zeme ir milzīga, tās lielumu ir grūti iedomāties. Mūsu planētas galvenie parametri ir šādi:

• Diametrs - 12570 km
• Ekvatora garums - 40076 km
• Jebkura meridiāna garums ir 40008 km
• Zemes kopējā platība ir 510 miljoni km2
• Stabu rādiuss - 6357 km
• Ekvatora rādiuss - 6378 km

Zeme vienlaikus griežas ap sauli un ap savu asi.

Kādus Zemes kustības veidus jūs zināt?
Zemes ikgadējā un ikdienas rotācija

Zemes rotācija ap savu asi

Zeme griežas ap slīpu asi virzienā no rietumiem uz austrumiem.

Pusi zemeslodes apgaismo saule, tur tajā laikā ir diena, otra puse ir ēnā, tur ir nakts. Sakarā ar Zemes rotāciju notiek dienas un nakts cikls. Zeme veic vienu apgriezienu ap savu asi 24 stundās – diennaktī.

Rotācijas dēļ kustīgās straumes (upes, vēji) tiek novirzītas ziemeļu puslodē pa labi, bet dienvidu puslodē - pa kreisi.

Zemes rotācija ap Sauli

Zeme griežas ap Sauli pa apļveida orbītu, veicot pilnu apgriezienu 1 gada laikā. Zemes ass nav vertikāla, tā ir nosvērta 66,5° leņķī pret orbītu, šis leņķis paliek nemainīgs visu rotācijas laiku. Šīs rotācijas galvenās sekas ir gadalaiku maiņa.

Apskatīsim Zemes rotācijas ap Sauli galējos punktus.

• 22. decembris- Ziemas saulgrieži. Dienvidu trops šobrīd ir vistuvāk saulei (saule atrodas zenītā) - tāpēc dienvidu puslodē ir vasara, bet ziemeļu puslodē - ziema. Dienvidu puslodē naktis ir īsas 22. decembrī, dienvidu polārajā lokā diena ilgst 24 stundas, nakts nenāk. Ziemeļu puslodē polārajā lokā viss ir otrādi, nakts ilgst 24 stundas.
• 22. jūnijs- vasaras saulgriežu diena. Ziemeļu trops ir vistuvāk saulei, ziemeļu puslodē ir vasara, bet dienvidu puslodē - ziema. Dienvidu polārajā lokā nakts ilgst 24 stundas, bet ziemeļu lokā nakts nav vispār.
• 21.marts, 23.septembris- pavasara un rudens ekvinokcijas dienas. Ekvators ir vistuvāk saulei diena ir vienāda ar nakti abās puslodēs.

Zemes rotācija ap savu asi un ap Sauli Vikipēdijas Zemes forma un izmēri
Vietnes meklēšana:

gads

Laiks viena revolūcija Zeme apkārt Sv . Ikgadējās kustības procesā mūsu planēta ievācas telpa ar vidējo ātrumu 29,765 km/s, t.i. vairāk nekā 100 000 km/h.

anomālisks

Anomālisks gads ir periods laiks starp divām secīgām piespēlēm Zeme viņa perihēlijs . Tās ilgums ir 365,25964 dienas . Tas ir aptuveni par 27 minūtēm ilgāks nekā darbības laiks tropisks(skatīt šeit) gadi. To izraisa nepārtraukta perihēlija punkta stāvokļa maiņa. Pašreizējā laika periodā Zeme šķērso perihēlija punktu 2. janvārī

garais gads

Katru ceturto gadu, kā pašlaik izmanto lielākajā daļā pasaules valstu kalendārs ir papildu diena - 29. februāris - un to sauc par lēcienu. Tā ieviešanas nepieciešamība ir saistīta ar to, ka Zeme veic vienu apgriezienu apkārt Sv periodam, kas nav vienāds ar veselu skaitli dienas . Ikgadējā kļūda ir gandrīz ceturtdaļa dienas un ik pēc četriem gadiem to kompensē ar “papildu dienas” ieviešanu. Skatīt arī Gregora kalendārs .

siderāls (zvaigžņu)

Laiks apgrozījums Zeme apkārt Sv koordinātu sistēmā “fiksēts zvaigznes ”, t.i., it kā “skatoties uz Saules sistēma no ārpuses." 1950. gadā tas bija vienāds ar 365 dienas , 6 stundas, 9 minūtes, 9 sekundes.

Citu pievilcības traucējošā ietekmē planētas , galvenokārt Jupiters Un Saturns , gada garums ir pakļauts vairāku minūšu svārstībām.

Turklāt gada garums samazinās par 0,53 sekundēm uz simts gadiem. Tas notiek tāpēc, ka Zeme plūdmaiņu spēku ietekmē palēnina Saules rotāciju ap savu asi (sk. Ebbs un plūsmas ). Taču saskaņā ar leņķiskā impulsa saglabāšanas likumu to kompensē tas, ka Zeme attālinās no Saules un saskaņā ar otro Keplera likums tā cirkulācijas periods palielinās.

tropisks

Zeme griežas ap slīpu asi virzienā no rietumiem uz austrumiem. Pusi zemeslodes izgaismo saule, tur tajā laikā ir diena, otra puse ir ēnā, tur ir nakts. Sakarā ar Zemes rotāciju notiek dienas un nakts cikls. Zeme veic vienu apgriezienu ap savu asi 24 stundās – diennaktī.

Rotācijas dēļ kustīgās straumes (upes, vēji) tiek novirzītas ziemeļu puslodē pa labi, bet dienvidu puslodē - pa kreisi.

Zemes rotācija ap Sauli

Zeme griežas ap Sauli pa apļveida orbītu, veicot pilnu apgriezienu 1 gada laikā. Zemes ass nav vertikāla, tā ir nosvērta 66,5° leņķī pret orbītu, šis leņķis paliek nemainīgs visu rotācijas laiku. Šīs rotācijas galvenās sekas ir gadalaiku maiņa.

Apsveriet Zemes rotāciju ap Sauli.

• 22. decembris- Ziemas saulgrieži. Dienvidu trops šobrīd ir vistuvāk saulei (saule atrodas zenītā) - tāpēc dienvidu puslodē ir vasara, bet ziemeļu puslodē - ziema. Dienvidu puslodē naktis ir īsas 22. decembrī, dienvidu polārajā lokā diena ilgst 24 stundas, nakts nenāk. Ziemeļu puslodē polārajā lokā viss ir otrādi, nakts ilgst 24 stundas.
• 22. jūnijs- vasaras saulgriežu diena. Ziemeļu trops ir vistuvāk saulei, ziemeļu puslodē ir vasara, bet dienvidu puslodē - ziema. Dienvidu polārajā lokā nakts ilgst 24 stundas, bet ziemeļu lokā nakts nav vispār.
• 21.marts, 23.septembris- pavasara un rudens ekvinokcijas dienas. Ekvators ir vistuvāk saulei diena ir vienāda ar nakti abās puslodēs.