A velocidade da Terra em torno do Sol é de km por segundo. Movimentos básicos da terra

A órbita da Terra é a trajetória de sua rotação ao redor do Sol, seu formato é uma elipse, está localizada em média a uma distância de 150 milhões de quilômetros do Sol (a distância máxima é chamada de afélio - 152 milhões de km, a mínima - periélio , 147 milhões de km).

A Terra completa uma revolução completa em torno do Sol, com 940 milhões de km de comprimento, movendo-se de oeste para leste a uma velocidade média de 108.000 km/h em 365 dias, 6 horas, 9 minutos e 9 segundos, ou um ano sideral.

O movimento do planeta em sua órbita ao redor do Sol e o ângulo de inclinação do eixo de rotação em relação ao plano onde os corpos celestes se movem afetam diretamente a mudança das estações e a desigualdade entre dia e noite.

Características da rotação da Terra em torno do Sol

(Estrutura do Sistema Solar)

Antigamente, os astrônomos acreditavam que a Terra estava localizada no centro do Universo e todos os corpos celestes giravam em torno dela; esta teoria foi chamada de geocêntrica. Foi desmascarado pelo astrônomo polonês Nicolau Copérnico em 1534, que criou um modelo heliocêntrico do mundo, que provou que o Sol não pode girar em torno da Terra, por mais que Ptolomeu, Aristóteles e seus seguidores quisessem.

A Terra gira em torno do Sol ao longo de uma trajetória elíptica chamada órbita, seu comprimento é de cerca de 940 milhões de km e o planeta percorre essa distância em 365 dias, 6 horas, 9 minutos e 9 segundos. Depois de quatro anos, essas seis horas se acumulam por dia, são somadas ao ano como mais um dia (29 de fevereiro), tal ano é um ano bissexto.

(Periélio e afélio)

Durante o período de movimento ao longo de uma determinada trajetória, a distância da Terra ao Sol pode ser máxima (esse fenômeno ocorre no dia 3 de julho e é denominado afélio ou apoélio) - 152 milhões. km ou mínimo - 147 milhões. km (ocorre em 3 de janeiro, denominado periélio), mas isso não é, como se poderia supor erroneamente, uma consequência da mudança das estações.

Mudança de estações

Devido à inclinação do eixo da Terra em relação ao plano de sua órbita ao redor do Sol em 66,5º, a superfície terrestre recebe uma quantidade desigual de calor e luz, o que provoca a mudança das estações e mudanças na duração do dia e da noite.

Observação:

• O ângulo de inclinação do eixo da Terra em relação ao eixo da eclíptica = 23,44º graus ( inclinação do eixo de rotação da Terra)
• O ângulo de inclinação do eixo da Terra em relação ao plano de sua órbita ao redor do Sol = 66,56º graus ( determina as mudanças climáticas das estações ao longo do ano)

Os dias e as noites equatoriais são sempre igualmente longos, duram 12 horas.

Velocidade da Terra se movendo em órbita

Revolução da Terra em torno do Sol: 365 dias 6 horas 9 minutos e 9 segundos

Velocidade média da Terra em sua órbita ao redor do Sol: 30 km/s ou 108.000 km/h (é 1/10000 da velocidade da luz)

Para efeito de comparação, o diâmetro do nosso planeta é de 12.700 km, com essa velocidade é possível percorrer essa distância em 7 minutos, e a distância da Terra à Lua (384 mil km) em quatro horas. Afastando-se do Sol durante o período do afélio, a velocidade da Terra diminui para 29,3 km/s, e durante o período do periélio acelera para 30,3 km/s.

Equinócios de primavera e outono

• 20 de março- equinócio de primavera
• 22 de setembro- equinócio de outono
• 21 de junho solstício de verão
• 22 de dezembro- solstício de inverno

Os locais onde o plano do equador celeste cruza o plano da eclíptica são designados pelos pontos vernais ( 20 de março) e equinócio de outono ( 22 de setembro), os dias e as noites são igualmente longos, e as áreas dos hemisférios voltadas para o Sol são uniformemente iluminadas e aquecidas, os raios do Sol incidem sobre a linha do equador em um ângulo de 90º. O início astronômico da primavera e do outono nos hemisférios correspondentes é calculado usando as datas dos equinócios da primavera e do outono.

Há também pontos de verão ( 21 de junho) e inverno ( 22 de dezembro) solstício, os raios do Sol tornam-se perpendiculares não à linha do equador, mas aos trópicos sul e norte (os paralelos sul e norte são 23,5º). No dia do solstício de verão, 21 de junho, no Hemisfério Norte, até paralelos 66,5, o dia é mais longo que a noite, no Hemisfério Sul, a noite é mais longa que o dia, esta data é o início astronômico do verão nas latitudes norte e inverno nas latitudes sul.

No dia 22 de dezembro (dia do solstício de inverno) no Hemisfério Sul até o paralelo 66,5 a duração do dia é maior, no Hemisfério Norte até o mesmo paralelo é mais curta. A data do solstício de inverno é o início astronômico do inverno no Hemisfério Norte e o início do verão no Hemisfério Sul.

A Terra está em constante movimento, girando em torno do Sol e em torno de seu próprio eixo. Este movimento e a inclinação constante do eixo da Terra (23,5°) determinam muitos dos efeitos que observamos como fenómenos normais: noite e dia (devido à rotação da Terra sobre o seu eixo), a mudança das estações (devido à inclinação do eixo da Terra) e clima diferente em áreas diferentes. Os globos podem ser girados e seu eixo é inclinado como o eixo da Terra (23,5°), então com a ajuda de um globo você pode traçar o movimento da Terra em torno de seu eixo com bastante precisão, e com a ajuda do sistema Terra-Sol você pode rastrear o movimento da Terra em torno do Sol.

Rotação da Terra em torno de seu eixo

A Terra gira em seu próprio eixo de oeste para leste (no sentido anti-horário quando vista do Pólo Norte). A Terra leva 23 horas, 56 minutos e 4,09 segundos para completar uma rotação completa em seu próprio eixo. O dia e a noite são causados ​​pela rotação da Terra. A velocidade angular de rotação da Terra em torno de seu eixo, ou o ângulo através do qual qualquer ponto da superfície da Terra gira, é o mesmo. São 15 graus em uma hora. Mas a velocidade linear de rotação em qualquer lugar do equador é de aproximadamente 1.669 quilômetros por hora (464 m/s), diminuindo para zero nos pólos. Por exemplo, a velocidade de rotação na latitude 30° é 1445 km/h (400 m/s).
Não notamos a rotação da Terra pela simples razão de que paralelamente e simultaneamente conosco todos os objetos ao nosso redor se movem na mesma velocidade e não há movimentos “relativos” dos objetos ao nosso redor. Se, por exemplo, um navio se move uniformemente, sem aceleração ou frenagem, pelo mar com tempo calmo e sem ondas na superfície da água, não sentiremos de forma alguma como tal navio se move se estivermos em uma cabine sem um vigia, já que todos os objetos dentro da cabine se moverão paralelamente a nós e ao navio.

Movimento da Terra em torno do Sol

Embora a Terra gire em seu próprio eixo, ela também gira em torno do Sol de oeste para leste no sentido anti-horário quando vista do pólo norte. A Terra leva um ano sideral (cerca de 365,2564 dias) para completar uma revolução completa em torno do Sol. O caminho da Terra ao redor do Sol é chamado de órbita da Terra e esta órbita não é perfeitamente redonda. A distância média da Terra ao Sol é de aproximadamente 150 milhões de quilômetros, e essa distância varia até 5 milhões de quilômetros, formando uma pequena órbita oval (elipse). O ponto na órbita da Terra mais próximo do Sol é chamado de Periélio. A Terra passa deste ponto no início de janeiro. O ponto da órbita da Terra mais distante do Sol é denominado Afélio. A Terra passa por este ponto no início de julho.
Como nossa Terra se move ao redor do Sol ao longo de uma trajetória elíptica, a velocidade ao longo da órbita muda. Em julho, a velocidade é mínima (29,27 km/seg) e após passar pelo afélio (ponto vermelho superior na animação) começa a acelerar, e em janeiro a velocidade é máxima (30,27 km/seg) e começa a desacelerar após passar periélio (ponto vermelho inferior).
Enquanto a Terra dá uma volta ao redor do Sol, ela percorre uma distância igual a 942 milhões de quilômetros em 365 dias, 6 horas, 9 minutos e 9,5 segundos, ou seja, corremos junto com a Terra ao redor do Sol a uma velocidade média de 30 km por segundo (ou 107.460 km por hora) e, ao mesmo tempo, a Terra gira em torno de seu próprio eixo uma vez a cada 24 horas (365 vezes por ano).
Na verdade, se considerarmos o movimento da Terra de forma mais escrupulosa, ele é muito mais complexo, pois a Terra é influenciada por vários fatores: a rotação da Lua em torno da Terra, a atração de outros planetas e estrelas.

Você está sentado, em pé ou deitado lendo este artigo e não sente que a Terra está girando em torno de seu eixo a uma velocidade vertiginosa – aproximadamente 1.700 km/h no equador. No entanto, a velocidade de rotação não parece tão rápida quando convertida para km/s. O resultado é 0,5 km/s – uma falha quase imperceptível no radar, em comparação com outras velocidades ao nosso redor.

Assim como outros planetas do sistema solar, a Terra gira em torno do Sol. E para permanecer em sua órbita, ele se move a uma velocidade de 30 km/s. Vénus e Mercúrio, que estão mais próximos do Sol, movem-se mais rapidamente, Marte, cuja órbita passa atrás da órbita da Terra, move-se muito mais lentamente.

Mas mesmo o Sol não fica no mesmo lugar. Nossa galáxia, a Via Láctea, é enorme, massiva e também móvel! Todas as estrelas, planetas, nuvens de gás, partículas de poeira, buracos negros, matéria escura - tudo isso se move em relação a um centro de massa comum.

Segundo os cientistas, o Sol está localizado a uma distância de 25.000 anos-luz do centro da nossa galáxia e se move em uma órbita elíptica, fazendo uma revolução completa a cada 220-250 milhões de anos. Acontece que a velocidade do Sol é de cerca de 200-220 km/s, o que é centenas de vezes superior à velocidade da Terra em torno do seu eixo e dezenas de vezes superior à velocidade do seu movimento em torno do Sol. É assim que se parece o movimento do nosso sistema solar.

A galáxia está estacionária? De novo não. Objetos espaciais gigantes têm uma grande massa e, portanto, criam fortes campos gravitacionais. Dê algum tempo ao Universo (e já o temos há cerca de 13,8 bilhões de anos), e tudo começará a se mover na direção de maior gravidade. É por isso que o Universo não é homogêneo, mas consiste em galáxias e grupos de galáxias.

O que isso significa para nós?

Isso significa que a Via Láctea é puxada em sua direção por outras galáxias e grupos de galáxias localizadas nas proximidades. Isto significa que objetos massivos dominam o processo. E isso significa que não só a nossa galáxia, mas também todos ao nosso redor são influenciados por esses “tratores”. Estamos cada vez mais perto de compreender o que nos acontece no espaço exterior, mas ainda nos faltam factos, por exemplo:

• quais foram as condições iniciais sob as quais o Universo começou;
• como as diferentes massas da galáxia se movem e mudam ao longo do tempo;
• como a Via Láctea e as galáxias e aglomerados circundantes foram formados;
• e como isso está acontecendo agora.

No entanto, existe um truque que nos ajudará a descobrir isso.

O Universo está repleto de radiação relíquia com temperatura de 2,725 K, que foi preservada desde o Big Bang. Aqui e ali há pequenos desvios - cerca de 100 μK, mas a temperatura geral de fundo é constante.

Isto acontece porque o Universo foi formado pelo Big Bang há 13,8 mil milhões de anos e ainda está em expansão e a arrefecer.

380.000 anos após o Big Bang, o Universo esfriou a uma temperatura tal que a formação de átomos de hidrogênio se tornou possível. Antes disso, os fótons interagiam constantemente com outras partículas de plasma: colidiam com elas e trocavam energia. À medida que o Universo esfriava, havia menos partículas carregadas e mais espaço entre elas. Os fótons foram capazes de se mover livremente no espaço. A radiação CMB são fótons que foram emitidos pelo plasma em direção à futura localização da Terra, mas escaparam do espalhamento porque a recombinação já havia começado. Eles chegam à Terra através do espaço do Universo, que continua a se expandir.

Você mesmo pode “ver” essa radiação. A interferência que ocorre em um canal de TV vazio se você usar uma antena simples que se parece com orelhas de coelho é de 1% causada pelo CMB.

Ainda assim, a temperatura do fundo da relíquia não é a mesma em todas as direções. De acordo com os resultados da pesquisa da missão Planck, a temperatura difere ligeiramente nos hemisférios opostos da esfera celeste: é ligeiramente mais alta em partes do céu ao sul da eclíptica - cerca de 2,728 K, e mais baixa na outra metade - cerca de 2.722 mil.

Esta diferença é quase 100 vezes maior do que outras variações de temperatura observadas na CMB e é enganosa. Por que isso está acontecendo? A resposta é óbvia - esta diferença não se deve a flutuações na radiação cósmica de fundo em micro-ondas, mas sim porque há movimento!

Quando você se aproxima de uma fonte de luz ou ela se aproxima de você, as linhas espectrais no espectro da fonte mudam para ondas curtas (desvio violeta), quando você se afasta dela ou ela se afasta de você, as linhas espectrais mudam para ondas longas (deslocamento vermelho ).

A radiação CMB não pode ser mais ou menos energética, o que significa que estamos nos movendo pelo espaço. O efeito Doppler ajuda a determinar que o nosso Sistema Solar está se movendo em relação à CMB a uma velocidade de 368 ± 2 km/s, e o grupo local de galáxias, incluindo a Via Láctea, a Galáxia de Andrômeda e a Galáxia do Triângulo, está se movendo a uma velocidade velocidade de 627 ± 22 km/s em relação ao CMB. Estas são as chamadas velocidades peculiares das galáxias, que chegam a várias centenas de km/s. Além delas, existem também velocidades cosmológicas devidas à expansão do Universo e calculadas segundo a lei de Hubble.

Graças à radiação residual do Big Bang, podemos observar que tudo no Universo está em constante movimento e mudança. E a nossa galáxia é apenas parte deste processo.

A Terra está em constante movimento: ela gira em torno de seu eixo e em torno do Sol. É graças a isso que ocorre a mudança do dia e da noite na Terra, bem como a mudança das estações. Vamos falar mais detalhadamente sobre a velocidade com que a Terra se move em torno de seu eixo e a velocidade da Terra em torno do Sol.

A que velocidade a Terra gira?

Em 23 horas, 56 minutos e 4 segundos, nosso planeta dá uma volta completa em torno de seu eixo, por isso essa rotação é chamada de diária. Todo mundo sabe que durante um determinado período de tempo na Terra, o dia tem tempo de dar lugar à noite.

No equador a velocidade de rotação mais alta é de 1670 km/h. Mas essa velocidade não pode ser chamada de constante, pois varia em diferentes locais do planeta. Por exemplo, a velocidade é mais baixa nos Pólos Norte e Sul - pode cair para zero.

A velocidade de rotação da Terra em torno do Sol é de aproximadamente 108.000 km/h ou 30 km/s. Em sua órbita ao redor do Sol, nosso planeta percorre 150 ml. km. Nosso planeta dá uma volta completa ao redor da estrela em 365 dias, 5 horas, 48 ​​minutos, 46 segundos, então cada quarto ano é um ano bissexto, ou seja, um dia a mais.

A velocidade da Terra é considerada um valor relativo: só pode ser calculada em relação ao Sol, ao seu próprio eixo e à Via Láctea. É instável e tende a mudar em relação a outro objeto cósmico.

Um fato interessante é que a duração do dia em abril e novembro difere do padrão em 0,001 s.

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 ), Onde R e (\estilo de exibição R_(e))= 6378,1 km - raio equatorial, R p (\estilo de exibição R_(p))= 6356,8 km - raio polar.

• Um avião voando nesta velocidade de leste a oeste (a uma altitude de 12 km: 936 km/h na latitude de Moscou, 837 km/h na latitude de São Petersburgo) estará em repouso no referencial inercial.
• A superposição da rotação da Terra em torno de seu eixo com período de um dia sideral e em torno do Sol com período de um ano leva à desigualdade dos dias solares e siderais: a duração do dia solar médio é de exatamente 24 horas, que é 3 minutos e 56 segundos a mais que o dia sideral.

Significado físico e confirmação experimental

O significado físico da rotação da Terra em torno de seu eixo

Como qualquer movimento é relativo, é necessário indicar um referencial específico em relação ao qual se estuda o movimento de um determinado corpo. Quando dizem que a Terra gira em torno de um eixo imaginário, isso significa que ela realiza um movimento rotacional em relação a qualquer referencial inercial, e o período dessa rotação é igual a um dia sideral - o período de uma revolução completa da Terra ( esfera celeste) em relação à esfera celeste (Terra).

Todas as evidências experimentais da rotação da Terra em torno de seu eixo se resumem à prova de que o sistema de referência associado à Terra é um sistema de referência não inercial de um tipo especial - um sistema de referência que realiza movimento rotacional em relação aos sistemas de referência inerciais.

Ao contrário do movimento inercial (isto é, movimento retilíneo uniforme em relação aos referenciais inerciais), para detectar o movimento não inercial de um laboratório fechado não é necessário fazer observações de corpos externos - tal movimento é detectado usando experimentos locais (isto é, experimentos realizados dentro deste laboratório). Nesse sentido da palavra, o movimento não inercial, incluindo a rotação da Terra em torno de seu eixo, pode ser chamado de absoluto.

Forças de inércia

Efeitos da força centrífuga

Dependência da aceleração da queda livre da latitude geográfica. Experimentos mostram que a aceleração da queda livre depende da latitude geográfica: quanto mais próximo do pólo, maior ela é. Isso é explicado pela ação da força centrífuga. Em primeiro lugar, os pontos da superfície terrestre localizados em latitudes mais elevadas estão mais próximos do eixo de rotação e, portanto, ao se aproximar do pólo, a distância r (\estilo de exibição r) diminui a partir do eixo de rotação, chegando a zero no pólo. Em segundo lugar, com o aumento da latitude, o ângulo entre o vetor da força centrífuga e o plano do horizonte diminui, o que leva a uma diminuição da componente vertical da força centrífuga.

Este fenômeno foi descoberto em 1672, quando o astrônomo francês Jean Richet, durante uma expedição na África, descobriu que o relógio de pêndulo no equador funciona mais devagar do que em Paris. Newton logo explicou isso dizendo que o período de oscilação de um pêndulo é inversamente proporcional à raiz quadrada da aceleração da gravidade, que diminui no equador devido à ação da força centrífuga.

Oblatismo da Terra. A influência da força centrífuga leva ao achatamento da Terra nos pólos. Este fenômeno, previsto por Huygens e Newton no final do século XVII, foi descoberto pela primeira vez por Pierre de Maupertuis no final da década de 1730 como resultado do processamento de dados de duas expedições francesas especialmente equipadas para resolver este problema no Peru (lideradas por Pierre Bouguer e Charles de la Condamine) e Lapônia (sob a liderança de Alexis Clairaut e do próprio Maupertuis).

Efeitos da força de Coriolis: experimentos de laboratório

Este efeito deve ser mais claramente expresso nos pólos, onde o período de rotação completa do plano do pêndulo é igual ao período de rotação da Terra em torno de seu eixo (dia sideral). Em geral, o período é inversamente proporcional ao seno da latitude geográfica, no equador o plano de oscilação do pêndulo permanece inalterado.

Giroscópio- um corpo giratório com um momento de inércia significativo mantém seu momento angular se não houver fortes perturbações. Foucault, que estava cansado de explicar o que acontece com um pêndulo de Foucault fora do pólo, desenvolveu outra demonstração: um giroscópio suspenso manteve sua orientação, o que significa que girou lentamente em relação ao observador.

Deflexão de projéteis durante o disparo de armas. Outra manifestação observável da força de Coriolis é o desvio das trajetórias dos projéteis (para a direita no hemisfério norte, para a esquerda no hemisfério sul) disparados na direção horizontal. Do ponto de vista do sistema de referência inercial, para projéteis disparados ao longo do meridiano, isso se deve à dependência da velocidade linear de rotação da Terra da latitude geográfica: ao se mover do equador ao pólo, o projétil retém o componente horizontal da velocidade inalterado, enquanto a velocidade linear de rotação dos pontos na superfície da Terra diminui , o que leva a um deslocamento do projétil do meridiano na direção de rotação da Terra. Se o tiro foi disparado paralelo ao equador, então o deslocamento do projétil em relação ao paralelo se deve ao fato de que a trajetória do projétil está no mesmo plano do centro da Terra, enquanto os pontos na superfície da Terra se movem em um plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra. Este efeito (para o caso de disparo ao longo do meridiano) foi previsto por Grimaldi na década de 40 do século XVII. e publicado pela primeira vez por Riccioli em 1651.

Desvio de corpos em queda livre da vertical. ( ) Se a velocidade de um corpo tem uma grande componente vertical, a força de Coriolis é direcionada para leste, o que leva a um desvio correspondente da trajetória de um corpo em queda livre (sem velocidade inicial) de uma torre alta. Quando considerado em um referencial inercial, o efeito é explicado pelo fato de que o topo da torre em relação ao centro da Terra se move mais rápido que a base, devido ao qual a trajetória do corpo acaba sendo uma parábola estreita e o corpo está ligeiramente à frente da base da torre.

O efeito Eötvös. Em baixas latitudes, a força de Coriolis, ao se mover ao longo da superfície terrestre, é direcionada na direção vertical e sua ação leva a um aumento ou diminuição da aceleração da gravidade, dependendo se o corpo está se movendo para oeste ou leste. Este efeito é denominado efeito Eötvös em homenagem ao físico húngaro Loránd Eötvös, que o descobriu experimentalmente no início do século XX.

Experimentos utilizando a lei da conservação do momento angular. Alguns experimentos são baseados na lei da conservação do momento angular: em um referencial inercial, a magnitude do momento angular (igual ao produto do momento de inércia pela velocidade angular de rotação) não muda sob a influência de forças internas . Se em algum momento inicial a instalação estiver estacionária em relação à Terra, então a velocidade de sua rotação em relação ao sistema de referência inercial é igual à velocidade angular de rotação da Terra. Se alterarmos o momento de inércia do sistema, então a velocidade angular de sua rotação deverá mudar, ou seja, começará a rotação em relação à Terra. Em um referencial não inercial associado à Terra, a rotação ocorre como resultado da força de Coriolis. Esta ideia foi proposta pelo cientista francês Louis Poinsot em 1851.

O primeiro experimento desse tipo foi realizado por Hagen em 1910: dois pesos em uma barra lisa foram instalados imóveis em relação à superfície da Terra. Então a distância entre as cargas foi reduzida. Como resultado, a instalação começou a girar. Um experimento ainda mais demonstrativo foi realizado pelo cientista alemão Hans Bucka em 1949. Uma haste de aproximadamente 1,5 metros de comprimento foi instalada perpendicularmente a uma estrutura retangular. Inicialmente, a haste estava na horizontal, a instalação estava imóvel em relação à Terra. Em seguida, a haste foi colocada na posição vertical, o que levou a uma mudança no momento de inércia da instalação em aproximadamente 10 4 vezes e à sua rápida rotação com uma velocidade angular 10 4 vezes maior que a velocidade de rotação da Terra.

Funil no banho.

Como a força de Coriolis é muito fraca, ela tem um efeito insignificante na direção do turbilhão da água ao drenar uma pia ou banheira, portanto, em geral, a direção de rotação no funil não está relacionada com a rotação da Terra. Somente em experimentos cuidadosamente controlados o efeito da força de Coriolis pode ser separado de outros fatores: no hemisfério norte o funil girará no sentido anti-horário, no hemisfério sul - vice-versa.

Efeitos da força de Coriolis: fenômenos na natureza circundante

Experimentos ópticos

Uma série de experimentos que demonstram a rotação da Terra são baseados no efeito Sagnac: se um interferômetro de anel executa um movimento rotacional, então, devido a efeitos relativísticos, uma diferença de fase aparece nos feixes de contrapropagação.

Onde UMA (\estilo de exibição A)- área de projeção do anel no plano equatorial (plano perpendicular ao eixo de rotação), c (\estilo de exibição c)- velocidade da luz, ω (\ displaystyle \ omega )- velocidade angular de rotação. Para demonstrar a rotação da Terra, esse efeito foi utilizado pelo físico americano Michelson em uma série de experimentos realizados em 1923-1925. Em experimentos modernos utilizando o efeito Sagnac, a rotação da Terra deve ser levada em consideração para calibrar os interferômetros de anel.

Existem várias outras demonstrações experimentais da rotação diurna da Terra.

Rotação irregular

Precessão e nutação

História da ideia da rotação diária da Terra

Antiguidade

A explicação da rotação diária do céu pela rotação da Terra em torno de seu eixo foi proposta pela primeira vez por representantes da escola pitagórica, os Siracusanos Hicetus e Ecphantus. Segundo algumas reconstruções, a rotação da Terra também foi confirmada pelo pitagórico Filolau de Crotona (século V aC). Uma afirmação que pode ser interpretada como uma indicação da rotação da Terra está contida no diálogo de Platão Timeu .

No entanto, praticamente nada se sabe sobre Hicetas e Ecphantes, e até a sua própria existência é por vezes questionada. De acordo com a opinião da maioria dos cientistas, a Terra no sistema mundial de Filolau não realizou um movimento rotacional, mas sim translacional em torno do Fogo Central. Nas suas outras obras, Platão segue a visão tradicional de que a Terra é imóvel. No entanto, chegaram até nós inúmeras evidências de que a ideia da rotação da Terra foi defendida pelo filósofo Heráclides do Ponto (século IV aC). Provavelmente, outra suposição de Heráclides está associada à hipótese da rotação da Terra em torno de seu eixo: cada estrela representa um mundo, incluindo terra, ar, éter, e tudo isso está localizado no espaço infinito. Na verdade, se a rotação diária do céu é um reflexo da rotação da Terra, então o pré-requisito para considerar que as estrelas estão na mesma esfera desaparece.

Cerca de um século depois, a suposição da rotação da Terra passou a fazer parte da primeira, proposta pelo grande astrônomo Aristarco de Samos (século III aC). Aristarco foi apoiado pelo Seleuco babilônico (século II aC), bem como por Heráclides do Ponto, que considerava o Universo infinito. O facto de a ideia da rotação diária da Terra ter tido os seus adeptos já no século I dC. e., evidenciado por algumas declarações dos filósofos Sêneca, Dercyllidas e do astrônomo Cláudio Ptolomeu. A grande maioria dos astrónomos e filósofos, contudo, não duvidava da imobilidade da Terra.

Argumentos contra a ideia do movimento da Terra são encontrados nas obras de Aristóteles e Ptolomeu. Então, em seu tratado Sobre o céu Aristóteles justifica a imobilidade da Terra pelo fato de que em uma Terra em rotação, os corpos lançados verticalmente para cima não poderiam cair até o ponto de início de seu movimento: a superfície da Terra se deslocaria sob o corpo lançado. Outro argumento a favor da imobilidade da Terra, apresentado por Aristóteles, baseia-se na sua teoria física: a Terra é um corpo pesado, e os corpos pesados ​​tendem a mover-se em direção ao centro do mundo, e não a girar em torno dele.

Segue-se do trabalho de Ptolomeu que os defensores da hipótese da rotação da Terra responderam a esses argumentos de que tanto o ar quanto todos os objetos terrestres se movem junto com a Terra. Aparentemente, o papel do ar neste argumento é de fundamental importância, pois está implícito que é o seu movimento junto com a Terra que esconde a rotação do nosso planeta. Ptolomeu se opõe a isso:

corpos no ar sempre parecerão ficar para trás... E se os corpos girassem com o ar como um todo, então nenhum deles pareceria estar à frente ou atrás do outro, mas permaneceriam no lugar, em vôo e jogando não faria desvios ou movimentos para outro lugar, como aqueles que vemos pessoalmente acontecer, e não desaceleraria nem aceleraria de forma alguma, porque a Terra não está imóvel.

Idade Média

Índia

O primeiro autor medieval a sugerir que a Terra gira em torno de seu eixo foi o grande astrônomo e matemático indiano Aryabhata (final do século V - início do século VI). Ele o formula em vários lugares de seu tratado Aryabhatiya, Por exemplo:

Assim como um homem em um navio em movimento vê objetos fixos movendo-se para trás, um observador... vê as estrelas fixas movendo-se em linha reta para o oeste.

Não se sabe se esta ideia pertence ao próprio Aryabhata ou se ele a emprestou dos antigos astrônomos gregos.

Aryabhata foi apoiado por apenas um astrônomo, Prthudaka (século IX). A maioria dos cientistas indianos defendeu a imobilidade da Terra. Assim, o astrônomo Varahamihira (século VI) argumentou que em uma Terra em rotação, os pássaros voando no ar não poderiam retornar aos seus ninhos, e pedras e árvores voariam da superfície da Terra. O notável astrônomo Brahmagupta (século VI) também repetiu o antigo argumento de que um corpo que caísse de uma montanha alta poderia afundar até a base. Ao mesmo tempo, porém, ele rejeitou um dos argumentos de Varahamihira: em sua opinião, mesmo que a Terra girasse, os objetos não poderiam sair dela devido à sua gravidade.

Oriente Islâmico

A possibilidade de rotação da Terra foi considerada por muitos cientistas do Oriente muçulmano. Assim, o famoso geômetra al-Sijizi inventou o astrolábio, cujo princípio de funcionamento se baseia nesta suposição. Alguns estudiosos islâmicos (cujos nomes não chegaram até nós) até encontraram uma forma correta de refutar o principal argumento contra a rotação da Terra: a verticalidade das trajetórias dos corpos em queda. Essencialmente, foi apresentado o princípio da superposição de movimentos, segundo o qual qualquer movimento pode ser decomposto em dois ou mais componentes: em relação à superfície da Terra em rotação, um corpo em queda se move ao longo de um fio de prumo, mas um ponto que é uma projeção desta linha na superfície da Terra seria transferida por sua rotação. Isto é evidenciado pelo famoso enciclopedista al-Biruni, que, no entanto, estava inclinado à imobilidade da Terra. Em sua opinião, se alguma força adicional atuar sobre o corpo em queda, então o resultado de sua ação sobre a rotação da Terra levará a alguns efeitos que não são realmente observados.

Entre os cientistas dos séculos XIII-XVI associados aos observatórios de Maragha e Samarcanda, surgiu uma discussão sobre a possibilidade de uma comprovação empírica da imobilidade da Terra. Assim, o famoso astrônomo Qutb ad-Din ash-Shirazi (séculos XIII-XIV) acreditava que a imobilidade da Terra poderia ser verificada por meio de experimentos. Por outro lado, o fundador do Observatório Maragha, Nasir ad-Din al-Tusi, acreditava que se a Terra girasse, então essa rotação seria dividida por uma camada de ar adjacente à sua superfície, e todos os movimentos próximos à superfície de a Terra ocorreria exatamente da mesma forma como se a Terra estivesse imóvel. Ele comprovou isso com a ajuda de observações de cometas: segundo Aristóteles, os cometas são um fenômeno meteorológico nas camadas superiores da atmosfera; entretanto, observações astronômicas mostram que os cometas participam da rotação diária da esfera celeste. Conseqüentemente, as camadas superiores de ar são levadas pela rotação do céu, portanto as camadas inferiores também podem ser levadas pela rotação da Terra. Assim, o experimento não pode responder à questão de saber se a Terra gira. No entanto, ele continuou a ser um defensor da imobilidade da Terra, pois isso estava de acordo com a filosofia de Aristóteles.

A maioria dos estudiosos islâmicos de épocas posteriores (al-Urdi, al-Qazwini, an-Naysaburi, al-Jurjani, al-Birjandi e outros) concordaram com al-Tusi que todos os fenômenos físicos em uma Terra rotativa e estacionária ocorreriam da mesma maneira. . Porém, o papel do ar não era mais considerado fundamental: não só o ar, mas também todos os objetos são transportados pela rotação da Terra. Consequentemente, para justificar a imobilidade da Terra é necessário envolver os ensinamentos de Aristóteles.

Uma posição especial nestas disputas foi assumida pelo terceiro diretor do Observatório de Samarcanda, Alauddin Ali al-Kushchi (século XV), que rejeitou a filosofia de Aristóteles e considerou a rotação da Terra fisicamente possível. No século XVII, o teólogo e enciclopedista iraniano Baha ad-Din al-Amili chegou a uma conclusão semelhante. Na sua opinião, os astrónomos e filósofos não forneceram provas suficientes para refutar a rotação da Terra.

Oeste Latino

Uma discussão detalhada da possibilidade do movimento da Terra está amplamente contida nos escritos dos escolásticos parisienses Jean-Buridan, Alberto da Saxônia e Nicolau de Oresme (segunda metade do século XIV). O argumento mais importante a favor da rotação da Terra e não do céu, apresentado em seus trabalhos, é a pequenez da Terra em comparação com o Universo, o que torna altamente antinatural atribuir a rotação diária do céu ao Universo.

No entanto, todos estes cientistas acabaram por rejeitar a rotação da Terra, embora por motivos diferentes. Assim, Alberto da Saxônia acreditava que esta hipótese não era capaz de explicar os fenômenos astronômicos observados. Buridan e Oresme discordaram acertadamente disso, segundo os quais os fenômenos celestes deveriam ocorrer da mesma forma, independentemente de a rotação ser feita pela Terra ou pelo Cosmos. Buridan conseguiu encontrar apenas um argumento significativo contra a rotação da Terra: flechas disparadas verticalmente para cima caem em uma linha vertical, embora com a rotação da Terra elas, em sua opinião, devam ficar atrás do movimento da Terra e cair para oeste do ponto do tiro.

Mas mesmo este argumento foi rejeitado por Oresme. Se a Terra girar, a flecha voa verticalmente para cima e ao mesmo tempo se move para o leste, sendo capturada pelo ar girando com a Terra. Assim, a flecha deverá cair no mesmo local de onde foi disparada. Embora o papel fascinante do ar seja novamente mencionado aqui, ele não desempenha realmente um papel especial. A seguinte analogia fala sobre isso:

Da mesma forma, se o ar estivesse fechado em um navio em movimento, então para uma pessoa cercada por esse ar pareceria que o ar não estava se movendo... Se uma pessoa estivesse em um navio movendo-se em alta velocidade para o leste, sem saber disso movimento, e se estendesse a mão em linha reta ao longo do mastro do navio, pareceria-lhe que sua mão estava fazendo um movimento linear; da mesma forma, segundo esta teoria, parece-nos que o mesmo acontece com uma flecha quando a atiramos verticalmente para cima ou verticalmente para baixo. Dentro de um navio que se move em alta velocidade para leste, todos os tipos de movimentos podem ocorrer: longitudinal, transversal, para baixo, para cima, em todas as direções - e eles aparecem exatamente como quando o navio está parado.

A seguir, Oresme dá uma formulação que antecipa o princípio da relatividade:

Concluo, portanto, que é impossível demonstrar por qualquer experiência que os céus têm um movimento diurno e que a terra não.

No entanto, o veredicto final de Oresme sobre a possibilidade da rotação da Terra foi negativo. A base para esta conclusão foi o texto da Bíblia:

Porém, até agora todos apoiam e acredito que é [o Céu] e não a Terra que se move, pois “Deus fez o círculo da Terra, que não será movido”, apesar de todos os argumentos em contrário.

A possibilidade da rotação diária da Terra também foi mencionada por cientistas e filósofos europeus medievais de tempos posteriores, mas não foram acrescentados novos argumentos que não estivessem contidos em Buridan e Oresme.

Assim, quase nenhum dos cientistas medievais aceitou a hipótese da rotação da Terra. No entanto, durante a sua discussão, os cientistas do Oriente e do Ocidente expressaram muitos pensamentos profundos, que mais tarde seriam repetidos pelos cientistas da Nova Era.

Renascença e Tempos Modernos

Na primeira metade do século XVI, foram publicados vários trabalhos que defendiam que a causa da rotação diária do céu era a rotação da Terra em torno do seu eixo. Um deles foi o tratado do italiano Celio Calcagnini “Sobre o fato de o céu estar imóvel e a Terra girar, ou sobre o movimento perpétuo da Terra” (escrito por volta de 1525, publicado em 1544). Não impressionou muito os seus contemporâneos, pois nessa altura já tinha sido publicada a obra fundamental do astrónomo polaco Nicolau Copérnico “Sobre as rotações das esferas celestes” (1543), onde a hipótese da rotação diária de a Terra tornou-se parte do sistema heliocêntrico do mundo, como Aristarco de Samos. Copérnico delineou anteriormente seus pensamentos em um pequeno ensaio manuscrito Pequeno comentário(não antes de 1515). Dois anos antes da obra principal de Copérnico, foi publicada a obra do astrônomo alemão Georg Joachim Rheticus Primeira narração(1541), onde a teoria de Copérnico foi exposta popularmente.

No século 16, Copérnico foi totalmente apoiado pelos astrônomos Thomas Digges, Rheticus, Christoph Rothmann, Michael Möstlin, pelos físicos Giambatista Benedetti, Simon Stevin, pelo filósofo Giordano Bruno e pelo teólogo Diego de Zuniga. Alguns cientistas aceitaram a rotação da Terra em torno do seu eixo, rejeitando o seu movimento translacional. Essa foi a posição do astrônomo alemão Nicholas Reimers, também conhecido como Ursus, bem como dos filósofos italianos Andrea Cesalpino e Francesco Patrizi. O ponto de vista do notável físico William Hilbert, que apoiou a rotação axial da Terra, mas não falou sobre seu movimento de translação, não é totalmente claro. No início do século XVII, o sistema heliocêntrico do mundo (incluindo a rotação da Terra em torno do seu eixo) recebeu um apoio impressionante de Galileu Galilei e Johannes Kepler. Os oponentes mais influentes da ideia do movimento da Terra no século XVI e início do século XVII foram os astrônomos Tycho Brahe e Christopher Clavius.

A hipótese sobre a rotação da Terra e a formação da mecânica clássica

Essencialmente, nos séculos XVI-XVII. o único argumento a favor da rotação axial da Terra foi que, neste caso, não há necessidade de atribuir enormes taxas de rotação à esfera estelar, porque mesmo na antiguidade já estava estabelecido de forma confiável que o tamanho do Universo excede significativamente o tamanho da Terra (este argumento também estava contido em Buridan e Oresme).

Considerações baseadas nos conceitos dinâmicos da época foram expressas contra esta hipótese. Em primeiro lugar, esta é a verticalidade das trajetórias dos corpos em queda. Outros argumentos também apareceram, por exemplo, alcance de tiro igual nas direções leste e oeste. Respondendo à questão sobre a inobservabilidade dos efeitos da rotação diária em experimentos terrestres, Copérnico escreveu:

Não só a Terra gira com o elemento água a ela ligado, mas também uma parte considerável do ar e tudo o que é de alguma forma semelhante à Terra, ou o ar mais próximo da Terra, saturado de matéria terrestre e aquosa, segue o mesmas leis da natureza que a Terra, ou adquiriu movimento, que lhe é transmitido pela Terra adjacente em rotação constante e sem qualquer resistência

Assim, o papel principal na inobservabilidade da rotação da Terra é desempenhado pelo arrastamento do ar pela sua rotação. A maioria dos copernicanos do século XVI partilhava a mesma opinião.

Os defensores do infinito do Universo no século 16 também foram Thomas Digges, Giordano Bruno, Francesco Patrizi - todos apoiaram a hipótese de que a Terra gira em torno de seu eixo (e os dois primeiros também em torno do Sol). Christoph Rothmann e Galileu Galilei acreditavam que as estrelas estavam localizadas a diferentes distâncias da Terra, embora não falassem explicitamente sobre o infinito do Universo. Por outro lado, Johannes Kepler negou o infinito do Universo, embora fosse um defensor da rotação da Terra.

Contexto religioso para o debate sobre a rotação da Terra

Uma série de objeções à rotação da Terra foram associadas às suas contradições com o texto da Sagrada Escritura. Essas objeções eram de dois tipos. Primeiramente foram citados alguns lugares da Bíblia para confirmar que é o Sol quem faz o movimento diário, por exemplo:

O sol nasce e o sol se põe, e corre para o seu lugar onde nasce.

Neste caso, a rotação axial da Terra foi afetada, uma vez que o movimento do Sol de leste para oeste faz parte da rotação diária do céu. Uma passagem do livro de Josué foi frequentemente citada neste contexto:

Jesus clamou ao Senhor no dia em que o Senhor entregou os amorreus nas mãos de Israel, quando os derrotou em Gibeão, e eles foram derrotados diante dos filhos de Israel, e disse diante dos israelitas: Fica, ó sol, sobre Gibeão , e a lua, sobre o vale de Avalon. !

Como o comando de parar foi dado ao Sol, e não à Terra, concluiu-se que era o Sol quem realizava o movimento diário. Outras passagens foram citadas para apoiar a imobilidade da Terra, por exemplo:

Você estabeleceu a terra sobre bases sólidas: ela não será abalada para todo o sempre.

Considerou-se que essas passagens contradizem tanto a visão de que a Terra gira em torno de seu eixo quanto a revolução em torno do Sol.

Os defensores da rotação da Terra (notadamente Giordano-Bruno, Johannes-Kepler e especialmente Galileo-Galilei) defenderam-na em diversas frentes. Primeiro, salientaram que a Bíblia foi escrita numa linguagem compreensível para as pessoas comuns, e se os seus autores fornecessem uma linguagem cientificamente clara, ela não seria capaz de cumprir a sua principal missão religiosa. Assim, Bruno escreveu:

Em muitos casos é tolo e desaconselhável raciocinar muito de acordo com a verdade e não de acordo com o caso e a conveniência dados. Por exemplo, se em vez das palavras: “O sol nasce e nasce, passa pelo meio-dia e se inclina em direção a Aquilon”, o sábio dissesse: “A terra gira em círculo para o leste e, saindo do sol, que se põe, inclina-se em direção aos dois trópicos, de Câncer ao Sul, de Capricórnio a Aquilon”, então os ouvintes começariam a pensar: “Como? Ele diz que a terra se move? Que tipo de notícia é essa? No final, eles o considerariam um tolo, e ele seria de fato um tolo.

Este tipo de resposta foi dada principalmente às objeções relativas ao movimento diurno do Sol. Em segundo lugar, observou-se que algumas passagens da Bíblia deveriam ser interpretadas alegoricamente (ver o artigo Alegorismo bíblico). Assim, Galileu observou que se a Sagrada Escritura for tomada literalmente em sua totalidade, descobrir-se-á que Deus tem mãos, está sujeito a emoções como a raiva, etc. O movimento da Terra foi que a ciência e a religião têm objetivos diferentes: a ciência examina os fenômenos do mundo material, guiada pelos argumentos da razão, o objetivo da religião é o aperfeiçoamento moral do homem, sua salvação. Galileu a este respeito citou o Cardeal Baronio que a Bíblia ensina como ascender ao céu, não como o céu funciona.

Estes argumentos foram considerados pouco convincentes pela Igreja Católica, e em 1616 a doutrina da rotação da Terra foi proibida, e em 1631 Galileu foi condenado pela Inquisição pela sua defesa. No entanto, fora de Itália, esta proibição não teve um impacto significativo no desenvolvimento da ciência e contribuiu principalmente para o declínio da autoridade da própria Igreja Católica.

Deve-se acrescentar que os argumentos religiosos contra o movimento da Terra foram apresentados não apenas por líderes religiosos, mas também por cientistas (por exemplo, Tycho Brahe). Por outro lado, o monge católico Paolo Foscarini escreveu um pequeno ensaio “Carta sobre as opiniões dos pitagóricos e de Copérnico sobre a mobilidade da Terra e a imobilidade do Sol e sobre o novo sistema pitagórico do universo” (1615), onde expressou considerações próximas às de Galileu, e o teólogo espanhol Diego de Zuniga chegou a usar a teoria copernicana para interpretar algumas passagens das Escrituras (embora mais tarde tenha mudado de ideia). Assim, o conflito entre a teologia e a doutrina do movimento da Terra não foi tanto um conflito entre a ciência e a religião como tal, mas um conflito entre os antigos (já ultrapassados ​​​​no início do século XVII) e os novos princípios metodológicos subjacentes à ciência. .

A importância da hipótese da rotação da Terra para o desenvolvimento da ciência

A compreensão dos problemas científicos levantados pela teoria da rotação da Terra contribuiu para a descoberta das leis da mecânica clássica e para a criação de uma nova cosmologia, que se baseia na ideia da ilimitação do Universo. Discutidas durante este processo, as contradições entre esta teoria e a leitura literal da Bíblia contribuíram para a demarcação entre ciências naturais e religião.