Vrtenje zemlje okoli svoje osi je čas. Dinamika in kinematika gibanja okoli osi vrtenja

Zemlja je vedno v gibanju. Čeprav se zdi, da nepremično stojimo na površju planeta, se ta nenehno vrti okoli svoje osi in Sonca. Tega gibanja ne čutimo, saj je podobno letenju v letalu. Gibamo se z enako hitrostjo kot letalo, zato sploh nimamo občutka, da se premikamo.

S kakšno hitrostjo se Zemlja vrti okoli svoje osi?

Zemlja se enkrat zavrti okoli svoje osi v skoraj 24 urah (natančneje v 23 urah 56 minutah 4,09 sekunde ali 23,93 ure). Ker je obseg Zemlje 40.075 km, se vsako telo na ekvatorju vrti s hitrostjo približno 1.674 km na uro ali približno 465 metrov (0,465 km) na sekundo. (40075 km deljeno s 23,93 ure in dobimo 1674 km na uro).

Pri (90 stopinj severne zemljepisne širine) in (90 stopinj južne zemljepisne širine) je hitrost dejansko enaka nič, ker se polne točke vrtijo z zelo nizko hitrostjo.

Če želite določiti hitrost na kateri koli drugi zemljepisni širini, preprosto pomnožite kosinus zemljepisne širine s hitrostjo vrtenja planeta na ekvatorju (1674 km na uro). Kosinus 45 stopinj je 0,7071, torej pomnožite 0,7071 s 1674 km na uro in dobite 1183,7 km na uro.

Kosinus zahtevane zemljepisne širine lahko enostavno določite s kalkulatorjem ali pogledate v tabeli kosinusov.

Hitrost vrtenja Zemlje za druge zemljepisne širine:

10 stopinj: 0,9848×1674=1648,6 km na uro;
20 stopinj: 0,9397×1674=1573,1 km na uro;
30 stopinj: 0,866×1674=1449,7 km na uro;
40 stopinj: 0,766×1674=1282,3 km na uro;
50 stopinj: 0,6428×1674=1076,0 km na uro;
60 stopinj: 0,5×1674=837,0 km na uro;
70 stopinj: 0,342×1674=572,5 km na uro;
80 stopinj: 0,1736×1674=290,6 km na uro.

Ciklično zaviranje

Vse je ciklično, tudi hitrost vrtenja našega planeta, ki jo geofiziki lahko izmerijo z natančnostjo do milisekunde. Zemljina rotacija ima običajno petletne cikle upočasnjevanja in pospeševanja, zadnje leto cikla upočasnitve pa je pogosto povezano s porastom potresov po vsem svetu.

Ker je leto 2018 zadnje v ciklu upočasnitve, znanstveniki letos pričakujejo povečanje potresne dejavnosti. Korelacija ni vzročna zveza, vendar geologi vedno iščejo orodja, s katerimi bi poskušali napovedati, kdaj se bo zgodil naslednji močan potres.

Nihanja zemeljske osi

Zemlja se rahlo vrti, ko se njena os premakne proti poloma. Od leta 2000 opažamo, da se premikanje Zemljine osi pospešuje in se premika proti vzhodu s hitrostjo 17 cm na leto. Znanstveniki so ugotovili, da se os še vedno premika proti vzhodu, namesto da bi se pomikala naprej in nazaj, zaradi skupnega učinka taljenja Grenlandije in , pa tudi izgube vode v Evraziji.

Pričakuje se, da bo aksialni zamik še posebej občutljiv na spremembe, ki se zgodijo na 45 stopinjah severne in južne zemljepisne širine. To odkritje je privedlo do tega, da so znanstveniki končno lahko odgovorili na dolgoletno vprašanje, zakaj se os sploh premika. Nihanje osi proti vzhodu ali zahodu so povzročila sušna ali mokra leta v Evraziji.

S kakšno hitrostjo se Zemlja giblje okoli Sonca?

Poleg hitrosti vrtenja Zemlje okoli svoje osi naš planet kroži okoli Sonca tudi s hitrostjo okoli 108.000 km na uro (ali približno 30 km na sekundo), svoj obhod okoli Sonca pa opravi v 365.256 dneh.

Šele v 16. stoletju so ljudje spoznali, da je Sonce središče našega osončja in da se Zemlja giblje okoli njega, namesto da bi bila fiksno središče vesolja.

Že od pradavnine je ljudi zanimalo, zakaj se noč umakne dnevu, zima spomladi in poletje jeseni. Kasneje, ko so bili najdeni odgovori na prva vprašanja, so se znanstveniki začeli pobliže ukvarjati z Zemljo kot objektom in poskušali ugotoviti, s kakšno hitrostjo se Zemlja vrti okoli Sonca in okoli svoje osi.

Gibanje Zemlje

Vsa nebesna telesa se gibljejo, Zemlja ni izjema. Poleg tega je hkrati podvržen osnemu gibanju in gibanju okoli Sonca.

Za vizualizacijo gibanja Zemlje, samo poglejte zgornji del, ki se hkrati vrti okoli osi in se hitro premika po tleh. Če tega gibanja ne bi bilo, Zemlja ne bi bila primerna za življenje. Tako bi bil naš planet brez vrtenja okoli svoje osi z eno stranjo nenehno obrnjen proti Soncu, na katerem bi temperatura zraka dosegla +100 stopinj, vsa voda, ki je na voljo na tem območju, pa bi se spremenila v paro. Na drugi strani pa bi bila temperatura stalno pod ničlo in vsa površina tega dela bi bila prekrita z ledom.

Rotacijska orbita

Vrtenje okoli Sonca poteka po določeni trajektoriji – orbiti, ki se vzpostavi zaradi privlačnosti Sonca in hitrosti gibanja našega planeta. Če bi bila gravitacija nekajkrat močnejša ali bi bila hitrost veliko manjša, bi Zemlja padla v Sonce. Kaj pa, če bi privlačnost izginila ali močno zmanjšal, potem je planet, ki ga je gnala njegova centrifugalna sila, tangencialno poletel v vesolje. To bi bilo podobno, kot da bi predmet, privezan na vrv, zavrteli nad vašo glavo in ga nato nenadoma izpustili.

Zemljina pot je oblikovana kot elipsa in ne kot popoln krog, razdalja do zvezde pa se skozi leto spreminja. Januarja se planet približa točki, ki je najbližje zvezdi – imenujemo jo perihelij – in je od zvezde oddaljen 147 milijonov km. Julija se Zemlja odmakne za 152 milijonov km od sonca in se približa točki, imenovani afel. Povprečna razdalja je 150 milijonov km.

Zemlja se giblje po svoji orbiti od zahoda proti vzhodu, kar ustreza smeri "nasprotni smeri urinega kazalca".

Zemlja potrebuje 365 dni 5 ur 48 minut 46 sekund (1 astronomsko leto), da opravi en obrat okoli središča Osončja. Toda zaradi udobja se koledarsko leto običajno šteje kot 365 dni, preostali čas pa se "sešteje" in vsakemu prestopnemu letu doda en dan.

Orbitalna razdalja je 942 milijonov km. Na podlagi izračunov je hitrost Zemlje 30 km na sekundo ali 107.000 km/h. Za ljudi ostaja neviden, saj se vsi ljudje in predmeti v koordinatnem sistemu gibljejo enako. Pa vendar je zelo velik. Najvišja hitrost dirkalnika je na primer 300 km/h, kar je 365-krat manj od hitrosti Zemlje, ki drvi po svoji orbiti.

Vendar pa vrednost 30 km/s ni konstantna zaradi dejstva, da je orbita elipsa. Hitrost našega planeta med potovanjem nekoliko niha. Največja razlika je dosežena pri prehodu perihelija in afelija in znaša 1 km/s. To pomeni, da je sprejeta hitrost 30 km/s povprečna.

Aksialno vrtenje

Zemeljska os je običajna črta, ki jo lahko narišemo od severnega do južnega pola. Prehaja pod kotom 66°33 glede na ravnino našega planeta. En obrat se zgodi v 23 urah 56 minutah in 4 sekundah, ta čas je označen z zvezdnim dnevom.

Glavna posledica aksialne rotacije je menjava dneva in noči na planetu. Poleg tega zaradi tega gibanja:

Zemlja ima obliko s sploščenimi poli;
telesa (toki rek, veter), ki se gibljejo v vodoravni ravnini, se nekoliko premaknejo (na južni polobli - v levo, na severni polobli - v desno).

Hitrost osnega gibanja na različnih območjih se bistveno razlikuje. Najvišja na ekvatorju je 465 m/s ali 1674 km/h, imenujemo jo linearna. To je hitrost na primer v glavnem mestu Ekvadorja. Na območjih severno ali južno od ekvatorja se hitrost vrtenja zmanjša. Na primer, v Moskvi je skoraj 2-krat nižja. Te hitrosti se imenujejo kotne, njihov indikator postaja manjši, ko se približujejo poli. Na samih polih je hitrost enaka nič, to pomeni, da so poli edini deli planeta, ki se ne premikajo glede na os.

Položaj osi pod določenim kotom določa menjavo letnih časov. V tem položaju prejmejo različna področja planeta neenakomerno količino toplote ob različnih časih. Če bi bil naš planet postavljen strogo navpično glede na Sonce, potem letnih časov sploh ne bi bilo, saj so severne zemljepisne širine, ki jih podnevi osvetljuje svetilka, prejele enako količino toplote in svetlobe kot južne zemljepisne širine.

Na osno vrtenje vplivajo naslednji dejavniki:

sezonske spremembe (padavine, atmosferski premiki);
plimni valovi proti smeri aksialnega gibanja.

Ti dejavniki upočasnijo planet, zaradi česar se njegova hitrost zmanjša. Stopnja tega zmanjšanja je zelo majhna, le 1 sekunda v 40.000 letih, vendar se je v 1 milijardi let dan podaljšal s 17 na 24 ur.

Gibanje Zemlje preučujejo še danes.. Ti podatki pomagajo sestaviti natančnejše zemljevide zvezd, pa tudi ugotoviti povezavo tega gibanja z naravnimi procesi na našem planetu.

Ko berete ta članek, sedite, stojite ali ležite in nimate občutka, da se Zemlja vrti okoli svoje osi z vrtoglavo hitrostjo – približno 1700 km/h na ekvatorju. Vendar se hitrost vrtenja ne zdi tako visoka, če jo pretvorimo v km/s. Rezultat je 0,5 km/s - komaj opazna točka na radarju v primerjavi z drugimi hitrostmi okoli nas.

Tako kot drugi planeti v sončnem sistemu tudi Zemlja kroži okoli Sonca. In da bi ostala v svoji orbiti, se premika s hitrostjo 30 km/s. Venera in Merkur, ki sta bližje Soncu, se gibljeta hitreje, Mars, katerega orbita poteka za Zemljino orbito, se giblje veliko počasneje.

A tudi Sonce ne stoji na enem mestu. Naša galaksija Rimska cesta je ogromna, masivna in tudi mobilna! Vse zvezde, planeti, plinski oblaki, prašni delci, črne luknje, temna snov – vse to se giblje relativno glede na skupno središče mase.

Po mnenju znanstvenikov se Sonce nahaja na razdalji 25.000 svetlobnih let od središča naše galaksije in se giblje po eliptični orbiti, pri čemer naredi popolno revolucijo vsakih 220–250 milijonov let. Izkazalo se je, da je hitrost Sonca približno 200–220 km/s, kar je stokrat več od hitrosti Zemlje okoli svoje osi in desetkrat več od hitrosti njenega gibanja okoli Sonca. Tako je videti gibanje našega sončnega sistema.

Ali galaksija miruje? Ne spet. Velikanska vesoljska telesa imajo veliko maso in zato ustvarjajo močna gravitacijska polja. Dajte vesolju nekaj časa (in imamo ga že približno 13,8 milijard let) in vse se bo začelo premikati v smeri največje gravitacije. Zato vesolje ni homogeno, ampak je sestavljeno iz galaksij in skupin galaksij.

Kaj to pomeni za nas?

To pomeni, da Rimsko cesto k sebi vlečejo druge galaksije in skupine galaksij, ki se nahajajo v bližini. To pomeni, da v procesu prevladujejo masivni predmeti. In to pomeni, da ti "traktorji" ne vplivajo le na našo galaksijo, ampak tudi na vse okoli nas. Vse bližje smo razumevanju, kaj se nam dogaja v vesolju, vendar nam še vedno manjkajo dejstva, npr.

kakšni so bili začetni pogoji, pod katerimi se je vesolje začelo;
kako se različne mase v galaksiji premikajo in spreminjajo skozi čas;
kako so nastale Rimska cesta in okoliške galaksije ter kopice;
in kako se zdaj dogaja.

Vendar pa obstaja trik, ki nam bo pomagal ugotoviti.

Vesolje je napolnjeno z reliktnim sevanjem s temperaturo 2,725 K, ki se je ohranilo od velikega poka. Tu in tam so majhna odstopanja - okoli 100 μK, vendar je celotno temperaturno ozadje konstantno.

To je zato, ker je vesolje nastalo z velikim pokom pred 13,8 milijardami let in se še vedno širi in ohlaja.

380.000 let po velikem poku se je vesolje ohladilo na takšno temperaturo, da je postala mogoča tvorba vodikovih atomov. Pred tem so fotoni nenehno komunicirali z drugimi delci plazme: trkali so z njimi in izmenjevali energijo. Ko se je vesolje ohlajalo, je bilo manj nabitih delcev in več prostora med njimi. Fotoni so se lahko prosto gibali v prostoru. CMB sevanje so fotoni, ki jih je plazma oddala proti prihodnji lokaciji Zemlje, vendar so se izognili sipanju, ker se je rekombinacija že začela. Zemljo dosežejo skozi vesolje, ki se še naprej širi.

To sevanje lahko "vidite" sami. Motnje, ki nastanejo na praznem televizijskem kanalu, če uporabljate preprosto anteno, ki izgleda kot zajčja ušesa, so v 1 % posledica CMB.

Kljub temu temperatura reliktnega ozadja ni enaka v vseh smereh. Po izsledkih raziskav misije Planck se temperatura na nasprotnih poloblah nebesne sfere nekoliko razlikuje: nekoliko višja je na delih neba južno od ekliptike – približno 2,728 K, na drugi polovici pa nižja – okoli 2.722 tisočakov

Zemljevid mikrovalovnega ozadja, narejen s teleskopom Planck.

Ta razlika je skoraj 100-krat večja od drugih opazovanih temperaturnih nihanj v CMB in je zavajajoča. Zakaj se to dogaja? Odgovor je očiten - ta razlika ni posledica nihanj kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja, pojavi se, ker obstaja gibanje!

Ko se viru svetlobe približate ali se on približa vam, se spektralne črte v spektru vira premaknejo proti kratkim valovom (vijolični premik), ko se oddaljite od njega ali se on od vas odmakne, se spektralne črte premaknejo proti dolgim valovom (rdeči premik). ).

Sevanje CMB ne more biti bolj ali manj energijsko, kar pomeni, da se gibljemo skozi prostor. Dopplerjev učinek pomaga ugotoviti, da se naše Osončje giblje glede na CMB s hitrostjo 368 ± 2 km/s, lokalna skupina galaksij, vključno z Rimsko cesto, Andromedino galaksijo in Trikotno galaksijo, pa se giblje s hitrostjo. hitrost 627 ± 22 km/s glede na CMB. To so tako imenovane pekuliarne hitrosti galaksij, ki znašajo nekaj sto km/s. Poleg njih so tu še kozmološke hitrosti zaradi širjenja vesolja in izračunane po Hubblovem zakonu.

Zahvaljujoč preostalemu sevanju velikega poka lahko opazimo, da se vse v vesolju nenehno premika in spreminja. In naša galaksija je le del tega procesa.

Človeštvo že od nekdaj zanimajo procesi, ki se dogajajo v vesolju. Zakaj sonce vzide vsako jutro? Kaj je Luna? Koliko zvezd je na nebu? Ali se Zemlja vrti in s kakšno hitrostjo?
Kakšna je hitrost Zemlje?
Ljudje že dolgo opazujejo menjavo dneva v noč in letno zaporedje letnih časov. Kaj to pomeni? Kasneje je bilo dokazano, da takšne spremembe povzroča vrtenje našega planeta okoli svoje osi. Vendar človeštvo do tega spoznanja ni prišlo takoj. To je trajalo mnogo let, da so se dokazala dejstva, ki so bila v tem trenutku očitna.
Ljudje dolgo časa niso mogli razumeti tega pojava, saj je po njihovem mnenju človek v mirnem stanju in v njem ni vidnega gibanja. Vendar taka izjava ni pravilna. Vsi predmeti okoli vas (miza, računalnik, okno in drugi) se gibljejo. Kako se lahko premika? To se zgodi zaradi vrtenja Zemlje okoli svoje osi. Poleg tega se naš planet giblje ne le okoli svoje osi, ampak tudi okoli nebesnega telesa. Poleg tega njegova pot ni krog, ampak je podobna elipsi.
Da bi prikazali posebnosti gibanja nebesnega telesa, se pogosto obrnejo na vrtavko. Njegovo gibanje je zelo podobno vrtenju Zemlje.
Kasneje so znanstvene metode dokazale, da se naš planet premika. Torej, Zemlja naredi en obrat okoli svoje osi v enem dnevu - štiriindvajset ur. Prav to je povezano s spremembo časa dneva, dneva v noč.
Masa Sonca je bistveno večja od mase Zemlje. Razdalja med temi nebesnimi telesi doseže sto petdeset milijonov kilometrov. Študije so pokazale, da hitrost vrtenja Zemlje doseže trideset kilometrov na sekundo. Popolna revolucija se opravi v enem letu. Poleg tega vsaka štiri leta doda še en dan, zato imamo prestopno leto.
Toda človeštvo ni takoj prišlo do takšnih rezultatov. Tako je celo G. Galileo nasprotoval teoriji o rotaciji planeta. To trditev je dokazal na naslednji način. Znanstvenik je z vrha stolpa vrgel kamen, ki je padel ob vznožje stavbe. Galileo je opozoril, da bi rotacija Zemlje premaknila mesto, kamor je padel kamen, vendar sodobne raziskave te izjave popolnoma zanikajo.
Iz navedenega sledi, da je človeštvo prehodilo dolgo pot do razumevanja, da je Zemlja v stalnem gibanju okoli Sonca. Prvič, planet se vrti okoli svoje osi. Okoli svetila, ki nam daje toploto, se giblje tudi naše nebesno telo. To je tisto, kar povzroča spremembo časa in letnih časov.