Pământul este mereu în mișcare. Deși se pare că stăm nemișcați pe suprafața planetei, aceasta se rotește continuu în jurul axei sale și al Soarelui. Această mișcare nu este simțită de noi, deoarece seamănă cu zborul într-un avion. Ne deplasăm cu aceeași viteză ca și avionul, așa că nu simțim deloc că ne mișcăm.
Cu ce viteză se rotește Pământul în jurul axei sale?
Pământul se rotește o dată pe axa sa în aproape 24 de ore (mai precis, în 23 ore 56 minute 4,09 secunde sau 23,93 ore). Deoarece circumferința Pământului este de 40.075 km, orice obiect de la ecuator se rotește cu o viteză de aproximativ 1.674 km pe oră sau aproximativ 465 metri (0,465 km) pe secundă. (40075 km împărțiți la 23,93 ore și obținem 1674 km pe oră).
La (90 de grade latitudine nordică) și (90 de grade latitudine sudică), viteza este efectiv zero, deoarece punctele polului se rotesc cu o viteză foarte mică.
Pentru a determina viteza la orice altă latitudine, pur și simplu înmulțiți cosinusul latitudinii cu viteza de rotație a planetei la ecuator (1674 km pe oră). Cosinusul de 45 de grade este 0,7071, deci înmulțiți 0,7071 cu 1674 km pe oră și obțineți 1183,7 km pe oră.
Cosinusul latitudinii necesare poate fi determinat cu ușurință utilizând un calculator sau analizat în tabelul cosinus.
Viteza de rotație a Pământului pentru alte latitudini:
- 10 grade: 0,9848×1674=1648,6 km pe oră;
- 20 grade: 0,9397×1674=1573,1 km pe oră;
- 30 de grade: 0,866×1674=1449,7 km pe oră;
- 40 de grade: 0,766×1674=1282,3 km pe oră;
- 50 de grade: 0,6428×1674=1076,0 km pe oră;
- 60 de grade: 0,5×1674=837,0 km pe oră;
- 70 de grade: 0,342×1674=572,5 km pe oră;
- 80 de grade: 0,1736×1674=290,6 km pe oră.
Frânare ciclică
Totul este ciclic, chiar și viteza de rotație a planetei noastre, pe care geofizicienii o pot măsura cu precizie de milisecunde. Rotația Pământului are de obicei cicluri de cinci ani de încetinire și accelerare, iar ultimul an al ciclului de încetinire este adesea corelat cu o creștere a cutremurelor din întreaga lume.
Deoarece 2018 este cel mai recent din ciclul de încetinire, oamenii de știință se așteaptă la o creștere a activității seismice în acest an. Corelația nu este cauzalitate, dar geologii caută mereu instrumente pentru a încerca să prezică când va avea loc următorul cutremur mare.
Oscilații ale axei pământului
Pământul se rotește ușor pe măsură ce axa sa se deplasează spre poli. S-a observat că deriva axei Pământului se accelerează din 2000, deplasându-se spre est cu o rată de 17 cm pe an. Oamenii de știință au stabilit că axa se mișcă în continuare spre est, în loc să se miște înainte și înapoi, din cauza efectului combinat al topirii Groenlandei și , precum și a pierderii de apă în Eurasia.
Deriva axială este de așteptat să fie deosebit de sensibilă la schimbările care apar la 45 de grade latitudine nordică și sudică. Această descoperire a făcut ca oamenii de știință să poată, în sfârșit, să răspundă la întrebarea de lungă durată de ce axa derivă în primul rând. Oscilația axei spre est sau vest a fost cauzată de anii secetoși sau umezi din Eurasia.
Cu ce viteză se mișcă Pământul în jurul Soarelui?
Pe lângă viteza de rotație a Pământului pe axa sa, planeta noastră orbitează și Soarele cu o viteză de aproximativ 108.000 km pe oră (sau aproximativ 30 km pe secundă) și își finalizează orbita în jurul Soarelui în 365.256 de zile.
Abia în secolul al XVI-lea oamenii și-au dat seama că Soarele este centrul sistemului nostru solar și că Pământul se mișcă în jurul lui, mai degrabă decât să fie centrul fix al Universului.
Astronomii au descoperit că Pământul participă simultan la mai multe tipuri de mișcare. De exemplu, ca parte a acesteia se mișcă în jurul centrului Căii Lactee și, ca parte a galaxiei noastre, participă la mișcarea intergalactică. Dar există două tipuri principale de mișcare cunoscute omenirii încă din cele mai vechi timpuri. Una dintre ele se află în jurul axei sale.
Consecința rotației axiale a Pământului
Planeta noastră se rotește uniform în jurul unei axe imaginare. Această mișcare a Pământului se numește rotație axială. Toate obiectele de pe suprafața pământului se rotesc cu Pământul. Rotația are loc de la vest la est, adică în sens invers acelor de ceasornic când privim Pământul de la Polul Nord. Datorită acestei rotații a planetei, răsăritul dimineața are loc în est, iar apusul seara în vest.
Axa Pământului este înclinată la un unghi de 66 1/2° față de planul orbital în care planeta se mișcă în jurul Soarelui. Mai mult, axa se află strict în spațiul cosmic: capătul său nordic este în mod constant îndreptat către Steaua Polară. Rotația axială a Pământului determină mișcarea aparentă a stelelor și a Lunii pe cer.
Rotația Pământului în jurul axei sale are o mare influență asupra planetei noastre. Ea determină schimbarea zilei și a nopții și apariția unei unități naturale de timp date de natură - ziua. Aceasta este perioada de rotație completă a planetei în jurul axei sale. Lungimea zilei depinde de viteza de rotație a planetei. Conform sistemului orar existent, o zi este împărțită în 24 de ore, o oră în 60 de minute și un minut în 60 de secunde.
Datorită rotației axiale a Pământului, toate corpurile care se mișcă pe suprafața sa se abat de la direcția lor inițială în emisfera nordică la dreapta de-a lungul direcției mișcării lor, iar în emisfera sudică - la stânga. În râuri, forța de deviere presează apa pe unul dintre maluri. Prin urmare, râurile din emisfera nordică au de obicei un mal drept mai abrupt, în timp ce râurile din emisfera sudică tind să aibă un mal stâng mai abrupt. Abaterea afectează direcția vântului și a curenților în Oceanul Mondial.
Rotația axială afectează forma Pământului. Planeta noastră nu este o sferă perfectă, este puțin comprimată. Prin urmare, distanța de la centrul Pământului la poli (raza polară) este cu 21 de kilometri mai mică decât distanța de la centrul Pământului la ecuator (raza ecuatorială). Din același motiv, meridianele sunt cu 72 de kilometri mai scurte decât ecuatorul.
Rotația axială provoacă schimbări zilnice în furnizarea de lumină solară și căldură la suprafața pământului și explică mișcarea aparentă a stelelor și a Lunii pe cer. De asemenea, determină diferența de timp în diferite părți ale globului.
Ora mondială și fusurile orare
În același moment, în diferite părți ale globului, ora poate fi diferită. Dar pentru toate punctele situate pe același meridian, timpul este același. Se numește ora locală.
Pentru confortul numărării timpului, suprafața Pământului este împărțită în mod convențional în 24 (în funcție de numărul de ore dintr-o zi). Ora din fiecare zonă se numește timp standard. Zonele sunt numărate de la zero fus orar. Aceasta este o centură în mijlocul căreia trece meridianul Greenwich (zero). Timpul pe acest meridian se numește timp universal. În două zone învecinate, ora standard diferă cu exact 1 oră.
La mijlocul celui de-al doisprezecelea fus orar, aproximativ de-a lungul meridianului 180, trece linia internațională a datei. Pe ambele părți ale acestuia, orele și minutele coincid, iar datele calendaristice diferă cu o zi. Dacă un călător traversează această linie de la est la vest, atunci data este mutată înainte cu o zi, iar dacă de la vest la est, atunci se întoarce cu o zi înapoi.
Planeta noastră este în continuă mișcare, se rotește în jurul Soarelui și al propriei axe. Axa Pământului este o linie imaginară trasată de la Polul Nord la Polul Sud (ele rămân nemișcate în timpul rotației) la un unghi de 66 0 33 ꞌ față de planul Pământului. Oamenii nu pot observa momentul de rotație, deoarece toate obiectele se mișcă în paralel, viteza lor este aceeași. Ar arăta exact la fel ca și cum am fi navigat pe o navă și nu am observa mișcarea obiectelor și a obiectelor de pe ea.
O revoluție completă în jurul axei este finalizată într-o zi siderale, constând din 23 de ore, 56 de minute și 4 secunde. În această perioadă, mai întâi una sau cealaltă parte a planetei se îndreaptă spre Soare, primind diferite cantități de căldură și lumină de la acesta. În plus, rotația Pământului în jurul axei sale îi afectează forma (polii turtiți sunt rezultatul rotației planetei în jurul axei sale) și abaterea atunci când corpurile se mișcă în plan orizontal (râurile, curenții și vânturile din emisfera sudică deviază spre stânga, a emisferei nordice la dreapta).
Viteza de rotație liniară și unghiulară
(Rotația Pământului)
Viteza liniară de rotație a Pământului în jurul axei sale este de 465 m/s sau 1674 km/h în zona ecuatorului pe măsură ce te îndepărtezi de el, viteza încetinește treptat, la Polul Nord și Sud este zero. De exemplu, pentru cetățenii orașului ecuatorial Quito (capitala Ecuadorului din America de Sud), viteza de rotație este de exact 465 m/s, iar pentru moscoviții care locuiesc la paralela 55 la nord de ecuator, este de 260 m/s. (aproape jumătate din cât).
În fiecare an, viteza de rotație în jurul axei scade cu 4 milisecunde, ceea ce se datorează influenței Lunii asupra puterii mareelor și oceanelor. Gravitația Lunii „trage” apa în direcția opusă rotației axiale a Pământului, creând o ușoară forță de frecare care încetinește viteza de rotație cu 4 milisecunde. Viteza de rotație unghiulară rămâne aceeași peste tot, valoarea sa este de 15 grade pe oră.
De ce ziua face loc noptii?
(Schimbarea zilei și a nopții)
Timpul pentru o rotație completă a Pământului în jurul axei sale este o zi siderale (23 ore 56 minute 4 secunde), în această perioadă de timp partea iluminată de Soare este prima „în puterea” zilei, partea umbră este sub controlul nopții și apoi invers.
Dacă Pământul s-ar roti diferit și o parte a acestuia ar fi întoarsă constant spre Soare, atunci ar fi o temperatură ridicată (până la 100 de grade Celsius) și toată apa s-ar evapora pe cealaltă parte, dimpotrivă, înghețul s-ar înfuria iar apa ar fi sub un strat gros de gheață. Atât prima, cât și a doua condiție ar fi inacceptabile pentru dezvoltarea vieții și existența speciei umane.
De ce se schimbă anotimpurile?
(Schimbarea anotimpurilor pe Pământ)
Datorită faptului că axa este înclinată față de suprafața pământului la un anumit unghi, părțile sale primesc cantități diferite de căldură și lumină în momente diferite, ceea ce provoacă schimbarea anotimpurilor. Conform parametrilor astronomici necesari pentru a determina perioada anului, anumite momente din timp sunt luate ca puncte de referință: pentru vară și iarnă acestea sunt Zilele Solstițiului (21 iunie și 22 decembrie), pentru primăvară și toamnă - echinocții (20 martie). și 23 septembrie). Din septembrie până în martie, emisfera nordică se confruntă mai puțin timp cu Soarele și, în consecință, primește mai puțină căldură și lumină, salut iarnă-iarnă, emisfera sudică primește multă căldură și lumină în acest moment, trăiește vara! Trec 6 luni și Pământul se deplasează în punctul opus al orbitei sale și emisfera nordică primește mai multă căldură și lumină, zilele devin mai lungi, Soarele răsare mai sus - vine vara.
Dacă Pământul ar fi situat în raport cu Soarele într-o poziție exclusiv verticală, atunci anotimpurile nu ar exista deloc, deoarece toate punctele de pe jumătatea iluminate de Soare ar primi aceeași și uniformă cantitate de căldură și lumină.
Pentru natura suprafeței pământului, rotația axială a pământului este de mare importanță.
1.
Va crea o unitate de bază de timp - o zi, împărțită în două părți principale - iluminată și neluminată. În timpul evoluției lumii organice, activitatea fiziologică a animalelor și plantelor s-a dovedit a fi în concordanță cu această unitate de timp. Schimbarea tensiunii (muncă) și relaxare (odihna) este o nevoie internă a organismelor. Ritmurile sale ar putea fi diferite, dar în procesul de evoluție a existat o selecție de astfel de organisme ale căror „ceasuri” biologice interne „funcționează” zilnic.
Sincronizatorul principal al ritmurilor biologice este alternanța luminii și întunericului. Este asociat cu ritmul fotosintezei, diviziunea și creșterea celulară, respirația, strălucirea algelor și multe altele.
Deoarece durata zilei variază în funcție de anotimp, ritmul zilnic al animalelor și plantelor variază între 23-26 de ore și pentru aproximativ 22-28 de ore.
Cea mai importantă caracteristică a regimului termic (și nu cantitatea de căldură) a suprafeței pământului depinde de zi - schimbarea încălzirii pe timp de zi și a răcirii pe timp de noapte. Nu doar schimbarea este importantă; dar şi durata lor.
Ritmul zilnic se manifestă și în natura neînsuflețită: în încălzirea și răcirea rocilor și intemperii, regimul de temperatură al corpurilor de apă, temperatura aerului și vânturile și precipitațiile pe sol.
2.
Al doilea sens esențial al rotației spațiului geografic este împărțirea acestuia în dreapta și stânga. Acest lucru duce la o abatere a căilor corpurilor în mișcare spre dreapta în emisfera nordică și spre stânga în sud.
În 1826, istoricul P. A. Slovtsov a subliniat eroziunea malurilor drepte ale râurilor siberiene. În 1857, academicianul rus K. M. Baer a exprimat poziția generală conform căreia toate râurile emisferei nordice spală malurile drepte. În 1835, matematicianul francez G. Coriolis a formulat teoria mișcării relative a corpurilor într-un cadru de referință rotativ. Spațiul geografic rotativ este un astfel de sistem în mișcare. Deviația căilor de mișcare a corpurilor spre dreapta sau stânga se numește forță Coriolis sau accelerație Coriolis.
Esența fenomenului este următoarea. Direcția de mișcare a corpurilor, în mod natural, este rectilinie în raport cu axa Lumii. Dar pe Pământ apare pe o sferă rotativă sub un corp în mișcare, planul orizontului se întoarce la stânga în emisfera nordică și la dreapta în emisfera sudică. Întrucât observatorul se află pe suprafața solidă a unei sfere în rotație, i se pare că corpul în mișcare se deviere la dreapta, când de fapt planul orizontului se mișcă spre stânga.
Forța Coriolis poate fi văzută cel mai clar în balansul pendulului Foucault. O sarcină suspendată pe un fir liber se balansează într-un plan în raport cu axa lumii. Discul de sub pendul se rotește cu Pământul. Prin urmare, fiecare balansare a pendulului în raport cu discul are loc într-o nouă direcție. În Leningrad (φ = 60°), discul de sub pendul se rotește cu 15° în 60°-13° într-o oră, unde 15° este unghiul de rotație al Pământului într-o oră.
Deviația căii de mișcare de la direcția inițială a oricărei mase este, în esență fizică, aceeași cu abaterea unui pendul Foucault.
Păstrarea mișcării rectilinie a maselor, datorită inerției, și rotația simultană a suprafeței pământului determină abaterea aparentă a direcțiilor de mișcare spre dreapta în nord și spre stânga în emisferele sudice, indiferent dacă masa se deplasează de-a lungul meridianului sau de-a lungul paralelei.
Astfel, forța de deviere a rotației Pământului este direct proporțională cu masa corpului în mișcare, viteza de mișcare și sinusul latitudinii. La ecuator este 0 și crește odată cu latitudinea.
Toate masele în mișcare sunt supuse acțiunii forței Coriolis: apa în curenții oceanici și marini, în râuri, masele de aer în timpul circulației atmosferice, materia în miezul Pământului; Forța Coriolis este luată în considerare și în balistică.
3. Rotația Pământului (împreună cu forma sa sferică) în câmpul radiației solare (lumină și căldură) determină întinderea vest-est a zonelor naturale.
4. Am văzut deja consecințele geodezice (pentru forma planetei) și geofizice (pentru redistribuirea maselor în corpul său) ale regimului de rotație inegal al Pământului.
5. Datorită rotației Pământului, curenții de aer ascendenți și descendenți, dezordonați în diferite locuri, capătă o elicitate predominantă: în emisfera nordică se formează un șurub de stânga, în emisfera sudică unul de dreapta. Masele de aer, apele oceanice și, probabil, materia centrală sunt supuse acestui tipar.
Dacă vă imaginați mental plutind în aer deasupra polului nord, puteți vedea că Pământul se rotește în sens invers acelor de ceasornic. Prin urmare, Soarele răsare în est și apune în vest. Rotația axială a Pământului este confirmată de experimente cu un pendul Foucault. O sarcină suspendată (plumb) care se balansează pe un fir schimbă constant planul balansării sale. Rotația Pământului este asociată cu conceptul de timp. Foarte simplificat: timpul este un eveniment (fenomen) care se repetă în mod natural, legat indisolubil de mișcare. Dacă nu există nicio mișcare, atunci evenimentul nu poate fi repetat. Din când în când, pe Pământ, răsăritul și apusul soarelui se repetă și are loc schimbarea zilei și a nopții. Acest lucru se datorează mișcării Pământului în jurul axei sale.
Pământul face o revoluție completă într-o zi, adică perioada de rotație determină unitatea de bază a timpului - zi. Au primit numele zile însorite spre deosebire de zilele siderale, care diferă ușor în timp. Pentru a obține unități de timp mai mici, ziua a fost împărțită în 24 de părți egale, care au fost numite ore, orele au fost împărțite în minute și minutele în secunde. De fapt, determinarea orei exacte este mai complexă decât este descrisă aici. Pentru a-l determina s-au folosit observații și calcule astronomice, care au arătat că există fluctuații în mișcarea Pământului în jurul axei sale, iar în medie o zi solară durează 24 de ore 3 minute 56,5 secunde. Peste 4 ani se acumulează o diferență de aproximativ 24 de ore. Prin urmare, există un an bisect, în care sunt 366 de zile, și nu 365 ca într-un an normal.
Este clar că la un moment dat vor exista momente diferite în diferite părți ale globului. Acest timp se numește ora locala,și va diferi, deși nu mult, chiar și în așezările învecinate. Prin urmare, pentru comoditate, suprafața globului a fost împărțită meridional prin 15° în 24 de părți, care au fost numite fusuri orare. Se numește ora în astfel de zone ora standard. Ora standard este considerată ora locală găsită pe meridianul de mijloc al fiecărei astfel de zone. Ora fiecărui fus orar diferă de zonele învecinate cu 1 oră. Teritoriul Rusiei acoperă 11 fusuri orare (de la 2 la 12). Pentru timp universal se ia ora zonei zero, în mijlocul căreia trece meridianul zero (Greenwich).
Fusurile orare sunt numărate la est de meridianul Greenwich. Moscova și Sankt Petersburg sunt în al doilea fus orar. Prin urmare, când la Londra este ora 12 după-amiaza, atunci în aceste orașe ora este ora 14. O persoană atentă va obiecta imediat și va spune că ora de vară din Sankt Petersburg și Moscova diferă de ora din Londra nu prin 2, ci cu 3 ore și va avea perfectă dreptate. Cert este că vara, ora standard este mutată înainte cu 1 oră. Acest lucru se face pentru a face o utilizare mai eficientă a orelor de lumină. Această dată, introdusă printr-o rezoluție specială, se numește timpul de maternitate(decret - decret, decret). Din 1930, ora de maternitate exista in tara noastra, deoarece ceasurile erau setate constant cu 1 ora inainte fata de ora standard. În 1991, un astfel de timp de maternitate a fost desființat, dar vara, printr-un decret guvernamental special, ora de vară este stabilită anual, înainte de ora standard cu 1 oră.
Se numește ora fusului orar în care se află capitala Rusiei ora Moscovei, pentru Ora Europei Centrale Timpul luat este fusul orar în care se află capitala Franței, Paris. Trebuie spus că liniile convenționale ale fusurilor orare stabilite pe uscat sunt rupte. Acest lucru se datorează trasării limitelor fusului orar de-a lungul granițelor de stat sau de-a lungul granițelor administrative în cadrul statelor mari, deoarece timpul în ele este de obicei determinat de ora standard a capitalelor sau centrelor administrative ale acestora.
Există o altă linie convențională pe suprafața globului. Acest linie de dată, adică o linie pe ambele părți a cărei date diferă cu o zi. Trece prin mijlocul fusului orar 12, aproape coincid cu meridianul de 180°.
Ca urmare a rotației Pământului, corpurile care se deplasează de-a lungul (de-a lungul) suprafeței sale sunt afectate de Accelerația Coriolis, care deviază direcția inițială a mișcării lor în emisfera nordică spre dreapta, iar în emisfera sudică spre stânga. Prin urmare, râurile din emisfera nordică erodează malul drept, iar râurile din emisfera sudică erodează malul stâng. Acesta este faimosul Legea berii. Accelerația Coriolis acționează în mod similar asupra tuturor obiectelor care se mișcă liniar (curenți de aer, curenți marini etc.), în emisfera nordică le deviază spre dreapta, iar în emisfera sudică - spre stânga. La ecuator nu există o deviere a corpurilor în mișcare, adică accelerația Coriolis este egală cu 0. Creșterea ei are loc spre poli, lângă care este maximă.
Consecința rotației axiale a Pământului este alternanța zilei și nopții pe acesta. Dacă axa de rotație ar fi perpendiculară pe planul orbitei Pământului, în interiorul căruia se învârte în jurul Soarelui, atunci ziua pe Pământ ar fi întotdeauna egală cu noaptea, adică ziua și întunericul ar fi exact 12 ore de fiecare dată. Dar axa de rotație a Pământului este înclinată și unghiul său de înclinare față de planul orbital este de aproximativ 66,5°. Prin urmare, ziua este mai lungă decât noaptea și, invers, cu excepția ecuatorului, unde ziua este întotdeauna egală cu noaptea. Deoarece axa de rotație este întotdeauna perpendiculară pe planul ecuatorial, acesta din urmă este înclinat pe planul orbitei pământului la un unghi de 23,5°.
Consecințele geografice ale rotației axiale a Pământului constau în influența asupra formei acestuia sub formă de compresie polară, în abaterile naturale ale fluxurilor de aer, curenților marini și fluxurilor de canal ca urmare a acțiunii accelerației Coriolis, în prezența ritmul circadian(schimbarea zilei și a nopții), manifestată prin modificări ritmice ale naturii (adiere, schimbări de temperatură, veghe și somn al organismelor etc.).
