Zem je neustále v pohybe. Hoci sa zdá, že stojíme nehybne na povrchu planéty, neustále sa točí okolo svojej osi a Slnka. Tento pohyb necítime, keďže pripomína let v lietadle. Pohybujeme sa rovnakou rýchlosťou ako lietadlo, takže vôbec necítime, že sa pohybujeme.
Akou rýchlosťou sa Zem otáča okolo svojej osi?
Zem vykoná jednu otáčku okolo svojej osi za takmer 24 hodín (presnejšie za 23 hodín 56 minút 4,09 sekúnd alebo 23,93 hodín)... Keďže obvod Zeme je 40 075 km, potom sa akýkoľvek objekt na rovníku otáča rýchlosťou približne 1 674 km za hodinu alebo približne 465 metrov (0,465 km) za sekundu. (40 075 km delíme 23,93 hodiny a dostaneme 1 674 km za hodinu).
Na (90 stupňov severnej zemepisnej šírky) a (90 stupňov južnej zemepisnej šírky) je rýchlosť prakticky nulová, pretože pólové body sa otáčajú veľmi nízkou rýchlosťou.
Ak chcete určiť rýchlosť v akejkoľvek inej zemepisnej šírke, jednoducho vynásobte kosínus zemepisnej šírky rýchlosťou rotácie planéty na rovníku (1674 km za hodinu). Kosínus 45 stupňov je 0,7071, takže vynásobte 0,7071 hodnotou 1674 km za hodinu a dostanete 1183,7 km za hodinu.
Kosínus požadovanej zemepisnej šírky možno ľahko určiť pomocou kalkulačky alebo sa pozrieť do tabuľky kosínusov.
Rýchlosť rotácie Zeme pre iné zemepisné šírky:
- 10 stupňov: 0,9848 × 1674 = 1648,6 km za hodinu;
- 20 stupňov: 0,9397 × 1674 = 1573,1 km za hodinu;
- 30 stupňov: 0,866 × 1674 = 1449,7 km za hodinu;
- 40 stupňov: 0,766 × 1674 = 1282,3 km za hodinu;
- 50 stupňov: 0,6428 × 1674 = 1076,0 km za hodinu;
- 60 stupňov: 0,5 × 1674 = 837,0 km za hodinu;
- 70 stupňov: 0,342 × 1674 = 572,5 km za hodinu;
- 80 stupňov: 0,1736 × 1674 = 290,6 km za hodinu.
Cyklické brzdenie
Všetko je cyklické, dokonca aj rýchlosť rotácie našej planéty, ktorú geofyzici dokážu zmerať s presnosťou milisekúnd. Rotácia Zeme má zvyčajne päťročné cykly spomalenia a zrýchlenia a posledný rok cyklu spomalenia je často spojený s nárastom zemetrasení po celom svete.
Keďže rok 2018 je posledným rokom spomaľovacieho cyklu, vedci v tomto roku očakávajú zvýšenie seizmickej aktivity. Korelácia nie je kauzálna, ale geológovia vždy hľadajú nástroje, aby sa pokúsili predpovedať, kedy zasiahne ďalšie masívne zemetrasenie.
Vibrácie zemskej osi
Zem sa mierne kýve, keď sa otáča, keď sa jej os pohybuje na póloch. Bolo pozorované, že drift zemskej osi sa od roku 2000 zrýchlil a pohybuje sa rýchlosťou 17 cm za rok smerom na východ. Vedci zistili, že os sa stále pohybuje na východ namiesto pohybu tam a späť v dôsledku kombinovaných účinkov topenia Grónska a straty vody v Eurázii.
Predpokladá sa, že drift osi je obzvlášť citlivý na zmeny vyskytujúce sa na 45. stupni severnej a južnej šírky. Tento objav viedol vedcov k tomu, aby konečne odpovedali na dlhodobú otázku, prečo sa os vôbec posúva. Kolísanie na východ alebo západ bolo spôsobené suchými alebo vlhkými rokmi v Eurázii.
Ako rýchlo sa Zem pohybuje okolo Slnka?
Naša planéta okrem rýchlosti rotácie Zeme okolo svojej osi obieha aj okolo Slnka rýchlosťou asi 108 000 km za hodinu (alebo asi 30 km za sekundu) a svoj obeh okolo Slnka dokončí za 365,256 dňa.
Až v 16. storočí si ľudia uvedomili, že Slnko je stredom našej slnečnej sústavy a Zem sa okolo neho pohybuje a nie je nehybným stredom vesmíru.
Astronómovia zistili, že Zem sa súčasne podieľa na niekoľkých typoch pohybu. V rámci nej sa napríklad pohybuje okolo stredu Mliečnej dráhy a ako súčasť našej Galaxie sa podieľa na medzigalaktickom pohybe. Existujú však dva hlavné typy pohybu, ktoré ľudstvo pozná už od staroveku. Jeden z nich je okolo svojej osi.
Dôsledok osovej rotácie Zeme
Naša planéta sa rovnomerne otáča okolo pomyselnej osi. Tento pohyb Zeme sa nazýva axiálna rotácia. Všetky predmety na zemskom povrchu rotujú so zemou. Rotácia nastáva zo západu na východ, teda proti smeru hodinových ručičiek, ak sa na Zem pozriete zo severného pólu. Kvôli tejto rotácii planéty sa východ slnka ráno vyskytuje na východe a západ slnka večer - na západe.
Zemská os je naklonená v uhle 66 1/2° k rovine obežnej dráhy, po ktorej sa planéta pohybuje okolo Slnka. V tomto prípade je os striktne vo vesmíre: jej severný koniec je neustále nasmerovaný k Polárke. Osová rotácia Zeme určuje zdanlivý pohyb hviezd a Mesiaca po oblohe.
Rotácia Zeme okolo svojej osi má veľký vplyv na našu planétu. Určuje zmenu dňa a noci a vznik prirodzenej, prírodou danej, mernej jednotky času – dňa. Toto je obdobie úplnej revolúcie planéty okolo svojej osi. Dĺžka dňa závisí od rýchlosti rotácie planéty. Podľa existujúceho systému časového počítania je deň rozdelený na 24 hodín, hodinu - 60 minút, minútu - 60 sekúnd.
V dôsledku axiálnej rotácie Zeme sa všetky telesá pohybujúce sa po jej povrchu odchyľujú od pôvodného smeru na severnej pologuli doprava v smere svojho pohybu a na južnej pologuli doľava. V riekach vychyľovacia sila tlačí vodu na jeden z brehov. Rieky na severnej pologuli majú preto zvyčajne strmší pravý breh a na južnej pologuli ľavý. Vychýlenie ovplyvňuje smer vetra v, prúdy v oceánoch.
Axiálna rotácia ovplyvňuje tvar zeme. Naša planéta nie je dokonalá guľa, je trochu stlačená. Preto je vzdialenosť od stredu Zeme k pólom (polárny polomer) o 21 kilometrov kratšia ako vzdialenosť od stredu Zeme k rovníku (ekvatoriálny polomer). Z rovnakého dôvodu sú poludníky o 72 kilometrov kratšie ako rovník.
Axiálna rotácia spôsobuje denné zmeny v toku slnečného svetla a tepla na zemský povrch, vysvetľuje zdanlivý pohyb hviezd a Mesiaca po oblohe. Určuje aj rozdiel v čase v rôznych častiach sveta.
Svetový čas a časové pásma
Zároveň v rôznych častiach sveta môže byť denná doba odlišná. Ale pre všetky body nachádzajúce sa na rovnakom poludníku je čas rovnaký. Nazýva sa miestny čas.
Kvôli lepšiemu načasovaniu je povrch Zeme konvenčne rozdelený na 24 (podľa počtu hodín za deň). Čas v každej zóne sa nazýva štandardný čas. Zóny sa počítajú od nulového časového pásma. Toto je pás, v strede ktorého je Greenwichský (nulový) poludník. Čas na tomto poludníku sa nazýva univerzálny. V dvoch susedných zónach sa štandardný čas líši presne o 1 hodinu.
V strede dvanásteho časového pásma, približne pozdĺž poludníka 180, je dátumová čiara. Na oboch jeho stranách sa hodiny a minúty zhodujú a kalendárne dátumy sa líšia o jeden deň. Ak cestujúci prekročí túto čiaru z východu na západ, dátum sa posunie o deň dopredu a ak zo západu na východ, vráti sa o deň späť.
Naša planéta je v neustálom pohybe, točí sa okolo Slnka a vlastnej osi. Zemská os je pomyselná čiara vedená od severného k južnému pólu (počas rotácie zostávajú nehybné) pod uhlom 66 0 33 ꞌ vzhľadom k rovine Zeme. Ľudia si nedokážu všimnúť moment rotácie, pretože všetky predmety sa pohybujú paralelne, ich rýchlosť je rovnaká. Vyzeralo by to úplne rovnako, ako keby sme sa plavili na lodi a nevnímali pohyb predmetov a predmetov na nej.
Úplná rotácia okolo osi je dokončená počas jedného hviezdneho dňa, ktorý pozostáva z 23 hodín 56 minút a 4 sekúnd. Počas tohto intervalu sa jedna alebo druhá strana planéty otočí k Slnku, pričom od neho prijíma iné množstvo tepla a svetla. Okrem toho rotácia Zeme okolo osi ovplyvňuje jej tvar (sploštené póly sú výsledkom rotácie planéty okolo osi) a vychýlenie pri pohybe telies v horizontálnej rovine (rieky, prúdy a vetry južných Vychýlenie hemisféry doľava, severná doprava).
Lineárna a uhlová rýchlosť otáčania
(Rotácia Zeme)
Lineárna rýchlosť rotácie Zeme okolo osi je 465 m/s alebo 1674 km/h v rovníkovej zóne, keďže vzdialenosť od nej sa postupne spomaľuje, na severnom a južnom póle sa rovná nule. Napríklad pre obyvateľov rovníkového mesta Quito (hlavné mesto Ekvádoru v Južnej Amerike) je rýchlosť rotácie len 465 m/s a pre Moskovčanov žijúcich na 55. rovnobežke severne od rovníka je to 260 m/s. s (takmer dvakrát menej) ...
Každý rok sa rýchlosť rotácie okolo osi zníži o 4 milisekundy, čo súvisí s vplyvom Mesiaca na silu morského a oceánskeho odlivu a odlivu. Gravitácia Mesiaca ťahá vodu v smere opačnom k axiálnej rotácii Zeme, čím vzniká mierna trecia sila, ktorá spomalí rýchlosť rotácie o 4 milisekundy. Rýchlosť uhlovej rotácie zostáva všade rovnaká, jej hodnota je 15 stupňov za hodinu.
Prečo sa deň mení na noc
(Zmena noci a dňa)
Čas úplného obrátenia Zeme okolo svojej osi je jeden hviezdny deň (23 hodín 56 minút 4 sekundy), počas tohto časového intervalu je slnkom osvetlená strana najskôr „vydaná na milosť“ dňu, strana tieňa – noc a potom naopak.
Ak by sa Zem otáčala inak a jedna jej strana by bola neustále otočená k Slnku, tak by bola vysoká teplota (až 100 stupňov Celzia) a všetka voda by sa vyparila, na druhej strane - naopak zúrili mrazy a voda bola pod hrubou vrstvou ľadu. Prvá aj druhá podmienka by bola pre rozvoj života a existenciu ľudského druhu neprijateľná.
Prečo sa ročné obdobia menia
(Striedanie ročných období na Zemi)
Tým, že os je naklonená vzhľadom na zemský povrch pod určitým uhlom, dostávajú jej úseky v rôznych časoch rôzne množstvo tepla a svetla, čo spôsobuje striedanie ročných období. Podľa astronomických parametrov potrebných na určenie ročného obdobia sa niektoré časové body berú ako referenčné body: pre leto a zimu sú to Dni slnovratu (21. jún a 22. december), pre jar a jeseň rovnodennosť (marec 20 a 23. septembra). Od septembra do marca je severná pologuľa otočená smerom k Slnku na kratší čas, a preto dostáva menej tepla a svetla, ahoj zima-zima, južná pologuľa v tomto čase dostáva veľa tepla a svetla, nech žije leto! Prejde 6 mesiacov a Zem sa presunie do opačného bodu svojej obežnej dráhy a severná pologuľa už dostáva viac tepla a svetla, dni sa predlžujú, Slnko stúpa vyššie – prichádza leto.
Ak by sa Zem nachádzala vo vzťahu k Slnku výlučne vo vzpriamenej polohe, potom by ročné obdobia vôbec neexistovali, pretože všetky body na polovici osvetlenej Slnkom by dostávali rovnaké a rovnomerné množstvo tepla a svetla.
Pre charakter zemského povrchu má veľký význam osová rotácia zeme.
1.
Vytvorí základnú časovú jednotku - deň, deliacu sa na dve hlavné časti - osvetlenú a neosvetlenú. Ukázalo sa, že fyziologická aktivita zvierat a rastlín je v procese vývoja organického sveta koordinovaná s touto časovou jednotkou. Zmena napätia (práca) a relaxácia (oddych) je vnútornou potrebou organizmov. Jeho rytmy mohli byť rôzne, ale v procese evolúcie došlo k selekcii takých organizmov, ktorých vnútorné biologické „hodiny“ „fungujú“ denne.
Hlavným synchronizátorom biologických rytmov je striedanie svetla a tmy. Je spojená s rytmom fotosyntézy, delením a rastom buniek, dýchaním, žiarou rias a mnohými ďalšími.
Keďže dĺžka dňa sa mení v závislosti od ročného obdobia, denný rytmus zvierat a rastlín kolíše medzi 23-26 a približne 22-28 hodín.
Najdôležitejšia vlastnosť tepelného režimu (a nie množstvo tepla) zemského povrchu závisí od dňa - zmena denného vykurovania a nočného chladenia. V tomto prípade nie je dôležitá len zmena; ale aj ich trvanie.
Denný rytmus sa prejavuje aj v neživej prírode: v ohrievaní a ochladzovaní hornín a zvetrávaní, teplotnom režime nádrží, teplote vzduchu a vetrov, prízemných zrážkach.
2.
Druhým podstatným významom rotácie geografického priestoru je jeho delenie na pravú a ľavú. To vedie k odchýlke dráh pohybujúcich sa telies na severnej pologuli doprava a na južnej pologuli doľava.
V roku 1826 historik P. A. Slovtsov upozornil na eróziu pravých brehov riek Sibír. V roku 1857 ruský akademik K.M.Bair vyslovil všeobecnú tézu, že všetky rieky severnej pologule podkopávajú pravé brehy. V roku 1835 francúzsky matematik G. Coriolis sformuloval teóriu relatívneho pohybu telies v rotujúcej vzťažnej sústave. Rotujúci geografický priestor je taký pohyblivý systém. Odchýlka dráh pohybu telies vpravo alebo vľavo sa nazýva Coriolisova sila alebo Coriolisovo zrýchlenie.
Podstata javu je nasledovná. Smer pohybu telies je prirodzene priamočiary vzhľadom na os sveta. Ale na Zemi sa vyskytuje na rotujúcej guli, pod pohybujúcim sa telesom sa rovina horizontu stáča na severnej pologuli doľava a na južnej doprava. Keďže sa pozorovateľ nachádza na pevnom povrchu rotujúcej gule, zdá sa mu, že pohybujúce sa teleso je vychýlené doprava, kým v skutočnosti rovina horizontu smeruje doľava.
Coriolisovu silu možno najzreteľnejšie vysledovať v výkyve Foucaultovho kyvadla. Bremeno zavesené na voľnom závite sa kýva v jednej rovine vzhľadom na os sveta. Disk pod kyvadlom sa otáča so Zemou. Preto každý výkyv kyvadla voči kotúču prebieha v novom smere. V Leningrade (φ = 60 °) sa kotúč pod kyvadlom otočí o 15 ° sin 60 ° -13 ° za hodinu, kde 15 ° je uhol rotácie Zeme za hodinu.
Odchýlka dráhy pohybu od počiatočného smeru akejkoľvek hmoty vo fyzickej podstate je rovnaká ako odchýlka Foucaultovho kyvadla.
Zachovanie priamočiareho pohybu hmôt v dôsledku zotrvačnosti a súčasné otáčanie zemského povrchu spôsobuje zjavnú odchýlku smerov pohybu vpravo na severných pologuliach a vľavo na južných pologuliach, bez ohľadu na to, či hmota sa pohybuje pozdĺž poludníka alebo pozdĺž rovnobežky.
Vychyľovacia sila rotácie Zeme je teda priamo úmerná hmotnosti pohybujúceho sa telesa, rýchlosti pohybu a sínusu zemepisnej šírky. Na rovníku sa rovná 0 a zvyšuje sa s rastúcou zemepisnou šírkou.
Všetky pohybujúce sa hmoty sú vystavené pôsobeniu Coriolisovej sily: voda v oceánskych a morských prúdoch, v riekach, vzduchové hmoty v procese atmosférickej cirkulácie, hmota v jadre Zeme; Coriolisova sila sa berie do úvahy aj v balistike.
3. Rotácia Zeme (spolu s guľovitým tvarom) v poli slnečného žiarenia (svetla a tepla) určuje západo-východný rozsah prírodných zón.
4. Už sme videli geodetické (pre tvar planéty) a geofyzikálne (pre prerozdelenie hmôt v jej tele) dôsledky nerovnomernosti rotačného režimu Zeme.
5. V dôsledku rotácie Zeme získavajú vzostupné a klesajúce vzdušné prúdy, neusporiadané na rôznych miestach, prevládajúcu helicitu: na severnej pologuli vzniká ľavá skrutka a na južnej skrutka pravá. Vzduchové hmoty, oceánske vody a pravdepodobne aj jadrová hmota podliehajú tomuto vzoru.
Ak si v duchu predstavíte, ako sa vznášate vo vzduchu nad severným pólom, môžete vidieť, že Zem sa otáča proti smeru hodinových ručičiek. Preto Slnko vychádza na východe a zapadá na západe. Osovú rotáciu Zeme potvrdzujú experimenty s Foucaultovým kyvadlom. Zavesené bremeno (olovnica) kývajúce sa na nite neustále mení svoju rovinu výkyvu. Taký pojem ako čas je spojený s rotáciou Zeme. Veľmi zjednodušene: čas je pravidelne sa opakujúci dej (fenomén), nerozlučne spojený s pohybom. Ak nedôjde k pohybu, udalosť sa nemôže opakovať. Znovu a znovu sa na Zemi opakuje východ a západ Slnka, dochádza k zmene dňa a noci. Je to spôsobené pohybom Zeme okolo svojej osi.
Zem urobí za deň úplnú revolúciu, to znamená, že doba jej rotácie určuje základnú jednotku času - deň. Dostali meno slnečné dni na rozdiel od hviezdnych dní, ktoré sa v čase mierne líšia. Na získanie menších časových jednotiek bol deň rozdelený na 24 rovnakých častí, ktoré sa nazývali hodiny, hodiny boli rozdelené na minúty a minúty na sekundy. V skutočnosti je určenie presného času náročnejšie, ako je tu opísané. Na jej určenie boli použité astronomické pozorovania a výpočty, ktoré ukázali, že dochádza k výkyvom v pohybe Zeme okolo jej osi a v priemere slnečný deň trvá 24 hodín 3 minúty 56,5 sekundy. Za 4 roky sa kumuluje rozdiel asi 24 hodín. Preto existuje priestupný rok, v ktorom je 366 dní, a nie 365 ako v bežnom roku.
Je jasné, že v určitom okamihu v rôznych častiach zemegule budú rôzne časy. Tento čas je tzv miestny čas, a bude sa líšiť, hoci nie veľmi, aj v susedných osadách. Preto bol povrch zemegule pre pohodlie rozdelený poludníkom cez 15 ° na 24 častí, ktoré boli pomenované časové pásma... Čas v rámci takýchto zón sa nazýva štandardný čas... Za štandardný čas sa považuje miestny čas dostupný na strednom poludníku každého takéhoto pásu. Čas každého časového pásma sa líši od susedných pásiem o 1 hodinu. Územie Ruska pokrýva 11 časových pásiem (od 2. do 12.). Za univerzálny čas berie sa čas nultého pásma, stredom ktorého prechádza nultý (Greenwichský) poludník.
Časové pásma sa počítajú na východ od Greenwichského poludníka. Moskva a Petrohrad sú v druhom časovom pásme. Preto, keď je v Londýne 12 hodín popoludní, potom v týchto mestách je čas rovný 14 hodinám. Pozorný človek okamžite namietne a povie, že letný čas v Petrohrade a Moskve sa líši od času v Londýne nie o 2, ale o 3 hodiny a bude mať úplnú pravdu. Faktom je, že v lete sa štandardný čas posúva o 1 hodinu dopredu. Deje sa tak s cieľom lepšie využiť deň. Tento čas, zavedený osobitnou vyhláškou, je tzv letný čas(vyhláška - vyhláška, vyhláška). Od roku 1930 u nás existoval letný čas, keďže hodiny sa oproti štandardnému času neustále posúvali o 1 hodinu dopredu. V roku 1991 bol tento letný čas zrušený, no v lete osobitným vládnym nariadením sa ustanovil letný čas o 1 hodinu pred štandardným časom.
Čas časového pásma, v ktorom sa nachádza hlavné mesto Ruska, sa nazýva Moskovský čas, za stredoeurópskeho časučas časového pásma, v ktorom sa nachádza hlavné mesto Francúzska Paríž. Je potrebné povedať, že podmienené línie časových pásiem ustanovené na súši sú svojou povahou prerušené. Je to spôsobené zakreslením hraníc časových pásiem pozdĺž hraníc štátov alebo pozdĺž administratívnych hraníc v rámci veľkých štátov, pretože čas v nich je zvyčajne určený štandardným časom ich hlavných miest alebo administratívnych centier.
Na povrchu zemegule je ešte jedna konvenčná čiara. to riadok zmeny dátumu, to znamená čiaru, na ktorej oboch stranách sa dátumy líšia o jeden deň. Prebieha uprostred 12. časového pásma, takmer sa zhoduje s poludníkom 180°.
V dôsledku rotácie Zeme sú ovplyvňované telesá pohybujúce sa po (po) jej povrchu Coriolisovo zrýchlenie, ktorý odchyľuje pôvodný smer ich pohybu na severnej pologuli doprava a na južnej pologuli doľava. Preto rieky na severnej pologuli obmývajú pravý breh a rieky na južnej pologuli ľavý. Toto je dobre známe Baireov zákon. Coriolisovo zrýchlenie podobne ovplyvňuje všetky lineárne sa pohybujúce objekty (vzdušné prúdy, morské prúdy atď.), Na severnej pologuli ich odkláňa doprava a na južnej pologuli doľava. Na rovníku nedochádza k vychýleniu pohybujúcich sa telies, to znamená, že Coriolisovo zrýchlenie je rovné 0. K jeho nárastu dochádza smerom k pólom, v blízkosti ktorých je maximálne.
Dôsledkom osovej rotácie Zeme je zmena dňa a noci na nej. Ak by os rotácie bola kolmá na rovinu obežnej dráhy Zeme, v rámci ktorej sa točí okolo Slnka, potom by sa deň na Zemi vždy rovnal noci, to znamená, že denná doba svetla a tmy by bola presne 12 hodín. celý čas. Ale os rotácie Zeme je naklonená a jej uhol sklonu vo vzťahu k obežnej rovine je asi 66,5 °. Preto je deň dlhší ako noc a naopak, okrem rovníka, kde sa deň vždy rovná noci. Keďže os rotácie je vždy kolmá na rovinu rovníka, ten je sklonený k rovine zemskej obežnej dráhy pod uhlom 23,5 °.
Geografické dôsledky axiálnej rotácie Zeme spočívajú v ovplyvnení jej tvaru vo forme polárnej kompresie, v pravidelných odchýlkach prúdenia vzduchu, morských prúdov a kanálových prúdov v dôsledku pôsobenia Coriolisovho zrýchlenia, za prítomnosti z cirkadiánny rytmus(zmena dňa a noci), prejavujúce sa rytmickými zmenami v prírode (prievany, zmeny teplôt, bdenie a spánok organizmov a pod.).
