Земля вращается вокруг воображаемой линии, которая проходит через Северный и Южный полюса планеты. Эта линия называется осью вращения, и наша планета делает оборот вокруг нее один раз каждые 24 часа. Вращение происходит в сторону востока и против часовой стрелки. В нашей планетной системе почти все планеты (кроме Венеры) вращаются вокруг оси в том же направлении, что и Солнце.
Земля делает один оборот примерно за 24 часа по отношению к Солнцу и один раз каждые 23 часа 56 минут и 4 секунды относительно звёзд.
Содержание:
Вращение Земли
В Древней Греции сторонники пифагорейской школы верили во вращение Земли, а не в суточное вращение небес, но Аристотель в четвёртом веке до н. э. установил идею сферы неподвижных звёзд, которая оборачивается вокруг Земли. Это было принято большинством учёных, в частности, Птолемеем, который думал, что Земля будет разрушена штормами, если она повернётся.
Но в 499 г. н. э. индийский астроном Ариабхата написал, что сферическая Земля ежедневно вращается вокруг своей оси, и кажущееся движение звёзд является относительным движением, вызванным вращением Земли. В X веке некоторые мусульманские астрономы поддержали эту теорию.
В средневековой Европе Фома Аквинский принял взгляды Аристотеля, и только когда Николай Коперник в 1543 году озвучил свою теорию гелиоцентрической мировой системы, появилось современное понимание вращения Земли.
Тихо Браге, сделавший точные наблюдения по которым Кеплер основывал свои законы, использовал работу Коперника как основу системы, предполагающей неподвижную Землю. Через столетие после Коперника Риччиоли оспорил модель вращающейся нашей планеты, однако поддержали теорию вращения:
- Кеплер;
- Галилей;
- Ньютон.
Самым знаменитым доказательством вращения Земли является маятник Фуко, впервые построенный физиком Леоном Фуко в 1851 году, который состоял из свинцовой сферы, подвешенной в Пантеоне (Париж). Из-за вращения Земли маятник колебаний поворачивается со скоростью, зависящей от широты. На широте Парижа предсказанный и наблюдаемый сдвиг составлял около 11 градусов по часовой стрелке в час.
Периоды
Период вращения относительно Солнца (солнечный полдень до полудня) — это истинный солнечный день или кажущийся солнечный день. Это зависит от орбитального движения нашей планеты и, таким образом, зависит от изменения эксцентриситета и наклона её орбиты. Оба фактора варьируются в течение тысяч лет, поэтому ежегодные изменения истинного солнечного дня также различаются.
Период вращения относительно неподвижных звёзд, названный звёздным днём, составляет 86 164, 098 903 691 секунды среднего солнечного времени.
Период вращения относительно движущегося среднего весеннего равноденствия, названного сидерическим днём, составляет 86 164, 090 530 832 88 секунд. Таким образом, сидерический день короче звёздного дня примерно на 8,4 миллисекунды.
И звёздный день, и сидерический день короче, чем средний солнечный день примерно на 3 минуты 56 секунд.
Экваториальная скорость
Экваториальная скорость нашей планеты 1 040,4 миль/ч. Некоторые источники утверждают, что экваториальная скорость немного меньше или 1 669,8 км / ч. Скорость рассчитывается путём деления экваториальной окружности на 24 часа.
Тангенциальная скорость вращения в любой точке Земли может быть аппроксимирована путём умножения скорости экватора на косинус широты.
Изменения в ротации
Осевой наклон Земли составляет около 23,4°. Он колеблется между 22,1° и 24,5° по 41 000-летнему циклу и в настоящее время уменьшается.
Ось вращения движется относительно неподвижных звёзд (инерциальное пространство); компонентами этого движения являются:
- прецессия;
- нутация.
Прецессия — это вращение оси вращения, вызванное в основном внешними моментами из-за силы тяготения Солнца, Луны и других тел.
Нутация — слабое нерегулярное движение вращающегося твёрдого тела, совершающего прецессию.
Ось также движется относительно земной коры. Это называется полярным движением.
Приливные взаимодействия
За миллионы лет вращение значительно замедлилось приливным ускорением за счёт гравитационных взаимодействий с Луной.
Это постепенное вращательное торможение эмпирически документировано с оценками дневных длин, полученных из наблюдений приливных ритмов и строматолитов. Компиляция этих измерений показала, что продолжительность дня неуклонно возрастает примерно с 21 часа 600 миллионов лет назад до текущего 24-часового значения.
Глобальные события
Некоторые масштабные события, такие как землетрясение в Индийском океане в 2004 году, заставили нашу планету ускориться примерно на 3 микросекунды, воздействуя на момент инерции. Послеледниковый отскок, продолжающийся с последнего ледникового периода, также изменяет распределение массы Земли, что влияет на момент инерции и, благодаря сохранению углового момента, на период вращения.
Постоянный мониторинг движения нашей планеты вокруг оси осуществляется с использованием очень длинной базовой интерферометрии, согласованной с Глобальной системой позиционирования, спутниковым лазерным диапазоном и другими спутниковыми технологиями. Это даёт абсолютную рекомендацию для определения универсального времени, прецессии и нутации.
О вращении Земли вы узнаете из этого видео.
Древние наблюдения
Сохранены наблюдения солнечных и лунных затмений от вавилонской и китайской астрономии до наших дней. Эти наблюдения, а также исторические записи из астрономии в средневековом исламском мире и в других местах можно использовать для определения фактических изменений в повороте Земли за последние XXVII веков: расчёт для описания места и времени затмения зависит от вращения планеты.
Первоначальное движение было следствием первоначального момента импульса облака пыли, горных пород и газа, которые образовали Солнечную систему. Это первичное облако состояло из водорода и гелия, полученных в Большом Взрыве, а также более тяжёлых элементов, выброшенных сверхновых. Поскольку эта межзвёздная пыль была неоднородна, асимметрия при гравитационной аккреции привела к угловому вращению планеты. Приливные эффекты затем замедлили эту скорость до её современного значения.
Видео
Из этого видео вы узнаете о вращении Земли вокруг Солнца и о смене времен года.
