Еще маленьким я узнал, что Земля вращается . Мой дедушка как-то рассказал мне о солнечных часах, и в чем заключается их принцип. Так привычно наблюдать восход и закат Солнца , но что будет, если Земля остановится ?
В какую сторону вращается Земля
Все зависит от того, каким образом на это посмотреть. Относительно Южного полюса , земной шар будет вращаться в направлении часовой стрелки , и совсем наоборот на Северном полюсе . Логично, что вращение происходит в направлении востока - ведь Солнце появляется с востока и исчезает на западе. Ученые выяснили, что планета постепенно замедляется на тысячные доли секунды в год. Большая часть планет нашей системы имеют то же направление вращения, исключение составляют лишь Уран и Венера . Если посмотреть на Землю из космоса, можно отметить два типа движения: вокруг своей оси, и вокруг звезды - Солнца .
Мало кто не замечал водоворот воды в ванной. Это явление, несмотря на свою обыденность, является довольно большой загадкой для ученого мира. Действительно, в Северном полушарии водоворот направлен против часовой стрелки , а в противоположном - все наоборот. Большинство ученых считают это проявлением силы Кориолиса (инерция, вызванная вращением Земли ). В пользу этой теории можно привести еще некоторые проявления этой силы:
- в северной полусфере ветра центральной части циклона дуют против движения часовой стрелки, в южной - наоборот;
- левый рельс железной дороги наиболее изнашивается в Южном полушарии , тогда как в противоположном - правый;
- у рек в Северном полушарии ярко выражен правый крутой берег , в Южном - наоборот.
Что, если она остановится
Интересно предположить, что будет если наша планета перестанет вращаться . Для обычного человека это будет равносильно езде на автомобили со скоростью 2000 км/ч с последующим резким торможением . Думаю, не стоит объяснять последствия такого события, но это будет еще не самое страшное. Если находиться в этот момент на экваторе , тело человека продолжит «полет» со скоростью почти 500 метров в секунду, однако тем, кому посчастливится находиться ближе к полюсам , удастся выжить, но не надолго. Ветер станет настолько сильным, что по силе своего действия будет сопоставим с силой взрыва ядерной бомбы , а трение ветров вызовет пожары на всей планете .
Наше планета пребывает в постоянном движении, она вращается вокруг Солнца и собственной оси. Земная ось - воображаемая линия, проведенная от Северного к Южному полюсу(они при вращении остаются без движения) под углом в 66 0 33 ꞌ по отношению к плоскости Земли. Люди не могут заметить момент вращения, потому что все предметы движутся параллельно, их скорость такая же. Это выглядело бы точно также, как если бы мы плыли на корабле и не замечали движение предметов и объектов на нем находящихся.
Полный оборот вокруг оси завершается в течении одних звездных суток, состоящих из 23 часов 56 минут и 4 секунд. За этот промежуток то одна, то другая сторона планеты поворачивается к Солнцу, получая от него различное количество тепла и света. Помимо этого вращение Земли вокруг оси влияет на её форму (приплюснутые полюса - результат вращения планеты вокруг оси) и на отклонение при движении тел в горизонтальной плоскости (реки, течения и ветра Южного полушария отклоняются влево, Северного - вправо).
Линейная и угловая скорость вращения
(Вращение Земли )
Линейная скорость вращения Земли вокруг оси - 465 м/с или 1674 км/час в зоне экватора, по мере отдаления от него скорость постепенно замедляется, на Северном и Южном полюсах она равна нулю. Например, для граждан экваториального города Кито (столица Эквадора в Южной Америке) скорость вращения как раз 465 м/с, а для москвичей, живущих на 55-ой параллели к северу от экватора, - 260 м/с (почти в два раза меньше).
Ежегодно скорость вращения вокруг оси снижается на 4 миллисекунды, что связано с влиянием Луны на силу морских и океанических отливов и приливов. Притяжение Луны «тянет» воду в направлении, противоположном к осевому вращению Земли, образуя незначительную силу трения, замедляющую скорость вращения на 4 миллисекунды. Скорость углового вращения остается везде одинаковой, её значение - 15 градусов в час.
Почему день сменяется ночью
(Смена дня и ночи )
Время полного оборота Земли вокруг оси - одни звездные сутки (23 часа 56 минут 4 секунды), за этот временной промежуток освещенная Солнцем сторона сначала находится «во власти» дня, теневая - ночи, а затем наоборот.
Если Земля вращалась бы по другому и одна её сторона была постоянно повернута к Солнцу, то там бы была высокая температура (до 100 градусов Цельсия) и вся вода бы испарилась, на другой бы стороне - наоборот свирепствовали морозы и вода находилась под толстым слоем льда. И первые, и вторые условия были бы неприемлемы для развития жизни и существования человеческого вида.
Почему сменяются времена года
(Смена времен года на Земле )
Вследствие того что ось наклонена по отношению к земной поверхности под определенным углом, её участки получают в разное время различное количество тепла и света, что обуславливает смену времен года. По астрономическим параметрам, необходимым для определения времени года, за точки отсчета берут некоторые моменты времени: для лета и зимы это Дни солнцестояния (21 июня и 22 декабря), для весны и осени - Равноденствия (20 марта и 23 сентября). С сентября по март Северное полушарие повернуто к Солнцу меньшее количество времени и соответственно получает меньше тепла и света, здравствуй зимушка-зима, Южное полушарие в это время получает много тепла и света, да здравствует лето! Проходит 6 месяцев и Земля переходит на противоположную точку своей орбиты и уже Северное полушарие получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше - наступает лето.
Если бы Земля располагалась по отношению к Солнцу исключительно в вертикальном положении, то времен года вообще бы не существовало, ведь все точки на освещенной Солнцем половине получали бы одинаковое и равномерное количество тепла и света.
Люди с давних времен интересовались, почему ночь сменяется днем, зима весной, а лето осенью. Позже, когда на первые вопросы были найдены ответы, ученые начали поподробнее рассматривать Землю как объект , стараясь узнать, с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси.
Движение Земли
Все небесные тела пребывают в движении, Земля не исключение. Причем у нее одновременно происходит осевое движение и движение вокруг Солнца.
Чтобы наглядно представить движение Земли , достаточно взглянуть на волчок, одновременно вращающийся вокруг оси и быстро перемещающийся по полу. Если бы этого движения не было, Земля не была бы пригодной для жизни. Так, наша планета без вращения вокруг своей оси была бы постоянно повернута к Солнцу одной своей стороной, на которой температура воздуха достигала бы +100 градусов, и вся имеющаяся на этом участке вода превратилась бы в пар. На другой же стороне температура была бы постоянно минусовая и всю поверхность этой части покрывали льды.
Орбита вращения
Вращение вокруг Солнца следует по определенной траектории – орбите, которая установилась за счет притяжения Солнца и скорости движения нашей планеты. Если бы притяжение было в несколько раз сильнее или скорость значительно ниже, то Земля упала на Солнце. А если бы притяжение исчезло
или сильно уменьшилось, то планета, ведомая своей центробежной силой, улетела по касательной в космос. Это было бы подобно тому, как если предмет, привязанный на веревку, вращать над головой, а затем резко отпустить.
Траектория движения Земли имеет форму эллипса, а не идеального круга, а расстояние до светила неодинаково в течение года. В январе планета подходит к точке, находящейся ближе всего к светилу, – она называется перигелием – и отстоит от светила на 147 млн км. А в июле Земля отдаляется от солнца на 152 млн км, подходя к точке, называемой афелием. За среднее расстояние принимают 150 млн км.
Земля движется по своей орбите с запада на восток, что соответствует направлению «против часовой стрелки».
На 1 оборот вокруг центра Солнечной системы Земле требуется 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд (1 астрономический год). Но для удобства за календарный год принято считать 365 дней, а оставшееся время «накапливается» и добавляет по одному дню к каждому високосному году.
Орбитальное расстояние равно 942 млн км. Исходя из расчетов, скорость Земли составляет 30 км в секунду или 107000 км/час. Для людей она остается незаметной, поскольку все люди и предметы движутся одинаково в системе координат. А между тем она очень большая. Для примера, наибольшая скорость гоночного автомобиля равна 300 км/час, что в 365 раз медленнее скорости Земли, несущейся по своей орбите.
Однако величина в 30 км/с непостоянна в связи с тем, что орбита представляет собой эллипс. Скорость движения нашей планеты в течение всего пути несколько колеблется. Наибольшая разница достигается при прохождении точек перигелия и афелия и составляет 1 км/с. То есть принятая скорость 30 км/с является средней.
Осевое вращение
Земная ось – условная линия, которую можно провести от северного к южному полюсу. Она проходит под углом в 66°33 относительно плоскости нашей планеты. Одно обращение происходит за 23 часа 56 минут и 4 секунды, это время обозначается звездными сутками.
Главный результат осевого вращения – смена дня и ночи на планете. Кроме того, за счет этого движения:
- Земля имеет форму со сплюснутыми полюсами;
- тела (течение рек, ветер), движущиеся в горизонтальной плоскости, несколько смещаются (в Южном полушарии – влево, в Северном – вправо).
Скорость осевого движения на разных участках значительно отличается. Самая высокая на экваторе — 465 м/с или 1674 км/час, она называется линейной. Такая скорость, например, в столице Эквадора. На участках севернее или южнее экватора скорость вращения снижается. К примеру, в Москве она почти в 2 раза ниже. Эти скорости называют угловыми
, их показатель становится меньше по мере приближения к полюсам. На самих же полюсах скорость равна нулю, то есть полюса – единственные части планеты, находящиеся без движения относительно оси.
Именно расположение оси под определенным углом определяет смену времен года. Находясь именно в таком положении, разные области планеты получают неодинаковое количество тепла в разное время. Если бы наша планета располагалась строго вертикально относительно Солнца, то времен года не было совсем, поскольку освещенные светилом в дневное время северные широты получали столько же тепла и света, сколько и южные широты.
На осевое вращение влияют следующие факторы:
- сезонные изменения (осадки, движение атмосферы);
- приливные волны против направления осевого движения.
Эти факторы тормозят планету, вследствие чего уменьшается ее скорость. Показатель этого уменьшения очень мал всего 1 секунда за 40000 лет, однако, за 1 млрд лет сутки удлинились с 17-и до 24-х часов.
Движение Земли продолжают изучать по сей день . Эти данные помогают составить более точные звездные карты, а также определить связь этого движения с природными процессами на нашей планете.
Дата: 25.10.2015
Наша планета совершает несколько видов движения одновременно:
- вокруг своей оси - смена дня и ночи (полное вращение происходит за 23 часа 56 минут и 4 секунды)
- по орбите вокруг Солнца - смена времен года (полное вращение происходит за 365 дней и 6 часов)
- со всей Солнечной системой - вокруг центра Галактики,
- вокруг центра Вселенной.
Кроме этого, Земля совершает движение вместе со своим естественным спутником - Луной - вокруг общего центра их масс. Этих движений мы не чувствуем, поскольку движемся вместе с Землей, и по отношению к нам она остается неподвижной.
Земля, подобно другим планетам, движется вокруг Солнца. Этот путь Земли называется орбитой . Орбита Земли - эллипс, близкий к кругу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Расстояние от Земли до Солнца меняется в течение года от 147 млн км - в перигелии (в январе) - до 152 млн км - в афелии (в июле). Длина орбиты более 980 млн км.
Скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца - 29,76 км/с. Этот путь Земля преодолевает за 365 суток и 6 часов , поэтому длительность обычного года составляет 365 суток, а «лишние» часы каждые четыре года составляют дополнительные сутки 29 февраля. Такой год длится 366 суток и называется високосным . Високосный год должен без остатка делиться на 4, по этому признаку его легко распознать.
Земная ось постоянно наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 66,5 °. Поэтому при движении по орбите Северное и Южное полушария освещаются Солнцем неравномерно.
Угол падения солнечных лучей в Северном полушарии самый большой в июне, а наименьший - в декабре. В Южном полушарии - все наоборот. Поэтому поверхность Земли нагревается неравномерно, поскольку нагрев во многом зависит от угла падения солнечных лучей.
Дважды в год, 21 марта и 23 сентября , на экваторе , который разделяет два полушария, наблюдается отвесное поступления солнечных лучей (солнце в зените). В это время оба полушария прогреваются одинаково, поэтому и наблюдаются переходные времена года - весна и осень.
Характерные положения Земли на околосолнечной орбите
|
Дата |
||||
|
Местонахождение Солнца в зените |
Северный тропик |
Экватор |
Южный тропик |
Экватор |
|
Продолжительность дня в Северном полушарии |
День длиннее ночи |
День равняется ночи |
День короче ночи |
День равняется ночи |
|
Полярный день |
За Северным полярным кругом |
За Южным поляр-ным кругом |
||
|
Положение Солнца в Северном полушарии |
Летнее солнцестояние |
Осеннее равноденствие |
Зимнее солнцестояние |
Весеннее равноденствие |
|
Положение Солнца в Южном полушарии |
Зимнее солнцестояние |
Весеннее равноденствие |
Летнее солнцестояние |
Осеннее равноденствие |
Движение Земли по орбите и наклон ее оси вращения приводят к регулярной сменые времен года и существованию поясов освещения (тепловых поясов ), которые являются основой климатической зональности и природной зональности вообще.
Тропики и полярные круги разграничивают поверхность Земли на пять поясов освещения, или тепловых поясов - территории, которые отличаются между собой высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и, соответственно, температурными условиями.
Жаркий пояс лежит между тропиками . В его пределах Солнце два раза в год бывает в зените, на тропиках - по одному разу в год, в дни солнцестояний (и этим они отличаются от всех параллелей). В этом поясе продолжительность дня и ночи мало отличается. Жаркий пояс занимает около 40% земной поверхности .
Умеренные пояса (северный и южный) расположены между тропиками и полярными кругами . Солнце в них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от широты и времени года. У полярных кругов (от 60 ° до 66,5 °) летом наблюдаются светлые, так называемые «белые ночи с сумеречным освещением за счет слияния вечерней звезды с утренней, так как Солнце ненадолго и недалеко заходит за горизонт. Пло-ща умеренных поясов составляет 52% земной поверхности .
Холодные пояса (северный и южный) - к северу от северного и южнее южного полярных кругов . Они отличаются наличием полярных дней и ночей, продолжительность которых увеличивается от одних суток - на полярных кругах - до полугода - на полюсах. Площадь холодных поясов - 8% земной поверхности .
В результате этого вращения на Земле происходит смена дня и ночи, поскольку Солнце освещает только одну сторону Земли.
Сутки - это промежуток времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. Такой оборот наша планета совершает за 23 ч 56 мин 4 с (для удобства считают, что в сутках 24 часа). В разных точках поверхности Земли ско-кость вращения разная. Максимальной она на экваторе - воображаемой линии, равноудаленной от полюсов, а на полюсах равна нулю. Столица Украины - Киев - вращается вокруг земной оси со скоростью примерно 260 м/с.
Важным следствием осевого вращения Земли является отклонения потоков , движущихся горизонтально (ветров, морских течений и т.п.), от их первоначального направления : в северном полушарии - вправо, в южной - влево (это результат воздействия одной из сил инерции, названной силой Кориолиса в честь французского ученого, который первым объяснил это явление). По закону инерции всякую плоть, ру-хаеться, стремящийся сохранить неизменными направление и скорость своего движения в пространстве.
Отклонение - результат того, что тело участвует как в поступательном, так и во вращательном движении. Поскольку сила Кориолиса, действующая на тело, пропорциональна синусу географической широты его местонахождения, на экваторе отклонение равно нулю. По мере приближения к полюсам отклонения нарастает и становится крупнейшим у полюсов.
Вращение Земли вокруг своей оси и связанное с ним изменение дня и ночи создает суточную ритмику живой и неживой природы. Суточный ритм главным образом связан со световыми и температурными условиями. Общеизвестны суточный ход температуры, дневной и ночной бризы т.д.. Очень ярко проявляется суточный ритм живой природы. Известно, что фотосинтез возможен только днем, что много цветов распускаются в разное время. Животные делятся на ночных и тех, которые становятся активными днем. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме. Суточное вращение Земли вызывает изменение приливов и отливов.
Я вспоминаю момент из школьных лет, когда ко мне подошла мама и повернула мой школьный глобус на 360 градусов. Тогда она спросила меня: "А ты знаешь, сынок, сколько часов занимает поворот земного шара вокруг своей оси ?" Я задумался, а она продолжила: "А вот открой учебник географии и узнай". Я последовал её совету и открыл для себя то, о чём ранее не знал. Итак...
Сколько же по времени занимает один оборот Земли вокруг себя
Полный оборот вокруг своей оси наша планета совершает ровно за 24 часа. Так и проходят сутки. Их называют «солнечными» сутками.
Само вращение планета осуществляет с запада на восток . А при наблюдении с северного полюса эклиптики (или с Полярной звезды) вращение происходит против часовой стрелки .
Именно благодаря такому кружению происходит смена дней и ночей . Ведь одна половина освещается солнечными лучами, а другая – остаётся в тени.
К тому же, вращению планеты способствуют отклонения подвижных потоков (например, рек или ветров) в северном полушарии – в правую часть, а в южном – в левую.
История идей о суточном вращении Земли
В разные времена люди по-своему пытались объяснить смену суток. Гипотезы часто сменяли друг друга, у каждого народа древности была своя теория:
- самое раннее объяснение суточной смены небосвода было дано ещё во времена Пифагора . Считалось, что Земля в системе мира Филолая совершала определённые движения . Но они были не вращательными, а поступательными . И проходили эти движения через так называемый «Центральный огонь»;
- первым из древних астрономов, утверждавших, что наша планета именно вращается , стал индийский учёный Ариабхата (живший в конце пятого века – начале шестого);
- затем, во второй половине 19 века, в Европе велись более детальные обсуждения о возможностях движений Земли. Наиболее широко об этом писали такие парижские учёные, как Жан Буридан , Николай Орем и Альберт Саксонский ;
- в 1543 году знаменитый Николай Коперник уже написал свою работу «О вращении небесных сфер» , которую поддержали многие астрономы того времени;
- а позднее Галилео Галилей сформулировал фундаментальный принцип относительности . Он утверждал, что движение Земли (или любого другого объекта) никак не влияет на протекающие внутренние и внешние процессы.
Таковы были основные этапы развития гипотезы о вращении нашей планеты. Именно осмысление проблем, связанных с этой темой, поспособствовало открытию многих законов механики и зарождению новой космологии .