Kretanja Zemljine ose rotacije

Ideju o rotaciji Zemlje oko svoje ose prvi je izrazio čuveni starogrčki filozof Heraklit iz Efesa (kraj 6. - početak 5. veka pre nove ere) oko 500. godine. BC.

Rotaciju globusa oko svoje ose dokazuju mnogi fenomeni, a posebno:

· rotacija ravni ljuljanja Foucaultovog klatna, koju je prvi pokazao francuski fizičar Foucault 1851. godine;

kompresija Zemlje na polovima;

promena dana i noći.

Promena dana i noći objašnjava se rotacijom Zemlje, a promena godišnjih doba objašnjavaju tri okolnosti koje istovremeno deluju:

revolucija zemlje oko sunca;

nagib Zemljine ose rotacije prema ravni orbite;

očuvanje pravca ose u prostoru.

Sl.1.19. Foucaultovo klatno u Pariskom Panteonu

Godine 1851 Francuski fizičar J. Foucault (1819-1868) jasno je pokazao dnevnu rotaciju Zemlje. Nakon što je fiksirao klatno dužine 67m i odstupio od vertikale do zaobljenog mjerila, potom ga je pustio (sl. 1.19). Pod uticajem gravitacije, klatno je počelo da se ljulja, a njihanje se odvijalo sve vreme u istoj ravni u odnosu na zvezde. Međutim, posmatračima se činilo da se klatno kreće na obodnoj skali u suprotnom smeru od Zemljine rotacije. Dan kasnije, strelica klatna je zauzela svoj prvobitni položaj.

Zemlja se okreće oko svoje ose i čini jedno puni okret za 24 sata 3 minuta 56,5554 sekunde u odnosu na Sunce (srednji solarni dan) ili za 23 sata 56 minuta 4,09 sekundi u odnosu na zvijezde (sideralni dan). Imajte na umu da se svako kretanje koje se odvija u istom smjeru u kojem se kreće Sunce naziva direktnim, a ono koje se odvija u suprotnom smjeru naziva se obrnuto. Rotacija Zemlje oko svoje ose je direktno kretanje, a prividno dnevno kretanje svih svjetiljki je obrnuto.

Osa rotacije Zemlje je nagnuta prema ravni orbite za 66,5°. Na milenijumskoj skali, ovaj ugao se periodično menja. Trenutno se smanjuje za 0,47² godišnje. Kada se Zemlja kreće oko Sunca, njena osa rotacije ostaje paralelna sa samom sobom. Ugao između zemljine ose a okomito na ravan orbite je sada 23°26,5¢.

Nagib osi rotacije prema ravnini orbite dovodi do periodične (sezonske) promjene količine sunčeve topline koju primaju različita područja zemljine površine kada se planeta kreće u heliocentričnoj orbiti.

Položaj Zemljine ose rotacije ne ostaje nepromijenjen ni u svemiru ni u samom njenom tijelu. U 123g. BC. starogrčki naučnik, jedan od osnivača astronomije, Hiparh (oko 180.-125. pne.) otkrio je fenomen precesije ekvinocija, odnosno precesije (od latinskog praecessio - anticipacija). Godine 1755 Engleski astronom James Bradley (1693-1762) otkrio je fenomen nutacije Zemljine ose rotacije. Sumnje u postojanost brzine dnevne rotacije Zemlje pojavile su se nakon otkrića engleskog astronoma i geofizičara E. Halleya (1656-1742) 1695. godine. sekularno ubrzanje mjeseca. Ideju o sekularnom usporavanju Zemljine rotacije pod utjecajem plimnog trenja prvi je izrazio I. Kant 1755. godine.

U drugoj polovini prošlog veka pojavili su se dokazi o nepravilnim fluktuacijama u brzini Zemljine rotacije i pomeranju geografskih polova. Od tada se redovno prati neravnomjerno kretanje Zemlje i pomeranje polova.

U kombinovanom perturbirajućem delovanju Sunca i Meseca na položaj zemljine ose u svemiru razlikuju se lunisolarna precesija i lunisolarna nutacija.

Sekularno kretanje Zemljine ose sa koeficijentom od 50,3², koji je proporcionalan broju godina u pravcu obrnutog kretanja, naziva se lunisolarna precesija, dok se periodične oscilacije zemljine ose u geografskoj dužini i širini nazivaju lunisolarna nutacija. u geografskoj dužini i širini.

Na slici 1.20 - S je položaj Sunca, centar mase Zemlje se nalazi u tački O, tačke A i B se nalaze na Zemljinom ekvatoru. Iz slike se vidi da je SA F A|, biće veći od modula privlačne sile tačke B, jednak | FB|, |F A|>|FB|. Iz vektorskih jednakosti F 1 \u003d F A -FO i F 2 \u003d F B -FO dobijamo F1>F2. Moćni par F1, F2, dakle, teži da rotira ekvatorijalnu ravan AB u smeru kazaljke na satu i da je poravna sa ravninom OS. Zbog Zemljine rotacije, vektor ugaonog momenta H polako rotira (precesira) oko ose P N P S ugaonom brzinom ω pr . Brzina precesije određena je razlikom između polarnog i ekvatorijalnog momenta inercije Zemlje, momenta para sila F1, F2, a smjer precesijskog kretanja je suprotan smjeru Zemljine rotacije. Veličina momenta para sila F1, F2 određen je položajem Zemlje u odnosu na Sunce, Mjesec, planete i ovisi o nagibu mjesečeve orbite prema ekliptici, ekscentricitetima lunarne i Zemljine orbite, prosječnom kretanju Zemlje i Mjeseca po putanjama itd. .

Sl.1.20. Precesija Zemljine ose rotacije

U stvari, trenutna ugaona brzina precesije se sastoji od dva dela: prvi je posledica momenta sila privlačenja Sunca, drugi je posledica Meseca. Kao rezultat ovog kumulativnog efekta, trenutna osa rotacije Zemlje opisuje u svemiru u obrnuti smjer kružni konus sa otvorom od 23°27¢ oko pola ekliptike (slika 1.20). Period precesije je 25.800 godina.

Dinamičko objašnjenje za fenomen precesije dao je I. Newton u svojim Matematičkim principima prirodne filozofije (1687). On je procijenio precesijsku komponentu zbog lunarno-solarne privlačnosti elipsoidne Zemlje na 68² godišnje, uz pretpostavku da je polarna spuštenost Zemlje 1/230. Kao što je kasnije primetio P. Laplace, za polarnu kompresiju od 1/300, I. Newtonove formule daju vrednost precesije od 53,6², koja se, u okviru tačnosti proračuna, poklapa sa njenom stvarnom vrednošću. Strogu teoriju precesije stvorio je francuski astronom J.L. Delambre (1749-1822).

Preludij ekvinocija dovodi do činjenice da se nebeski ekvator rotira u pravcu dnevnog kretanja svjetiljki, a točke ekvinocija pomiču se prema prividnom godišnjem kretanju Sunca duž ekliptike, čineći trenutke ekvinocija ranije ( predviđanje). Iz tog razloga, tropska godina je skoro 20 minuta kraća od zvezdane godine.

Osim sporog precesionog kretanja, Zemljina os rotacije doživljava i periodična nutacija (od latinskog nutatio - oscilacija), čiji glavni harmonici imaju periode od 13,7 dana, 27,6 dana, 6 mjeseci, 1 godine, 18,6 godina. Kao rezultat nutacijskog kretanja, os rotacije opisuje složene petlje u prostoru (slika 1.21). Harmonik sa periodom od 18,6 godina ima maksimalnu amplitudu od » 9². Ostali nutacijski harmonici imaju manje amplitude.

Kretanje sa periodom od 18,6 godina odvija se u elipsi. Velika os elipse je okomita na pravac precesionog kretanja i jednaka je 18,4², a mala osa joj je paralelna i jednaka je 13,7² (slika 1.23).

Nutacijsko kretanje Zemljine ose sa periodom od 18,6 godina, što se tačno poklapa sa periodom kretanja lunarnih čvorova, otkriveno je 1748. godine. J. Bradley. Dinamička teorija nutacije razvijena je 1749. godine. J. Delambre.

Sl.1.21. Nutacija Zemljine ose rotacije (isključujući precesijsko kretanje) od 1983. do 1998.

Na slici 1.21, nutacijski pokret je razložen na dvije komponente: - nutacija u geografskoj dužini i - nutacija u nagibu. Glavni nutacijski harmonik, koji ima period od 18,6 godina, određen je rotacijom ravni lunarne orbite. Manje petlje nastaju zbog eliptičnosti orbita Zemlje i Mjeseca, nagiba mjesečeve orbite prema ekliptici i niza drugih razloga.

Teorija nutacije, koju je usvojila Međunarodna astronomska unija (IAU) 2000. godine, uključuje skoro 1500 harmonika sa periodima u rasponu od 2 dana do 18,6 godina. Teoriju MAC 2000 moraju svi korisnici primjenjivati ​​u astronomskim proračunima od 1. januara 2003. godine. Svaka osoba u određivanju koordinata na Zemljinoj površini pomoću navigacijskih sistema (GPS, GLONASS, a u budućnosti GALILEO) koristi prihvaćenu teoriju nutacije, često i ne znajući za to.

S druge strane, osim rješavanja primijenjenih problema astrometrije, geodezije i navigacije, teorija nutacije omogućava da se zaviri u dubine Zemlje i odgovori na fundamentalna pitanja: procijeniti kompresiju granice jezgro-plašt, vrijednost od viskoziteta tečnog jezgra, brzine rotacije čvrstog jezgra, vrijednosti magnetsko polje u jezgru, viskozitet plašta.

Nutacija se trenutno istražuje korišćenjem veoma dugih baznih radio interferometara (VLBI) na osnovu posmatranja ekstragalaktičkih radio izvora (slika 1.22).

Sl.1.22. VLBI metoda

Princip korištenja VLBI bazira se na činjenici da signali od kvazara do antena radio-teleskopa koji se nalaze na velika udaljenost, ne stižu istovremeno, već sa određenim vremenskim zakašnjenjem zbog razlike u udaljenostima od baznih tačaka do kvazara. Vremenom će se ova razlika promijeniti zbog promjene ugla između baze i smjera prema kvazaru, uzrokovane dnevnom rotacijom Zemlje.

Kao što znate, koordinate nebeska tela računaju se od Sjevernog pola svijeta (tačka sjecišta ose rotacije Zemlje sa nebeskom sferom). Precesija i nutacija dovode do pomaka u koordinatnoj mreži na nebeskoj sferi.

Sl.1.23. Precesija i nutacija Zemljine ose rotacije

Zbog precesije i nutacije, Sjeverni pol svijeta opisuje krivu blisku krugu na nebeskoj sferi, sa ugaonim radijusom jednakim 23° 27¢ (sl. 1.23, 1.24).

Precesija i nutacija zavise od kompresije, unutrašnje strukture Zemlje, nagiba njene ose rotacije prema ravni orbite, položaja Meseca, Sunca, planeta i mnogih drugih razloga. Dakle, da bi se stvorila teorija precesije-nutacije, potrebno je poznavati tačne efemeride Sunca, Mjeseca i planeta, kao i znati unutrašnja struktura Zemlja.

Sl.1.24. Smjer kretanja sjevernog pola svijeta od 1600 do 2300.

Ne mijenja se samo ugaona brzina Zemlje. Trenutni polovi Zemlje (tačke preseka Zemljine površine sa trenutnom osom rotacije Zemlje) se kreću. Kreću se na zemljinoj površini oko fiksne tačke (International Conditional Start - EOR) u pravcu Zemljine rotacije (od zapada prema istoku). Putanja pola ima oblik spirale (slika 1.25), koja se povremeno uvija i odmotava.

Za 1996-2000 maksimalna udaljenost trenutnog pola od EOR-a zabilježena je u maju-julu 1996. godine. Tada je putanja motke počela da se uvija, i to se nastavilo sve do 2000. godine. kada se pol približi minimalnoj udaljenosti od centra spirale. Sada se stup sve više udaljava od svog prosječnog položaja. Najveća udaljenost trenutnog stuba od EOR-a ne prelazi 15m.

Sl.1.25. Putanja trenutnog sjevernog pola za 1996-2000. (puna kriva - putanja kretanja EOR pola za 1890-2000)

Koordinate trenutnog pola (slika 1.25) određene su u kartezijanskom koordinatnom sistemu sa ishodištem u EOR (Međunarodno uslovno poreklo), osa x koja je usmjerena prema Greenwichu, a os okomita na njega y- na istok. Pomak od 0,1 lučne sekunde odgovara 3 metra.

L. Euler (1707-1783) je pokazao da bi se osa rotacije Zemlje u opštem slučaju trebala kretati u odnosu na samu Zemlju u periodu od 305 dana. Istovremeno je priznao da je Zemlja apsolutno čvrsto tijelo, tj. razmaci između bilo koje od njegovih tačkastih masa ostaju konstantni i potpuno je ispunjen masama. Apsolutno kruto tijelo se ne deformira pod utjecajem unutrašnjih i spoljne sile i služe kao ideal mehanički model, što se više približava Zemlji, to se manje deformiše.

Real Earth nije apsolutno kruto tijelo. Deformiše se pod dejstvom spoljašnjih i unutrašnje sile. Na površini Zemlje, u njenom tijelu i u vazdušnoj ljusci dešavaju se kretanja masa koja se ne mogu predvidjeti i njihov utjecaj na rotaciju Zemlje ne može se precizno procijeniti.

On je utvrdio prave karakteristike kretanja motke 1891. godine. Američki astronom amater S. Chandler:

· slobodno kružno kretanje sa periodom od oko 430 dana i amplitudom od ~0,15². To se zove Chandlerovo kretanje pola. Prema savremenim podacima, Chandlerov period je oko 437 zvezdanih dana;

prisilno eliptično kretanje sa periodom od godinu dana. Osi elipse su približno jednake 0,10² i 0,08². Glavna os je orijentirana duž meridijana 27° 39² W. d.

Chandlerovo kretanje polova je kretanje koje nastaje ako se Zemljina os rotacije nekako odstupi od ose njenog najvećeg momenta inercije. Period slobodno kretanje zavisi od dinamičke kompresije i elastičnih svojstava Zemlje.

Prisilno kretanje polova uzrokovano je periodičnim djelovanjem atmosfere i hidrosfere na Zemlju. Njegov period zavisi od perioda uzbudljive sile. Analiza koordinata pola u proteklih 110 godina pokazuje da se prisilno kretanje odvija duž elipse od zapada prema istoku. Vrijednosti velikih poluosi elipse kretale su se od 3,4m do 2,7m, malih poluosi - od 2,5m do 1,8m, ekscentriciteta - od 0,15 do 0,46, a geografske dužine velike poluose kretale su se od 205°E do 145°E.

Prema istim podacima, Chandlerovo kretanje ima gotovo kružnu putanju i karakteriše ga još veća varijabilnost njegovih parametara. Radijus slobodnog kretanja ima amplitudnu modulaciju sa periodom od oko 40 godina. Maksimalne vrijednosti radijusa (9 m) uočene su oko 1915. i 1955. godine, a duboki minimum (2 m) uočene su oko 1930. godine. Chandlerovo kretanje je također proučavano iz podataka o koordinatama pola. Dakle, prema ovim podacima za 1846-1993. Chandlerov period je 434,2 srednja solarna dana.

Na sl. 1.25 može se vidjeti da je centar spirale udaljen od početka koordinata - međunarodnog referentnog porijekla. Razlog tome je takozvano sekularno kretanje polova. Ako filtriramo godišnju i Chandlerovu komponentu iz koordinata pola, onda će koordinate EOR (srednji pol) ostati. Ispostavilo se da se i srednji pol pomera (slika 1.25). Za 1890-2000 srednji pol se kretao brzinom od 10 cm/godišnje po složenoj cik-cak krivulji s dominantnim smjerom prema sjeverna amerika(meridijan 290° E).

Kretanje ose unutar Zemlje otkriveno je eksperimentalno tek 1884. godine. Berlinskog astronoma F. Kustnera, a početkom 20. vijeka ustanovljena je neravnomjerna rotacija Zemlje.

Godine 1988 Stvorena je jedinstvena Međunarodna služba za rotaciju Zemlje (ISER), čija se centralna kancelarija nalazi u Parizu. IERS koristi stalna opažanja rotacije Zemlje (dužine dana i kretanja polova) sa brojnih stanica i opservatorija koristeći tradicionalne astronomske metode, VLBI (veoma dugu baznu radio interferometriju), lasersko određivanje dometa satelita i Mjeseca, Doplerove opservacije satelita. Zadužen je za jedinstveni koordinatni sistem i određuje položaj Zemlje u svemiru za rješavanje geodetskih, astronomskih i geofizičkih primijenjenih problema, a prati i odnos univerzalnog vremena (koje se mjeri rotacijom Zemlje) i atomskog vremena. , mjereno atomskim satovima.

Početkom 1980-ih, centar za prikupljanje podataka iz geografskih posmatranja u našoj zemlji premešten je iz Poltave u Institut za metrologiju vremena i prostora (IMVP) pri VNIIFTRI. Ovako je nacionalni javna služba RF za određivanje parametara Zemljine rotacije. Zadatak ove službe je hitno određivanje koordinata pola i univerzalnog vremena. Dnevna amplituda Zemljine ose rotacije u odnosu na fiksnu tačku iznosi 0,05 m, a takva vrijednost se ne može zanemariti sa savremenom geodetskom preciznošću.

Rotacija Zemlje oko svoje ose i Sunca je kontinuirana. Mnogi fenomeni zavise od ovog pokreta. Dakle, dan slijedi noć, jedno godišnje doba slijedi drugo, različite klime su uspostavljene u različitim regijama.

Dnevna rotacija Zemlje, prema naučnicima, iznosi 23 sata, 56 minuta, 4,09 sekundi. Tako se dešava jedna potpuna revolucija. Pri brzini od približno 1.670 km/h, planeta rotira oko svoje ose. Prema polovima, brzina pada na nulu.

Osoba ne primjećuje rotaciju zbog činjenice da se svi objekti pored njega kreću istovremeno i paralelno istom brzinom.

Izvedeno u orbiti. Nalazi se na zamišljenoj površini koja prolazi kroz centar naše planete i ova površina se zove ravan orbite.

Zamišljena linija između polova - osa - prolazi kroz centar Zemlje. Ova linija i ravan orbite nisu okomite. Nagib ose je približno jednak 23,5 stepeni. Ugao nagiba uvijek ostaje isti. Linija oko koje se Zemlja kreće uvijek je nagnuta na jednu stranu.

Orbita traje godinu dana. Rotacija Zemlje u ovom slučaju je u suprotnom smeru kazaljke na satu. Treba napomenuti da orbita nije savršeno okrugla. Prosječna udaljenost do Sunca je oko sto pedeset miliona kilometara. Ona (udaljenost) se mijenja u prosjeku za tri miliona kilometara, formirajući tako blagi orbitalni oval.

Promet Zemlje u orbiti je 957 miliona km. Planeta ovu udaljenost savlada za trista šezdeset pet dana, šest sati, devet minuta i devet i po sekundi. Prema proračunima, rotacija Zemlje u svojoj orbiti odvija se brzinom od 29 kilometara u sekundi.

Naučnici su otkrili da se kretanje planete usporava. To je uglavnom zbog kočenja plime i oseke. Plimni valovi nastaju na površini Zemlje pod utjecajem privlačenja Mjeseca (u većoj mjeri) i Sunca. Kreću se od istoka prema zapadu (prateći ih u smjeru suprotnom kretanju naše planete.

Manji značaj pridaje se plimi i oseci u Zemljinoj litosferi. To rezultira deformacijom čvrsto telo u obliku donekle odloženog plimnog talasa. Provocira pojavu momenta kočenja, što doprinosi tome da se rotacija Zemlje usporava.

Treba napomenuti da plime u litosferi utiču na proces usporavanja planete za samo 3%, a preostalih 97% otpada na morske oseke. Ovi podaci su dobijeni kao rezultat izrade karata lunarnih i solarnih plimnih talasa.

Atmosferska cirkulacija također utiče na brzinu Zemlje. Smatra se glavnim uzrokom sezonske neujednačene atmosfere koja se javlja od istoka prema zapadu na niskim geografskim širinama, i od zapada prema istoku - na visokim i umjerenim geografskim širinama. Istovremeno, ugaoni moment zapadnih vjetrova je pozitivan, dok je impuls istočnih vjetrova negativan i, prema proračunima, nekoliko puta manji od onih prvih. Ova razlika se redistribuira između Zemlje i atmosfere. Sa porastom zapadnog vjetra ili slabljenjem istočnog vjetra, on se povećava u blizini atmosfere, a smanjuje u blizini Zemlje. Tako se kretanje planete usporava. Kada se istočni vjetrovi pojačaju, a zapadni vjetrovi slabe, ugaoni moment atmosfere se smanjuje. Dakle, kretanje Zemlje postaje brže. Ukupni ugaoni moment atmosfere i planete je konstantna vrijednost.

Naučnici su uspeli da otkriju da se produženje dana pre 1620. dešavalo u proseku za 2,4 milisekundi na sto godina. Nakon te godine vrijednost se skoro prepolovila i počela iznositi 1,4 milisekundi na sto godina. Istovremeno, prema nekim nedavnim proračunima i zapažanjima, Zemlja usporava u prosjeku 2,25 milisekundi na sto godina.

Za posmatrača koji se nalazi na sjevernoj hemisferi, na primjer, u evropskom dijelu Rusije, Sunce obično izlazi na istoku i izlazi na jug, zauzimajući najvišu poziciju na nebu u podne, a zatim se naginje na zapad i skriva se iza linija horizonta. Ovo kretanje Sunca je samo vidljivo i uzrokovano je rotacijom Zemlje oko svoje ose. Ako Zemlju pogledate odozgo u smjeru sjevernog pola, tada će se rotirati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. U isto vrijeme, sunce je na mjestu, vidljivost njegovog kretanja stvara se zbog rotacije Zemlje.

Godišnja rotacija Zemlje

Oko Sunca, Zemlja se takođe okreće u suprotnom smeru kazaljke na satu: ako pogledate planetu odozgo, sa severnog pola. Pošto je Zemljina osa nagnuta u odnosu na ravan rotacije, kako se Zemlja okreće oko Sunca, ona ga neravnomjerno osvjetljava. Neka područja primaju više sunčeve svjetlosti, druga manje. Zbog toga se mijenjaju godišnja doba i mijenja se dužina dana.

Proljetna i jesenja ravnodnevica

Dva puta godišnje, 21. marta i 23. septembra, Sunce podjednako obasjava severnu i južnu hemisferu. Ovi trenuci su poznati kao proljetna i jesenja ravnodnevica. U martu počinje proljeće na sjevernoj hemisferi, a jesen počinje na južnoj hemisferi. U septembru, naprotiv, dolazi jesen na sjevernu hemisferu, a proljeće na južnu hemisferu.

Ljetni i zimski solsticij

Na sjevernoj hemisferi 22. juna Sunce izlazi najviše iznad horizonta. Dan ima najduže trajanje, a noć na ovaj dan je najkraća. Zimski solsticij nastupa 22. decembra - dan ima najkraće trajanje, a noć najduže. Na južnoj hemisferi je suprotno.

polarna noć

Zbog nagiba zemljine ose, polarne i cirkumpolarne regije sjeverna hemisfera tokom zimskih meseci nađu se bez sunčeve svetlosti - Sunce uopšte ne izlazi iznad horizonta. Ovaj fenomen je poznat kao polarna noć. Slična polarna noć postoji i za polarne regije. južna hemisfera, razlika između njih je tačno šest mjeseci.

Šta daje Zemlji rotaciju oko Sunca

Planete ne mogu a da se ne okreću oko svojih svjetiljki - inače bi se jednostavno privukle i izgorjele. Jedinstvenost Zemlje leži u činjenici da se nagib njene ose od 23,44 stepena pokazao optimalnim za nastanak sve raznolikosti života na planeti.

Zahvaljujući nagibu ose mijenjaju se godišnja doba, postoje različite klimatske zone koje osiguravaju raznolikost zemaljske flore i faune. Promjena zagrijavanja zemljine površine osigurava kretanje zračnih masa, a time i padavina u obliku kiše i snijega.

Optimalno se pokazalo i udaljenost od Zemlje do Sunca od 149.600.000 km. Malo dalje, i voda na Zemlji bi bila samo u obliku leda. Što bliže, temperatura bi već bila previsoka. Sama pojava života na Zemlji i raznolikost njegovih oblika postala je moguća upravo zahvaljujući jedinstvenoj podudarnosti takvog mnoštva faktora.

Naša Zemlja, kao i druge planete Solarni sistem, pravi dva glavna kretanja: oko svoje ose i oko Sunca. Od davnina je na ova dva redovnim pokretima i na osnovu računanja vremena i kalendara.

Dan je vrijeme rotacije oko vlastite ose. Godina je vrijeme rotacije oko Sunca. Podjela godine na mjesece je također u direktnoj vezi sa astronomskim kretanjem.

Rotacija Zemlje oko sopstvene ose.

Naša planeta rotira oko svoje ose od zapada prema istoku, odnosno suprotno od kazaljke na satu (gledano sa Sjevernog pola). Osa je uslovna ravna linija koja prelazi globus u području Sjeverne i južni polovi, tj. polovi imaju fiksni položaj i "ne učestvuju" u rotacionom kretanju, dok se sve druge lokacije na površini zemlje rotiraju, a linearna brzina rotacije na površini globusa zavisi od položaja u odnosu na ekvator - što je bliže ekvator, linearna brzina rotacije iznad (objasnimo da je ugaona brzina rotacije bilo koje lopte ista u različitim tačkama i mjeri se u rad/s, govorimo o brzini kretanja objekta koji se nalazi na površini Zemlje i što je viši, to je objekt više udaljen od ose rotacije).

Na primjer, na srednjim geografskim širinama Italije brzina rotacije je približno 1200 km / h, na ekvatoru je maksimalna i iznosi 1670 km / h, dok je na polovima nula. Posledice rotacije Zemlje oko svoje ose su promena dana i noći i prividno kretanje nebeska sfera.

Zaista, čini se da se zvijezde i druga nebeska tijela noćnog neba kreću u suprotnom smjeru od našeg kretanja s planetom (odnosno od istoka prema zapadu). Čini se da su zvijezde oko zvijezde Sjevernjače, koja se nalazi na zamišljenoj liniji - nastavku Zemljine ose u smjeru sjevera. Kretanje zvijezda nije dokaz da se Zemlja rotira oko svoje ose, jer bi ovo kretanje moglo biti posljedica rotacije nebeske sfere, ako uzmemo u obzir da planeta zauzima fiksni, nepomični položaj u svemiru, kako se ranije mislilo.

Dan. Šta su zvezdani i solarni dani?

Dan je dužina vremena potrebnog Zemlji da izvrši jednu rotaciju oko svoje ose. Postoje dvije definicije pojma "dan". "Sunčev dan" je vremenski period Zemljine rotacije, u kojem se Sunce uzima kao početna tačka. Drugi koncept je "sideralni dan" (od lat. sidus- Genitiv sideris- zvijezda, nebesko tijelo) - podrazumijeva još jednu polaznu tačku - "fiksnu" zvijezdu, udaljenost do koje teži beskonačnosti, u vezi s tim pretpostavljamo da su njene zrake međusobno paralelne. Trajanje ove dvije vrste dana se razlikuje jedno od drugog. Siderički dan traje 23 h 56 min 4 s, dok je Sunčev dan nešto duži i iznosi 24 sata. Razlika je zbog činjenice da Zemlja, rotirajući oko svoje ose, vrši i orbitalnu rotaciju oko Sunca. Lakše je to razumjeti uz pomoć slike.

Razmotrite dva položaja (vidi sliku) koje Zemlja zauzima dok se kreće duž svoje orbite oko Sunca, “ ALI» - mjesto posmatrača na površini zemlje. 1 - pozicija koju Zemlja zauzima (na početku odbrojavanja dana) ili od Sunca ili od neke zvijezde, koju ćemo definisati kao referentnu tačku. 2 - položaj naše planete nakon što je napravila revoluciju oko svoje ose u odnosu na ovu zvijezdu: svjetlost ove zvijezde, a nalazi se na velikoj udaljenosti, doći će do nas paralelno sa smjerom 1 . Kada zemlja zauzme poziciju 2 , možemo govoriti o "sideralnim danima", jer Zemlja je napravila potpunu rotaciju oko svoje ose u odnosu na udaljenu zvijezdu, ali još ne u odnosu na Sunce. Smjer posmatranja Sunca se donekle promijenio zbog rotacije Zemlje. Da bi Zemlja napravila potpunu revoluciju oko svoje ose u odnosu na Sunce („solarni dan“), morate sačekati da se „okrene“ za oko 1 ° (ekvivalent dnevnog kretanja Zemlje pod uglom - prelazi 360° za 365 dana), to traje samo oko četiri minute.

U principu, trajanje solarnog dana (iako se uzima kao 24 sata) je promjenjiva vrijednost. To je zbog činjenice da se kretanje Zemlje u orbiti zapravo događa promjenjivom brzinom. Kada je Zemlja bliže Suncu, brzina njenog kretanja po orbiti je veća, kako se udaljava od Sunca, brzina se smanjuje. Kao rezultat toga, pojam "srednji solarni dan" , naime njihovo trajanje je 24 sata.

Osim toga, sada je pouzdano utvrđeno da se period Zemljine rotacije povećava pod utjecajem promjene morske plime uzrokovane Mjesecom. Usporavanje je otprilike 0,002 s po vijeku. Akumulacija ovakvih naizgled neprimjetnih odstupanja, međutim, znači da je od početka naše ere do danas ukupno usporavanje već oko 3,5 sata.

Revolucija Zemlje oko Sunca

Revolucija oko Sunca je drugo glavno kretanje naše planete. Zemlja se kreće po eliptičnoj orbiti, tj. orbita je eliptična. Kada je Mesec u neposrednoj blizini Zemlje i padne u njenu senku, dolazi do pomračenja. Prosječna udaljenost između Zemlje i Sunca je približno 149,6 miliona kilometara. Astronomija koristi jedinicu za mjerenje udaljenosti unutar Sunčevog sistema; zovu je "astronomska jedinica" (a.u.). Brzina kojom se Zemlja kreće u svojoj orbiti je približno 107.000 km/h. Ugao koji formiraju Zemljina os i ravan elipse je približno 66°33" i održava se kroz orbitu.

Sa stanovišta posmatrača koji se nalazi na Zemlji, rotacija rezultira prividnim kretanjem Sunca duž ekliptike kroz zvijezde i sazviježđa predstavljena u Zodijaku. U stvari, i Sunce prolazi kroz sazviježđe Zmije, ali ne pripada Zodijačkom krugu.

Godišnja doba

Smjena godišnjih doba posljedica je okretanja Zemlje oko Sunca. Razlog za sezonske promjene je nagib Zemljine ose rotacije prema ravni njene orbite. Krećući se po eliptičnoj orbiti, Zemlja se u januaru nalazi u tački najbližoj Suncu (perihel), a u julu u tački koja je od njega najudaljenija - afelu. Razlog za smjenu godišnjih doba je nagib orbite, uslijed čega se Zemlja naginje prema Suncu s jednom hemisferom, a zatim s drugom, i, shodno tome, prima različitu količinu sunčeve svjetlosti. Ljeti Sunce dostiže najvišu tačku ekliptike. To znači da se Sunce najduže kreće iznad horizonta u jednom danu, a trajanje dana je maksimalno. Zimi je, naprotiv, Sunce nisko iznad horizonta, sunčevi zraci padaju na Zemlju ne direktno, već koso. Dužina dana je kratka.

U zavisnosti od doba godine, različiti delovi planeta su pod uticajem sunčevih zraka. Zrake su okomite na tropske krajeve u vrijeme solsticija.

GODIŠNJA GODINJA NA SJEVERNOJ HEMISFERI

Godišnje kretanje Zemlje.

Definicija godine, glavne kalendarske jedinice vremena, nije tako jednostavna kao što se čini na prvi pogled i zavisi od odabranog referentnog sistema.

Vremenski interval za koji naša planeta napravi potpunu revoluciju u svojoj orbiti oko Sunca naziva se godina. Međutim, dužina godine se razlikuje u zavisnosti od toga da li se ona uzima kao referentna tačka prilikom merenja. beskonačno udaljena zvezda ili Ned.

U prvom slučaju to znači "sidereal year" ("sidereal year") . Ono je jednako 365 dana 6 sati 9 minuta i 10 sekundi i predstavlja vrijeme potrebno za potpunu revoluciju Zemlje oko Sunca.

Ali ako izmjerimo vrijeme potrebno da se Sunce vrati u istu tačku u nebeskom koordinatnom sistemu, na primjer, na proljetnoj ravnodnevici, tada ćemo dobiti trajanje "solarna godina" 365 dana 5 sati 48 minuta 46 sekundi. Razlika između zvjezdane i solarna godina nastaje zbog precesije ekvinocija, svake godine dani ekvinocija (i, shodno tome, solsticija) dolaze "ranije" za oko 20 minuta. u odnosu na prethodnu godinu. Dakle, Zemlja obilazi svoju orbitu malo brže nego što se Sunce u svom prividnom kretanju kroz zvijezde vraća u proljetnu ravnodnevnicu.

S obzirom da je trajanje godišnjih doba u bliskoj vezi sa Suncem, pri sastavljanju kalendara je upravo "solarna godina" .

Također u astronomiji, umjesto uobičajenog astronomskog vremena, određenog periodom rotacije Zemlje u odnosu na zvijezde, uvedeno je novo ravnomjerno tekuće vrijeme, koje nije povezano sa rotacijom Zemlje i nazvano efemeridno vrijeme.

Više o vremenu efemerida pročitajte u odjeljku: .

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć"

Kretanja zemlje

Oblik, veličina, kretanje Zemlje

Zemlja je sferna, kao rezultat rotacije oko svoje ose, blago je spljoštena na polovima. Sfera jednoliko spljoštena na polovima naziva se sferoid ili elipsoid okretanja. Zbog heterogene strukture Zemljine unutrašnjosti i heterogenog rasporeda masa, oblik Zemlje odstupa od ispravan oblik sferoid. Pravi lik Zemlje geoid.

Geoid Figura čija je površina svuda okomita na smjer gravitacije. Likovi sferoida i geoida se ne poklapaju. Razlike 50-150 m.

Ravna površina geoida poklapa se s površinom Svjetskog okeana, koja se proteže ispod kontinenata.

Dimenzije Zemlje.

Ekvatorijalni radijus - 6378,2 km;

Polarni radijus - 6356,8 km;

Prosječni radijus - 6371 km;

Polarna kompresija - 21,4 km.

Dužina meridijana - 40.008,5 km;

Dužina ekvatora je 40.075,7 km;

Površina Zemlje je 510 miliona km;

Prečnik Zemlje je 12.750 km.

Prezime naučnika pod čijim rukovodstvom su izvršeni proračuni veličine zemljinog elipsoida je F. N. Krasovsky. Stoga se lik Zemlje u našoj zemlji naziva zemaljskim elipsoidom Krasovsky.

Ideje ljudi o obliku i veličini Zemlje mijenjale su se tokom vremena.

Trenutno se odvojeno razlikuju naučni dokazi o sferičnosti Zemlje i dokazi da ona ima konveksan oblik.

Naučni dokaz sferičnosti Zemlje:

1) fotografije Zemlje i merenja njene veličine iz svemira;

2) okrugla senka sa Zemlje tokom pomračenja mjeseca;

3) merenja stepena na površini Zemlje.

Dokazi za konveksni oblik Zemlje:

1) plovidba;

2) kružni oblik vidljivog horizonta;

H) povećanje radijusa vidljivog horizonta prilikom podizanja

posmatrač visine;

4) promjena vidljivosti zvjezdanog neba pri kretanju po meridijanu.

Oblik i veličina Zemlje su od velike geografske važnosti.

Posljedice sferičnosti Zemlje:

1) ugao upada sunčevih zraka se menja od ekvatora do polova;

2) uočava se geografska zonalnost.

Značaj veličine i mase Zemlje leži u činjenici da oni stvaraju tako privlačnu silu koja drži atmosferu i hidrosferu bez kojih bi život na planeti bio nemoguć.

Zemlja rotira oko svoje ose dok se istovremeno kreće oko Sunca. Zemlja rotira oko svoje ose od zapada prema istoku. Istovremeno, Sunce izlazi na istoku i kreće se na zapad. Jedna rotacija oko Zemljine ose traje 23 sata 56 minuta 4 sekunde; ovaj vremenski period se zove zvezdani dani. Dani u kojima pratimo vrijeme Svakodnevni život, su pozvani prosjek. Oni sadrže 24 sata i uzimaju u obzir ne samo rotaciju Zemlje, već i njeno kretanje (revoluciju) oko Sunca. Ugaona brzina rotacije (tj. ugao rotacije u jedinici vremena) je ista za sve tačke na Zemljinoj površini -15° na sat, 1 stepen u 4 minuta.Dnevna rotacija Zemlje - rotaciono kretanje Zemlja oko svoje ose, nagnuta prema ravni orbite planete pod uglom od 66°33'. Dnevna rotacija Zemlje povezana je sa promjenom dana i noći. Promena dužine dana i noći u umerenim i polarnim geografskim širinama tokom godine povezana je sa kruženjem Zemlje oko Sunca sa stalnim nagibom zemljine ose prema ravni orbite.

Geografske posljedice dnevne rotacije Zemlje:

• promjena dana i noći;
• odstupanje vazdušnih struja i kretanja tela od prvobitnog pravca na severnoj hemisferi udesno, na južnoj - ulevo (Coriolisova sila);
• dnevni ritam mnogih procesa povezanih sa protokom svjetlosti i topline.

Dužina dana i noći varira tokom godine u zavisnosti od geografskih širina.

Promjena vremena.

po lokalnom vremenu- vrijeme unutar jednog meridijana od sjevernog pola do južnog.

standardno vrijeme– vrijeme unutar vremenske zone. Zemlja je podijeljena na 24 vremenske zone (0-23). ​​Lokalno vrijeme srednjeg meridijana se smatra vremenom za cijelu zonu. Greenwich meridijansko vrijeme je univerzalno. Meridian 180 je međunarodna datumska linija. Sa obe strane, vreme je isto, ali su dani različiti. Prelazeći sa zapada na istok, nalazimo se u jučerašnjem vremenu.

Dekretno vrijeme - uvedeno u Rusiji 1930. godine. za uštedu struje.