Roterer jorden rundt sin akse? Full revolusjon rundt solen

Planeten vår er inne konstant bevegelse. Sammen med solen beveger den seg i rommet rundt sentrum av galaksen. Og hun på sin side beveger seg i universet. Men høyeste verdi for alle levende ting spiller jordens rotasjon rundt solen en rolle egen akse. Uten denne bevegelsen ville forholdene på planeten være uegnet for å støtte liv.

solsystemet

Ifølge forskere ble jorden som en planet i solsystemet dannet for mer enn 4,5 milliarder år siden. I løpet av denne tiden endret avstanden fra armaturet seg praktisk talt ikke. Hastigheten på planetens bevegelse og solens gravitasjonskraft balanserte dens bane. Den er ikke helt rund, men den er stabil. Hvis tyngdekraften til stjernen hadde vært sterkere eller jordens hastighet hadde redusert merkbart, ville den ha falt ned i solen. Ellers ville den før eller senere fly ut i verdensrommet og slutte å være en del av systemet.

Avstanden fra solen til jorden gjør det mulig å opprettholde optimal temperatur på overflaten. Det ligger mye i dette viktig rolle stemningen spiller også. Når jorden roterer rundt solen, endres årstidene. Naturen har tilpasset seg slike sykluser. Men hvis planeten vår var på større avstand, ville temperaturen på den blitt negativ. Hvis det hadde vært nærmere, ville alt vannet ha fordampet, siden termometeret ville ha overskredet kokepunktet.

Banen til en planet rundt en stjerne kalles en bane. Banen for denne flyturen er ikke perfekt sirkulær. Den har en ellipse. Maksimal forskjell er 5 millioner km. Det nærmeste punktet i banen til Solen er i en avstand på 147 km. Det kalles perihelion. Landet passerer i januar. I juli er planeten på maksimal avstand fra stjernen. Den største avstanden er 152 millioner km. Dette punktet kalles aphelion.

Rotasjonen av Jorden rundt sin akse og Solen sikrer en tilsvarende endring i daglige mønstre og årlige perioder.

For mennesker er bevegelsen av planeten rundt midten av systemet umerkelig. Dette er fordi jordens masse er enorm. Likevel flyr vi hvert sekund omtrent 30 km i verdensrommet. Dette virker urealistisk, men dette er beregningene. I gjennomsnitt antas det at Jorden ligger i en avstand på rundt 150 millioner km fra Solen. Den gjør én hel revolusjon rundt stjernen på 365 dager. Avstanden tilbakelagt per år er nesten en milliard kilometer.

Den nøyaktige avstanden planeten vår reiser i løpet av et år, beveger seg rundt stjernen, er 942 millioner km. Sammen med henne beveger vi oss gjennom verdensrommet i en elliptisk bane med en hastighet på 107 000 km/t. Rotasjonsretningen er fra vest til øst, det vil si mot klokken.

Full sving planeten fullføres ikke på nøyaktig 365 dager, slik man ofte tror. I dette tilfellet går det omtrent seks timer til. Men for enkelhets skyld i kronologien tas denne tiden i betraktning totalt i 4 år. Som et resultat "akkumuleres" det en ekstra dag i februar. Dette året regnes som et skuddår.

Rotasjonshastigheten til jorden rundt solen er ikke konstant. Den har avvik fra gjennomsnittsverdien. Dette skyldes den elliptiske banen. Forskjellen mellom verdiene er mest uttalt ved perihel- og aphelion-punktene og er 1 km/sek. Disse endringene er usynlige, siden vi og alle objektene rundt oss beveger seg i samme koordinatsystem.

Skifte av årstider

Jordas rotasjon rundt sola og helningen av planetens akse gjør årstidene mulig. Dette er mindre merkbart ved ekvator. Men nærmere polene er den årlige syklisiteten mer uttalt. Nordlige og sørlige halvkule Planetene varmes opp ujevnt av solens energi.

De beveger seg rundt stjernen og passerer fire konvensjonelle orbitale punkter. Samtidig, vekselvis to ganger i løpet av seks måneders syklus, befinner de seg lenger eller nærmere den (i desember og juni - dagene for solverv). Følgelig, på stedet der overflaten av planeten varmes opp bedre, der temperaturen miljø høyere. Perioden i et slikt territorium kalles vanligvis sommer. På den andre halvkulen er det merkbart kaldere på denne tiden – det er vinter der.

Etter tre måneder med slik bevegelse med en periodisitet på seks måneder, er planetaksen plassert på en slik måte at begge halvkulene er i samme forhold for oppvarming. På dette tidspunktet (i mars og september - dagene for jevndøgn) er temperaturregimene omtrent like. Så, avhengig av halvkule, begynner høsten og våren.

Jordens akse

Planeten vår er en roterende ball. Bevegelsen utføres rundt en konvensjonell akse og skjer i henhold til prinsippet om en topp. Ved å hvile basen på flyet i uvridd tilstand, vil den opprettholde balansen. Når rotasjonshastigheten svekkes, faller toppen.

Jorden har ingen støtte. Planeten påvirkes av gravitasjonskreftene til solen, månen og andre objekter i systemet og universet. Likevel opprettholder den en konstant posisjon i rommet. Rotasjonshastigheten, oppnådd under dannelsen av kjernen, er tilstrekkelig til å opprettholde relativ likevekt.

Jordens akse går ikke vinkelrett gjennom kloden til planeten. Den er skråstilt i en vinkel på 66°33´. Jordens rotasjon rundt sin akse og solen gjør det mulig å skifte årstid. Planeten ville "tumle" i verdensrommet hvis den ikke hadde en streng orientering. Ingen bestandighet av miljøforhold og livsprosesser det ville ikke være tale på overflaten.

Aksial rotasjon av jorden

Jordens rotasjon rundt solen (én omdreining) skjer gjennom hele året. På dagtid veksler det mellom dag og natt. Hvis du ser på Nordpolen Jorden fra verdensrommet, du kan se hvordan den roterer mot klokken. Den fullfører en full rotasjon på omtrent 24 timer. Denne perioden kalles en dag.

Rotasjonshastigheten bestemmer hastigheten på dag og natt. På en time roterer planeten omtrent 15 grader. Rotasjonshastighet inn forskjellige punkter overflaten er annerledes. Dette er på grunn av at hun har sfærisk form. Ved ekvator er den lineære hastigheten 1669 km/t, eller 464 m/sek. Nærmere polene avtar dette tallet. På trettiende breddegrad vil den lineære hastigheten allerede være 1445 km/t (400 m/sek).

På grunn av sin aksiale rotasjon har planeten en noe sammenpresset form ved polene. Denne bevegelsen "tvinger" også bevegelige objekter (inkludert luft- og vannstrømmer) til å avvike fra sin opprinnelige retning (Coriolis-kraft). En annen viktig konsekvens av denne rotasjonen er flo og fjære av tidevann.

Endring av dag og natt

Et sfærisk objekt er bare halvt opplyst av en enkelt lyskilde i et bestemt øyeblikk. I forhold til planeten vår, i en del av den vil det være dagslys i dette øyeblikket. Den ubelyste delen vil være skjult for solen - det er natt der. Aksial rotasjon gjør det mulig å erstatte disse periodene.

I tillegg til lysregimet endres betingelsene for oppvarming av planetens overflate med energien til lyset. Denne syklisiteten er viktig. Hastigheten for endring av lys og termiske regimer utføres relativt raskt. I løpet av 24 timer rekker ikke overflaten å enten varmes opp for mye eller kjøles ned under det optimale nivået.

Jordens rotasjon rundt solen og dens akse med relativ konstant hastighet er av avgjørende betydning for dyreverdenen. Uten en konstant bane ville ikke planeten forbli i den optimale oppvarmingssonen. Uten aksial rotasjon ville dag og natt vart i seks måneder. Verken det ene eller det andre ville bidra til livets opprinnelse og bevaring.

Ujevn rotasjon

Gjennom historien har menneskeheten blitt vant til det faktum at endringen av dag og natt skjer konstant. Dette fungerte som en slags tidsstandard og et symbol på ensartethet i livsprosesser. Rotasjonsperioden til jorden rundt solen påvirkes til en viss grad av ellipsen til banen og andre planeter i systemet.

En annen funksjon er endringen i lengden på dagen. Jordens aksiale rotasjon skjer ujevnt. Det er flere hovedårsaker. De betyr noe sesongmessige variasjoner, relatert til atmosfærisk dynamikk og nedbørfordeling. I tillegg bremser en flodbølge rettet mot retningen til planetens bevegelse den hele tiden. Dette tallet er ubetydelig (i 40 tusen år per 1 sekund). Men over 1 milliard år, under påvirkning av dette, økte lengden på dagen med 7 timer (fra 17 til 24).

Konsekvensene av jordens rotasjon rundt solen og dens akse studeres. Disse studiene har stor praktisk og vitenskapelig betydning. De brukes ikke bare til nøyaktig å bestemme stjernekoordinater, men også til å identifisere mønstre som kan påvirke menneskelige livsprosesser og naturfenomener i hydrometeorologi og andre områder.

En interessant ting er at alle planetene i solsystemet ikke står stille, men roterer i en eller annen retning. De fleste av dem er solidariske med solen i denne forbindelse. roter mot klokken når det observeres, med unntak av Venus og Uranus, som roterer inn motsatt retning. Dessuten, hvis alt er klart med Venus, har den andre planeten noen problemer med å bestemme retningen, fordi Forskere har ikke kommet til enighet om hvilken pol som er nord og hvilken som er sør på grunn av den store helningen av aksen. Solen roterer rundt sin akse med en hastighet på 25-35 dager, og denne forskjellen forklares med at rotasjonen er langsommere ved polen.

Problemet med hvordan jorden roterer (rundt sin akse) har flere løsninger. For det første tror noen at planeten roterer under påvirkning av energien til stjernen i systemet vårt, dvs. Sol. Den varmer opp stort vann og luftmasser, som virker på den faste komponenten, og gir rotasjon med en eller annen hastighet over lange tidsperioder. Tilhengere av denne teorien antyder at kraften til støtet kan være slik at hvis den faste komponenten av planeten ikke er sterk nok, kan kontinentaldrift oppstå. Til forsvar for teorien sies det at planeter der det er materie i tre forskjellige stater(fast, flytende, gass) roterer raskere enn de som har to tilstander. Forskerne bemerker også at det dannes en enorm kraft ved tilnærmingen til jorden. solstråling, og kraften til Golfstrømmen er åpent hav mer enn 60 ganger kapasiteten til alle elver på planeten.

Det vanligste svaret på spørsmålet: "Hvordan roterer jorden i løpet av dagen?" - er antakelsen om at denne rotasjonen har blitt bevart siden dannelsen av planeter fra gass- og støvskyer med deltagelse av andre som styrtet i overflaten.

Representanter for forskjellige vitenskapelige (og ikke bare) retninger prøvde å finne ut hva som henger sammen rundt aksen. Noen mener at for en slik ensartet rotasjon påføres visse ytre krefter av ukjent art. Newton, for eksempel, mente at verden ofte «trenger å repareres». I dag antas det at slike styrker kan operere i området sør og i sørenden Verkhojansk-ryggen Yakutia. Det antas at på disse stedene er jordskorpen "festet" til det indre av broer, noe som hindrer den i å skli gjennom mantelen. Forskere stoler på det faktum at det på disse stedene ble oppdaget interessante svinger av fjellkjeder på land og under vann, som oppsto under påvirkning av enorme krefter som virket i jordskorpen og under den.

Ikke mindre interessant er hvordan tyngdekraften virker her, og takket være at planeten holdes i sin bane som en ball som spinnes på en snor. Så lenge disse kreftene er balansert, vil vi ikke "fly bort" inn i dyp plass eller omvendt, vi vil ikke falle på lyset. Slik jorden roterer, roterer ingen andre planeter. Et år, for eksempel, på Merkur varer rundt 88 jorddager, og på Pluto varer det et kvart årtusen (247,83 jordår).

Uansett hva de konstante bevegelsene på planeten vår på vanlig måte immateriell, variert vitenskapelige fakta Det har lenge vært bevist at planeten Jorden beveger seg langs sin egen strengt definerte bane, ikke bare rundt selve solen, men også rundt sin egen akse. Det er dette som bestemmer massen naturfenomener observert av mennesker hver dag, for eksempel endring i tid på dag og natt. Selv i dette øyeblikket, når du leser disse linjene, er du i konstant bevegelse, en bevegelse som er forårsaket av bevegelsen til hjemmeplaneten din.

Flink bevegelse

Det er interessant at selve jordens hastighet ikke er en konstant verdi, av grunner som forskerne dessverre ennå ikke har klart å forklare, men det er sikkert kjent at jorden for hvert århundre bremser hastigheten på sin normal rotasjon med et beløp som tilsvarer ca. 0,0024 sekunder. Det antas at en slik anomali er direkte relatert til en viss månens tyngdekraft, forårsaker flo og fjære, som planeten vår også bruker en betydelig del av sin egen energi på, noe som "bremmer ned" dens individuelle rotasjon. De såkalte tidevannsfremspringene, som beveger seg som vanlig i motsatt retning av jordens kurs, forårsaker fremveksten av visse friksjonskrefter, som i samsvar med fysikkens lover er den viktigste bremsefaktoren i et så kraftig romsystem som Jord.

Selvfølgelig er det faktisk ingen akse det er en tenkt rett linje som hjelper til med å gjøre beregninger.

På én time antas det at jorden roterer 15 grader. Det er ikke vanskelig å gjette hvor lang tid det tar før den snur seg helt rundt sin akse: 360 grader - på én dag på 24 timer.

Dag kl 23

Det er tydelig at Jorden roterer rundt sin egen akse i løpet av de 24 timene som er kjent for folk – et vanlig jordisk døgn, eller mer presist – på 23 timer minutter og nesten 4 sekunder. Bevegelsen skjer alltid fra den vestlige delen til den østlige delen og ingenting annet. Det er ikke vanskelig å beregne at under slike forhold vil hastigheten ved ekvator nå omtrent 1670 kilometer i timen, gradvis avta når den nærmer seg polene, hvor den jevnt går til null.

Det er umulig å oppdage med det blotte øye rotasjonen utført av jorden med en så gigantisk hastighet, fordi alle omkringliggende objekter beveger seg sammen med mennesker. Alle planeter i solsystemet gjennomgår lignende bevegelser. Så for eksempel Venus har mye lavere hastighet bevegelser, og det er grunnen til at dagene skiller seg fra de på jorden med mer enn to hundre og førti-tre ganger.

De raskeste planetene som er kjent i dag regnes for å være Jupiter og planeten Saturn, og fullfører sin fulle rotasjon rundt sin akse på henholdsvis ti og ti og en halv time.

Det skal bemerkes at rotasjonen av jorden rundt sin akse er et ekstremt interessant og ukjent faktum som krever nærmere studier av forskere over hele verden.

Bevegelse rundt en rotasjonsakse er en av de vanlige typene for bevegelse av objekter i naturen. I denne artikkelen vil vi vurdere denne typen bevegelse fra synspunktet om dynamikk og kinematikk. Vi presenterer også formler som forbinder hoveddelen fysiske mengder.

Hva slags bevegelse snakker vi om?

I bokstavelig talt vi snakkes om bevegelser av kropper i en sirkel, det vil si om deres rotasjon. Et slående eksempel slik bevegelse er rotasjonen av hjulet på en bil eller sykkel under bevegelse kjøretøy. Rotasjon rundt sin akse av en kunstløper som utfører komplekse piruetter på is. Eller rotasjonen av planeten vår rundt solen og rundt sin egen akse, skråstilt til ekliptikkplanet.

Som du kan se, viktig element Den type bevegelse som vurderes er rotasjonsaksen. Hvert punkt på kroppen fri form forplikter seg rundt henne sirkulære bevegelser. Avstanden fra et punkt til en akse kalles rotasjonsradius. Mange egenskaper av hele mekanisk system, for eksempel treghetsmoment, lineær hastighet og andre.

Hvis årsaken til den lineære translasjonsbevegelsen til legemer i rommet er kraften som virker på dem ytre kraft, så er årsaken til bevegelse rundt rotasjonsaksen et ytre kraftmoment. Denne størrelsen er beskrevet som vektorproduktet av den påførte kraften F¯ og avstandsvektoren fra punktet for påføringen til r¯-aksen, det vil si:

Handlingen i øyeblikket M¯ fører til utseendet vinkelakselerasjonα¯ i systemet. Begge mengdene er relatert til hverandre gjennom en viss koeffisient I ved følgende likhet:

Mengden I kalles treghetsmomentet. Det avhenger både av kroppens form og fordelingen av masse inne i den og av avstanden til rotasjonsaksen. For et materialpunkt beregnes det med formelen:

Hvis den eksterne er null, beholder systemet sitt vinkelmoment L¯. Dette er en annen vektormengde, som ifølge definisjonen er lik:

Her er p¯ en lineær impuls.

Loven om bevaring av dreiemoment L¯ er vanligvis skrevet i følgende form:

Hvor ω er vinkelhastigheten. Det vil bli diskutert videre i artikkelen.

Kinematikk av rotasjon

I motsetning til dynamikk, vurderer denne grenen av fysikk utelukkende praktiske viktige størrelser knyttet til endringer i kroppens posisjon i rommet over tid. Det vil si at objektene for studier av rotasjonskinematikk er hastigheter, akselerasjoner og rotasjonsvinkler.

La oss først introdusere vinkelhastighet. Det forstås som vinkelen et legeme roterer gjennom per tidsenhet. Formelen for øyeblikkelig vinkelhastighet er:

Hvis kroppen svinger forbi med like intervaller like vinkler, da kalles rotasjonen uniform. Formelen for gjennomsnittlig vinkelhastighet er gyldig for den:

ω måles i radianer per sekund, som i SI-systemet tilsvarer resiproke sekunder (s -1).

Ved ujevn rotasjon brukes begrepet vinkelakselerasjon α. Den bestemmer endringshastigheten i tid for verdien ω, det vil si:

α = dω/dt = d 2 θ/dt 2

α måles i radianer per kvadratsekund (i SI - s -2).

Hvis kroppen i utgangspunktet roterte jevnt med en hastighet ω 0, og deretter begynte å øke hastigheten med konstant akselerasjonα, så kan en slik bevegelse beskrives med følgende formel:

θ = ω 0 *t + α*t 2/2

Denne likheten oppnås ved å integrere vinkelhastighetslikningene over tid. Formelen for θ lar deg beregne antall omdreininger som systemet vil gjøre rundt rotasjonsaksen i tiden t.

Lineære og vinkelhastigheter

Begge hastighetene er relatert til hverandre. Når de snakker om rotasjonshastigheten rundt en akse, kan de bety både lineære og vinkelegenskaper.

La oss anta at noen materiell poeng roterer rundt en akse i en avstand r med en hastighet ω. Da vil dens lineære hastighet v være lik:

Forskjellen mellom lineær og vinkelhastighet er betydelig. Med jevn rotasjon er altså ikke ω avhengig av avstanden til aksen, men verdien av v øker lineært med økende r. Siste faktum forklarer hvorfor, ettersom rotasjonsradiusen øker, er det vanskeligere å holde kroppen på en sirkulær bane (dets lineære hastighet og som en konsekvens øker treghetskreftene).

Oppgaven med å beregne rotasjonshastigheten rundt jordens akse

Alle vet at planeten vår er inne solsystemet lager to typer rotasjonsbevegelse:

• rundt sin akse;
• rundt stjernen.

La oss beregne hastighetene ω og v for den første av dem.

Vinkelhastighet er ikke vanskelig å bestemme. For å gjøre dette, husk at planeten fullfører en full omdreining lik 2*pi radianer på 24 timer (den eksakte verdien er 23 timer 56 minutter 4,1 sekunder). Da vil verdien av ω være lik:

ω = 2*pi/(24*3600) = 7,27*10 -5 rad/s

Den beregnede verdien er liten. La oss nå vise hvor mye absolutt verdiω er forskjellig fra det for v.

La oss beregne lineær hastighet v for punkter som ligger på overflaten av planeten ved ekvatorbredden. Siden jorden er en oblate ball, er ekvatorialradiusen litt større enn polarradiusen. Det er 6378 km. Ved å bruke formelen for å koble to hastigheter får vi:

v = ω*r = 7,27*10 -5 *6378000 ≈ 464 m/s

Den resulterende hastigheten er 1670 km/t, som er høyere enn lydhastigheten i luft (1235 km/t).

Rotasjonen av jorden rundt sin akse fører til utseendet til den såkalte Coriolis-kraften, som bør tas i betraktning når du flyr ballistiske missiler. Det er også årsaken til mange atmosfæriske fenomener, som passatvindens avvik mot vest.

Selv i eldgamle tider, mens de observerte stjernehimmelen, la folk merke til at solen og på nattehimmelen - nesten alle stjernene - om dagen gjentar veien fra tid til annen. Dette antydet at det var to årsaker til dette fenomenet. Enten skjer det mot bakgrunnen av en ubevegelig stjernehimmel, eller så roterer himmelen rundt jorden. Claudius Ptolemaios, en fremragende gammel gresk astronom, vitenskapsmann og geograf, så ut til å løse dette problemet ved å overbevise alle om at solen og himmelen kretser rundt den ubevegelige jorden. Til tross for at jeg ikke kunne forklare det, var det mange som ble enige om det.

Det heliosentriske systemet, basert på en annen versjon, vant sin anerkjennelse gjennom en lang og dramatisk kamp. Giordano Bruno døde på bålet, den eldre Galileo innrømmet inkvisisjonens "riktighet", men "... fortsatt beveger det seg!"

I dag anses jordens rotasjon rundt solen som fullstendig bevist. Spesielt er bevegelsen til planeten vår i en circumsolar bane bevist ved aberrasjon av stjernelys og parallaktisk forskyvning med en periodisitet lik ett år. I dag er det fastslått at rotasjonsretningen til jorden, mer presist, dens barysenter, i bane sammenfaller med rotasjonsretningen rundt sin akse, det vil si at den skjer fra vest til øst.

Det er mange fakta som tyder på at jorden beveger seg i verdensrommet på en svært vanskelig bane. Jordens rotasjon rundt solen er ledsaget av dens bevegelse rundt dens akse, presesjon, næringssvingninger og rask flukt sammen med solen i en spiral i galaksen, som heller ikke står stille.

Jordas rotasjon rundt solen, som andre planeter, foregår i en elliptisk bane. Derfor, en gang i året, den 3. januar, er jorden så nær Solen som mulig, og en gang, den 5. juli, beveger den seg bort fra den på sin største avstand. Forskjellen mellom perihelion (147 millioner km) og aphelion (152 millioner km), sammenlignet med avstanden fra solen til jorden, er veldig liten.

Når vi beveger oss i en bane rundt solen, gjør planeten vår 30 km per sekund, og jordens revolusjon rundt solen er fullført innen 365 dager og 6 timer. Dette er det såkalte sideriske året. For praktisk bekvemmelighet er det vanlig å telle 365 dager i året. «Ytterligere» 6 timer over 4 år utgjør 24 timer, det vil si én dag til. Disse (akkumulerte, ekstra) dagene legges til februar en gang hvert 4. år. Derfor, i vår kalender, inneholder 3 år 365 dager, og et skuddår, det fjerde året, inneholder 366 dager.

Jordens egen rotasjonsakse er skråstilt til baneplanet ved 66,5°. I denne forbindelse faller solstrålene på hvert punkt gjennom året jordens overflate under inn

y hjørner. Altså i forskjellige tider punkter på forskjellige tidspunkter av året mottar ulik mengde lys og varme samtidig. På grunn av dette har årstidene skarpe på tempererte breddegrader uttalt karakter. På samme tid hele året solstråler ved ekvator faller de til bakken i samme vinkel, så årstidene der skiller seg litt fra hverandre.