«Движение — это жизнь». Сколько песен на эту тему сложено!… «В мельканье дней, скоростей и огней» все куда-то мчатся и бегут. Когда замолкают лирики, включают калькуляторы физики. Попробуем разобраться.

Наш корабль — Земля

Земля оборачивается вокруг своей оси, что обуславливает смену времени суток. Если вы стоите на экваторе, то вы оборачиваетесь вместе с планетой со скоростью 1600 километров в час. Но если вы находитесь на полюсах, то вы не движетесь вообще, просто оборачиваясь вокруг своей оси. Житель средних широт, и Украины в частности, движется вокруг оси со скоростью приблизительно равной 900-1000 км/час. 

Земля путешествует вокруг солнца, делая полный оборот вокруг светила, который принято называть годом. Наша планета за этот период проходит 942 миллиона километров по этой орбите, возвращаясь к той же исходной точке отсчёта. Это значит, что и мы вместе с нею движемся вокруг звезды со скоростью 107 тысяч километров в час.

Что быстрее скорости света?

Продолжаем увеличивать масштаб и уже видим, что вся наша Солнечная система путешествует в Галактике. Учёные посчитали, что Солнце со всеми привязанными к нему гравитацией планетами имеет скорость 72420 км/час относительно других звёздных систем нашей Галактики.

Родная Галактика тоже оборачивается вокруг своей оси, делая примерно один оборот за 200-250 миллионов лет. И мы, следуя за её центробежной силой, движемся со скоростью 885 тысяч километров в час уже как вся Солнечная Система.

На перекрестках галактик

Но и это ещё не всё. Млечный Путь тоже движется относительно других галактик, и эту скорость принято считать равной 405500 км/час. Но в трёхмерном пространстве мы также двигаемся по направлению к Созвездию Гидры со скоростью около 2 миллионов км/час, а к Созвездию Девы также — примерно с половиной этой скорости! Вообщем, складывая все эти вектора движения наша галактика движется во Вселенной со скоростью 3.6 миллиона километров в час.

Вселенский часовой механизм

Таким образом, чем дальше от нас, тем всё труднее определить скорость движения, поскольку она увеличивается экспоненциально.
можем замерить нашу скорость только относительно, поскольку все другие планеты, звёзды, галактики тоже двигаются. Суммируя все вышеизложенные величины, получаем, что относительную скорость равную приблизительно 4 миллионам 600 тысячам километров в час, или 1280 километрам в секунду. Эта сумма нам кажется фантастической и мы её не чувствуем только потому, что сами являемся частью этой сверхскоростной машины. Вот почему скорость — относительная величина, а Эйнштейн — гений. 

Видео можно посмотреть здесь.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Физики ответили, почему время движется вперед

«Время не имеет импульса, хотя и обладает энергией». К такому выводу в 1930-тых пришел профессор Пулковской обсерватории, астрофизик Николай Козырев. Это означает, что в момент Большого взрыва было задано единственное направление движения, получившее в науке название «стрела времени».

Источник: kp.ua

Особенности вращения Земли вокруг Солнца

(Строение Солнечной системы)

В античную эпоху ученые астрономы считали, что Земля располагается в центре Вселенной и все небесные тела вращаются вокруг неё, эта теория носила название геоцентрической. Её развенчал польский астроном Николай Коперник в 1534 году, создавший гелиоцентрическую модель мира, доказывавшую, что Солнце не может вращаться вокруг Земли, как бы это не хотелось Птолемею, Аристотелю и их последователям.

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической траектории, называемой орбитой, её длина около 940 миллионов км и это расстояние планета проходит за 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд. По прошествию четырех лет эти шесть часов накопляются в сутки, они добавляются к году как еще один день (29 февраля), такой год високосный.

(Перигелий и афелий)

В период движения по заданной траектории расстояние от Земли до Солнца может быть максимальным (данное явление происходит 3 июля и носит название афелий или апогелий) – 152 милл. км или минимальным – 147 милл. км (имеет место 3 января, называют перигелием).

В результате удаления и приближения Земли к Солнцу, вследствие наклона земной оси к плоскости её орбиты вокруг Солнца в 66,5⁰, земная поверхность получает неодинаковое количество тепла и света, что становится причиной смены времен года и изменения продолжительности дневного и ночного времени суток. Экваториальные дни и ночи всегда одинаково продолжительны, они длятся 12 часов.

(Оборот вокруг Солнца Земли: 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд)

Скорость Земли, движущейся по орбите

Средняя скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца — 30 км/с или 108000 км/час (это 1/10000 часть скорости света). Для сравнения диаметр нашей планеты составляет 12700 км, с этой скоростью можно покрыть данное расстояние за 7 минут, а расстояние от Земли до Луны (384 тыс. км) за четыре часа. Удаляясь от Солнца в период афелия скорость движения Земли замедляется до 29,3 км/с, в период перигелия ускоряется до 30,3 км/с.

Влияние орбиты Земли вокруг Солнца на изменение времен года

Угол между осью Земли и плоскостью эллипса – 66,3⁰, по всей длине орбиты он одинаков. Угол между плоскостью, в которой движется Земля по отношению к Солнцу (он называется эклиптикой), и осью её вращения — 26⁰26^ꞌ.

(Смена времен года на Земле)

Места, где плоскость небесного экватора пересекается плоскостью эклиптики, обозначаются точками весеннего (21 марта) и осеннего равноденствия (23 сентября), дни и ночи одинаково продолжительны, и участки полушарий, обращенные к Солнцу, равномерно освещены и согреты, лучи Солнца падают на линию экватора под углом 90⁰. По датам весеннего и осеннего равноденствия отсчитывают астрономическое начало весны и осени в соответствующих полушариях.

Еще выделяют точки летнего (22 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояния, лучи Солнца становятся перпендикулярными не линии экватора, а Южному и Северному тропику (южная и северная параллель 23,5⁰). В день летнего солнцестояния 22 июня в Северном полушарии до 66,5 параллели день длиннее ночи, в Южном полушарии – ночь длиннее дня, эта дата — астрономическое начало лета в северных широтах и зимы в южных.

22 декабря (день зимнего солнцестояния) в Южном полушарии до 66,5 параллели продолжительность дня больше, в Северном севернее до той же параллели – меньше. Дата зимнего солнцестояния – астрономическое начало зимы в Северном полушарии и начало лета в Южном.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

Не для кого не секрет, что смена дня и ночи технически вызвана вращением Земли вокруг своей оси. Но вам когда нибудь приходило в голову с какой скоростью она вращается? И как посчитать эту скорость? Вообще, если говорить о движении по окружности, выделяют две скорости: угловую (ω) и линейную (v). Давайте попробуем найти и ту и другую.

Угловая скорость вращения Земли.

Угловая скорость определяет то, как быстро изменяется угол с течением в времени.  Так как один полный оборот соответствует углу в 360^о или 2π, а время, за которое он совершается есть период Т, то угловую скорость можно выразить как:

ω=2π/Т

Мы знаем, что в сутках 24 часа, а, следовательно, можно предположить, что период обращения Земли вокруг своей оси Т составит так же 24 часа. Но не торопитесь переводить это время в секунды и подставлять в уравнение, записанное выше. Так как Земля вращается еще вокруг солнца, то период обращения её вокруг собственной оси будет немного короче привычных нам солнечных суток и составит 23 часа 56 минут и 4 секунды. Это так называемые звездные сутки. В пересчете на секунды мы получаем: Т=86164 с.

Теперь можно найти угловую скорость:

ω = 2π/Т = 0,00007292115078 с^-1

Линейная скорость

Если говорить об угловой скорости, то она одинакова для любой точки нашей планеты. И не важно: пингвин в Арктике, слон в Африке или  Вы у себя дома, все будут иметь одинаковую угловую скорость. Но когда речь заходит о скорости линейной, то тут все наоборот.  Она будет максимальна на экваторе и убывать к полюсам, так как напрямую зависит от радиуса окружности вращения. А это значит, что если вы залезете на табуретку вкрутить лампочку, то ваша линейная скорость увеличится. Строго говоря, линейная скорость описывает скорее не вращение Земли вокруг своей оси, она описывает вращение каких то отдельных её точек.

Рассчитать линейную скорость очень просто. По определению, скорость — это отношение пройденного пути ко времени, за которое этот путь был совершен. Если за один оборот мы проходим путь, равный длине окружности, а время движения будет ни что иное как период обращения Т, то, выразив длину окружности из известной школьной формулы: L= 2πR, мы получим уравнение для расчета линейной скорости:

V= ^2πR/_T

Так как угловая скорость ω = ^2π/_Т, то мы можем смело записать:

V=ωR

Радиус земли на экваторе R = 6378245 м, а значит линейная скорость там будет равна:

V≈465 м/с

Если перевести эту величину в километры в час, то получится 1674 км/ч!!! Приличная скорость. Но это на экваторе, где-нибудь в жаркой Африке, центральной её части. Ближе к полюсам значение будет ниже. Так, к примеру, для Санкт-Петербурга линейная скорость будет  уже в два раза меньше экваториальной, всего 837 км/ч, а на полюсах и вовсе 0 км/ч.

Что будет если…?

Что будет если земля перестанет вращаться? Вам знакома ситуация, когда вы едете в переполненном автобусе, вдруг водитель резко тормозит на светофоре, и все пассажиры, включая Вас, летят…???  Куда? Понятно куда, обниматься к водителю и целовать лобовое стекло. Примерно тоже самое произойдет, если Господь Бог нажмет на тормоза и остановит Землю.  Вот только если скорость автобуса 60 км/ч, то в случае с Землей совершенно другие цифры. Значение в   1674 км/ч сопоставимо со скоростями сверхзвуковой авиации. А именно с такими скоростями начнут двигаться все тела и объекты, находящиеся на поверхности земли в случае её экстренной остановки.  Конечно, в России, в связи с тем, что страна находится в северных широтах, скорости будут меньше, но все же появится возможность разогнать Жигули 6 модели до 837 км/ч!!! Нужно только остановить Землю.

Что будет если Земля начнет вращаться быстрее? Всем известно, что Земля это не совсем шар, она немного приплюснута у полюсов, что обусловлено её вращением вокруг своей оси. Увеличение скорости вращения еще сильнее сплющит нашу Землю. При достаточной для этого скорости она  вполне может превратиться в блин, и действительно стать плоской.  Так же увеличение скорости может привести к тому, что все тела, находящиеся на её поверхности, улетят в космос.  Для этого необходимо,, чтобы линейная скорость этих тел превысила вторую космическую скорость (11.2 км/с). И кто знает, может когда-нибудь Земля-Матушка устанет от наших глупых попыток управлять ею и, наконец, добавит оборотов, раскидав нас по всей солнечной системе.

Источник: physicsline.ru

Воображаемая линия

Ось любой планеты — конструкция умозрительная, созданная для удобства описания движения. Если мысленно провести линию через полюса, это и будет ось Земли. Вращение вокруг нее — одно из двух основных движений планеты.

Ось не составляет с плоскостью эклиптики (плоскостью вращения Земли вокруг Солнца) 90º, а отклоняется от перпендикуляра на 23º27′. Считается, что планета вращается с запада на восток, то есть против часовой стрелки. Именно таким выглядит ее движение вокруг оси, если наблюдать его на Северном полюсе.

Неопровержимое доказательство

Когда-то считалась, что наша планета неподвижна, а звезды, закрепленные на небе, вращаются вокруг нее. Достаточно длительное время в истории никого не интересовало, с какой скоростью Земля обращается по орбите или вокруг оси, поскольку сами понятия «ось» и «орбита» не укладывались в научные познания того периода. Экспериментальное доказательство факта постоянного движения Земли вокруг оси было получено в 1851 году Жаном Фуко. Оно окончательно убедило всех, кто в позапрошлом веке еще сомневался в этом.

Опыт был проведен в парижском Пантеоне, под куполом которого разместили маятник и круг с делениями. Раскачиваясь, маятник при каждом новом движении смещался на несколько делений. Подобное возможно только при условии вращения планеты.

Скорость

Насколько быстро вращается Земля вокруг своей оси? Однозначный ответ на этот вопрос дать довольно трудно, поскольку скорость различных географических точек неодинакова. Чем ближе местность к экватору, тем она выше. В районе Италии значение скорости, например, оценивается в 1200 км/ч. В среднем же планета за час преодолевает 15º.

Со скоростью вращения Земли связана продолжительность суток. Отрезок времени, за который наша планета делает один оборот вокруг оси, определяется двумя способами. Для определения так называемых звездных или сидерических суток в качестве системы отсчета выбирается любая звезда, кроме Солнца. Они длятся 23 часа 56 минут и 4 секунды. Если же за отправную точку берется наше светило, то сутки называют солнечными. Их величина в среднем составляет 24 часа. Она несколько меняется в зависимости от положения планеты относительно светила, которое влияет и на скорость вращения вокруг оси и на то, с какой скоростью Земля обращается по орбите.

Второе важнейшее движение планеты — это ее «кружение» по орбите. Неизменное перемещение по слегка вытянутой траектории ощущается людьми чаще всего по смене времен года. То, с какой скоростью Земля движется вокруг Солнца, выражается для нас в первую очередь в единицах измерения времени: один оборот занимает 365 дней 5 часов 48 минут 46 секунд, то есть астрономический год. Точная цифра наглядно объясняет, почему каждые четыре года в феврале появляется дополнительный день. Он представляет собой сумму накопленных за это время часов, не вошедших в принятые 365 суток года.

Особенности траектории

Как уже отмечалось, то, с какой скоростью Земля обращается по орбите, связано с характеристиками последней. Траектория движения планеты отличается от идеальной окружности, она слегка вытянута. В результате Земля то приближается к светилу, то удаляется от него. Когда планету и Солнце разделяет минимальное расстояние, такое положение называется перигелием. Максимальное удаление соответствует афелию. Первое приходится на 3 января, второе — на 5 июля. И для каждой из этих точек вопрос: «С какой скоростью вращается Земля по орбите?» — имеет свой ответ. Для афелия это 29,27 км/с, для перигелия — 30,27 км/с.

То, с какой скоростью вращается Земля по орбите, и в целом движение планеты вокруг Солнца имеют ряд следствий, определяющих многие нюансы нашей жизни. Например, эти перемещения сказываются на продолжительности дня. Солнце постоянно изменяет свое положение на небе: смещаются точки восхода и захода, становится несколько иной высота светила над горизонтом в полдень. В результате изменяется продолжительность дня и ночи.

Совпадают эти две величины лишь в равноденствие, когда центр Солнца пересекает небесный экватор. Наклон оси при этом оказывается нейтральным по отношению к светилу, и его лучи отвесно падают на экватор. Весеннее равноденствие приходится на 20-21 марта, осеннее — на 22-23 сентября.

Солнцестояние

Один раз в году день достигает своего максимума по продолжительности, а через полгода — минимума. Эти даты принято называть солнцестоянием. Летнее приходится на 21-22 июня, а зимнее — на 21-22 декабря. В первом случае наша планета так располагается по отношению к светилу, что северный край оси смотрит в направлении Солнца. В результате лучи отвесно падают на северный тропик и освещают всю область за Полярным кругом. В Южном полушарии при этом, наоборот, солнечные лучи достигают лишь области между экватором и Полярным кругом.

Во время зимнего солнцестояния события протекают точно так же, только полушарии меняются ролями: освещается Южный полюс.

Времена года

Положение на орбите влияет не только на то, с какой скоростью Земля движется вокруг Солнца. В результате изменения расстояния, отделяющего от светила, а также наклона оси планеты на протяжении года неравномерно распределяется солнечная радиация. А это, в свою очередь, становится причиной смены времен года. Причем длительность зимнего и летнего полугодия различна: первое составляет 179 суток, а второе — 186. К этому несовпадению приводит все тот же наклон оси относительно плоскости эклиптики.

Кружение Земли по орбите имеет и еще одно последствие. Годовое движение приводит к изменению положения Солнца над горизонтом, в результате чего на планете образовались пояса освещенности:

• Жаркие располагаются на 40 % территории Земли, между Южным и Северным тропиком. Как понятно из названия, сюда приходит больше всего тепла.

• Умеренные пояса — между Полярным кругом и Тропиками — характеризуются выраженной сменой сезонов.

• Полярные пояса, размещающиеся за Полярными кругами, отличаются низкой температурой в течение всего года.

Движение планет в целом и, в частности, то, с какой скоростью Земля обращается по орбите, влияют и на другие процессы. Среди них течение рек, смена сезонов, определенные ритмы жизни растений, животных и человека. Кроме того, вращение Земли в силу своего влияния на освещенность и температуру поверхности влияет на сельскохозяйственные работы.

Сегодня то, какая скорость вращения Земли, каково ее расстояние до Солнца, и прочие особенности, связанные с движением планеты, изучаются в школе. Однако, если задуматься, они совершенно неочевидны. Когда подобная мысль приходит в голову, хочется от души поблагодарить тех ученых и исследователей, которые во многом лишь благодаря своему незаурядному уму смогли открыть закономерности космической жизни Земли, описать их, а затем доказать и объяснить остальному миру.

Источник: fb.ru

Источник: monateka.com