Скорость вращения планетЛюди 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 Солнечной системы, стараясь узнать, с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси.

  • Движение Земли
  • Орбита вращения
  • Скорость вращения вокруг Солнца
  • Осевое вращение

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.


ли 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.

Это интересно: какая самая далекая от солнца планета?

Орбита вращения

Как крутится ЗемляВращение 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».

Это интересно: расстояние между Землей и Луной.


Скорость вращения вокруг Солнца

Как Земля вращаетсяНа 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).

С какой скоростью вращаются планетыСкорость 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.

iv>

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.

Источник: obrazovanie.guru

Земля замедляет свое вращение вокруг оси на 3.4 миллисекунды за год. Каково будет отклонение земного (среднего солнечного) времени от идеального (текущего с непрерывной скоростью, например, определяемого по атомным часам) через 100 лет?


Эта задача успешно выносит мозг людям с высшим образованием, хотя на самом деле очень проста. Надо только аккуратно к ней подойти.

Пусть Земля вращается с угловой скоростью ω, которая зависит от времени, и имеет угловую скоростью ω0 в момент t0. Предположим, что угловая скорость изменяется по линейному закону, то есть

ω = ω0 + β (t – t0)

Для простоты будем измерять ω в оборотах относительно звезд за сутки – тоже, естественно, звездные, то есть примерно за 86164.1 неизменные секунды системы SI. Тогда по определению ω0 = 1. Угловое ускорение β отрицательно, так как скорость вращения Земли (с точностью до мелких флуктуаций) уменьшается.

Количество оборотов Земли к заданному моменту t в будущем или прошлом определяется интегрированием этого уравнения:

φ = ω0 (t – t0) + 0.5 β (t – t0)2

Разность между количеством оборотов идеальной Земли с постоянной скоростью вращения ω0 и реальной замедляющейся Земли составляет

Δφ = 0.5 β (t – t0)2

Умножив Δφ на современную продолжительность суток в секундах, мы получим накопленную разность между средним солнечным и атомным временем в нашей модели. Иначе говоря, оценку величины ΔT = TT-UT.

Аналогичным образом член β (t – t0), если его умножить на современную продолжительность суток, даст отклонение от нее в секундах для указанной даты.

>

Моррисон и Стефенсон ( http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?2004JHA….35..327M ) собрали данные о фактических значениях разности ΔT за период с 700 г. до н.э. В эпоху телескопа и хронометра (примерно с 1750 г.) надежным источником данных являются многочисленные наблюдения покрытий звезд Луной. В предшествующую эпоху оценка ΔT сделана по приблизительно 400 сообщениям о наблюдении солнечных и лунных затмений с учетом места наблюдения и его общей характеристики (полное, кольцеобразное, частное; утром, днем, вечером).

Разумеется, при этом было учтено постоянное отрицательное ускорение движения Луны по небесной сфере, составляющее -26’’ на столетие в квадрате.

Итак, по данным Моррисона и Стефенсона в 700 г. до н.э. накопленная разность ΔT составляла около 21000 секунд (5 час 50 мин, то есть почти четверть суток) и после этого и до самого недавнего времени уменьшалась:

-700 год — разность 21000 сек
-500 год — разность 17190 сек
0 год — разность 10580 сек
500 год — разность 5710 сек
1000 год — разность 1570 сек
1500 год — разность 200 сек
1600 год — разность 120 сек
1700 год — разность 9 сек
1800 год — разность 14 сек
1900 год — разность -3 сек
2000 год — разность 65 сек

Моррисон и Стефенсон аппроксимировали эти данные параболой следующего вида ΔT = –20 + 32 t2, где t измеряется в юлианских столетиях (36525 солнечных суток) от 1820 года н.э. Отклонения параболы Моррисона–Стефенсона от фактических данных достигают 560 секунд в 1000 г. н.э., но в целом аппроксимация представляется приемлемой. В телескопическую эпоху отклонения не превышают 34 секунд.


Нетрудно видеть, что эта модель соответствует описанной выше со значением β = 5.54E-13. Дополнительное слагаемое –20 сек роли не играет.

Из сказанного следует, что за один год продолжительность суток увеличивается на 1.75E-5 секунды, что в интеграле за год дает сдвиг на 3.2 мсек. (При формулировании исходной задачи использовались фактические данные за 1910-2000 гг.)

За 100 лет, естественно, сутки увеличатся на 1.75 мсек, а сдвиг составит 32 секунды. За 180 лет, прошедших после 1820 года, он составляет 104 секунды по расчету и лишь 53 секунды по факту – на коротких временных интервалах модель не слишком-то адекватна.

Продолжительность суток в 700 г. до н.э. была всего на 44 мсек меньше современной.

Источник: buchwurm.livejournal.com

Линейная и угловая скорость вращения

вращение Земли

(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

(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

(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.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

С какой скоростью вращается Земля вокруг своей оси Линейная и угловая скорость ЗемлиНе для кого не секрет, что смена дня и ночи технически вызвана вращением Земли вокруг своей оси.


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 360о 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.

Звездные и солнечные сутки

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 = /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