Ce face ca pământul să se rotească. Rotația pământului în jurul axei sale. Efectele forței Coriolis: fenomene din natura înconjurătoare

Salutare dragi cititori! Astăzi aș vrea să ating subiectul Pământului și, și m-am gândit că o postare despre cum se rotește Pământul ți-ar fi utilă 🙂 La urma urmei, ziua și noaptea, precum și anotimpurile, depind de asta. Să aruncăm o privire mai atentă la tot.

Planeta noastră se rotește în jurul axei sale și în jurul Soarelui. Când face o revoluție în jurul axei sale, trece o zi, iar când se învârte în jurul Soarelui, trece un an. Citiți mai multe despre asta mai jos:

Axa Pământului.

Axa Pământului (axa de rotație a Pământului) - aceasta este linia dreaptă în jurul căreia are loc rotația zilnică a Pământului; această linie trece prin centru și intersectează suprafața Pământului.

Înclinarea axei de rotație a Pământului.

Axa de rotație a Pământului este înclinată față de plan la un unghi de 66°33′; datorită acestui lucru se întâmplă. Când Soarele se află deasupra Tropicului Nordului (23°27´ N), vara începe în emisfera nordică, iar Pământul se află la cea mai îndepărtată distanță de Soare.

Când Soarele răsare deasupra Tropicului de Sud (23°27´ S), vara începe în emisfera sudică.

În emisfera nordică, iarna începe în acest moment. Atracția Lunii, Soarelui și a altor planete nu modifică unghiul de înclinare al axei pământului, ci o face să se miște de-a lungul unui con circular. Această mișcare se numește precesiune.

Polul Nord arată acum spre Steaua Polară.În următorii 12.000 de ani, ca urmare a precesiunii, axa Pământului va călători aproximativ la jumătatea distanței și va fi îndreptată către steaua Vega.

Aproximativ 25.800 de ani ciclu complet precesiune și influențează semnificativ ciclul climatic.

De două ori pe an, când Soarele este direct deasupra ecuatorului, și de două ori pe lună, când Luna se află într-o poziție similară, atracția datorată precesiei scade la zero și are loc o creștere și o scădere periodică a ratei de precesiune.

Astfel de mișcări oscilatorii ale axei pământului sunt cunoscute sub numele de nutație, care atinge vârful la fiecare 18,6 ani. În ceea ce privește semnificația influenței sale asupra climei, această periodicitate ocupă locul doi după schimbări ale anotimpurilor.

Rotația Pământului în jurul axei sale.

Rotația zilnică a Pământului - mișcarea Pământului în sens invers acelor de ceasornic, sau de la vest la est, văzută de la Polul Nord. Rotația Pământului determină lungimea zilei și provoacă schimbarea dintre zi și noapte.

Pământul face o revoluție în jurul axei sale în 23 de ore, 56 de minute și 4,09 secunde.În perioada unei revoluții în jurul Soarelui, Pământul face aproximativ 365 ¼ de rotații, acesta este un an sau egal cu 365 ¼ zile.

La fiecare patru ani, în calendar se mai adaugă o zi, deoarece pentru fiecare astfel de revoluție, pe lângă o zi întreagă, se petrece încă un sfert de zi. Rotația Pământului încetinește treptat atracția gravitațională a Lunii, prelungind ziua cu aproximativ 1/1000 de secundă în fiecare secol.

Judecând după datele geologice, rata de rotație a Pământului s-ar putea modifica, dar nu cu mai mult de 5%.

În jurul Soarelui, Pământul se rotește pe o orbită eliptică, apropiată de circulară, cu o viteză de aproximativ 107.000 km/h în direcția de la vest la est. Distanța medie până la Soare este de 149.598 mii km, iar diferența dintre distanța cea mai mică și cea mai mare este de 4,8 milioane km.

Excentricitatea (abaterea de la cerc) a orbitei Pământului se modifică ușor pe parcursul unui ciclu care durează 94 de mii de ani. Se crede că formarea unui ciclu climatic complex este facilitată de modificările distanței până la Soare, iar înaintarea și plecarea ghețarilor în timpul erelor glaciare sunt asociate cu etapele sale individuale.

Totul în vastul nostru Univers este aranjat foarte complex și precis. Și Pământul nostru este doar un punct în el, dar aceasta este casa noastră, despre care am aflat puțin mai multe din postare despre cum se rotește Pământul. Ne vedem în noi postări despre studiul Pământului și al Universului🙂

Omului i-au trebuit multe milenii pentru a înțelege că Pământul nu este centrul Universului și este în continuă mișcare.


Fraza lui Galileo Galilei „Și totuși se întoarce!” a intrat în istorie pentru totdeauna și a devenit un fel de simbol al acelei epoci în care oamenii de știință din diferite țări au încercat să infirme teoria sistemului geocentric al lumii.

Deși rotația Pământului a fost dovedită cu aproximativ cinci secole în urmă, motivele exacte care îl motivează să se miște sunt încă necunoscute.

De ce se rotește Pământul în jurul axei sale?

În Evul Mediu, oamenii credeau că Pământul este nemișcat, iar Soarele și alte planete se învârteau în jurul lui. Abia în secolul al XVI-lea astronomii au reușit să demonstreze contrariul. În ciuda faptului că mulți asociază această descoperire cu Galileo, de fapt ea aparține unui alt om de știință - Nicolaus Copernic.

El a scris tratatul „Despre revoluția sferelor cerești” în 1543, unde a prezentat o teorie despre mișcarea Pământului. Multă vreme, această idee nu a primit sprijin nici de la colegii săi, nici de la biserică, dar în cele din urmă a avut un impact uriaș asupra revoluției științifice din Europa și a devenit fundamentală în dezvoltarea ulterioară a astronomiei.


După ce teoria despre rotația Pământului a fost dovedită, oamenii de știință au început să caute cauzele acestui fenomen. De-a lungul secolelor trecute, au fost înaintate multe ipoteze, dar nici astăzi niciun astronom nu poate răspunde cu exactitate la această întrebare.

În prezent, există trei versiuni principale care au dreptul la viață - teorii despre rotația inerțială, câmpurile magnetice și impactul radiației solare asupra planetei.

Teoria rotației inerțiale

Unii oameni de știință sunt înclinați să creadă că cândva (în momentul apariției și formării sale) Pământul s-a rotit, iar acum se rotește prin inerție. Format din praf cosmic, a început să atragă alte corpuri, ceea ce i-a dat un impuls suplimentar. Această presupunere se aplică și altor planete sistemul solar.

Teoria are mulți adversari, deoarece nu poate explica de ce timpuri diferite viteza Pământului fie crește, fie scade. De asemenea, nu este clar de ce unele planete din sistemul solar se rotesc în direcția opusă, cum ar fi Venus.

Teoria despre câmpurile magnetice

Dacă încercați să conectați doi magneți cu un pol încărcat egal, aceștia vor începe să se respingă unul pe celălalt. Teoria câmpurilor magnetice sugerează că polii Pământului sunt, de asemenea, încărcați în mod egal și par să se respingă unul pe altul, ceea ce face ca planeta să se rotească.


Interesant este că oamenii de știință au făcut recent o descoperire că câmpul magnetic al Pământului își împinge miezul intern de la vest la est și îl face să se rotească mai repede decât restul planetei.

Ipoteza expunerii la soare

Teoria radiației solare este considerată a fi cea mai probabilă. Este bine cunoscut faptul că încălzește învelișurile de suprafață ale Pământului (aer, mări, oceane), dar încălzirea are loc neuniform, rezultând formarea de curenți marini și de aer.

Ei sunt cei care, atunci când interacționează cu învelișul solid al planetei, o fac să se rotească. Continentele acționează ca un fel de turbine care determină viteza și direcția mișcării. Dacă nu sunt suficient de monolitice, încep să se deplaseze, ceea ce afectează creșterea sau scăderea vitezei.

De ce se mișcă Pământul în jurul Soarelui?

Motivul revoluției Pământului în jurul Soarelui se numește inerție. Conform teoriei despre formarea stelei noastre, în urmă cu aproximativ 4,57 miliarde de ani, în spațiu a apărut o cantitate uriașă de praf, care s-a transformat treptat într-un disc, apoi în Soare.

Particulele exterioare ale acestui praf au început să se conecteze între ele, formând planete. Chiar și atunci, prin inerție, au început să se rotească în jurul stelei și continuă să se deplaseze pe aceeași traiectorie astăzi.


Conform legii lui Newton, toate corpurile cosmice se mișcă în linie dreaptă, adică, de fapt, planetele sistemului solar, inclusiv Pământul, ar fi trebuit de mult să zboare în spațiul cosmic. Dar asta nu se întâmplă.

Motivul este că Soarele are o masă mare și, în consecință, o forță gravitațională uriașă. Pământul, în timp ce se mișcă, încearcă în mod constant să se îndepărteze de el în linie dreaptă, dar forțele gravitaționale îl atrag înapoi, astfel încât planeta este menținută pe orbită și se învârte în jurul Soarelui.

Teoria lumii ca sistem geocentric a fost criticată și pusă la îndoială de mai multe ori în vremuri. Se știe că Galileo Galilei a lucrat pentru a demonstra această teorie. El a fost cel care a scris fraza care a intrat în istorie: „Și totuși se întoarce!” Dar totuși, nu el a reușit să demonstreze acest lucru, așa cum cred mulți oameni, ci Nicolaus Copernic, care în 1543 a scris un tratat despre mișcarea corpurilor cerești în jurul Soarelui. În mod surprinzător, în ciuda tuturor acestor dovezi, mișcarea circulară a Pământului în jurul unei stele uriașe rămâne în teorie. întrebări deschise despre motivele care au determinat-o la această mișcare.

Motive pentru mișcare

Evul Mediu este în urmă, când oamenii considerau planeta noastră nemișcată și nimeni nu-i contestă mișcările. Dar motivele pentru care Pământul se află pe drumul său în jurul Soarelui nu sunt cunoscute cu certitudine. Au fost prezentate trei teorii:

• rotație inerțială;
• câmpuri magnetice;
• expunerea la radiația solară.

Mai sunt și alții, dar nu rezistă criticilor. De asemenea, este interesant că întrebarea: „În ce direcție se rotește Pământul în jurul unui corp ceresc imens?”, de asemenea, nu este suficient de corectă. Răspunsul a fost primit, dar este exact doar în raport cu punctul de referință general acceptat.

Soarele este o stea uriașă în jurul căreia se concentrează viața în sistemul nostru planetar. Toate aceste planete se mișcă în jurul Soarelui pe orbitele lor. Pământul se mișcă pe o a treia orbită. În timp ce studiau întrebarea: „În ce direcție se rotește Pământul pe orbita sa?”, oamenii de știință au făcut multe descoperiri. Ei și-au dat seama că orbita în sine nu este ideală, așa că planeta noastră verde este situată față de Soare în puncte diferite, la distanțe diferite unul față de celălalt. Prin urmare, s-a calculat valoarea medie: 149.600.000 km.

Cel mai aproape este Pământul de Soare este 3 ianuarie, iar cel mai îndepărtat este 4 iulie. Aceste fenomene sunt asociate cu următoarele concepte: cea mai mică și cea mai lungă zi a anului în raport cu noaptea. Studiind aceeași întrebare: „În ce direcție se rotește Pământul pe orbita sa solară?”, oamenii de știință au ajuns la o altă concluzie: procesul de mișcare circulară are loc atât pe orbită, cât și în jurul propriei tije invizibile (axă). După ce au făcut descoperirile acestor două rotații, oamenii de știință au pus întrebări nu numai despre motivele care provoacă astfel de fenomene, ci și despre forma orbitei, precum și despre viteza de rotație.

Cum au determinat oamenii de știință în ce direcție se rotește Pământul în jurul Soarelui în sistemul planetar?

Imaginea orbitală a planetei Pământ a fost descrisă de un astronom și matematician german în lucrarea sa fundamentală „New Astronomy”, el numește orbita eliptică.

Toate obiectele de pe suprafața Pământului se rotesc cu el, folosind descrieri general acceptate ale imaginii planetare a Sistemului Solar. Putem spune că, observând dinspre nord din spațiu, la întrebarea: „În ce direcție se rotește Pământul în jurul luminii centrale?”, răspunsul va fi următorul: „De la vest la est”.

În comparație cu mișcările mâinii pe un ceas, acest lucru este împotriva mișcării acestuia. Acest punct de vedere a fost acceptat cu privire la Steaua Polară. O persoană situată pe suprafața Pământului din emisfera nordică va vedea același lucru. Imaginându-se pe o minge care se mișcă în jurul unei stele staționare, își va vedea rotirea de la dreapta la stânga. Acest lucru este echivalent cu deplasarea în sens invers acelor de ceasornic sau de la vest la est.

Axa Pământului

Toate acestea se aplică și răspunsului la întrebarea: „În ce direcție se rotește Pământul în jurul axei sale?” - în sensul opus acelui ceasului. Dar dacă vă imaginați ca un observator în emisfera sudică, imaginea va arăta diferit - dimpotrivă. Dar, realizând că în spațiu nu există concepte de vest și est, oamenii de știință au pornit de la axa Pământului și Steaua Polară, către care este îndreptată axa. Acest lucru a determinat răspunsul general acceptat la întrebarea: „În ce direcție se rotește Pământul în jurul axei sale și în jurul centrului sistemului solar?” În consecință, Soarele apare dimineața din spatele orizontului din direcția estică și dispare din ochii noștri în vest. Este interesant că mulți compară revoluțiile pământului în jurul propriei tije axiale invizibile cu rotația unui vârf. Dar, în același timp, axa pământului nu este vizibilă și este oarecum înclinată, nu verticală. Toate acestea se reflectă în forma Pământului și a orbitei sale eliptice.

Zile siderale și solare

Pe lângă răspunsul la întrebarea: „În ce direcție se rotește Pământul în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic?”, oamenii de știință au calculat timpul necesar pentru a se roti în jurul axei sale invizibile. Este 24 de ore. Lucrul interesant este că acesta este doar un număr aproximativ. De fapt, o revoluție completă este cu 4 minute mai puțin (23 ore 56 minute 4,1 secunde). Aceasta este așa-numita zi a stelelor. Numărăm o zi în funcție de o zi solară: 24 de ore, deoarece Pământul pe orbita sa planetară are nevoie de încă 4 minute în fiecare zi pentru a reveni la locul său.

Rotația Pământului este una dintre mișcările Pământului, care reflectă multe fenomene astronomice și geofizice care au loc pe suprafața Pământului, în interiorul acestuia, în atmosferă și oceane, precum și în spațiul apropiat.

Rotația Pământului explică schimbarea zilei și a nopții, mișcarea zilnică aparentă a corpurilor cerești, rotirea planului de balansare a unei sarcini suspendate pe un fir, deformarea corpurilor în cădere spre est etc. Datorită rotației a Pământului, forța Coriolis acționează asupra corpurilor care se deplasează pe suprafața sa, a căror influență se manifestă în erodarea malurilor drepte ale râurilor din emisfera nordică și a celor stângi din emisfera sudică a Pământului și în unele trăsături ale Pământului. circulatie atmosferica. Forța centrifugă generată de rotația Pământului explică parțial diferențele de accelerație a gravitației la ecuator și polii Pământului.

Pentru a studia modelele de rotație a Pământului, sunt introduse două sisteme de coordonate cu o origine comună în centrul de masă al Pământului (Fig. 1.26). Sistemul terestru X 1 Y 1 Z 1 participă la rotația zilnică a Pământului și rămâne nemișcat în raport cu punctele de pe suprafața pământului. Sistem stelar Coordonatele XYZ nu sunt legate de rotația zilnică a Pământului. Deși originea sa se mișcă în spațiul cosmic cu o oarecare accelerație, participând la mișcarea anuală a Pământului în jurul Soarelui în Galaxie, această mișcare a stelelor relativ îndepărtate poate fi considerată uniformă și rectilinie. Prin urmare, mișcarea Pământului în acest sistem (precum și orice obiect ceresc) poate fi studiată în conformitate cu legile mecanicii pentru un sistem de referință inerțial. Planul XOY este aliniat cu planul ecliptic, iar axa X este îndreptată către punctul echinocțiului vernal γ al epocii inițiale. Este convenabil să luăm axele principale de inerție ale Pământului ca axele sistemului de coordonate al pământului, este posibilă o altă alegere de axe. Poziția sistemului terestru în raport cu sistemul stelar este determinată de obicei de trei unghiuri Euler ψ, υ, φ.

Fig.1.26. Sisteme de coordonate folosite pentru a studia rotația Pământului

Informațiile de bază despre rotația Pământului provin din observațiile mișcării zilnice a corpurilor cerești. Rotația Pământului are loc de la vest la est, adică. în sens invers acelor de ceasornic, văzut de la Polul Nord al Pământului.

Înclinarea medie a ecuatorului față de ecliptica erei inițiale (unghiul υ) este aproape constantă (în 1900 era egală cu 23° 27¢ 08.26² și în cursul secolului al XX-lea a crescut cu mai puțin de 0.1²). Linia de intersecție a ecuatorului Pământului și ecliptica epocii inițiale (linia nodurilor) se mișcă încet de-a lungul eclipticii de la est la vest, mișcându-se cu 1° 13¢ 57,08² pe secol, în urma căreia unghiul ψ se modifică cu 360° în 25.800 de ani (precesiune). Axa instantanee de rotație a OR aproape întotdeauna coincide cu cea mai mică axă de inerție a Pământului. Conform observațiilor făcute încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, unghiul dintre aceste axe nu depășește 0,4².

Perioada de timp în care Pământul face o revoluție în jurul axei sale față de un punct de pe cer se numește zi. Punctele care determină durata zilei pot fi:

· punctul echinocțiului de primăvară;

· centrul discului vizibil al Soarelui, deplasat de aberația anuală („Soarele adevărat”);

· „Soarele mediu” este un punct fictiv, a cărui poziţie pe cer poate fi calculată teoretic pentru orice moment în timp.

Cele trei perioade diferite de timp definite de aceste puncte sunt numite zile siderale, adevărate solare și, respectiv, zile solare medii.

Viteza de rotație a Pământului este caracterizată de valoarea relativă

unde P z este durata unei zile pământești, T este durata unei zile standard (atomice), care este egală cu 86400 s;

- viteze unghiulare corespunzătoare zilelor terestre și standard.

Deoarece valoarea lui ω se modifică numai în a noua – a opta cifră, valorile lui ν sunt de ordinul 10 -9 -10 -8.

Pământul face o revoluție completă în jurul axei sale în raport cu stele într-o perioadă mai scurtă de timp decât în ​​raport cu Soarele, deoarece Soarele se mișcă de-a lungul eclipticii în aceeași direcție în care se rotește Pământul.

Ziua siderale este determinată de perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale în raport cu orice stea, dar întrucât stelele au o mișcare proprie și, în plus, foarte complexă, s-a convenit ca începutul zilei siderale să fie numărat. din momentul culminării superioare a echinocțiului de primăvară, iar lungimea zilei siderale este considerată intervalul de timp dintre două culmi superioare succesive ale echinocțiului de primăvară situate pe același meridian.

Datorită fenomenelor de precesiune și nutație, poziția relativă a ecuatorului ceresc și a eclipticii se modifică continuu, ceea ce înseamnă că locația echinocțiului de primăvară pe ecliptică se schimbă în mod corespunzător. S-a stabilit că o zi siderală este cu 0,0084 secunde mai scurtă decât perioada reală de rotație zilnică a Pământului și că Soarele, mișcându-se de-a lungul eclipticii, atinge punctul echinocțiului de primăvară mai devreme decât ajunge în același loc față de stele.

Pământul, la rândul său, se învârte în jurul Soarelui nu într-un cerc, ci într-o elipsă, așa că mișcarea Soarelui ni se pare neuniformă față de Pământ. Iarna, zilele solare adevărate sunt mai lungi decât vara De exemplu, la sfârșitul lunii decembrie sunt 24 de ore 04 minute 27 de secunde, iar la mijlocul lunii septembrie sunt de 24 de ore 03 minute. 36 sec. Unitatea medie de zi solară este considerată a fi 24 de ore și 3 minute. 56.5554 sec timp sideral.

Datorită elipticității orbitei Pământului, viteza unghiulară a Pământului în raport cu Soarele depinde de perioada anului. Pământul se mișcă cel mai încet pe orbită atunci când se află la periheliu - punctul cel mai îndepărtat al orbitei sale de Soare. Ca urmare, durata zilei solare adevărate nu este aceeași pe tot parcursul anului - elipticitatea orbitei modifică durata zilei solare adevărate conform unei legi care poate fi descrisă de o sinusoidă cu o amplitudine de 7,6 minute. si o perioada de 1 an.

Al doilea motiv pentru neuniformitatea zilei este înclinarea axei pământului spre ecliptică, ceea ce duce la mișcarea aparentă a Soarelui în sus și în jos de la ecuator pe tot parcursul anului. Ascensiunea directă a Soarelui în apropierea echinocțiilor (Fig. 1.17) se modifică mai lent (deoarece Soarele se mișcă la un unghi față de ecuator) decât în ​​timpul solstițiilor, când se deplasează paralel cu ecuatorul. Ca urmare, la durata zilei solare adevărate se adaugă un termen sinusoidal cu o amplitudine de 9,8 minute. și o perioadă de șase luni. Există și alte efecte periodice care modifică durata zilei solare adevărate și depind de timp, dar sunt mici.

Ca urmare a acțiunii combinate a acestor efecte, cele mai scurte zile solare adevărate sunt observate în perioada 26-27 martie și 12-13 septembrie, iar cele mai lungi în perioada 18-19 iunie și 20-21 decembrie.

Pentru a elimina această variabilitate, ei folosesc ziua solară medie, legată de așa-numitul Soare mediu - un punct condiționat care se mișcă uniform de-a lungul ecuatorului ceresc și nu de-a lungul eclipticii, ca Soarele real, și care coincide cu centrul Soarelui. în momentul echinocţiului de primăvară. Perioada de revoluție a Soarelui mediu în sfera cerească este egală cu un an tropical.

Ziua solară medie nu este supusă modificărilor periodice, ca și ziua solară adevărată, dar durata ei se modifică monoton datorită modificărilor perioadei de rotație axială a Pământului și (într-o măsură mai mică) cu modificări ale duratei anului tropical, crescând cu aproximativ 0,0017 secunde pe secol. Astfel, durata zilei solare medii la începutul anului 2000 a fost egală cu 86400,002 secunde SI (secunda SI se determină folosind procesul periodic intra-atomic).

O zi siderale este 365,2422/366,2422=0,997270 zi solară medie. Această valoare este raportul constant dintre timpul sideral și cel solar.

Timpul solar mediu și timpul sideral sunt legate între ele prin următoarele relații:

24 de ore miercuri. timpul solar = 24 ore. 03 min. 56,555 sec. timp sideral

1 oră = 1h. 00 min. 09.856 sec.

1 min. = 1 min. 00.164 sec.

1 sec. = 1,003 sec.

24 de ore timp sideral = 23 ore 56 minute. 04.091 sec. mier timpul solar

1 oră = 59 minute 50,170 sec.

1 min. = 59,836 sec.

1 sec. = 0,997 sec.

Timpul în orice dimensiune - sideral, adevărat solar sau mediu solar - este diferit pe diferite meridiane. Dar toate punctele situate pe același meridian în același moment în timp au același timp, care se numește timp local. Când vă deplasați de-a lungul aceleiași paralele către vest sau est, ora la punctul de plecare nu va corespunde cu ora locală a tuturor celorlalte puncte geografice situate pe această paralelă.

Pentru a elimina într-o oarecare măsură acest dezavantaj, canadianul S. Flushing a propus introducerea timpului standard, i.e. un sistem de numărare a timpului bazat pe împărțirea suprafeței Pământului în 24 de fusuri orare, fiecare dintre ele fiind la 15° în longitudine față de zona vecină. Flushing a pus 24 de meridiane principale pe harta lumii. La aproximativ 7,5° la est și la vest de ele, limitele fusului orar al acestei zone au fost trasate în mod convențional. Ora aceluiași fus orar în fiecare moment pentru toate punctele sale a fost considerată aceeași.

Înainte de Flushing, hărți cu diferite meridiane principale au fost publicate în multe țări din întreaga lume. Deci, de exemplu, în Rusia se numărau longitudini de la meridianul care trecea prin Observatorul Pulkovo, în Franța - prin Observatorul din Paris, în Germania - prin Observatorul din Berlin, în Turcia - prin Observatorul de la Istanbul. Pentru a introduce ora standard, a fost necesar să se unifice un singur meridian prim.

Ora standard a fost introdusă pentru prima dată în Statele Unite în 1883 și în 1884. La Washington, la Conferința Internațională, la care a participat și Rusia, s-a luat o decizie convenită la ora standard. Participanții la conferință au convenit să considere meridianul prim sau prim ca fiind meridianul Observatorului Greenwich, iar ora solară medie locală a meridianului Greenwich a fost numită timp universal sau mondial. La conferință a fost stabilită și așa-numita „linie a datei”.

În țara noastră, ora standard a fost introdusă în 1919. Luând ca bază sistemul internațional de fusuri orare și limitele administrative existente la acea vreme, pe harta RSFSR au fost aplicate fusuri orare de la II la XII inclusiv. Ora locală a fusurilor orare situate la est de meridianul Greenwich crește cu o oră de la o zonă la alta și, în mod corespunzător, scade cu o oră la vest de Greenwich.

Când se calculează timpul pe zile calendaristice, este important să se stabilească pe ce meridian începe noua dată (ziua lunii). Conform acordului internațional, linia de date se desfășoară în cea mai mare parte de-a lungul meridianului, care este la 180 ° distanță de Greenwich, retrăgându-se de acesta: la vest - lângă insula Wrangel și Insulele Aleutine, la est - în largul coastei Asiei , insulele Fiji, Samoa, Tongatabu, Kermandek și Chatham.

La vest de linia de dată, ziua lunii este întotdeauna cu una mai mult decât la est de ea. Prin urmare, după trecerea acestei linii de la vest la est, este necesar să se reducă numărul lunii cu una, iar după ce o traversează de la est la vest, să-l mărească cu una. Această schimbare de dată se face de obicei la cel mai apropiat miezul nopții după trecerea liniei internaționale de dată. Este destul de evident că noua lună calendaristică și Anul Nouîncepe pe linia internațională a datei.

Astfel, meridianul prim și meridianul 180° E, de-a lungul căruia trece în principal linia de dată, împart globul în emisfera vestică și estică.

De-a lungul istoriei omenirii, rotația zilnică a Pământului a servit întotdeauna ca un standard de timp ideal, care a reglementat activitățile oamenilor și a fost un simbol al uniformității și acurateței.

Cel mai vechi instrument pentru determinarea timpului î.Hr. a fost un gnomon, un indicator în greacă, un stâlp vertical pe o zonă nivelată, a cărui umbră, schimbându-și direcția pe măsură ce Soarele se mișca, arăta cutare sau cutare oră din zi pe o scară marcată pe pământ lângă stâlp. Cadranele solare sunt cunoscute încă din secolul al VII-lea î.Hr. Inițial, au fost comune în Egipt și în țările din Orientul Mijlociu, de unde s-au mutat în Grecia și Roma, și chiar mai târziu au pătruns în țările din Europa de Vest și de Est. Întrebări de gnomonică - arta de a face ceas solarși capacitatea de a le folosi – studiate de astronomi și matematicieni lumea antică, Evul Mediu și vremurile moderne. În secolul al XVIII-lea iar la începutul secolului al XIX-lea. Gnomonica a fost prezentată în manualele de matematică.

Și abia după 1955, când cerințele fizicienilor și astronomilor pentru precizia timpului au crescut foarte mult, a devenit imposibil să fii mulțumit de rotația zilnică a Pământului ca standard de timp, care era deja neuniform cu precizia cerută. Timpul, determinat de rotația Pământului, este neuniform datorită mișcărilor polului și redistribuirii momentului unghiular între diferite părți ale Pământului (hidrosferă, manta, miez lichid). Meridianul adoptat pentru cronometrare este determinat de punctul EOR și punctul de pe ecuator corespunzător longitudinii zero. Acest meridian este foarte aproape de Greenwich.

Pământul se rotește neuniform, ceea ce provoacă modificări ale duratei zilei. Viteza de rotație a Pământului poate fi caracterizată cel mai simplu prin abaterea duratei zilei Pământului de la standard (86.400 s). Cu cât ziua Pământului este mai scurtă, cu atât Pământul se rotește mai repede.

Există trei componente în magnitudinea modificărilor vitezei de rotație a Pământului: încetinirea seculară, fluctuațiile sezoniere periodice și schimbările bruște neregulate.

Încetinirea seculară a vitezei de rotație a Pământului este cauzată de forțele de maree de atracție ale Lunii și Soarelui. Forța mareelor ​​întinde Pământul de-a lungul unei linii drepte care leagă centrul său cu centrul corpului perturbator - Luna sau Soarele. În acest caz, forța de compresie a Pământului crește dacă rezultanta coincide cu planul ecuatorial și scade atunci când se abate spre tropice. Momentul de inerție al Pământului comprimat este mai mare decât cel al unei planete sferice neformate și, deoarece momentul unghiular al Pământului (adică produsul momentului său de inerție cu viteza unghiulară) trebuie să rămână constantă, viteza de rotație a Pământului. Pământul comprimat este mai mic decât cel al Pământului neformat. Datorită faptului că declinațiile Lunii și Soarelui, distanțele de la Pământ la Lună și Soare sunt în continuă schimbare, forța mareelor ​​fluctuează în timp. Compresia Pământului se modifică în consecință, ceea ce provoacă în cele din urmă fluctuații ale mareelor ​​în viteza de rotație a Pământului. Cele mai semnificative dintre ele sunt fluctuațiile cu perioade semestriale și lunare.

Încetinirea vitezei de rotație a Pământului este detectată în timpul observațiilor astronomice și al studiilor paleontologice. Observațiile eclipselor de soare antice au condus la concluzia că lungimea zilei crește cu 2 secunde la fiecare 100.000 de ani. Observațiile paleontologice ale coralilor au arătat că coralii mărilor calde cresc, formând o centură, a cărei grosime depinde de cantitatea de lumină primită pe zi. Astfel, este posibil să se determine modificările anuale în structura lor și să se calculeze numărul de zile dintr-un an. În epoca modernă, au fost găsite 365 de centuri de corali. Conform observațiilor paleontologice (Tabelul 5), lungimea zilei crește liniar cu timpul cu 1,9 s la 100.000 de ani.

Tabelul 5

Conform observațiilor din ultimii 250 de ani, ziua a crescut cu 0,0014 s pe secol. Potrivit unor date, pe lângă încetinirea mareelor, există o creștere a vitezei de rotație cu 0,001 s pe secol, care este cauzată de o modificare a momentului de inerție al Pământului din cauza mișcării lente a materiei în interiorul Pământului și pe suprafata ei. Accelerația proprie reduce durata zilei. În consecință, dacă nu ar fi acolo, atunci ziua ar crește cu 0,0024 s pe secol.

Înainte de crearea ceasurilor atomice, rotația Pământului era controlată prin compararea coordonatelor observate și calculate ale Lunii, Soarelui și planetelor. În acest fel, s-a putut obține o idee despre schimbarea vitezei de rotație a Pământului în ultimele trei secole - de la sfârșitul secolului al XVII-lea, când au fost observate primele observații instrumentale ale mișcării Luna, Soarele și planetele au început. Analiza acestor date arată (Fig. 1.27) că de la începutul secolului al XVII-lea. până la mijlocul secolului al XIX-lea. Viteza de rotație a Pământului s-a schimbat puțin. Din a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Până în prezent, au fost observate fluctuații neregulate semnificative ale vitezei cu timpi caracteristici de ordinul a 60-70 de ani.

Fig.1.27. Abaterea duratei zilei de la valorile standard peste 350 de ani

Pământul s-a rotit cel mai repede în jurul anului 1870, când durata zilei Pământului a fost cu 0,003 s mai mică decât standardul. Cel mai lent - în jurul anului 1903, când ziua pământului a fost cu 0,004 s mai lungă decât cea standard. Din 1903 până în 1934 A existat o accelerare a rotației Pământului de la sfârșitul anilor 30 până în 1972. a fost o încetinire, iar din 1973. În prezent, Pământul își accelerează rotația.

Fluctuațiile periodice anuale și semianuale ale vitezei de rotație a Pământului sunt explicate prin modificări periodice ale momentului de inerție al Pământului datorate dinamicii atmosferice sezoniere și distribuției planetare. precipitatii atmosferice. Conform datelor moderne, lungimea zilei se modifică cu ±0,001 secunde pe tot parcursul anului. Cele mai scurte zile sunt în iulie-august, iar cele mai lungi sunt în martie.

Modificările periodice ale vitezei de rotație a Pământului au perioade de 14 și 28 de zile (lunar) și de 6 luni și 1 an (solar). Viteza minimă de rotație a Pământului (accelerația este zero) corespunde cu 14 februarie, viteza medie (accelerația maximă) este 28 mai, viteza maximă (accelerația este zero) este 9 august, viteza medie (decelerația minimă) este 6 noiembrie .

Se observă și modificări aleatorii ale vitezei de rotație a Pământului, care apar la intervale de timp neregulate, aproape multipli de unsprezece ani. Valoarea absolută a modificării relative a vitezei unghiulare atinsă în 1898. 3,9×10 -8, iar în 1920 – 4,5×10 -8. Natura și natura fluctuațiilor aleatorii ale vitezei de rotație a Pământului au fost puțin studiate. O ipoteză explică fluctuațiile neregulate ale vitezei unghiulare de rotație a Pământului prin recristalizarea unor roci în interiorul Pământului, modificându-i momentul de inerție.

Înainte de descoperirea rotației neuniforme a Pământului, unitatea de timp derivată - a doua - era definită ca 1/86400 din ziua solară medie. Variabilitatea zilei solare medii din cauza rotației neuniforme a Pământului ne-a obligat să renunțăm la această definiție a celei de-a doua.

În octombrie 1959 Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri a decis să dea următoarea definiție unității fundamentale de timp, a doua:

„O secundă este 1/31556925,9747 din anul tropical pentru 1900, 0 ianuarie, la ora 12 efemeride”.

A doua definită în acest fel se numește „efemeride”. Numărul 31556925.9747=86400´365.2421988 este numărul de secunde din anul tropical, a cărui durată pentru anul 1900, 0 ianuarie, la 12 ore de timp efemeride (timp newtonian uniform) a fost egală cu 365,242198 zile solare medii.

Cu alte cuvinte, o secundă efemeridă este o perioadă de timp egală cu 1/86400 din durata medie a zilei solare medii, pe care o aveau în 1900, în 0 ianuarie, la 12 ore de timp efemeride. Astfel, noua definiție a celui de-al doilea a fost asociată și cu mișcarea Pământului în jurul Soarelui, în timp ce vechea definiție se baza doar pe rotația sa în jurul axei sale.

În zilele noastre, timpul este o mărime fizică care poate fi măsurată cu cea mai mare precizie. Unitatea de timp - a doua de timp „atomic” (secunda SI) - este egală cu durata a 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133, a fost introdusă în 1967. prin decizia Conferinței a XII-a Generală a Greutăților și Măsurilor, iar în 1970 timpul „atomic” a fost luat ca timp de referință fundamental. Precizia relativă a standardului de frecvență de cesiu este de 10 -10 -10 -11 pe mai mulți ani. Standardul de timp atomic nu are nici fluctuații zilnice, nici seculare, nu îmbătrânește și are suficientă certitudine, acuratețe și reproductibilitate.

Odată cu introducerea timpului atomic, precizia determinării rotației neuniforme a Pământului s-a îmbunătățit semnificativ. Din acest moment, a devenit posibilă înregistrarea tuturor fluctuațiilor vitezei de rotație a Pământului cu o perioadă mai mare de o lună. Figura 1.28 prezintă evoluţia abaterilor medii lunare pentru perioada 1955-2000.

Din 1956 până în 1961 Rotația Pământului s-a accelerat din 1962 până în 1972. - a încetinit, iar din 1973. până în prezent – ​​s-a accelerat din nou. Această accelerare nu s-a încheiat încă și va continua până în 2010. Accelerația de rotație 1958-1961 iar încetinirea 1989-1994. sunt fluctuații pe termen scurt. Variațiile sezoniere fac ca viteza de rotație a Pământului să fie cea mai mică în aprilie și noiembrie și cea mai mare în ianuarie și iulie. Maximul din ianuarie este semnificativ mai mic decât cel din iulie. Diferența dintre abaterea minimă a duratei zilei pământului de la standardul din iulie și cea maximă din aprilie sau noiembrie este de 0,001 s.

Fig.1.28. Abaterile medii lunare ale duratei zilei Pământului de la standard pentru 45 de ani

Studiul denivelărilor de rotație a Pământului, nutația axei Pământului și mișcarea polilor are o mare importanță științifică și practică. Cunoașterea acestor parametri este necesară pentru a determina coordonatele obiectelor cerești și terestre. Ele contribuie la extinderea cunoștințelor noastre în diverse domenii ale geoștiințelor.

În anii 80 ai secolului XX, noi metode de geodezie au înlocuit metodele astronomice pentru determinarea parametrilor de rotație ai Pământului. Observațiile Doppler ale sateliților, distanța cu laser a Lunii și a sateliților, sistemul de poziționare globală GPS, interferometria radio sunt mijloace eficiente să studieze rotația neuniformă a Pământului și mișcarea polilor. Cele mai potrivite pentru interferometrie radio sunt quasarii - surse puternice de emisii radio extrem de mici. dimensiune unghiulară(mai puțin de 0,02²), care sunt aparent cele mai îndepărtate obiecte din Univers, practic nemișcate pe cer. Interferometria radio quasar reprezintă cea mai eficientă și independentă mijloace de măsurători optice pentru studierea mișcării de rotație a Pământului.

A cincea planetă ca mărime din sistemul solar, Pământul, formată în urmă cu 4,54 miliarde de ani din praf și gaz protoplanetar, are forma unei bile neregulate și nu numai că se rotește în jurul Soarelui pe o orbită sub forma unei elipse slabe cu o viteză medie. de aproximativ 108 mii km/oră, dar și în jurul propriei axe. Rotația are loc, atunci când este privită de la Polul Nord, în direcția de la vest la est, sau cu alte cuvinte, în sens invers acelor de ceasornic. Tocmai pentru că Pământul se rotește în jurul Soarelui și în același timp în jurul propriei axe, absolut în toate părțile acestei planete are loc o schimbare periodică a zilei și a nopții, precum și o schimbare secvențială a celor patru anotimpuri.

Distanța medie de la Soare la Pământ este de aproximativ 150 de milioane de km, iar diferența dintre cea mai mică și cea mai mare distanță este de aproximativ 4,8 milioane de km, în timp ce orbita Pământului își schimbă foarte puțin excentricitatea, iar ciclul este de 94 de mii de ani. Un factor important care influențează clima Pământului este distanța dintre acesta și Soare. Există sugestii că era glaciară de pe Pământ a început exact într-un moment când se afla la distanța maximă posibilă de Soare.

Zi „extra” din calendar

Pământul face o revoluție în jurul propriei axe în aproximativ 23 de ore și 56 de minute, iar o revoluție în jurul Soarelui are loc în 365 de zile și 6 ore. Această diferență de perioade se acumulează treptat și o dată la 4 ani apare o zi în plus în calendarul nostru (29 februarie), iar un astfel de an se numește an bisect. De asemenea, pe acest proces Luna situată în imediata apropiere are un anumit efect, sub influența căruia rotația Pământului încetinește treptat, iar aceasta, la rândul său, prelungește ziua cu aproximativ o miime la fiecare 100 de ani.

Urmează schimbări climatice semnificative

Schimbarea anotimpurilor are loc din cauza înclinării axei de rotație a Pământului față de orbita Soarelui. Acest unghi este acum 66° 33′. Atracția altor sateliți și planete nu schimbă unghiul de înclinare al axei Pământului, ci forțează Pământul să se miște într-un con circular - acest proces se numește precesie. În acest moment, poziția axei Pământului este de așa natură încât Polul Nord se află vizavi de Steaua Polară. În următorii 12 mii de ani, axa Pământului, datorită influenței precesiei, se va deplasa și se va afla vizavi de steaua Vega, care se află doar la jumătatea drumului (un ciclu complet de precesiune este de 25.800 de ani), și va cauza clima se schimbă absolut pe întreaga suprafață a Pământului.

Fluctuațiile care duc la schimbarea climei Pământului

De două ori pe lună la trecerea peste ecuator și de două ori pe an când Soarele se află în aceeași poziție, atracția precesiei scade și devine egală cu zero, după care crește din nou, adică rata precesiei este de natură oscilativă. Aceste fluctuații se numesc nutație ele ating valoarea maximă în medie o dată la 18,6 ani și, în ceea ce privește influența lor asupra climei, ocupă locul al doilea după schimbarea anotimpurilor.

Pe scurt în rotația Pământului în jurul Soarelui.