С каква скорост се върти земята около оста си. Въртене на Земята. Земна орбита. Ефекти от силата на Кориолис: явления в околната среда

Независимо от факта, че постоянните движения на нашата планета обикновено са незабележими, различни научни факти отдавна доказват, че планетата Земя се движи по своя собствена, строго определена траектория, не само около самото Слънце, но и около собствената си ос. Това определя масата природни явления, наблюдавани от хората всеки ден, като например смяната на времето на деня и нощта. Дори в този момент, четейки тези редове, вие сте в постоянно движение, движение, което се дължи на движението на вашата родна планета.

прекъсващо движение

Интересно е, че самата скорост на Земята не е постоянна величина по причини, които учените, за съжаление, не са успели да обяснят дотогава, но със сигурност се знае, че всеки от вековете Земята малко се забавя скоростта на обичайното му въртене с количество, равно на приблизително 0, 0024 секунди. Смята се, че подобна аномалия е пряко свързана с някакъв вид лунно привличане, което причинява приливи и отливи, върху които нашата планета също изразходва значителна част от собствената си енергия, което „забавя“ нейното индивидуално въртене. Така наречените приливни издатини, обикновено движещи се в обратна посока на Земята, причиняват появата на определени сили на триене, които в съответствие със законите на физиката са основният инхибиторен фактор в такава мощна космическа система като Земята.

Разбира се, всъщност няма ос, това е въображаема линия, която помага да се правят изчисления.

За един час се смята, че Земята прави оборот от 15 градуса. За колко се завърта напълно около оста, не е трудно да се досетите: 360 градуса - за един ден за 24 часа.

Ден в 23ч

Ясно е, че Земята се върти около собствената си ос за 24 часа, познати на хората - обикновен земен ден, или по-скоро за 23 часа, минути и почти 4 секунди. Движението става неизменно от западната част към източната и нищо друго. Лесно е да се изчисли, че при такива условия скоростта на екватора ще достигне около 1670 километра в час, като постепенно ще намалява с приближаването към полюсите, където плавно преминава към нула.

Невъзможно е да се открие с невъоръжено око въртенето, извършвано от Земята с такава гигантска скорост, тъй като всички околни обекти се движат заедно с хората. Всички планети в Слънчевата система правят подобни движения. Така например Венера има много по-ниска скорост на движение, поради което нейният ден се различава от земния повече от двеста четиридесет и три пъти.

Най-бързите известни днес планети са Юпитер и планетата Сатурн, които извършват пълното си завъртане около оста си съответно за десет и десет и половина часа.

Трябва да се отбележи, че въртенето на Земята около нейната ос е изключително интересен и неизвестен факт, който изисква по-задълбочено проучване от учени от цял ​​свят.

Земята е постоянно в движение, върти се около слънцето и около собствената си ос. Това движение и постоянният наклон на земната ос (23,5°) определя много от ефектите, които наблюдаваме като нормални явления: нощта и деня (поради въртенето на Земята около оста си), смяната на сезоните (поради наклон на земната ос) и различен климат в различните райони. Глобусите могат да се въртят и оста им има наклон като оста на Земята (23,5°), така че с помощта на глобус можете да проследите доста точно движението на Земята около оста си, а с помощта на "Земя - Слънце" " система можете да проследите движението на Земята около Слънцето.

Въртене на Земята около нейната ос

Земята се върти около собствената си ос от запад на изток (обратно на часовниковата стрелка, гледано от Северния полюс). На Земята са нужни 23 часа, 56 минути и 4,09 секунди, за да извърши едно пълно завъртане около собствената си ос. Денят и нощта се дължат на въртенето на земята. Ъгловата скорост на въртене на Земята около нейната ос или ъгълът, под който се завърта всяка точка от земната повърхност, е еднаква. За един час е 15 градуса. Но линейната скорост на въртене навсякъде по екватора е приблизително 1669 километра в час (464 m/s), намалявайки до нула на полюсите. Например, скоростта на въртене на ширина 30° е 1445 km/h (400 m/s).
Ние не забелязваме въртенето на Земята по простата причина, че всички обекти около нас се движат успоредно и едновременно с нас с една и съща скорост и няма "относителни" движения на обекти около нас. Ако например един кораб се движи равномерно, без ускорение и забавяне през морето в тихо време, без вълни по повърхността на водата, ние изобщо няма да усетим как се движи такъв кораб, ако сме в каюта без илюминатор , тъй като всички предмети в кабината ще се движат успоредно с нас и кораба.

Движението на Земята около Слънцето

Докато Земята се върти около собствената си ос, тя също се върти около Слънцето от запад на изток обратно на часовниковата стрелка, гледано от северния полюс. На Земята е необходима една звездна година (около 365,2564 дни), за да извърши едно пълно завъртане около Слънцето. Пътят на Земята около Слънцето се нарича земна орбита.и тази орбита не е идеално кръгла. Средното разстояние от Земята до Слънцето е около 150 милиона километра, като това разстояние варира до 5 милиона километра, образувайки малка овална орбита (елипса). Точката от орбитата на Земята, която е най-близо до Слънцето, се нарича Перихелий. Земята преминава тази точка в началото на януари. Точката от орбитата на Земята, която е най-отдалечена от Слънцето, се нарича Афелион. Земята преминава тази точка в началото на юли.
Тъй като нашата Земя се движи около Слънцето по елиптична траектория, орбиталната скорост се променя. През юли скоростта е минимална (29.27 km/s) и след преминаване на афелия (горната червена точка на анимацията) започва да се ускорява, а през януари скоростта е максимална (30.27 km/s) и започва да намалява след преминаване през перихелия (долна червена точка). ).
Докато Земята прави едно завъртане около Слънцето, тя преодолява разстояние, равно на 942 милиона километра за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9,5 секунди, тоест ние се втурваме заедно със Земята около Слънцето със средна скорост 30 км в секунда (или 107 460 км в час), а в същото време Земята се завърта около собствената си ос за 24 часа веднъж (365 пъти за година).
Всъщност, ако разгледаме движението на Земята по-стриктно, то е много по-сложно, тъй като различни фактори влияят на Земята: въртенето на Луната около Земята, привличането на други планети и звезди.

Учените са стигнали до следните изводи - скоростта на въртене на земята пада. Това води до следните последствия – денят се удължава. Ако не навлизате в подробности, тогава в северното полукълбо светлата част от деня става малко по-дълга, отколкото в зимен период. Но тази интерпретация е подходяща само за непосветените. Геофизиците стигат до по-дълбоки заключения - дните увеличават времевите си рамки не само през пролетта. Причината за удължаването на деня се крие преди всичко във влиянието на луната.

Силата на привличане на естествения спътник на земята е толкова голяма, че предизвиква вълнение в океаните, което ги кара да се люлеят. В същото време земята действа по аналогия с фигуристите, които, за да забавят въртенето по време на изпълнение на своите програми, изпъват ръце. Именно поради това след известно време в един обикновен земен ден ще има един час повече, отколкото сме свикнали. Един астроном от Обединеното кралство стигна до заключението, че от 700 г. пр. н. е. има непрекъснато забавяне на въртенето на Земята около оста си. Той изчислява скоростта на въртене на Земята въз основа на данни, които са оцелели от онези времена - глинени плочки и исторически доказателства, които описват лунни и слънчеви затъмнения. Въз основа на тях ученият изчисли позицията на Слънцето и успя да определи какъв спирачен път прави нашата планета спрямо своята звезда. В продължение на 530 милиона години скоростта на въртене на Земята е била много по-бавна и е имало само 21 часа на ден.

А динозаврите, които са обитавали просторите на нашата планета преди сто милиона години, вече са живели по 23 часа на ден. Това може да се определи чрез изследване на варовити отлагания, които коралите оставят след себе си. Дебелината им зависи от сезона на планетата. Въз основа на това е възможно да се определи доста точно - в какъв интервал са били пружините един от друг. И тази продължителност намалява през цялото съществуване на нашата планета. Преди половин милион години нашата планета се движи по-бързо около оста, докато движението около звездата остава постоянна стойност. Това означава, че годината през всичките тези милиони години е останала същата, има същия брой часове. Но тази година не е имало 365 дни, както днес, а 420. След появата на човечеството тази тенденция не е престанала да съществува. Скоростта на въртене на Земята около оста й непрекъснато се забавя. Journal for the History of Astronomy публикува статия за това явление през 2008 г.

Стивънсън, който работи в университета в Дърам (Великобритания), за да бъде напълно сигурен и да потвърди хипотезата, анализира стотици затъмнения, случили се през последните 2,7 хиляди години. В глинените плочки на древен Вавилон всички небесни явления, записани на клинопис, са описани много подробно. Учените отбелязват както часа на събитието, така и точната му дата. Друга функция е завършена слънчево затъмнениена Земята се наблюдава не толкова често само веднъж на 300 години. В този момент Слънцето е напълно скрито зад Земята и върху него се спуска пълен мрак за няколко минути. Много често древните учени са описвали както началото, така и края на затъмнението с голяма точност. И тези данни бяха използвани от съвременен астроном, за да се определи позицията на нашата звезда спрямо Земята.

Преизчисляването на датите от вавилонския календар ставаше по специално съставени таблици, което улесняваше работата. Именно тези данни позволяват на астрономите да определят с голяма точност. Как се случи забавянето на Земята? Правилните данни за позицията му спрямо Слънцето ви позволяват да определите позицията му в момента, когато минава покрай Слънцето. Траекторията на планетата около Слънцето зависи от движението около собствената й ос. Земното време, което се извежда от тази зависимост, е независима величина. Това универсално време е общоприет индикатор, който се изчислява въз основа на това как земята се върти около оста си и в какво положение се намира спрямо слънцето. Това универсално време непрекъснато се измества назад, тъй като всяка година към годината се добавя още една секунда, което се дължи именно на процеса на забавяне на скоростта на Земята. И както се оказа, разликата между земното и световното време става все по-голяма в зависимост от това колко отдавна се е случило слънчевото затъмнение. Това може да означава само едно – всяко хилядолетие добавя цели 0,002 секунди към деня. Тези данни се потвърждават и от промени, извършени от сателитни лаборатории, изстреляни в околоземната орбита.

Скоростта на забавяне е напълно в съответствие с изчисленията, направени от учен от Обединеното кралство. И по времето, когато се наблюдава разцветът на вавилонската цивилизация, денят на земята е продължил малко по-малко, разликата с съвременното време е била 0,04 секунди. И това малко отклонение беше изчислено от Стивънсън поради факта, че той успя да сравни универсалното време и да оцени грешките, натрупани в него. Тъй като от 700 г. до наши дни са изминали около милион дни, можем да преместим електронните си часовници със 7 часа, толкова време беше добавено към времето на въртене на Земята около оста си.

Последните години се превърнаха в изключение за Земята, през това време практически няма удължаване на деня и Земята продължава да се движи с постоянна скорост. Масите вътре в земята може да са започнали да компенсират колебанията, причинени от влиянието магнитно полеЛуна. А ускоряването на движението на планетата може да бъде предизвикано например от земетресението в Аржентина през 2004 г., след което денят се скъси с 8 милионни от секундата. Най-краткият ден в историята е регистриран през 2003 г., когато не са имали дори 24 часа (1005 секунди не са били достатъчни). Международната служба, която изучава въртенето на Земята, и геофизиците следят внимателно проблема със забавянето на скоростта на въртене на Земята и процесите, които влияят на нейното движение. В крайна сметка това ще даде отговори на много глобални въпроси, свързани със структурата на планетата и процесите, които се случват в дълбоките структури - мантията и ядрото. Какво включва изследвания и научна дейностсеизмолози и геофизици.

Движението около оста на въртене е един от най-често срещаните видове движение на обекти в природата. В тази статия ще разгледаме този тип движение от гледна точка на динамиката и кинематиката. Представяме и формули, свързани с основния физични величини.

За какво движение говорим?

В буквалния смисъл ще говорим за движение на тела около кръг, тоест за тяхното въртене. Ярък пример за такова движение е въртенето на колелото на кола или велосипед по време на движение. превозно средство. Въртене около оста си на фигурист, изпълняващ сложни пируети върху лед. Или въртенето на нашата планета около Слънцето и около собствената си ос, наклонена към равнината на еклиптиката.

Както можете да видите, важен елемент от разглеждания тип движение е оста на въртене. Всяка точка от тяло с произволна форма прави кръгови движения около него. Разстоянието от точката до оста се нарича радиус на въртене. Много свойства на цялата система зависят от нейната стойност. механична система, като инерционен момент, линейна скорост и други.

Ако причината за линейното постъпателно движение на телата в пространството е действащата върху тях сила външна сила, тогава причината за движението около оста на въртене е външният момент на сила. Тази величина се описва като векторно произведение на приложената сила F¯ и вектора на разстоянието от точката на нейното приложение до оста r¯, тоест:

Действието на момента M¯ води до появата на ъглово ускорение α¯ в системата. Двете величини са свързани помежду си чрез определен коефициент I със следното равенство:

Величината I се нарича инерционен момент. Зависи както от формата на тялото, така и от разпределението на масата вътре в него и от разстоянието до оста на въртене. За материална точка се изчислява по формулата:

Ако външният е нула, тогава системата запазва своя ъглов момент L¯. Това е друго векторно количество, което според определението е равно на:

Тук p¯ е линейният импулс.

Законът за запазване на импулса L¯ обикновено се записва в следната форма:

Където ω е ъгловата скорост. Ще бъде обсъдено по-нататък в статията.

Кинематика на въртене

За разлика от динамиката, този клон на физиката разглежда изключително практически важни величини, свързани с промяната във времето на положението на телата в пространството. Тоест, обектите на изследване на кинематиката на въртене са скоростите, ускоренията и ъглите на въртене.

Първо, нека въведем ъгловата скорост. Разбира се като ъгълът, през който тялото прави завой за единица време. Формулата за моментната ъглова скорост е:

Ако тялото се върти през едни и същи интервали от време равни ъгли, тогава въртенето се нарича равномерно. За него е валидна формулата за средната ъглова скорост:

ω се измерва в радиани за секунда, което в системата SI съответства на реципрочни секунди (s -1).

В случай на неравномерно въртене се използва понятието ъглово ускорение α. Той определя скоростта на промяна във времето на стойността ω, тоест:

α \u003d dω / dt \u003d d 2 θ / dt 2

α се измерва в радиани на квадратна секунда (в SI - s -2).

Ако тялото първоначално се върти равномерно със скорост ω 0 и след това започне да увеличава скоростта си с постоянно ускорение α, тогава такова движение може да се опише със следната формула:

θ = ω 0 *t + α*t 2 /2

Това равенство се получава чрез интегриране на уравненията на ъгловата скорост по отношение на времето. Формулата за θ ви позволява да изчислите броя на оборотите, които системата ще направи около оста на въртене за време t.

Линейни и ъглови скорости

И двете скорости са свързани една с друга. Когато се говори за скоростта на въртене около ос, те могат да имат предвид както линейни, така и ъглови характеристики.

Да приемем, че някои материална точкасе върти около ос на разстояние r със скорост ω. Тогава неговата линейна скорост v ще бъде равна на:

Разликата между линейната и ъгловата скорост е значителна. По този начин ω не зависи от разстоянието до оста по време на равномерно въртене, докато стойността на v нараства линейно с увеличаване на r. Последният факт обяснява защо с увеличаване на радиуса на въртене е по-трудно да се поддържа тялото по кръгова траектория (неговата линейна скорост и в резултат на това инерционните сили се увеличават).

Задачата за изчисляване на скоростта на въртене на Земята около оста си

Всеки знае, че нашата планета е вътре слънчева системаизвършва два вида въртеливо движение:

• около оста си;
• около звездата.

Нека изчислим скоростите ω и v за първата от тях.

Ъгловата скорост не е трудна за определяне. За да направите това, не забравяйте, че планетата прави пълен оборот, равен на 2 * pi радиана за 24 часа (точната стойност е 23 часа 56 минути 4,1 секунди). Тогава стойността на ω ще бъде равна на:

ω \u003d 2 * pi / (24 * 3600) \u003d 7,27 * 10 -5 rad / s

Изчислената стойност е малка. Нека сега покажем колко абсолютната стойност на ω се различава от тази на v.

Нека изчислим линейната скорост v за точки, разположени на повърхността на планетата на ширината на екватора. Тъй като Земята е сплескана топка, екваториалният радиус е малко по-голям от полярния. Той е 6378 км. Използвайки формулата за свързване на две скорости, получаваме:

v \u003d ω * r \u003d 7,27 * 10 -5 * 6378000 ≈ 464 m / s

Получената скорост е 1670 км/ч, което е по-голямо от скоростта на звука във въздуха (1235 км/ч).

Въртенето на Земята около оста й води до появата на така наречената сила на Кориолис, която трябва да се има предвид при летене на балистични ракети. Освен това е причина за много атмосферни явления, като например отклонението на посоката на пасатите на запад.

Земята не стои неподвижна, а е в постоянно движение. Поради факта, че се върти около Слънцето, планетата претърпява смяна на сезоните. Въпреки това, не всеки си спомня, че летейки около небесното тяло, Земята все още има време да се завърти около собствената си ос. Именно това движение причинява смяната на деня и нощта извън прозореца и се нарича денонощно.

За да разберете как и с каква скорост Земята се върти около Слънцето и своята ос, AiF.ru помогна астрофизик, служител на Московския планетариум Александър Перхняк.

Движението на земята около своята ос

Как се върти земята около оста си?

По време на въртенето на Земята около оста си само две точки остават неподвижни: Северният и Южният полюс. Ако ги свържете с въображаема линия, ще получите оста, около която се върти Земята. Земната ос не е перпендикулярна, а е под ъгъл 23,5° спрямо земна орбита.

С каква скорост се върти земята около оста си?

Земята се върти около оста си със скорост 465 m/s или 1674 km/h. Колкото по-далеч от екватора, толкова по-бавно се движи планетата.

„Малко хора знаят, че на разстояние от екватора скоростта на въртене на Земята става по-малка. Визуално изглежда така. Град Кито се намира близо до линията на екватора, което означава, че той и неговите жители неусетно правят завой заедно със Земята със скорост от 465 m/s. Но скоростта на въртене на московчани, живеещи много на север от екватора, ще бъде почти два пъти по-малка: 260 m/s“, каза Перхняк.

В каква посока се върти земята?

Въртенето на Земята около оста й се извършва от запад на изток. Ако погледнете Земята отгоре по посока на Северния полюс, тогава тя ще се върти обратно на часовниковата стрелка.

Променя ли се скоростта на движение на Земята около оста си?

Да, променя се. Всяка година курсът на Земята се забавя средно с 4 милисекунди.

„Астрофизиците приписват това явление на лунното привличане, за което е известно, че влияе на приливите и отливите на нашата планета. Така че, когато се появят, Луната сякаш се опитва да привлече вода към себе си, премествайки я в посока, обратна на курса на Земята. Поради това своеобразно противодействие на дъното на резервоарите възниква незначителна сила на триене, която, в съответствие със законите на физиката, забавя скоростта на Земята. Леко, само 4 милисекунди на година “, уточни Перхняк.

Движението на Земята около Слънцето

Как се върти земята около слънцето?

Нашата планета се върти около Слънцето в орбита с дължина над 930 милиона км.

С каква скорост?

Земята се върти около Слънцето със скорост 30 km/s, тоест 107 218 km/h.

Колко време отнема на Земята да направи един оборот около Слънцето?

Земята прави една пълна обиколка около Слънцето за около 365 дни. Времето, необходимо на Земята да се завърти напълно около Слънцето, се нарича година.

В каква посока се движи Земята, когато обикаля около Слънцето?

Около Слънцето Земята се върти от запад на изток, както и около оста си.

Колко далеч се върти земята около слънцето?

Земята се върти около Слънцето на разстояние около 150 милиона км.

Как се сменят сезоните?

По време на въртенето на Земята около Слънцето нейният ъгъл на наклон не се променя. В резултат на това в една част от своята траектория Земята ще бъде обърната повече към Слънцето от долната си половина: южното полукълбо, където идва лятото. И по това време Северният полюс ще бъде практически скрит от слънцето: това означава, че там идва зимата. Два пъти в годината Слънцето осветява приблизително еднакво северното и южното полукълбо: това е времето на пролетта и есента. Тези моменти са известни още като пролетно и есенно равноденствие.

Защо Земята не пада в Слънцето?

„Когато земята се върти около слънцето, центробежна силакойто непрекъснато се опитва да отблъсне нашата планета назад. Но тя няма да може. И всичко това, защото Земята винаги се движи около звездата с еднаква скорост и е на безопасно разстояние от нея, свързано с центробежната сила, с която се опитват да извадят Земята от орбита. Ето защо Земята не пада върху Слънцето и не отлита в космоса, а продължава да се движи по зададена траектория“, каза Александър Перхняк.