Обіг землі навколо своєї осі точний час. Теорія обертання землі

Людині знадобилося безліч тисячоліть на розуміння того, що Земля не є центром Всесвіту і перебуває в постійному русі.


Фраза Галілео Галлілея «І все-таки вона крутиться!» назавжди увійшла в історію і стала своєрідним символом тієї епохи, коли вчені з різних країн намагалися спростувати теорію геоцентричної системи світу.

Хоча обертання Землі було доведено близько п'яти століть тому, точні причини, що спонукають її рухатися, невідомі й досі.

Чому Земля крутиться навколо осі?

У Середньовіччі люди вважали, що Земля нерухома, а Сонце та інші планети крутяться навколо неї. Тільки XVI столітті астрономам вдалося довести протилежне. Незважаючи на те, що багато хто пов'язує це відкриття з Галлілеєм, насправді воно належить іншому вченому – Миколі Копернику.

Саме він у 1543 році написав трактат "Про звернення небесних сфер", де висунув теорію про рух Землі. Довгий час ця ідея не отримувала підтримки ні з боку його колег, ні з боку церкви, але в результаті вплинула на наукову революцію в Європі і стала основною в подальшому розвитку астрономії.


Після того, як теорія про обертання Землі була доведена, вчені почали шукати причини цього явища. Упродовж останніх століть було висунуто безліч гіпотез, але навіть сьогодні точно відповісти на це питання не може жоден астроном.

В даний час існує три основні версії, які мають право на життя - теорії про інертне обертання, магнітні поля і вплив на планету сонячного випромінювання.

Теорія про інертне обертання

Деякі вчені схильні вважати, що колись (ще за часів своєї появи та формування) Земля розкрутилася, а зараз обертається за інерцією. Утворившись із космічного пилу, вона почала притягувати до себе інші тіла, які надавали їй додаткового імпульсу. Це припущення відноситься і до інших планет Сонячної системи.

Теорія має чимало противників, оскільки вона може пояснити, чому у різний час швидкість руху Землі то збільшується, то зменшується. Незрозумілий також той факт, чому деякі планети Сонячної системи обертаються в інший бік, як наприклад Венера.

Теорія про магнітні поля

Якщо спробувати з'єднати між собою два магніти з однаково зарядженим полюсом, вони почнуть відштовхуватися один від одного. Теорія про магнітні поля передбачає, що полюси Землі теж заряджені однаково і хіба що відштовхуються друг від друга, що змушує планету обертатися.


Що цікаво, нещодавно вчені зробили відкриття, згідно з яким магнітне поле Землі штовхає її внутрішнє ядро ​​із заходу на схід і змушує його обертатися швидше, ніж решта планети.

Гіпотеза про вплив Сонця

Найімовірнішою прийнято вважати теорію про випромінювання Сонця. Добре відомо, що воно прогріває поверхневі оболонки Землі (повітря, моря, океани), але при цьому нагрівання відбувається нерівномірно, внаслідок чого утворюються морські та повітряні течії.

Саме вони при взаємодії із твердою оболонкою планети змушують її обертатися. Свого роду турбінами, що визначають швидкість і напрямок руху, виступають континенти. Якщо вони недостатньо монолітні, починається їхній дрейф, що впливає на зростання або зниження швидкості.

Чому Земля рухається навколо Сонця?

Причиною звернення Землі навколо Сонця називають інерцію. Згідно з теорією про освіту нашої зірки, близько 4,57 млрд. років тому в космосі виникла величезна кількість пилу, який поступово перетворився на диск, а потім – у Сонце.

Зовнішні частинки цього пилу почали з'єднуватися між собою, утворюючи планети. Вже тоді вони за інерцією почали обертатися навколо зірки і продовжують рухатися тією ж траєкторією і сьогодні.


Згідно із законом Ньютона, всі космічні тіла пересуваються прямою, тобто насправді планети Сонячної системи, включаючи Землю, повинні були давно полетіти у відкритий космос. Але це не відбувається.

Причина полягає в тому, що Сонце має велику масу і, відповідно, величезну силу тяжіння. Земля під час руху весь час намагається прямувати від нього прямою лінією, але гравітаційні сили притягують її назад, тому планета утримується на орбіті і крутиться навколо Сонця.

Люди з давніх-давен цікавилися, чому ніч змінюється вдень, зима навесні, а літо восени. Пізніше, коли на перші питання було знайдено відповіді, вчені почали детальніше розглядати Землю як об'єкт, намагаючись дізнатися, з якою швидкістю Земля обертається навколо Сонця та навколо осі.

Вконтакте

Рух Землі

Усі небесні тіла перебувають у русі, Земля не виняток. Причому в неї одночасно відбувається осьовий рух та рух навколо Сонця.

Щоб наочно уявити рух Землі, досить поглянути на дзига, що одночасно обертається навколо осі і швидко переміщається по підлозі. Якби цього руху був, Земля була б придатною життя. Так, наша планета без обертання навколо своєї осі була б постійно повернена до Сонця однією своєю стороною, на якій температура повітря досягала б +100 градусів, і вся вода, що є на цій ділянці, перетворилася б на пару. З іншого боку температура була б мінусова і всю поверхню цієї частини покривали льоди.

Орбіта обертання

Обертання навколо Сонця слідує за певною траєкторією – орбітою, яка встановилася за рахунок тяжіння Сонця та швидкості руху нашої планети. Якби тяжіння було у кілька разів сильніше або швидкість значно нижча, то Земля впала на Сонце. А якби тяжіння зниклоабо сильно поменшало, то планета, ведена своєю відцентровою силою, відлетіла по дотичній до космосу. Це було б подібно до того, як якщо предмет, прив'язаний на мотузку, обертати над головою, а потім різко відпустити.

Траєкторія руху Землі має форму еліпса, а чи не ідеального кола, а відстань до світила неоднаково протягом року. У січні планета підходить до точки, що знаходиться найближче до світила, – вона називається перигелієм – і віддалена від світила на 147 млн ​​км. А у липні Земля віддаляється від сонця на 152 млн км, підходячи до точки, званої афелієм. За середню відстань приймають 150 млн. км.

Земля рухається своєю орбітою із заходу Схід, що відповідає напрямку «проти годинникової стрілки».

На 1 оберт навколо центру Сонячної системи Землі потрібно 365 діб 5 годин 48 хвилин 46 секунд (1 астрономічний рік). Але для зручності за календарний рік прийнято вважати 365 днів, а час, що залишився, «накопичується» і додає по одному дню до кожного високосного року.

Орбітальна відстань дорівнює 942 млн км. З розрахунків, швидкість Землі становить 30 км на секунду чи 107000 км/год. Для людей вона залишається непомітною, оскільки всі люди та предмети рухаються однаково у системі координат. А тим часом вона дуже велика. Для прикладу, найбільша швидкість гоночного автомобіля дорівнює 300 км/год, що в 365 разів повільніше за швидкість Землі, що мчить по своїй орбіті.

Проте величина 30 км/с непостійна у зв'язку з тим, що орбіта є еліпс. Швидкість руху нашої планетипротягом усього шляху дещо вагається. Найбільша різниця досягається при проходженні точок перигелію та афелію і становить 1 км/с. Тобто, прийнята швидкість 30 км/с є середньою.

Осьове обертання

Земна вісь - умовна лінія, яку можна провести від північного до південного полюса. Вона проходить під кутом 66°33 щодо площині нашої планети. Одне звернення відбувається за 23 години 56 хвилин та 4 секунди, цей час позначається зірковою добою.

Головний результат осьового обертання – зміна дня та ночі на планеті. Крім того, за рахунок цього руху:

  • Земля має форму зі сплюснутими полюсами;
  • тіла (протікання річок, вітер), що рухаються в горизонтальній площині, дещо зміщуються (у Південній півкулі – вліво, у Північній – вправо).

Швидкість осьового руху різних ділянках значно відрізняється. Найвища на екваторі - 465 м/с або 1674 км/год, вона називається лінійною. Така швидкість, наприклад, у столиці Еквадору. На ділянках на північ або на південь від екватора швидкість обертання знижується. Наприклад, у Москві вона майже вдвічі нижча. Ці швидкості називають кутовими, їх показник стає меншим у міру наближення до полюсів. На самих полюсах швидкість дорівнює нулю, тобто полюси - єдині частини планети, що знаходяться без руху щодо осі.

Саме розташування осі під певним кутом визначає зміну пір року. Перебуваючи саме в такому становищі, різні області планети одержують неоднакову кількість тепла в різний час. Якби наша планета розташовувалась строго вертикально щодо Сонця, то пори року не було зовсім, оскільки освітлені світилом у денний час північні широти отримували стільки ж тепла і світла, як і південні широти.

На осьове обертання впливають такі фактори:

  • сезонні зміни (опади, рух атмосфери);
  • хвилі проти напряму осьового руху.

Ці фактори гальмують планету, внаслідок чого зменшується її швидкість. Показник цього зменшення дуже малий всього 1 секунда за 40000 років, проте, за 1 млрд років доба подовжилися з 17-ї до 24-ї години.

Рух Землі продовжують вивчати до цього дня. Ці дані допомагають скласти точніші зіркові карти, а також визначити зв'язок цього руху з природними процесами на нашій планеті.

Протягом дуже довго люди думали, що наша планета має сплющену форму і лежить на 3-х китах. Людина не може помітити її обертання, перебуваючи на ній самій. Причина цього у розмірах. Вони мають велике значення! Розміри людини надто мізерні по відношенню до розмірів земної кулі. Час йшов уперед, наука прогресувала, а разом із нею і уявлення людей про власну планету.

Чого ж ми прийшли сьогодні? Чи правда те, що, а не навпаки? Які ще астрономічні знання у цій галузі мають силу? Про все по порядку.

По своїй осі

Сьогодні нам відомо, що бере одночасну участь у двох видах свого руху: Земля обертається навколо Сонця і власною уявною осі. Так, саме осі! Наша планета має уявну лінію, яка «пронизує» поверхню землі в двох її полюсах. Проведіть подумки вісь у небо, і вона пройде поряд із Полярною зіркою. Саме тому ця точка завжди здається нам нерухомою, а небо ніби обертається. Ми думаємо, що рухаються зі сходу на захід, проте зазначимо, що це нам тільки здається! Такий рух - видимий, оскільки це відображення справжнього поводження планети - по осі.

Добове обертання триває рівно 24 години. Іншими словами, за одну добу земна куля виконує одне повноцінне коло по своїй осі. Кожна із земних точок спочатку проходить освітлену сторону, потім – темну. А за добу все знову повторюється.

Для нас це виглядає як постійна зміна днів і ночей: ранок – день – вечір – ранок… Якби планета таким чином не оберталася, то на боці, зверненому до світла, був би вічний день, а на протилежному – вічна ніч. Який жах! Добре, що це не так! Загалом, із добовим обертанням ми розібралися. Тепер давайте дізнаємося, скільки разів Земля обертається довкола Сонця.

Сонячний «хоровод»

Цього ми також не помітимо неозброєним поглядом. Але це явище можна відчути. Всі ми чудово знаємо, теплі та холодні пори року. Але що спільного між ними та рухами планети? Та все у них спільне! Земля обертається навколо Сонця за триста шістдесят п'ять діб або за рік. Крім цього, наша земна куля – учасник та інших рухів. Наприклад, разом із Сонцем і своїми «колегами»-планетами Земля рухається щодо власної галактики - Чумацького Шляху, що у свою чергу, що рухається щодо своїх «колег» - інших галактик.

Важливо знати, що у всьому Всесвіті нічого нерухомого не буває, все тече і змінюється! Зазначимо, що видимий нами рух небесного світила - це лише відображення обертової планети.

А чи вірна теорія?

Сьогодні багато людей намагаються довести протилежне: вони вважають, що не Земля обертається навколо Сонця, а навпаки, небесне світило навколо земної кулі. Деякі вчені говорять про спільний рух Землі та Сонця, що відбувається щодо один одного. Можливо, колись світові вчені уми перевернуть «з ніг на голову» всі відомі сьогодні наукові уявлення про космос! Отже, всі крапки над «і» розставлені, і ми з вами дізналися, що навколо Сонця (зі швидкістю, до речі, приблизно 30 кілометрів на секунду), причому повний оборот вона робить за 365 діб (або 1 рік), водночас своєї осі наша планета обертається протягом доби (24 години).

Наша планета завжди у русі. Обертання Землі відбувається одночасно навколо центральної точки Сонячної системи та навколо своєї осі.

Земна вісь та її нахил

Під земною віссю розуміють умовну пряму, що проходить через центр і обидва географічні полюси планети.

Вона не вертикальна - нахилена під кутом 66 ° 33 ', і це пояснює зміну пір року:

  • при положенні Сонце на 23 ° 27 'пн. ш. (Над Північним тропіком) північна півкуля отримує максимум тепла і світла, у цей період тут починається літо;
  • через півроку Сонце піднімається вже над іншим тропіком - Південним, що знаходиться на 23 27 'ю. ш., тепер більше світла і тепла отримує південну півкулю, а північному починається зима.

Якби земна вісь була завжди вертикально, явища сезонності планета не знала б: на освітленій Сонцем половині всі точки отримували б однаковий обсяг тепла і світла.

На кут нахилу осі не впливає ніякий зовнішній чи внутрішній фактор, включаючи тяжіння Сонця, місяця або інших планет, але сама вісь робить прецесію - переміщення круговою конічною траєкторією.

Сьогодні географічний Північний полюс Землі дивиться на Полярну зірку, але вже за 12 тис. років вісь розгорнеться у протилежний бік.

Полюс буде спрямований на зірку Вега у сузір'ї Ліри. Через 25,8 тис. років він знову повернеться до Полярної зірки.

Крім того, земна вісь трохи дрейфує в області полюсів через те, що Земля крутиться, трохи вагаючись, рухаючись на схід або на захід зі швидкістю до 10-15 см/рік, це пояснюється кліматичними змінами, що відбуваються до 45 ° с. ш. та ю.ш.: таненням льодів Антарктиди та Гренландії, втратами води в Євразії, надмірно посушливими чи вологими роками в Австралії.

Обертання Землі навколо своєї осі

Один такий оборот Землі називається цілодобово і триває 24 години, точніше — 23 години 56 хвилин і кілька секунд. Рух планети відбувається із заходу Схід. Це пояснює зміну дня і ночі: день спостерігається на тій половині земної кулі, що освітлюється Сонцем, а ніч – на тіньовому боці.

Через таке обертання існує відхилення будь-яких рухомих потоків речовини (води у річках, повітря у вітрах) від ліній, паралельних екватору: у південному вліво, а північному — у зворотний бік. По-різному рухаються й вир — від природних кругових водоспадів до води в зливі домашнього умивальника. У північній частині планети вода у лійках крутиться за годинниковою стрілкою, у південній півкулі — у зворотному напрямку.

Лінійна швидкість такого руху планети на екваторі – 465 м/с (1674 км/год).

Зі збільшенням широти на північ і на південь швидкісні показники поступово стають нижчими, наприклад на 55° пн.ш. (широта Москви) вони вже майже вдвічі менші і дорівнюють 260 м/с.

На Південному та Північному полюсах лінійна швидкість досягає 0 м/с. Кутова швидкість обертання планети в будь-якій її точці однакова - 15 ° за годину.

Вчені виявили п'ятирічні цикли прискорення та уповільнення в обігу Землі навколо осі, і кожен останній «повільний» рік найчастіше супроводжується сплеском кількості землетрусів у всьому світі. Прямий причинно-наслідковий зв'язок цього ще не виявлено, але такі цикли можуть стати інструментом прогнозування зростання сейсмічної активності.

Обертання Землі навколо Сонця

Звернення планети до центральної точки нашої системи відбувається по еліптичній орбіті на середній відстані від центру системи майже 149,6 млн км із середньою орбітальною швидкістю приблизно 29,8 км/с.

Значення швидкості змінюється в залежності від розташування нашої планети в космічному просторі: перебуваючи в найближчій до Сонця точці (вона називається перигелієм), це небесне тіло рухається швидше - більше 30 км/с, в афелії (найвіддаленішої від світила позиції) - повільніше, близько 29,3 км/с.

Поки Земля здійснює повний оберт навколо Сонця, вона встигає зробити приблизно 365,25 свого власного витка. Стільки днів входить у 1 астрономічний рік.

Він відрізняється від календарного, в якому за добу прийнято період часу рівно 24 години і який триває 365 днів. Кожен четвертий рік календар додається додатковий, 366 день.

В який бік обертається Земля

Якщо глянути на Сонячну систему «згори», тобто так, що земельні ділянки, розташовані біля Північного полюса, будуть навпроти нашого погляду, то обертання проходитиме проти годинникової стрілки.

Чому ми не відчуваємо її руху

Людина не може відчувати обертання планети, тому що разом з нею паралельно рухаються й усі об'єкти на її поверхні, у тому самому напрямку та з такою самою швидкістю. Як приклад, можна навести плавання на кораблі. Перебуваючи на його палубі, ми не помічаємо, що навколишні предмети пливуть водоймою разом з нами. Щодо нас самих, вони залишаються нерухомими.

Що, якщо вона зупиниться

Якщо Земля перестане обертатися навколо своєї осі, то:

  • одна її сторона буде постійно повернена до центру Сонячної системи, світило нагріє ґрунт до найвищих температур, і вся волога з поверхні випарується;
  • друга сторона планети порине у вічну ніч, тут постійно лютуватиме мороз, вода перетвориться на товстий шар льоду, і його товщина досягне кілометрів;
  • умови стануть вкрай скрутні для виникнення та розвитку будь-яких форм життя, у т.ч. для подальшого існування людства.

Земна доба триватиме цілий рік, довжина дня становитиме 6 місяців, і після незначного періоду сутінків на планеті настане шестимісячна ніч. Захід сонця і сходи стануть визначатися виключно обертанням планети навколо світила — підніматиметься воно на заході і заходитиме на сході.

Так як лінійна обертальна швидкість досягає вагомих значень, при раптовій зупинці планети всі будівлі, рослини, тварини та люди будуть знесені з поверхні силами інерції.

Виняток становитимуть лише споруди, вмуровані у земну твердь чи гірські породи. За інерцією продовжать обертатися океани, викликавши гігантський цунамі.

Сьогодні під впливом відцентрових сил Земля дещо сплющена біля полюсів і має своєрідний «горб» у сфері екватора. Після зупинки він зникне, вся вода океанів стіче на південь і північ, оголивши дно в екваторіальній області до 30 ° пн.ш. і ю.ш.. Так на планеті утворюється один гігантський материк, що оперізує її, і дві полюсні «водяні шапки».

Магнітне поле Землі також пропаде, залишивши нас без захисту від сонячного та космічного вітрів — небезпечних для всього живого заряджених частинок, що обрушаться на планету. Втрата магнітного поля призведе до зникнення полярних сяйв.

Усі описані наслідки справедливі й у ситуації, якщо припиниться рух Землі навколо Сонця, лише вони ще катастрофічнішими. Зміни часу доби більше не буде, на одній половині планети встановиться вічна ніч, на іншій — такий самий вічний день.

Земля обертається навколо похилої осі із заходу Схід. Половина земної кулі висвітлюється сонцем, там у цей час день, друга половина перебуває у тіні, там ніч. Завдяки обертанню Землі відбувається зміна дня та ночі. Один оберт навколо своєї осі Земля робить за 24 години - добу.

Через обертання відбувається відхилення рухомих потоків (річок, вітрів) у північній півкулі - вправо, а в південній - вліво.

Обертання Землі навколо Сонця

Навколо сонця Земля обертається круговою орбітою, повний оборот відбувається за 1 рік. Земна вісь не вертикальна, вона нахилена під кутом 66,5 ° до орбіти, цей кут залишається постійним під час всього обертання. Головним наслідком цього обертання є зміна пір року.

Розглянемо обертання Землі навколо Сонця.

  • 22 грудня- День зимового сонцестояння. Найближче до сонця (сонце знаходиться в зеніті) в цей момент знаходиться південний тропік – тому в південній півкулі літо, у північній – зима. Вночі південні півкулі короткі, на південному полярному колі 22 грудня день триває 24 години, ніч не настає. У північній півкулі все, навпаки, на північному полярному колі ніч триває 24 години.
  • 22 червня- день літнього сонцестояння. Найближче до сонця знаходиться північний тропік, у північній півкулі літо, у південній – зима. На південному полярному колі ніч триває 24 години, але в північному ніч зовсім не настає.
  • 21 березня, 23 вересня— дні весняного та осіннього рівнодень Найближче до сонця знаходиться екватор, день дорівнює ночі в обох півкулях.