Перед нашим преподавателем по физике тряслось не одно поколение студентов. Прихожу, вроде бы все выучив, тяну билет – а во втором вопросе задачка про планеты! Это мы быстро! И вот я с радостью все объясняю, уже готовлюсь к пятерке – и слышу вопрос: «А в какую сторону у вас Земля-то вращается?» . В общем, пришлось идти на пересдачу – раз уж я ответа на «школьный вопрос» не знаю.
Типы вращения Земли
Для начала, стоит упомянуть, что есть два типа движения планет (с поправкой на то, что речь идет о Солнечной Системе ):
- Вращение вокруг Солнца, которое для нас выражается в смене времен года.
- Вращение вокруг своей оси, которое мы можем заметить по смене дня и ночи.
Теперь разберемся с каждым из них по отдельности
В какую сторону вращается Земля вокруг своей оси
Дело в том, что любое движение относительно. Направление вращения планеты будет зависеть от того, где находится наблюдатель. Иначе говоря, на эту характеристику планеты влияет точка отсчета.
- Представьте, что вы оказались точнехонько на Северном полюсе. Тогда можно будет смело заявить, что движение идет против часовой стрелки.
- Если же переместиться на противоположный конец земного шара – на Южный полюс – правильно будет говорить, что Земля движется по часовой стрелке.
- В общем же случае правильнее будет ответить, что Земля движется с запада на восток.
Доказать это можно, наблюдая за движением солнца по небосклону. Каждый день, вне зависимости от того, где вы находитесь, солнце будет вставать на одной и той же (восточной) стороне, а садиться гарантированно станет на западе . Правда, на полюсах день длится целых полгода, но даже здесь это правило не будет нарушаться.
Вращение вокруг Солнца
Здесь было бы неплохо сначала разобраться с тем, что такое эклиптика.
Эклиптикой называют окружность, по которой движется Солнце для наблюдателя с Земли.
Теперь представим, что мы можем с легкостью добраться до любой точки эклиптики. Вжух – и мы моментально переместились. Так что же мы увидим?
Рассказав все это на пересдаче, я смогла-таки получить свою пятерку. Конечно, лучше бы было учить все своевременно – зато теперь буду умнее.
Полезно2 Не очень
Комментарии0
"Земля вращается, это нам говорили, а вот как понять - куда она вращается, мы же этого не ощущаем?" - спросила меня дочь и, надо сказать, была права - в школе обычно не вдаются в подробности, особенно в начальных классах. Пришлось запастись терпением, глобусом и парочкой интересных историй, чтобы малышке не было скучно.
Почему она вращается
Существует три причины, по которым наша планета вращается не только вокруг небесного светила, но и как волчок, вокруг своей оси:
- вращение по инерции;
- из-за воздействия магнитных полей;
- как реакция на солнечное излучение.
Все эти факторы вместе приводят в движение нашу планету, но как все же понять - в какую сторону она движется?
В каком направлении движется наша планета
На этот вопрос ответил ученый Иоганн Кеплер еще в 17 веке. Он определил эллиптическую орбиту нашей планеты и вычислил направление ее движения. Проще всего это понять, когда мы смотрим на глобус сверху - если в его центр поставить точку, то она будет двигаться с запада на восток, как и сама планета.
Однако фокус астрономии заключается в положении, с которого ведется наблюдение - если смотреть на глобус снизу, то он будет двигаться по часовой стрелке. Именно по этой причине в Австралии вода в раковине, образуя воронку, закручивается в другую сторону.
Как же определить направление движения Земли
Ученые решили отталкиваться от точки, на которую направлена земная ось, а именно - от Полярной звезды. Именно поэтому направление движения со стороны северного полушария принято как единственно верное.
И снова она вертится
Но уже вокруг Солнца. Как известно, у нашей планеты есть два направления движения - вокруг своей оси и вокруг небесного светила, причем и в том, и в другом случае она вращается с запада на восток.
Почему мы не чувствуем ее движения
Наша планета движется с колоссальной скоростью - 1675 километров в час, и мы движемся вместе с ней. Находясь в атмосфере Земли, мы фактически являемся одним целым и даже стоя на месте, движемся с планетой на одной скорости, именно поэтому и не чувствуем его.
Полезно0 Не очень
Комментарии0
Насколько помню еще с детства, меня всегда увлекало вечернее небо, покрытое бесчисленными звездами. Сколько их, как до них далеко, есть ли возле них такие же планеты, как наша Земля и может быть, какие-то из них тоже населены мыслящими существами? И всегда было интересно вообразить, что мы каждую секунду не находимся на месте неподвижно, а вместе со своей планетой вращаемся и летим на огромной скорости среди бесконечного космоса.
Как вращается Земля
Наша планета на самом деле движется по очень сложной траектории и совершает одновременно перемещение в трех плоскостях:
- вращается вокруг своей оси ;
- вокруг своей звезды - Солнца;
- вместе со своей звездной системой делаем гигантский оборот вокруг галактического центра .
Мы не можем физически ощущать вращение Земли так, как мы чувствуем скорость, находясь в движущемся автомобиле. Тем не менее, внешние признаки вращения планеты мы наблюдаем в смене времени суток и времен года и относительном положении небесных тел .
Суточное вращение Земли
Осевое вращение Земля совершает с Запада на Восток . Осью мы называем условную линию, что соединяет остающимися неподвижными во время вращения полюса планеты - Северный и Южный. Если мы поднимемся точно над Северным полюсом, то сможем увидеть, что Земля, подобно большому мячу, катится против часовой стрелки . Земная ось не является строго перпендикулярной, а имеет наклон 66°33´ по отношению к плоскости.
В течение одного полного оборота Земли вокруг оси длятся сутки, равные 24 часам. Скорость вращения неодинакова на всей поверхности и по мере удаления к полюсам уменьшается, на экваторе она самая большая и составляет 465 м/с.
Годовое вращение Земли
Подобно своему осевому движению, Земля и вокруг Солнца устремляется также с Запада на Восток и скорость ее уже намного больше, целых 108000 км/ч. Протяженность одного такого оборота и составляет один земной год, или 365 суток, а также смену четырех времен года.
Интересно, что в Южном и Северном полушариях на нашей планете зима и лето не совпадают по времени и зависят от того, какое из полушарий в данный период Земля обращено к Солнцу. Так что, если в Лондоне лето, то в это же время в Веллингтоне зима.
Знания о направлении вращения Земли и относительном положении небесных тел имеют практическое применение не только в науке и многих областях жизнедеятельности человеческого общества, но и могут пригодиться каждому из нас в определенной жизненной ситуации. Например, в туристическом походе такие знания всегда помогут сориентироваться на местности и определить текущее время.
Полезно0 Не очень
Комментарии0
Помню, географичка рассказывала об эксперименте со сливом. Вода в раковине стекает по часовой стрелке или в противоположном направлении, зависимо от полушария. А на экваторе вообще нет подобного водоворота. Не чудо ли!
Кто первый наглядно показал, в какую сторону вращается земля
В прошлом году случайно посмотрела одну познавательную передачу. Там рассказывали, что первым, кто п оказал людям вращение Земли – физик из Франции Леон Фуко , в середине 19 века. Он проводил свои эксперименты дома, а после успешных презентаций стал показывать «аттракцион» широкой публике в обсерватории и Парижском Пантеоне.
Маятник месье Фуко выглядел следующим образом. Представьте шар весом 28 кг, подвешенный на нити 67 м . Под шаром – кольцо . Шар отклоняли от оси и отпускали без стартовой скорости. В итоге маятник колебался, рисуя штрихи по контуру кольца. Все дальше продвигаясь по часовой стрелке . Эксперимент доказывает, что маятник движется лишь под силой притяжения. А направление движения земли противоположно движению маятника, то есть – против часовой стрелки .
Восточное направление
Физики высчитали, что падающие предметы отклоняются к востоку . Например, если залезть на вершину высокой горы и скинуть с нее камень, у подножия он упадет, чуть отклоняясь от оси в восточном направлении.
Также можно понаблюдать за Солнцем и логически поразмыслить. На востоке оно появляется, на западе – исчезает. Значит, и планета вращается в сторону востока солнца.
Как движение Земли проявляется в природе
Кроме известных всем смены дня и ночи, цикличности времен года, движение планеты отражается и на таких явлениях:
- Пассаты – тропические ветры, постоянно дующие к экватору (с северо-востока и юго-востока по обе стороны экватора).
- Смещение циклонов на восток (идущих с юга на север).
- Подмывание берегов рек (в северной части – правых, в южной – левых).
Если хотите понаблюдать за движением планеты по-настоящему, а не додумывая факты выводами, посмотрите на Землю со спутника . Планетарии, научные сайты, видеоролики – все это доступно и очень увлекает.
Полезно0 Не очень
Комментарии0
Прочитав вопрос, мне сразу же захотелось его перефразировать и спросить не , а вращается ли она вообще. Иногда такой вот парадоксальный взгляд на привычные вещи помогает лучше понять их суть. Размышления «от противного» - это хороший способ нанести «контрудар» по аргументам оппонента и быстро победить в дискуссии. Если кто-то думает, что факт вращения нашей родной планеты ни у кого не вызывает сомнений и спорить вроде бы не с кем, то я напомню про существование Общества плоской Земли. Сотни людей, которые состоят в этой вполне официальной организации, абсолютно уверены, что это Солнце и звёзды крутятся вокруг неподвижной дискообразной Земли.
Вращается ли наша планета
Ещё в античные времена о вращении Земли задумывались последователи известного математика Пифагора . Огромный прорыв в решении этой задачи сделал в 16 веке Николай Коперник . Он выдвинул идею о гелиоцентрической системе мира , и вращение Земли было её неотъемлемой частью. Но достоверно доказать, что Земля вращается вокруг Солнца смогли только много лет спустя - в 18 веке, когда британским ученым Брадлеем была открыта годичная абберация звёзд .
Подтверждение суточного вращения пришлось ждать ещё дольше и только в 19 веке Жан Фуко продемонстрировал эксперименты с маятником и тем самым доказал, что Земля действительно вращается вокруг своей воображаемой оси.
В какую сторону вертится Земля
О том, в какую сторону вращается Земля вокруг оси, красноречиво говорят рассветы и закаты. Если Солнце встает на Востоке, значит, вращение происходит в восточном направлении.
А теперь попробуйте вообразить, что вы поднялись в космос над Северным полюсом и смотрите вниз на Землю. С такого положения хорошо видно, как движется планета со всеми океанами и материками! Но зачем такие ухищрения, если астрономы давно определили, что относительно полюса мира строго против часовой стрелки вращаются вокруг собственной оси и вокруг Солнца:Южного полюса , земной шар будет вращаться в направлении часовой стрелки , и совсем наоборот на Северном полюсе . Логично, что вращение происходит в направлении востока - ведь Солнце появляется с востока и исчезает на западе. Ученые выяснили, что планета постепенно замедляется на тысячные доли секунды в год. Большая часть планет нашей системы имеют то же направление вращения, исключение составляют лишь Уран и Венера . Если посмотреть на Землю из космоса, можно отметить два типа движения: вокруг своей оси, и вокруг звезды - Солнца .
Мало кто не замечал водоворот воды в ванной. Это явление, несмотря на свою обыденность, является довольно большой загадкой для ученого мира. Действительно, в Северном полушарии водоворот направлен против часовой стрелки , а в противоположном - все наоборот. Большинство ученых считают это проявлением силы Кориолиса (инерция, вызванная вращением Земли ). В пользу этой теории можно привести еще некоторые проявления этой силы:
- в северной полусфере ветра центральной части циклона дуют против движения часовой стрелки, в южной - наоборот;
- левый рельс железной дороги наиболее изнашивается в Южном полушарии , тогда как в противоположном - правый;
- у рек в Северном полушарии ярко выражен правый крутой берег , в Южном - наоборот.
Что, если она остановится
Интересно предположить, что будет если наша планета перестанет вращаться . Для обычного человека это будет равносильно езде на автомобили со скоростью 2000 км/ч с последующим резким торможением . Думаю, не стоит объяснять последствия такого события, но это будет еще не самое страшное. Если находиться в этот момент на экваторе , тело человека продолжит «полет» со скоростью почти 500 метров в секунду, однако тем, кому посчастливится находиться ближе к полюсам , удастся выжить, но не надолго. Ветер станет настолько сильным, что по силе своего действия будет сопоставим с силой взрыва ядерной бомбы , а трение ветров вызовет пожары на всей планете .
После такой катастрофы жизнь на нашей планете исчезнет и больше никогда не восстановится.
Полезно0 Не очень
Наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем она перемещается в космосе вокруг центра Галактики. А та, в свою очередь, движется во Вселенной. Но наибольшее значение для всего живого играет вращение Земли вокруг Солнца и собственной оси. Без этого движения условия на планете были бы непригодными для поддержания жизни.
Солнечная система
Земля как планета Солнечной системы по расчетам ученых сформировалась более 4,5 млрд лет назад. За это время расстояние от светила практически не изменялось. Скорость движения планеты и сила притяжения Солнца уравновесили ее орбиту. Она не идеально круглая, но стабильная. Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли заметно уменьшилась, то она бы упала на Солнце. В противном случае она рано или поздно улетела бы в космос, перестав быть частью системы.
Расстояние от Солнца до Земли делает возможным поддержание оптимальной температуры на ее поверхности. В этом немаловажную роль играет и атмосфера. Во время вращения Земли вокруг Солнца меняются времена года. Природа приспособилась к таким циклам. Но если бы наша планета была отдалена на большее расстояние, то температура на ней стала бы отрицательной. Очутись она ближе - вся вода бы испарилась, так как столбик термометра превысил бы точку кипения.
Путь планеты вокруг светила называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Она имеет эллипсность. Максимальная разница составляет 5 млн км. Самая близкая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Она называется перигелием. Земля ее проходит в январе. В июле планета находится от светила на максимальном отдалении. Наибольшее расстояние - 152 млн км. Эта точка называется афелием.
Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответственно смену суточных режимов и годовых периодов.
Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это из-за того, что масса Земли огромна. Тем не менее каждую секунду мы пролетаем в пространстве около 30 км. Это кажется нереальным, но таковы расчеты. В среднем считается, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн км. Один полный оборот вокруг светила она делает за 365 дней. Пройденное расстояние за год составляет почти миллиард километров.
Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, двигаясь вокруг светила, составляет 942 млн км. Мы вместе с ней движемся в пространстве по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км/час. Направление вращения - с запада на восток, то есть против условной часовой стрелки.
Полный оборот планета завершает не ровно за 365 дней, как принято считать. При этом проходит еще около шести часов. Но для удобства летоисчисления это время учитывают суммарно за 4 года. В итоге «набегает» один дополнительный день, его добавляют в феврале. Такой год считается високосным.
Скорость вращения Земли вокруг Солнца непостоянна. Она имеет отклонения от среднего значения. Это связано с эллиптической орбитой. Разница между значениями наиболее проявляется в точках перигелия и афелия и составляет 1 км/сек. Эти изменения незаметны, так как мы и все окружающие нас предметы двигаются в системе координат одинаково.
Смена сезонов
Вращение Земли вокруг Солнца и наклон оси планеты делает возможным смену времен года. Это меньше заметно на экваторе. Но ближе к полюсам годовая цикличность проявляется больше. Северное и Южное полушария планеты обогреваются энергией Солнца неравномерно.
Двигаясь вокруг светила, они проходят четыре условные точки орбиты. При этом поочередно два раза в течение полугодичного цикла они оказываются к нему дальше или ближе (в декабре и июне - дни солнцестояний). Соответственно в месте, где поверхность планеты прогревается лучше, там температура окружающей среды выше. Период на такой территории принято называть летом. В другом полушарии в это время заметно холоднее - там зима.
Спустя три месяца такого движения с периодичностью в полгода планетарная ось располагается таким образом, что оба полушария находятся в одинаковых условиях для обогрева. В это время (в марте и сентябре - дни равноденствия) температурные режимы приблизительно равны. Тогда, в зависимости от полушария, наступают осень и весна.
Земная ось
Наша планета - это вращающийся шар. Движение ее осуществляется вокруг условной оси и происходит по принципу волчка. Опираясь основанием в плоскость в раскрученном состоянии, он будет удерживать равновесие. Когда скорость вращения ослабевает, волчок падает.
Земля упора не имеет. На планету действуют силы притяжения Солнца, Луны и других объектов системы и Вселенной. Тем не менее она выдерживает постоянное положение в пространстве. Скорость ее вращения, полученная еще при формировании ядра, достаточна для поддержания относительного равновесия.
Земная ось проходит через шар планеты не перпендикулярно. Она наклонена под углом 66°33´. Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца делает возможным смену сезонов года. Планета «кувыркалась» бы в пространстве, если бы у нее не было строгой ориентации. Ни о каком постоянстве условий среды и жизненных процессов на ее поверхности не было бы речи.
Осевое вращение Земли
Вращение Земли вокруг Солнца (один оборот) происходит в течение года. За день на ней сменяются день и ночь. Если посмотреть на Северный полюс Земли с космоса, то можно увидеть, как она вращается против часовой стрелки. Полный оборот она совершает приблизительно за 24 часа. Этот период называют сутками.
Скорость вращения определяет быстроту смены дня и ночи. За один час планета оборачивается приблизительно на 15 градусов. Скорость вращения в разных точках ее поверхности различна. Это происходит из-за того, что она имеет шарообразную форму. На экваторе линейная скорость составляет 1669 км/час, или 464 м/сек. Ближе к полюсам этот показатель уменьшается. На тридцатой широте линейная скорость уже будет составлять 1445 км/час (400 м/сек).
Из-за осевого вращения планета имеет несколько сжатую с полюсов форму. Также это движение «заставляет» отклоняться перемещающиеся предметы (в том числе воздушные и водные потоки) от первоначального направления (сила Кориолиса). Еще одним важным следствием такого вращения являются приливы и отливы.
Смена дня и ночи
Шарообразный объект единственным источником света в определенный момент освещается только наполовину. Применительно к нашей планете в одной ее части в этот момент будет день. Неосвещенная часть будет скрыта от Солнца - там ночь. Осевое вращение дает возможность сменяться этим периодам.
Кроме светового режима изменяются условия обогрева поверхности планеты энергией светила. Такая цикличность имеет важное значение. Скорость смены световых и тепловых режимов осуществляется сравнительно быстро. За 24 часа поверхность не успевает ни чрезмерно нагреться, ни остыть ниже оптимального показателя.
Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси с относительно постоянной скоростью имеет определяющее для животного мира значение. Без постоянства орбиты планета не удержалась бы в зоне оптимального обогрева. Без осевого вращения день и ночь длились бы по полгода. Ни то ни другое не способствовало бы зарождению и сохранению жизни.
Неравномерность вращения
Человечество за свою историю привыкло к тому, что смена дня и ночи происходит постоянно. Это служило неким эталоном времени и символом равномерности жизненных процессов. На период вращения Земли вокруг Солнца до определенной степени оказывает влияние эллипсность орбиты и другие планеты системы.
Другая особенность - изменение продолжительности суток. Осевое вращение Земли происходит неравномерно. Выделяют несколько основных причин. Значение имеют сезонные колебания, связанные с динамикой атмосферы и распределением осадков. Кроме того, приливная волна, направленная против хода движения планеты, постоянно его тормозит. Этот показатель ничтожен (за 40 тыс. лет на 1 секунду). Но за 1 млрд лет под действием этого продолжительность суток увеличилась на 7 часов (с 17 до 24).
Следствия вращения Земли вокруг Солнца и своей оси изучаются. Данные исследования имеют большое практическое и научное значение. Их используют не только для точности определения звездных координат, но и для выявления закономерностей, которые могут влиять на процессы жизнедеятельности человека и природные явления в гидрометеорологии и других областях.
Дети задают немало вопросов, приводящих в замешательство даже хорошо образованных и грамотных родителей. Почему Солнце светит, почему небо голубое, почему Земля вращается вокруг своей оси? Почему планеты вращаются вообще? Вопрос детский и наивный. Но вразумительно ответить сможет далеко не каждый взрослый. Вращаются и все, значит так положено. На самом деле, нет. Процесс длительнее, интереснее, неожиданнее, чем полагают многие.
Почему планеты вращаются вокруг своей оси – как это происходило?
Начиналось в те времена, когда звезда нашей туманности Солнце была «молодой». Солнечной системы и планет не существовало – система начинала формироваться из протовещества (протопланетного облака). Выглядит протовещество как пыльный диск, облако вместе с другими холодными твердыми телами увлекло из галактики только образовавшееся Солнце.
Большая часть протопланетного облака ушла на формирование Солнца. Оставшийся вокруг космический «мусор» хаотично двигался. Периодически твердые частицы сталкивались, некоторые разрушались и превращались в пыль, другие соединялись и формировали космическое тело. Это происходило беспорядочно и случайно.
Крупные тела накапливали все большую массу за счет соединения с пылью и газом. Такой процесс ученые называют аккрецией. По мере увеличения массы новообразованного космического тела, активнее проходила аккреция.
В этот период тело не имело идеально круглую или овальную форму. Оно походило на комок пластилина в пальчиках ребенка. Назвать это планетой было сложно, их стали называть планетезималь – маленькими планетами. Из-за асимметричной, угловатой формы планетезимали неустойчивы. Под воздействием солнечного ветра, радиации и других тел движущихся так же хаотично, будущая Земля вертелась и двигалась туда-сюда, как сломанный волчок. Точно установленной орбиты, оси вращения у нее не было.
Но однажды – спустя сотни миллионов лет хаотичного метания – Земля вышла из неустойчивого вращения и начала медленно поворачиваться вокруг собственной оси. Солнечная энергия заставляла планету вращаться быстрее, из протопланетного облака продолжали поступать пыль и мелкие тела. «Подталкиваемая» солнечным ветром, собирая мелкие частицы, космическую пыль, газы Земля приобрела почти идеально круглую форму, постоянную ось и скорость вращения.
Спустя несколько тысяч миллионов лет протовещество из пыльного диска закончилось – планеты Солнечной системы уже сформировались и приобрели круглую форму. Но вращение не прекратилось, энергии Солнца хватало, как хватает и сейчас на подпитывание вращения. Бесформенные планетозимали, плавающие вокруг Солнца, сами по себе не вращались вокруг оси, их «подтолкнули» – а произошло это миллиард лет назад.
Вот почему планеты вращаются в – и Земля, в том числе.
Земля вращается вокруг собственной оси, и каждый из нас вместе с планетой, со скоростью 1500 км/ч.
Ось вращения нашей планеты наклонена на 66°34′ относительно оси ее орбиты – и мы при этом не падаем!
Вращение осуществляется с запада на восток – в обратную сторону в сравнении с движением Солнца и Луны на небосводе.
Это одна из теорий, почему планеты вращаются вокруг собственной оси, но она выглядит жизнеспособной и логичной.
Больше интересных и впечатляющих фактов о планетах и космосе в общем вы сможете найти на сайте научно-популярного интернет-журнала
Луна сопровождает нашу планету в её большом космическом путешествии вот уже несколько миллиардов лет. И показывает она нам, землянам, из века в век всегда один и тот же свой лунный пейзаж. Почему мы любуемся только одной стороной нашего спутника? Вращается ли Луна вокруг своей оси или же парит в космическом пространстве неподвижно?
Характеристики нашего космического соседа
В Солнечной системе имеются спутники гораздо крупнее Луны. Ганимед - спутник Юпитера, к примеру, в два раза тяжелее Луны. Но зато она - самый большой спутник относительно материнской планеты. Её масса составляет более процента от земной, а диаметр - около четверти земного. Таких пропорций в солнечной семье планет больше нет.
Давайте попытаемся ответить на вопрос о том, вращается ли Луна вокруг своей оси, присмотревшись повнимательнее к ближайшему нашему космическому соседу. По принятой сегодня в научных кругах теории, естественный спутник наша планета приобрела будучи ещё протопланетой - не до конца остывшей, покрытой океаном жидкой раскалённой лавы, в результате столкновения с другой планетой, меньшей по размеру. Поэтому химические составы лунного и земного грунтов слегка отличаются - тяжёлые ядра столкнувшихся планет слились, из-за чего земные породы богаче железом. Луне же достались остатки верхних слоёв обеих протопланет, там больше камня.
Вращается ли Луна
Если быть точным, то вопрос о том, вращается ли Луна, не совсем корректный. Ведь как и любой спутник в нашей системе, она оборачивается около материнской планеты и вместе с ней кружится вокруг светила. А вот, Луны не совсем обычно.
Сколько ни смотри на Луну, она всегда повёрнута к нам кратером Тихо и морем Спокойствия. «А вращается ли Луна вокруг своей оси?» − из века в век задавали себе вопрос земляне. Строго говоря, если оперировать геометрическими понятиями, ответ зависит от выбранной системы координат. Относительно Земли осевое вращение у Луны и вправду отсутствует.
А вот с точки зрения наблюдателя, расположенного на линии Солнце-Земля, осевое вращение Луны будет хорошо заметно, причём один полярный оборот до доли секунды окажется равен по длительности орбитальному.
Интересно, что явление это в Солнечной системе не уникально. Так, спутник Плутона Харон всегда смотрит на свою планету одним боком, точно так же ведут себя спутники Марса - Деймос и Фобос.
На научном языке это называется синхронным вращением или приливным захватом.
Что такое прилив?
Для того чтобы понять суть этого явления и уверенно ответить на вопрос о том, вращается ли Луна вокруг собственной оси, необходимо разобрать суть приливных явлений.
Представим себе две горы на поверхности Луны, одна из которых «смотрит» прямо на Землю, другая же находится в противоположной точке лунного шара. Очевидно, что если бы обе горы не были частью одного небесного тела, а вращались вокруг нашей планеты самостоятельно, их вращение не могло бы быть синхронным, та что ближе, по законам ньютоновской механики, должна вращаться быстрее. Именно поэтому массы лунного шара, расположенные в противоположных по направлению к Земле точках, стремятся «убежать друг от друга».
Как «остановилась» Луна
Как действуют приливные силы на то или иное небесное тело, удобно разобрать на примере нашей собственной планеты. Мы ведь тоже вращаемся вокруг Луны, а точнее Луна и Земля, как и положено в астрофизике, "водят хоровод" вокруг физического центра масс.
В результате действия приливных сил и в ближайшей, и в наиболее удалённой от спутника точке уровень воды, покрывающей Землю, поднимается. Причём максимальная амплитуда прилива-отлива может достигать 15 и более метров.
Ещё одной особенностью данного явления является то, что эти приливные «горбы» ежесуточно огибают поверхность планеты против её вращения, создавая трение в точках 1 и 2, и таким образом потихоньку останавливают Земной шар в его вращении.
Воздействие же Земли на Луну гораздо сильнее из-за разности масс. И хотя на Луне нет океана, на каменные породы приливные силы действуют ничуть не хуже. И результат их работы налицо.
Так вращается ли Луна вокруг своей оси? Ответ положительный. Но вращение это тесно связано с движением вокруг планеты. Приливные силы за миллионы лет выровняли осевое вращение Луны с орбитальным.
А что же Земля?
Астрофизики утверждают, что сразу после большого столкновения, ставшего причиной образования Луны, вращения нашей планеты была намного больше, чем сейчас. Сутки длились не более пяти часов. Но в результате трения приливных волн о дно океана год за годом, тысячелетие за тысячелетием вращение замедлялось, и нынешние сутки длятся уже 24 часа.
В среднем каждый век прибавляет нашим суткам по 20-40 секунд. Учёные предполагают, что через пару миллиардов лет наша планета будет смотреть на Луну так же, как и Луна на неё, то есть одной стороной. Правда этого, скорее всего, не произойдёт, так как ещё раньше Солнце, превратившись в красного гиганта, «проглотит» и Землю, и ее верного спутника - Луну.
Кстати, приливные силы дарят землянам не только повышение и понижение уровня мирового океана в районе экватора. Воздействуя на массы металлов в земном ядре, деформируя горячий центр нашей планеты, Луна помогает поддерживать его в жидком состоянии. А благодаря активному жидкому ядру, наша планета имеет собственное магнитное поле, защищающее всю биосферу от убийственного солнечного ветра и смертоносных космических лучей.
Наша планета постоянно находится в движении:
- вращение вокруг собственной оси, движение вокруг Солнца;
- вращение вместе с Солнцем вокруг центра нашей галактики;
- движение относительно центра Местной группы галактик и другие.
Движение Земли вокруг собственной оси
Вращение Земли вокруг оси (рис. 1). За земную ось принимают воображаемую линию, вокруг которой вращается . Эта ось отклонена на 23°27" от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Земная ось пересекается с земной поверхностью в двух точках — полюсах — Северном и Южном. Если смотреть с Северного полюса, то вращение Земли происходит против часовой стрелки или, как принято считать, с запада на восток. Полный оборот вокруг оси планета совершает за одни сутки.
Рис. 1. Вращение Земли вокруг своей оси
Сутки — единица измерения времени. Выделяют звездные и солнечные сутки.
Звездные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг оси по отношению к звездам. Они равны 23 ч 56 мин 4 с.
Солнечные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг своей оси по отношению к Солнцу.
Угол поворота нашей планеты вокруг своей оси на всех широтах одинаков. За один час каждая точка на поверхности Земли передвигается на 15° от ее первоначального положения. Но при этом скорость движения находится в обратно пропорциональной зависимости от географической широты: на экваторе она равна 464 м/с, а на широте 65° -только 195 м/с.
Вращение Земли вокруг оси в 1851 г. доказал в своем опыте Ж. Фуко. В Париже — в Пантеоне под куполом повесили маятник, а под ним круг с делениями. При каждом следующем движении маятник оказывался на новых делениях. Это может произойти только в том случае, если поверхность Земли под маятником поворачивается. Положение плоскости качания маятника на экваторе не изменяется, потому что плоскость совпадает с меридианом. Осевое вращение Земли имеет важные географические следствия.
При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании формы планеты и уменьшает силу притяжения.
Еще одним из важнейших следствий осевого вращения является образование поворотной силы - силы Кориолиса. В XIX в. она была впервые рассчитана французским ученым в области механики Г. Кориолисом (1792-1843) . Это одна из сил инерции, вводимых для учета влияния вращения подвижной системы отсчета на относительное движение материальной точки. Ее эффект кратко можно выразить так: всякое движущееся тело в Северном полушарии отклоняется вправо, а в Южном — влево. На экваторе сила Кориолиса равна нулю (рис. 3).
Рис. 3. Действие силы Кориолиса
Действие силы Кориолиса распространяется на многие явления географической оболочки. Ее отклоняющий эффект особенно заметен в направлении движения воздушных масс. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах — восточное. Аналогичное проявление силы Кориолиса обнаруживается в направлении движения океанических вод. С этой силой связана и асимметрия речных долин (правый берег обычно высокий в Севером полушарии, в Южном — левый).
Вращение Земли вокруг своей оси приводит также к перемещению солнечного освещения по земной поверхности с востока на запад, т. е. к смене дня и ночи.
Смена дня и ночи создает суточную ритмичность в живой и неживой природе. Суточный ритм тесно связан со световыми и температурными условиями. Хорошо известен суточный ход температуры, дневной и ночной бризы и т. д. Суточные ритмы происходят и в живой природе — фотосинтез возможен только днем, большинство растений раскрывают свои цветки в разные часы; одни животные активны днем, другие — ночью. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме.
Еще одно следствие вращения Земли вокруг своей оси — разница во времени в разных точках нашей планеты.
С 1884 г. был принят поясной счет времени, т. е. всю поверхность Земли разделили а 24 часовых пояса по 15° каждый. За поясное время принимают местное время среднего меридиана каждого пояса. Время соседних часовых поясов отличается на один час. Границы поясов проведены с учетом политических, административных и хозяйственных границ.
Нулевым поясом считается Гринвичский (по названию Гринвичской обсерватории под Лондоном), который проходит по обе стороны от нулевого меридиана. Время нулевого, или начального, меридиана считается Всемирным временем.
Меридиан 180° принят за международную линию измерения дат — условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.
Для более рационального использования летом дневного света в 1930 г. в нашей стране было введено декретное время, опережающее поясное на один час. Для этого стрелки часов были переведены на один час вперед. В связи с этим Москва, находясь во втором часовом поясе, живет по времени третьего часового пояса.
С 1981 г. в период с апреля по октябрь время переводят на один час вперед. Это так называемое летнее время. Оно вводится для экономии электроэнергии. Летом Москва опережает поясное время на два часа.
Время часового пояса, в котором расположена Москва, — московское.
Движение Земли вокруг Солнца
Вращаясь вокруг своей оси, Земля одновременно движется вокруг Солнца, обходя круг за 365 суток 5 ч 48 мин 46 с. Этот период называется астрономический год. Для удобства считается, что в году 365 дней, а через каждые четыре года, когда из шести часов «накопятся» 24 часа, в году бывает не 365, а 366 дней. Такой год называется високосным, а один день прибавляют к февралю.
Путь в пространстве, по которому Земля движется вокруг Солнца, называется орбитой (рис. 4). Орбита Земли имеет форму эллипса, поэтому расстояние от Земли до Солнца не постоянно. При нахождении Земли в перигелии (от греч.peri - возле, около иhelios - Солнце) — ближайшей к Солнцу точке орбиты — 3 января расстояние равно 147 млн км. В Северном полушарии в это время зима. Самое большое расстояние от Солнца в афелии (от греч. аро — вдали от иhelios - Солнце) — наибольшем расстоянии от Солнца — 5 июля. Оно равно 152 млн км. В это время в Северном полушарии лето.
Рис. 4. Движение Земли вокруг Солнца
Годовое движение Земли вокруг Солнца наблюдают по непрерывному изменению положения Солнца на небе — изменяются полуденная высота Солнца и положение его восхода и захода, меняется продолжительность светлой и темной частей суток.
При движении по орбите направление земной оси не меняется, она всегда направлена в сторону Полярной звезды.
В результате изменения расстояния от Земли до Солнца, а также благодаря наклону земной оси к плоскости ее движения вокруг Солнца на Земле наблюдается неравномерное распределение солнечной радиации в течение года. Так происходит смена времен года, которая характерна для всех планет, у которых наклон оси вращения к плоскости ее орбиты (эклиптики) отличается от 90°. Орбитальная скорость планеты в Северном полушарии выше в зимнее время и меньше в летнее. Поэтому зимнее полугодие длится 179, а летнее — 186 суток.
В результате движения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси к плоскости ее орбиты на 66,5° на нашей планете наблюдается не только смена времен года, но и изменение продолжительности дня и ночи.
Вращение Земли вокруг Солнца и смена времен года на Земле показаны на рис. 81 (дни равноденствия и солнцестояния в соответствии с временами года в Северном полушарии).
Только два раза в год — в дни равноденствия продолжительность дня и ночи на всей Земле практически одинакова.
Равноденствие — момент времени, в который центр Солнца при своем видимом годичном перемещении по эклиптике пересекает небесный экватор. Выделяют весеннее и осеннее равноденствия.
Наклон оси вращения Земли вокруг Солнца в дни равноденствий 20-21 марта и 22-23 сентября оказывается нейтральным по отношению к Солнцу, а обращенные к нему участки планеты равномерно освещены от полюса до полюса (рис. 5). Солнечные лучи на экваторе падают отвесно.
Самый длинный день и самая короткая ночь наблюдаются в день летнего солнцестояния.
Рис. 5. Освещение Земли Солнцем в дни равноденствия
Солнцестояние — момент прохождения центром Солнца точек эклиптики, наиболее удаленных от экватора (точек солнцестояния). Различают летнее и зимнее солнцестояния.
В день летнего солнцестояния 21-22 июня Земля занимает такое положение, при котором северный конец ее оси наклонен в сторону Солнца. И лучи падают отвесно не на экватор, а на северный тропик, широта которого равна 23°27" Круглые сутки освещенными оказываются не только приполюсные районы, но и пространство за ними до широты 66°33" (Полярный круг). В Южном полушарии в это время освещенной оказывается лишь та его часть, которая лежит между экватором и южным Полярным кругом (66°33"). За ним в этот день земная поверхность не освещается.
В день зимнего солнцестояния 21-22 декабря все происходит наоборот (рис. 6). Солнечные лучи уже отвесно падают на южный тропик. Освещенными в Южном полушарии оказываются участки, лежащие не только между экватором и тропиком, но и вокруг Южного полюса. Такое положение продолжается до дня весеннего равноденствия.
Рис. 6. Освещение Земли в день зимнего солнцестояния
На двух параллелях Земли в дни солнцестояния Солнце в полдень находится прямо над головой наблюдателя, т. е. в зените. Такие параллели называются тропиками. На Северном тропике (23° с.ш.) Солнце стоит в зените 22 июня, на Южном тропике (23° ю.ш.) — 22 декабря.
На экваторе день всегда равен ночи. Угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня там изменяются мало, поэтому смена времен года не выражена.
Полярные круги замечательны тем, что являются границами областей, где бывают полярные дни и ночи.
Полярный день — период, когда Солнце не опускается за горизонт. Чем дальше от Полярного круга у полюсу, тем длиннее полярный день. На широте Полярного круга (66,5°) он длится всего одни сутки, а на полюсе — 189 суток. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга полярный день наблюдается 22 июня — в день летнего солнцестояния, а в Южном полушарии на широте южного Полярного круга — 22 декабря.
Полярная ночь длится от одних суток на широте Полярных кругов до 176 суток на полюсах. Во время полярной ночи Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга это явление наблюдается 22 декабря.
Нельзя не отметить такое чудесное явление природы, как белые ночи. Белые ночи — это светлые ночи в начале лета, когда вечерняя заря сходится с утренней и всю ночь длятся сумерки. Наблюдаются они в обоих полушариях на широтах, превышающих 60°, когда центр Солнца в полночь опускается за горизонт не более чем на 7°. В Санкт-Петербурге (около 60° с.ш.) белые ночи продолжаются с 11 июня по 2 июля, в Архангельске (64° с.ш.) — с 13 мая по 30 июля.
Сезонный ритм в связи с годовым движением прежде всего сказывается на освещенности земной поверхности. В зависимости от изменения высоты Солнца над горизонтом на Земле выделяют пять поясов освещенности. Жаркий пояс лежит между Северным и Южным тропиками (тропиком Рака и тропиком Козерога), занимает 40 % земной поверхности и отличается наибольшим количеством приходящего от Солнца тепла. Между тропиками и Полярными кругами в Южном и Северном полушариях находятся умеренные пояса освещенности. Здесь уже выражены сезоны года: чем дальше от тропиков, тем короче и прохладнее лето, тем длиннее и холоднее зима. Полярные пояса в Северном и Южном полушариях ограничены Полярными кругами. Здесь высота Солнца над горизонтом в течение года низкая, поэтому количество солнечного тепла минимально. Для полярных поясов характерны полярные дни и ночи.
В зависимости от годового движения Земли вокруг Солнца находятся не только смена времен года и связанная с ними неравномерность освещенности земной поверхности по широтам, но и значительная часть процессов в географической оболочке: сезонная смена погоды, режим рек и озер, ритмика в жизни растений и животных, виды и сроки сельскохозяйственных работ.
Календарь. Календарь — система исчисления длительных промежутков времени. В основе этой системы лежат периодические явления природы, связанные с движением небесных светил. В календаре используют астрономические явления — смену времен года, дня и ночи, изменение лунных фаз. Первый календарь был египетский, созданный в IV в. до н. э. С 1 января 45 г. Юлий Цезарь ввел Юлианский календарь, которым пользуется до сих пор Русская Православная Церковь. Вследствие того что продолжительность юлианского года больше астрономического на 11 мин 14 с, к XVI в. накопилась «ошибка» в 10 суток — день весеннего равноденствия наступал не 21 марта, а 11 марта. Эта ошибка была исправлена в 1582 г. указом Папы Римского Григория XIII. Счет дней был передвинут на 10 суток вперед, и день после 4 октября предписывалось считать пятницей, но не 5, а 15 октября. День весеннего равноденствия вновь был возвращен на 21 марта, и календарь стал называться Григорианским. Он был введен в России в 1918 г. Однако он тоже имеет ряд недостатков: неодинаковая продолжительность месяцев (28, 29, 30, 31 день), неравенство кварталов (90, 91, 92 дня), несогласованность чисел месяцев по дням недели.