Як обертається земля навколо сонця за годинниковою. Чому земля обертається проти годинникової стрілки. Нахил осі обертання Землі

Наша планета знаходиться в постійному русі. Разом з Сонцем вона переміщається в космосі навколо центру Галактики. А та, в свою чергу, рухається у Всесвіті. Але найбільше значення для всього живого відіграє обертання Землі навколо Сонця і своєї осі. Без цього руху умови на планеті були б непридатними для підтримки життя.

сонячна система

Земля як планета Сонячної системи за розрахунками вчених сформувалася більш 4,5 млрд років тому. За цей час відстань від світила практично не змінювалося. Швидкість руху планети і сила тяжіння Сонця врівноважили її орбіту. Вона не ідеально кругла, але стабільна. Якби сила тяжіння світила була сильніше або швидкість Землі помітно зменшилася, то вона б впала на Сонце. В іншому випадку вона рано чи пізно полетіла б в космос, переставши бути частиною системи.

Відстань від Сонця до Землі робить можливим підтримання оптимальної температури на її поверхні. У цьому важливу роль відіграє і атмосфера. Під час обертання Землі навколо Сонця змінюються пори року. Природа пристосувалася до таких циклів. Але якби наша планета була віддалена на більшу відстань, то температура на ній стала б негативною. Опинися вона ближче - вся вода б випарувалася, так як стовпчик термометра перевищив би точку кипіння.

Шлях планети навколо світила називається орбітою. Траєкторія цього польоту не ідеально кругла. Вона має елліпсность. Максимальна різниця становить 5 млн км. Найближча точка орбіти до Сонця знаходиться на відстані 147 км. Вона називається перигелієм. Земля її проходить в січні. У липні планета знаходиться від світила на максимальному віддаленні. Найбільша відстань - 152 млн км. Ця точка називається афелием.

Земля обертається навколо своєї осі і Сонця забезпечує відповідно зміну добових режимів і річних періодів.

Для людини рух планети навколо центру системи непомітно. Це через те, що маса Землі величезна. Проте кожну секунду ми пролітаємо в просторі близько 30 км. Це здається нереальним, але такі розрахунки. В середньому вважається, що Земля знаходиться від Сонця на відстані близько 150 млн км. Один повний оборот навколо світила вона робить за 365 днів. Пройдену відстань за рік становить майже мільярд кілометрів.

Точна відстань, яке наша планета проходить за рік, рухаючись навколо світила, становить 942 млн км. Ми разом з нею рухаємося в просторі по еліптичній орбіті зі швидкістю 107 000 км / год. Напрямок обертання - із заходу на схід, тобто проти умовної годинникової стрілки.

Повний оборот планета завершує не рівно за 365 днів, як прийнято вважати. При цьому проходить ще близько шести годин. Але для зручності літочислення цей час враховують сумарно за 4 роки. У підсумку «набігає» один додатковий день, його додають в лютому. Такий рік вважається високосним.

Швидкість обертання Землі навколо Сонця непостійна. Вона має відхилення від середнього значення. Це пов'язано з еліптичною орбітою. Різниця між значеннями найбільш проявляється в точках перигелію і Офелія і становить 1 км / сек. Ці зміни непомітні, так як ми і всі навколишні нас предмети рухаються в системі координат однаково.

зміна сезонів

Земля обертається навколо Сонця і нахил осі планети уможливлює зміну пір року. Це менше помітно на екваторі. Але ближче до полюсів річна циклічність проявляється більше. Північна і Південна півкулі планети обігріваються енергією Сонця нерівномірно.

Рухаючись навколо світила, вони проходять чотири умовні точки орбіти. При цьому по черзі два рази протягом піврічного циклу вони виявляються до нього далі або ближче (в грудні і червні - дні сонцестояння). Відповідно в місці, де поверхня Місяця прогрівається краще, там температура навколишнього середовища вище. Період на такій території прийнято називати влітку. В іншій півкулі в цей час помітно холодніше - там зима.

Через три місяці такого руху з періодичністю в півроку планетарна вісь розташовується таким чином, що обидві півкулі знаходяться в однакових умовах для обігріву. В цей час (у березні та вересні - дні рівнодення) температурні режими приблизно рівні. Тоді, в залежності від півкулі, наступають осінь і весна.

земна вісь

Наша планета - це обертається куля. Рух її здійснюється навколо умовної осі і відбувається за принципом дзиги. Спираючись підставою в площину в розкрученому стані, він буде утримувати рівновагу. Коли швидкість обертання слабшає, дзига падає.

Земля упору не має. На планету діють сили тяжіння Сонця, Місяця та інших об'єктів системи і Всесвіту. Проте вона витримує постійне положення в просторі. Швидкість її обертання, отримана ще при формуванні ядра, достатня для підтримки відносної рівноваги.

Земна вісь проходить через шар планети не перпендикулярно. Вона нахилена під кутом 66 ° 33'. Земля обертається навколо своєї осі і Сонця робить можливим зміну сезонів року. Планета «перекидалася» б в просторі, якби у неї не було суворої орієнтації. Ні про яке сталості умов середовища і життєвих процесів на її поверхні не було б мови.

Осьове обертання Землі

Земля обертається навколо Сонця (один оборот) відбувається протягом року. За день на ній змінюються день і ніч. Якщо подивитися на Північний полюс Землі з космосу, то можна побачити, як вона обертається проти годинникової стрілки. Повний оберт вона робить приблизно за 24 години. Цей період називають добою.

Швидкість обертання визначає швидкість зміни дня і ночі. За одну годину планета обертається приблизно на 15 градусів. Швидкість обертання в різних точках її поверхні різна. Це відбувається через те, що вона має кулясту форму. На екваторі лінійна швидкість становить 1669 км / год, або 464 м / сек. Ближче до полюсів цей показник зменшується. На тридцятій широті лінійна швидкість вже становитиме +1445 км / год (400 м / сек).

Через осьового обертання планета має кілька стислу з полюсів форму. Також це рух «змушує» відхилятися переміщаються предмети (в тому числі повітряні і водні потоки) від первісного напрямку (сила Коріоліса). Ще одним важливим наслідком такого обертання є припливи і відливи.

Зміна дня і ночі

Кулястий об'єкт єдиним джерелом світла в певний момент висвітлюється тільки наполовину. Що стосується нашої планеті в одній її частині в цей момент буде день. Неосвітлена частина буде прихована від Сонця - там ніч. Осьове обертання дає можливість змінюватися цим періодам.

Крім світлового режиму змінюються умови обігріву поверхні планети енергією світила. Така циклічність має важливе значення. Швидкість зміни світлових і теплових режимів здійснюється порівняно швидко. За 24 години поверхня не встигає ні надмірно нагрітися, ні охолонути нижче оптимального показника.

Земля обертається навколо Сонця і своєї осі з відносно постійною швидкістю має визначальне для тваринного світу значення. Без сталості орбіти планета не втрималася б у зоні оптимального обігріву. Без осьового обертання день і ніч тривали б по півроку. Ні те ні інше не сприяло б зародженню і збереженню життя.

нерівномірність обертання

Людство за свою історію звикло до того, що зміна дня і ночі відбувається постійно. Це служило певним еталоном часу і символом рівномірності життєвих процесів. На період обертання Землі навколо Сонця до певної міри впливає елліпсность орбіти і інші планети системи.

Інша особливість - зміна тривалості доби. Осьове обертання Землі відбувається нерівномірно. Виділяють кілька основних причин. Значення мають сезонні коливання, пов'язані з динамікою атмосфери і розподілом опадів. Крім того, приливна хвиля, спрямована проти ходу руху планети, постійно його гальмує. Цей показник незначний (за 40 тис. Років на 1 секунду). Але за 1 млрд років під дією цього тривалість доби збільшилася на 7 годин (з 17 до 24).

Наслідки обертання Землі навколо Сонця і своєї осі вивчаються. Дані дослідження мають велике практичне і наукове значення. Їх використовують не тільки для точності визначення зіркових координат, але і для виявлення закономірностей, які можуть впливати на процеси життєдіяльності людини і природні явища в гідрометеорології та інших областях.

V \u003d (R e R p R p 2 + R e 2 tg 2 φ + R p 2 h R p 4 + R e 4 tg 2 φ) ω (\\ displaystyle v \u003d \\ left ((\\ frac (R_ (e) \\, R_ (p)) (\\ sqrt ((R_ (p)) ^ (2) + (R_ (e)) ^ (2) \\, (\\ mathrm (tg) ^ (2) \\ varphi)))) + (\\ frac ((R_ (p)) ^ (2) h) (\\ sqrt ((R_ (p)) ^ (4) + (R_ (e)) ^ (4) \\, \\ mathrm (tg) ^ (2) \\ varphi))) \\ right) \\ omega), де R e (\\ displaystyle R_ (e)) \u003d 6378,1 км - екваторіальний радіус, R p (\\ displaystyle R_ (p)) \u003d 6356,8 км - полярний радіус.

• Літак, що летить з цією швидкістю зі сходу на захід (на висоті 12 км: 936 км / год на широті Москви, 837 км / год на широті Санкт-Петербурга) в інерціальній системі відліку буде спочивати.
• Суперпозиція обертання Землі навколо осі з періодом в одні зоряні добу і навколо Сонця з періодом в один рік призводить до нерівності сонячних і зоряної доби: довжина середньої сонячної доби становить рівно 24 години, що на 3 хвилини 56 секунд довше зоряної доби.

Фізичний сенс і експериментальні підтвердження

Фізичний сенс обертання Землі навколо осі

Оскільки будь-який рух є відносним, необхідно вказувати конкретну систему відліку, щодо якої вивчається рух того чи іншого тіла. Коли говорять, що Земля обертається навколо уявної осі, мається на увазі, що вона робить обертальний рух щодо будь-якої інерціальної системи відліку, причому період цього обертання дорівнює зоряним діб - періоду повного обороту Землі (небесної сфери) щодо небесної сфери (Землі).

Всі експериментальні докази обертання Землі навколо осі зводяться до доказу того, що система відліку, пов'язана із Землею, є неінерціальної системою відліку спеціального виду - системою відліку, здійснює обертальний рух щодо інерційних систем відліку.

На відміну від інерційного руху (тобто рівномірного прямолінійного руху щодо інерційних систем відліку), для виявлення неінерціальна руху замкнутої лабораторії не обов'язково проводити спостереження над зовнішніми тілами, - такий рух виявляється за допомогою локальних експериментів (тобто експериментів, проведених всередині цієї лабораторії). У цьому сенсі слова неінерціальна рух, включаючи обертання Землі навколо осі, може бути названо абсолютним.

сили інерції

Ефекти відцентрової сили

Залежність прискорення вільного падіння від географічної широти. Експерименти показують, що прискорення вільного падіння залежить від географічної широти: чим ближче до полюса, тим воно більше. Це пояснюється дією відцентрової сили. По-перше, точки земної поверхні, розташовані на більш високих широтах, ближче до осі обертання і, отже, при наближенні до полюса відстань r (\\ displaystyle r) від осі обертання зменшується, доходячи до нуля на полюсі. По-друге, зі збільшенням широти кут між вектором відцентрової сили і площиною горизонту зменшується, що призводить до зменшення вертикальної компоненти відцентрової сили.

Це явище було відкрито в 1672 році, коли французький астроном Жан Ріше, перебуваючи в експедиції в Африці, виявив, що біля екватора маятниковий годинник йде повільніше, ніж в Парижі. Ньютон незабаром пояснив це тим, що період коливань маятника обернено пропорційний квадратному кореню з прискорення вільного падіння, яке зменшується на екваторі через дії відцентрової сили.

Декомпозиція Землі. Вплив відцентрової сили призводить до сплюснутости Землі біля полюсів. Це явище, передбачене Гюйгенсом і Ньютоном в кінці XVII століття, було вперше виявлено П'єром де Мопертюї в кінці 1730-х років в результаті обробки даних двох французьких експедицій, спеціально споряджених для вирішення цієї проблеми в Перу (під керівництвом П'єра Бугера і Шарля де ла Кондамін ) і Лапландію (під керівництвом Алексіса Клеро і самого Мопертюи).

Ефекти сили Коріоліса: лабораторні експерименти

Найбільш виразно цей ефект повинен бути виражений на полюсах, де період повного повороту площині маятника дорівнює періоду обертання Землі навколо осі (зоряним діб). У загальному випадку, період обернено пропорційний синусу географічної широти, на екваторі площину коливань маятника незмінна.

гіроскоп - тіло, що обертається зі значним моментом інерції зберігає момент імпульсу, якщо немає сильних збурень. Фуко, якому набридло пояснювати, що відбувається з маятником Фуко нема на полюсі, розробив іншу демонстрацію: підвішений гіроскоп зберігав орієнтацію, а значить повільно повертався щодо спостерігача.

Відхилення снарядів при гарматної стрільби. Іншим спостережуваним проявом сили Коріоліса є відхилення траєкторій снарядів (в північній півкулі вправо, у південному - вліво), вистрілює в горизонтальному напрямку. З точки зору системи відліку, для снарядів, вистрілює уздовж меридіана, це пов'язано із залежністю лінійної швидкості обертання Землі від географічної широти: при русі від екватора до полюса снаряд зберігає горизонтальну компоненту швидкості незмінною, в той час як лінійна швидкість обертання точок земної поверхні зменшується , що призводить до зміщення снаряда від меридіана в бік обертання Землі. Якщо постріл був зроблений паралельно екватору, то зміщення снаряда від паралелі пов'язано з тим, що траєкторія снаряда лежить в одній площині з центром Землі, в той час як точки земної поверхні рухаються в площині, перпендикулярній осі обертання Землі. Цей ефект (для випадки стрілянини уздовж меридіана) був передбачений Грімальді в 40-х роках XVII ст. і вперше опублікований Річчолі в 1651 р

Відхилення вільно падаючих тіл від вертикалі. ( ) Якщо швидкість руху тіла має велику вертикальну складову, сила Коріоліса направлена \u200b\u200bна схід, що призводить до відповідного відхилення траєкторії тіла, що вільно падає (без початкової швидкості) з високої вежі. При розгляді в інерціальній системі відліку ефект пояснюється тим, що вершина башти щодо центру Землі рухається швидше, ніж підстава, завдяки чому траєкторія тіла виявляється вузької параболою і тіло злегка випереджає підставу вежі.

Ефект Етвеша. На низьких широтах сила Коріоліса при русі по земній поверхні спрямована в вертикальному напрямку і її дія призводить до збільшення або зменшення прискорення вільного падіння, в залежності від того, чи рухається тіло на захід або схід. Цей ефект названий ефектом Етвеша в честь угорського фізика Лоранда Етвеша, експериментально виявив його на початку XX століття.

Досліди, які використовують закон збереження моменту імпульсу. Деякі експерименти засновані на законі збереження моменту імпульсу: в інерціальній системі відліку величина моменту імпульсу (що дорівнює добутку моменту інерції на кутову швидкість обертання) під дією внутрішніх сил не змінюється. Якщо в деякий початковий момент часу установка нерухома відносно Землі, то швидкість її обертання щодо інерціальної системи відліку дорівнює кутової швидкості обертання Землі. Якщо змінити момент інерції системи, то повинна змінитися кутова швидкість її обертання, тобто почнеться обертання відносно Землі. У неінерціальної системи відліку, пов'язаній із Землею, обертання виникає в результаті дії сили Коріоліса. Ця ідея була запропонована французьким вченим Луї Пуансо в 1851 р

Перший такий експеримент був поставлений Хаген в 1910 р .: два вантажу на гладкій перекладині були встановлені нерухомо відносно поверхні Землі. Потім відстань між вантажами було зменшено. В результаті установка прийшла в обертання. Ще більш наочний досвід поставив німецький учений Ханс Букка (Hans Bucka) в 1949 р Стрижень довжиною приблизно 1,5 метра був встановлений перпендикулярно прямокутній рамці. Спочатку стрижень був горизонтальний, установка була нерухомою відносно Землі. Потім стрижень був приведений у вертикальне положення, що призвело до зміни моменту інерції установки приблизно в 10 4 разів і її швидкому обертанню з кутовий швидкістю, в 10 4 разів перевищує швидкість обертання Землі.

Воронка в ванні.

Оскільки сила Коріоліса дуже слабка, вона надає пренебрежимо малий вплив на напрямок закручування води при зливі в раковині або ванні, тому в загальному випадку напрямок обертання в воронці не пов'язане з обертанням Землі. Лише тільки в ретельно контрольованих експериментах можна відокремити дію сили Коріоліса від інших факторів: в північній півкулі воронка буде закручена проти годинникової стрілки, в південному - навпаки.

Ефекти сили Коріоліса: явища в навколишній природі

Оптичні експерименти

В основі ряду дослідів, що демонструють обертання Землі, використовується ефект Саньяка: якщо кільцевої інтерферометр здійснює обертальний рух, то внаслідок релятивістських ефектів у зустрічних променях з'являється різниця фаз

де A (\\ displaystyle A) - площа проекції кільця на екваторіальну площину (площину, перпендикулярну осі обертання), c (\\ displaystyle c) - швидкість світла , ω (\\ displaystyle \\ omega) - кутова швидкість обертання. Для демонстрації обертання Землі цей ефект був використаний американським фізиком Майкельсона в серії експериментів, поставлених в 1923-1925 рр. В сучасних експериментах, які використовують ефект Саньяка, обертання Землі необхідно враховувати для калібрування кільцевих інтерферометрів.

Існує ряд інших експериментальних демонстрацій добового обертання Землі.

нерівномірність обертання

Прецессия і нутація

Історія ідеї добового обертання Землі

античність

Пояснення добового обертання небосхилу обертанням Землі навколо осі вперше було запропоновано представниками піфагорейської школи, Сіракузяне Гікетом і Екфантом. Згідно з деякими реконструкціям, обертання Землі стверджував також піфагорієць Филолай з Кротона (V століття до н. Е.). Висловлювання, яке можна трактувати як вказівку на обертання Землі, міститься в Платонівському діалозі Тимей .

Однак про Гікетом і Екфантом практично нічого невідомо, і навіть саме їхнє існування іноді ставиться під сумнів. Відповідно до думки більшості вчених, Земля в системі світу Филолая відбувається не обертальний, а поступальний рух навколо Центрального вогню. В інших своїх творах Платон слід традиційній думці про нерухомість Землі. Однак до нас дійшли численні свідоцтва, що ідею обертання Землі відстоював філософ Гераклід Понтійський (IV століття до н. Е.). Ймовірно, з гіпотезою про обертання Землі навколо осі пов'язано ще одне припущення Гераклида: кожна зірка є світ, що включає землю, повітря, ефір, причому все це розташовується в нескінченному просторі. Дійсно, якщо добове обертання неба є відображенням обертання Землі, то зникає передумова вважати зірки знаходяться на одній сфері.

Приблизно через століття припущення про обертання Землі стало складовою частиною першою, запропонованої великим астрономом Аристарх Самоський (III століття до н. Е.). Аристарха підтримав вавилонянин Селевк (II століття до н. Е.), Також, як і Гераклід Понтійський, який вважав Всесвіт безкінечною. Про те, що ідея добового обертання Землі мала своїх прихильників ще в I столітті н. е., свідчать деякі висловлювання філософів Сенеки, Деркілліда, астронома Клавдія Птолемея. Переважна більшість астрономів і філософів, однак, не мало сумніву в нерухомість Землі.

Аргументи проти ідеї руху Землі є в творах Аристотеля і Птолемея. Так, в своєму трактаті Про Небо Аристотель обгрунтував нерухомість Землі тим, що на поворотній Землі кинуті вертикально вгору тіла не могли б впасти в ту точку, з якої почалося їх рух: поверхня Землі порушувався б під кинутим тілом. Інший аргумент на користь нерухомості Землі, що приводиться Аристотелем, заснований на його фізичної теорії: Земля є важким тілом, а для важких тіл властивий рух до центру світу, а не обертання навколо нього.

З твору Птолемея слід, що прихильники гіпотези обертання Землі на ці доводи відповідали, що і повітря і всі земні предмети здійснюють рух разом із Землею. По всій видимості, роль повітря в цьому міркуванні принципово важлива, оскільки мається на увазі, що саме його рух разом із Землею приховує обертання нашої планети. Птолемей на це заперечує, що

що знаходяться в повітрі тіла завжди будуть здаватися відстаючими ... А якби тіла оберталися разом з повітрям як одне ціле, то ніяке з них не здавалося б випереджаючим інше або відстаючим від нього, але залишалося б на місці, в польоті і киданні воно не здійснювало б відхилень або рухів в інше місце на кшталт тих, які ми на власні очі бачимо що вiдбуваються, і у них взагалі не відбувалося б уповільнення або прискорення, тому що Земля не є нерухомою.

Середньовіччя

Індія

Першим із середньовічних авторів, який висловив припущення про обертання Землі навколо осі, був великий індійський астроном і математик Аріабхата (кін. V - поч. VI ст.). Він формулює її в кількох місцях свого трактату Аріабхати, Наприклад:

Точно також, як людина на рухомому вперед кораблі бачить закріплені об'єкти рухаються назад, так і спостерігач ... бачить нерухомі зірки рухаються по прямій лінії на захід.

Невідомо, чи належить ця ідея самому Аріабхати або він її запозичив у давньогрецьких астрономів.

Аріабхати підтримав тільки один астроном, Пртхудака (IX століття). Більшість індійських вчених відстоювала нерухомість Землі. Так, астроном Варахаміхіра (VI ст.) Стверджував, що на поворотній Землі летять в повітрі птахи не могли б повернутися до своїх гнізд, а камені і дерева злітали б з поверхні Землі. Видатний астроном Брахмагупта (VI ст.) Повторив також старий аргумент, що тіло, що впало з високої гори, але змогло б опуститися до її основи. При цьому він, однак, відкинув один з доводів Варахаміхіра: на його думку, навіть якщо б Земля оберталася, предмети не могли б відірватися від неї внаслідок своєї тяжкості.

ісламський Схід

Можливість обертання Землі розглядали багато вчених мусульманського Сходу. Так, відомий геометр ас-Сіджізі винайшов астролябію, принцип дії якої базується на цьому припущенні. Деякі ісламські вчені (імена яких до нас не дійшли) навіть знайшли правильний спосіб спростування основного аргументу проти обертання Землі: вертикальності траєкторій падаючих тіл. По суті, при цьому було висловлено принцип суперпозиції рухів, згідно з яким будь-яке переміщення можна розкласти на два або кілька складових: по відношенню до поверхні Землі, що обертається падаюче тіло рухається по прямовисній лінії, але точка, яка є проекцією цієї лінії на поверхню Землі, переноситься б її обертанням. Про це свідчить знаменитий учений-енциклопедист ал-Біруні, який сам, однак, схилявся до нерухомості Землі. На його думку, якщо на падаюче тіло буде діяти якась додаткова сила, то результат її дії на поворотній Землі призведе до деяких ефектів, які насправді не спостерігаються.

Серед вчених XIII-XVI століть, пов'язаних з Марагінской і Самаркандської обсерваторіями, розгорнулася дискусія про можливість емпіричного обгрунтування нерухомості Землі. Так, відомий астроном Кутб ад-Дін аш-Ширазі (XIII-XIV ст.) Вважав, що нерухомість Землі може бути посвідчена експериментом. З іншого боку, засновник Марагінской обсерваторії Насир ад-Дін ат-Тусі вважав, що якби Земля оберталася, то це обертання поділяв би шар повітря, що прилягає до її поверхні, і всі рухи поблизу поверхні Землі відбувалися б точно також, як якщо б Земля була нерухомою. Він це доводив за допомогою спостережень комет: відповідно до Аристотеля, комети є метеорологічним явищем в верхніх шарах атмосфери; тим не менш, астрономічні спостереження показують, що комети беруть участь в добовому обертанні небесної сфери. Отже, верхні шари повітря захоплюються обертанням небосхилу, тому і нижні шари також можуть захоплюватися обертанням Землі. Таким чином, експеримент не може дати відповідь на питання про те, чи обертається Земля. Однак він залишався прихильником нерухомість Землі, оскільки це відповідало філософії Аристотеля.

Більшість ісламських вчених більш пізнього часу (аль-Урді, аль-Казвін, ан-Найсабурі, ал-Джурджані, ал-Бірджанд і інші) були згодні з ат-Тусі, що все фізичні явища на поворотній і нерухомою Землею виникали б однаково. Однак роль повітря при цьому вже не вважалася принциповою: не тільки повітря, а й всі предмети переносяться обертається Землею. Отже, для обгрунтування нерухомості Землі необхідно залучати вчення Аристотеля.

Особливу позицію в цих суперечках зайняв третій директор Самаркандської обсерваторії Алауддін Алі аль-Кушчі (XV ст.), Що відкидав філософію Аристотеля і вважав обертання Землі фізично можливим. У XVII столітті до аналогічного висновку дійшов іранський теолог і вчений-енциклопедист Баха ад-Дін аль-Амілі. На його думку, астрономи і філософи не надали достатніх доказів, що спростовують обертання Землі.

латинський Захід

Докладне обговорення можливості руху Землі широко міститься в творах паризьких схоластів Жана Буридана, Альберта Саксонського, і Миколи Орема (друга половина XIV ст.). Найважливішим аргументом на користь обертання Землі, а не неба, наведеними в їх роботах, є трохи Землі в порівнянні із Всесвітом, що робить приписування добового обертання небосхилу Всесвіту надзвичайно протиприродним.

Однак всі ці вчені в кінцевому підсумку відкинули обертання Землі, хоча і на різних підставах. Так, Альберт Саксонський вважав, що ця гіпотеза не здатна пояснити спостережувані астрономічні явища. З цим справедливо не погодилися Буридан і Орем, на думку яких небесні явища повинні відбуватися однаково незалежно від того, що здійснює обертання, Земля або Космос. Буридан зміг знайти тільки один суттєвий аргумент проти обертання Землі: стріли, пускаємо вертикально вгору, падають вниз по прямовисній лінії, хоча при обертанні Землі вони, на його думку, повинні були б відставати від руху Землі і падати на захід від точки пострілу.

Але навіть і цей аргумент був відкинутий Орема. Якщо Земля обертається, то стріла летить вертикально вгору і одночасно з цим рухається на схід, будучи захоплена повітрям, що обертається разом з Землею. Таким чином, стріла повинна впасти на те саме місце, звідки вона була випущена. Хоча тут знову згадується про захоплюючого ролі повітря, в дійсності він не грає особливої \u200b\u200bролі. Про це говорить наступна аналогія:

Подібним чином, якби повітря було закрито в рухомому судні, то людині, оточеному цим повітрям, здалося б, що повітря не рухається ... Якби людина перебувала в кораблі, що рухається з великою швидкістю на схід, не знаючи про цей рух, і якщо б він витягнув руку по прямій лінії вздовж щогли корабля, йому б здалося, що його рука робить прямолінійний рух; точно так же, згідно з цією теорією, нам видається, що така ж річ відбувається зі стрілою, коли ми пускаємо її вертикально вгору або вертикально вниз. Усередині корабля, що рухається з великою швидкістю на схід, можуть мати місце всі види руху: поздовжнє, поперечне, вниз, вгору, в усіх напрямках - і вони здаються такими самими, як тоді, коли корабель перебуває нерухомим.

Далі Орем призводить формулювання, предвосхищающую принцип відносності:

Я роблю висновок, отже, що за допомогою якого б то не було досвіду неможливо продемонструвати, що небеса мають добовий рух і що Земля його не має.

Проте, остаточний вердикт Орема про можливість обертання Землі був негативним. Підставою для такого висновку був текст Біблії:

Однак до сих пір все підтримують і я вірю, що вони [Небеса], а не Земля рухається, бо «Бог створив коло Землі, який не захитається», незважаючи на всі протилежні аргументи.

Про можливості добового обертання Землі згадували і середньовічні європейські вчені і філософи більш пізнього часу, проте ніяких нових аргументів, які не містилися у Буридана і Орема, додано не було.

Таким чином, практично ніхто з середньовічних вчених так і не прийняв гіпотезу про обертання Землі. Однак в ході її обговорення вченими Сходу і Заходу було висловлено безліч глибоких думок, які потім будуть повторені вченими Нового часу.

Епоха Відродження і Новий час

У першій половині XVI століття побачили світ кілька творів, які стверджували, що причиною добового обертання небосхилу є обертання Землі навколо осі. Одним з них був трактат італійця Челіо Кальканьіні «Про те, що небо нерухомо, а Земля обертається, або про вічний рух Землі» (написаний близько 1525 р видано в 1544 р). Він не справив великого враження на сучасників, оскільки на той час вже був опублікований фундаментальну працю польського астронома Миколи Коперника «Про обертання небесних сфер» (1543 г.), де гіпотеза добового обертання Землі у нього стала частиною геліоцентричної системи світу, як у Аристарха Самоський . Свої думки Коперник раніше виклав в невеликому рукописному творі малий Коментар (Не раніше 1515 г.). Два роки раніше основного праці Коперника вийшло твір німецького астронома Георга Йоахіма Ретика перше оповідання (1541 г.), де популярно викладена теорія Коперника.

У XVI столітті Коперника повністю підтримали астрономи Томас Діггес, Ретик, Крістоф Ротман, Міхаель Мёстлін, фізики Джамбатіста Бенедетті, Симон Стевін, філософ Джордано Бруно, богослов Дієго де Цуніга. Деякі вчені брали обертання Землі навколо осі, відкидаючи її поступальний рух. Такою була позиція німецького астронома Ніколаса Реймерса, відомого також як Урсус, а також італійських філософів Андреа Чезальпіно і Франческо Патриція. Не зовсім зрозуміла точка зору видатного фізика Вільяма Гільберта, який підтримав осьове обертання Землі, але не висловлювався з приводу її поступального руху. На початку XVII століття геліоцентрична система світу (включаючи обертання Землі навколо осі) отримала значну підтримку з боку Галілео Галілея і Йоганна Кеплера. Найбільш впливовими противниками ідеї руху Землі в XVI - початку XVII століття були астрономи Тихо Браге і Христофор Клавіус.

Гіпотеза про обертання Землі і становлення класичної механіки

По суті, в XVI-XVII ст. єдиним аргументом на користь осьового обертання Землі було те, що в цьому випадку відпадає потреба в приписуванні зоряної сфері величезних швидкостей обертання, адже ще в античності вже було надійно встановлено, що розмір Всесвіту значно перевищує розмір Землі (цей аргумент містився ще у Буридана і Орема) .

Проти цієї гіпотези висловлювалися міркування, засновані на динамічних кончини того часу. Перш за все, це вертикальність траєкторій падаючих тіл. З'явилися і інші доводи, наприклад, рівна дальність стрільби в східному і західному напрямках. Відповідаючи на питання про ненаблюдаемости ефектів добового обертання в земних експериментах, Коперник писав:

Обертається не тільки Земля з з'єднаної з нею водною стихією, але також і чимала частина повітря і все, що якимось чином споріднене з Землею, або вже найближчий до Землі повітря просочене земної та водної матерією, слід тим же самим законам природи, що і земля, або має придбане рух, яке повідомляється йому прилеглої Землею в постійному обертанні і без будь-якого опору

Таким чином, головну роль в ненаблюдаемости обертання Землі грає захоплення повітря її обертанням. Такої ж думки дотримувалися і більшість коперніканців в XVI столітті.

Прихильниками нескінченність Всесвіту в XVI столітті були також Томас Діггес, Джордано Бруно, Франческо Патриція - всі вони підтримували гіпотезу про обертання Землі навколо осі (а перші двоє - також навколо Сонця). Крістоф Ротман і Галілео Галілей вважали зірки розташованими на різних відстанях від Землі, хоча явно не висловлювалися з приводу нескінченність Всесвіту. З іншого боку, Йоганн Кеплер заперечував нескінченність Всесвіту, хоча і був прихильником обертання Землі.

Релігійний контекст суперечок про обертання Землі

Ряд заперечень проти обертання Землі був пов'язаний з її протиріччями тексту Святого Письма. Ці заперечення були двох видів. По-перше, деякі місця в Біблії наводилися на підтвердження того, що добовий рух здійснює саме Сонце, наприклад:

Сходить сонце і заходить сонце, і поспішає до місця свого, де воно сходить.

В даному випадку під удар потрапляло осьове обертання Землі, оскільки рух Сонця зі сходу на захід є частиною добового обертання небосхилу. Часто в цьому зв'язку цитувався уривок з книги Ісуса Навина:

Тоді Ісус говорив Господеві того дня, в який Господь дав Аморрея в руки Ізраїля, що побив їх в Гів'оні, і вони побиті були перед лицем синів Ізраїлевих, і сказав на очах Ізраїля: Стань, сонце, над Гаваоном, і місяць, над долиною Авалонскою !

Оскільки команда зупинитися була дана Сонця, а не Землі, звідси робився висновок, що добовий рух здійснює саме Сонце. Інші уривки наводилися на підтримку нерухомість Землі, наприклад:

Ти поставив землю на твердих основах: не захитається вона на віки віків!.

Ці уривки вважалися такими, що суперечать як думку про обертанні Землі навколо осі, так і зверненням навколо Сонця.

Прихильники обертання Землі (зокрема, Джордано Бруно, Йоганн Кеплер і особливо Галілео Галілей) проводили захист за кількома напрямками. По-перше, вони вказували, що Біблія написана мовою, зрозумілою простим людям, і якби її автори давали чіткі з наукової точки зору формулювання, вона не змогла б виконувати свою основну, релігійну місію. Так, Бруно писав:

У багатьох випадках нерозумно і недоцільно наводити багато міркувань швидше відповідно до істиною, ніж відповідно даним випадком і зручності. Наприклад, якби замість слів: «Сонце народжується і піднімається, перевалює через опівдні і схиляється до Аквілон» - мудрець сказав: «Земля йде по колу на схід і, залишаючи сонце, яке закочується, схиляється до двох тропіків, від Рака до Півдня, від Козерога до Аквілон », - то слухачі стали б роздумувати:« Як? Він каже, що Земля рухається? Що це за новини? » Врешті-решт вони його вважали б за дурня, і він дійсно був би дурнем.

Такого роду відповіді давалися в основному на заперечення, що стосувалися добового руху Сонця. По-друге, зазначалося, що деякі уривки Біблії повинні бути трактовані алегорично (див. Статтю Біблійний аллегорізм). Так, Галілей зазначав, що якщо Св. Писання цілком розуміти буквально, то виявиться, що у Бога є руки, він схильний до емоціям типу гніву і т. П. В цілому, головною думкою захисників вчення про рух Землі було те, що наука і релігія мають різні цілі: наука розглядає явища матеріального світу, керуючись аргументами розуму, метою релігії є моральне вдосконалення людини, його порятунок. Галілей в зв'язку з цим цитував кардинала Барон, що Біблія вчить тому, як зійти на небеса, а не тому, як влаштовані небеса.

Ці доводи були полічені католицькою церквою непереконливими, і 1616 р вчення про обертання Землі було заборонено, а в 1631 Галілей був засуджений судом інквізиції за його захист. Однак за межами Італії ця заборона не зробив істотного впливу на розвиток науки і сприяв головним чином падіння авторитету самої католицької церкви.

Необхідно додати, що релігійні доводи проти руху Землі приводили не тільки церковні діячі, а й вчені (наприклад, Тихо Браге). З іншого боку, католицький чернець Паоло Фоскаріні написав невеликий твір «Лист про поглядах піфагорійців і Коперника на рухливість Землі і нерухомість Сонця і про нову піфагорейської системі світобудови» (1615 г.), де висловлював міркування, близькі до галілеївсько, а іспанська богослов Дієго де Цуніга навіть використовував теорію Коперника для тлумачення деяких місць Священного Писання (хоча згодом він змінив свою думку). Таким чином, конфлікт між богослов'ям і вченням про рух Землі був не стільки конфліктом між наукою і релігією як такими, скільки конфліктом між старими (до початку XVII століття вже застарілими) і новими методологічними принципами, покладаються в основу науки.

Значення гіпотези про обертання Землі для розвитку науки

Осмислення наукових проблем, що піднімаються теорією обертається Землі, сприяло відкриттю законів класичної механіки і створення нової космології, в основі якої лежить уявлення про безмежність Всесвіту. Питання, що обговорювалися в ході цього процесу протиріччя між цією теорією і буквалістськи прочитанням Біблії сприяли розмежуванню природознавства і релігії.

Ще маленьким я дізнався, що земля обертається. Мій дідусь якось розповів мені про сонячний годинник, і в чому полягає їх принцип. Так звично спостерігати схід і захід сонця, Але що буде, якщо земля зупиниться?

В який бік обертається Земля

Все залежить від того, яким чином на це подивитися. щодо Південного полюса, Земну кулю буде обертатися в напрямку годинникової стрілки, І зовсім навпаки на Північному полюсі. Логічно, що обертання відбувається в напрямку сходу - адже Сонце з'являється зі сходу і зникає на заході. Вчені з'ясували, що планета поступово сповільнюється на тисячні частки секунди на рік. Велика частина планет нашої системи мають той же напрямок обертання, виняток становлять лише уран і Венера. Якщо подивитися на Землю з космосу, можна відзначити два типи руху: навколо своєї осі, і навколо зірки - Сонця.

Мало хто не помічав вир води у ванній. Це явище, незважаючи на свою буденність, є досить великою загадкою для вченого світу. Дійсно, в північній півкулі вир спрямований проти годинникової стрілки, А в протилежному - все навпаки. Більшість вчених вважають це проявом сили Коріоліса (Інерція, викликана обертанням землі). На користь цієї теорії можна навести ще деякі прояви цієї сили:

• в північній півсфері вітру центральній частині циклону дмуть проти руху годинникової стрілки, в південній - навпаки;
• лівий рейок залізниці найбільш зношується в південній півкулі, Тоді як в протилежному - правий;

• у річок в північній півкулі яскраво виражений правий крутий берег, В Південному - навпаки.

Що, якщо вона зупиниться

Цікаво припустити, що буде якщо наша планета перестане обертатися. Для звичайної людини це буде рівносильно їзді на автомобілі зі швидкістю 2000 км / год з подальшим різким гальмуванням. Думаю, не варто пояснювати наслідки такої події, але це буде ще не найстрашніше. Якщо перебувати в цей момент на екваторі, Тіло людини продовжить «політ» зі швидкістю майже 500 метрів в секунду, проте тим, кому пощастить перебувати ближче до полюсів, Вдасться вижити, але не надовго. Вітер стане настільки сильним, що по силі своєї дії можна буде порівняти з силою вибуху ядерної бомби, А тертя вітрів викличе пожежі на всій планеті.

Наше планета перебуває в постійному русі, вона обертається навколо Сонця і своєї осі. Земна вісь - уявна лінія, проведена від Північного до Південного полюса (вони при обертанні залишаються без руху) під кутом в 66 0 33 ꞌ по відношенню до площини Землі. Люди не можуть помітити момент обертання, тому що всі предмети рухаються паралельно, їх швидкість така ж. Це виглядало б так само, як якщо б ми пливли на кораблі і не помічали рух предметів і об'єктів на ньому знаходяться.

Повний оберт навколо осі завершується протягом одних зоряної доби, що складаються з 23 годин 56 хвилин і 4 секунд. За цей проміжок то одна, то інша сторона планети повертається до Сонця, отримуючи від нього різну кількість тепла і світла. Крім цього обертання Землі навколо осі впливає на її форму (плескаті полюса - результат обертання планети навколо осі) і на відхилення при русі тіл в горизонтальній площині (річки, течії і вітру Південної півкулі відхиляються вліво, Північного - вправо).

Лінійна і кутова швидкість обертання

(обертання Землі)

Лінійна швидкість обертання Землі навколо осі - 465 м / с або 1674 км / год в зоні екватора, у міру віддалення від нього швидкість поступово сповільнюється, на Північному і Південному полюсах вона дорівнює нулю. Наприклад, для громадян екваторіального міста Кіто (столиця Еквадору в Південній Америці) швидкість обертання якраз 465 м / с, а для москвичів, які живуть на 55-й паралелі на північ від екватора, - 260 м / с (майже в два рази менше) .

Щорічно швидкість обертання навколо осі знижується на 4 мілісекунди, що пов'язано з впливом Місяця на силу морських і океанічних відливів і припливів. Тяжіння Місяця «тягне» воду в напрямку, протилежному до осьового обертання Землі, утворюючи незначну силу тертя, що сповільнює швидкість обертання на 4 мілісекунди. Швидкість кутового обертання залишається скрізь однаковою, її значення - 15 градусів за годину.

Чому день змінюється вночі

(Зміна дня і ночі)

Час повного оберту Землі навколо осі - одні зоряна доба (23 години 56 хвилин 4 секунди), за цей часовий проміжок освітлена Сонцем сторона спочатку знаходиться «у владі» дня, тіньова - ночі, а потім навпаки.

Якщо Земля оберталася б по іншому і одна її сторона була постійно повернена до Сонця, то там би була висока температура (До 100 градусів Цельсія) і вся вода б випарувалася, на інший би стороні - навпаки лютували морози і вода перебувала під товстим шаром льоду. І перші, і другі умови були б неприйнятні для розвитку життя і існування людського виду.

Чому змінюються пори року

(Зміна пір року на Землі)

Внаслідок того що вісь нахилена по відношенню до земної поверхні під певним кутом, її ділянки отримують в різний час різна кількість тепла і світла, що обумовлює зміну пір року. За астрономічним параметрам, необхідним для визначення пори року, за точку відліку беруть деякі моменти часу: для літа та зими це Дні сонцестояння (21 червня і 22 грудня), для весни та осені - Рівнодення (20 березня і 23 вересня). З вересня по березень Північна півкуля повернуто до Сонця меншу кількість часу і відповідно отримує менше тепла і світла, здрастуй зимушка-зима, Південна півкуля в цей час отримує багато тепла і світла, хай живе літо! Проходить 6 місяців і Земля переходить на протилежну точку своєї орбіти і вже Північна півкуля отримує більше тепла і світла, дні стають довшими, Сонце піднімається вище - настає літо.

Якби Земля була розташована по відношенню до Сонця виключно у вертикальному положенні, то пір року взагалі б не існувало, адже всі крапки на освітленій Сонцем половині отримували б однакове і рівномірну кількість тепла і світла.

Мільярди років, день у день, Земля обертається навколо своєї осі. Це робить схід і заходи буденністю для життя на нашій планеті. Земля робить це з тих пір, як сформувалася 4,6 мільярда років тому. І буде продовжувати робити це до тих пір, поки не припинить своє існування. Ймовірно це станеться тоді, коли Сонце перетвориться на червоного гіганта і проковтне нашу планету. Але чому Земля?

Чому обертається Земля?

Земля утворилася з газопилового диска, що обертався навколо новонародженого Сонця. Завдяки цьому просторовому диску частинки пилу і гірської породи склалися разом, утворюючи Землю. У міру того, як Земля росла, космічні камені продовжували стикатися з планетою. І чинили на неї вплив, яке змусило нашу планету обертатися. І оскільки всі уламки в ранній сонячній системі оберталися навколо Сонця приблизно в одному і тому ж напрямку, зіткнення, які змусили обертатися Землю (і більшість інших тіл Сонячної системи) - розкрутили її в цьому ж самому напрямку.

газопилової диск

Виникає резонне питання - а чому обертався сам газопилової диск? Сонце і Сонячна система утворилися в той момент, коли хмара пилу і газу стало ущільнюватися під дією власної ваги. Велика частина газу зібралася разом, щоб стати Сонцем, а решту матеріалу створив навколишній планетарний диск. Перш ніж він знайшов форму, молекули газу і частинки пилу переміщалися в його межах рівномірно у всіх напрямках. Але в якийсь момент, випадковим чином, деякі молекули газу і пилу склали свою енергію в одному напрямку. Це встановило напрямок обертання диска. Коли газова хмара стало стискатися, його обертання прискорилося. Той же процес відбувається коли фігуристи починають обертатися швидше, якщо притиснуть до тіла руки.

У космосі не так багато факторів, здатних обертання планет. Тому як тільки вони починають обертатися, цей процес уже не припиняється. Обертається молода Сонячна система великий кутовий момент. Ця характеристика описує тенденцію об'єкта до продовження обертання. Можна припустити, що все екзопланети, ймовірно, теж починають обертатися в одному напрямку навколо своїх зірок, коли формується їх планетарна система.

А ми звертаємося навпаки!

Цікаво, що в Сонячній системі деякі планети мають напрямок обертання, зворотне руху навколо Сонця. Венера обертається в протилежному напрямку щодо Землі. А вісь обертання Урана нахилена на 90 градусів. Вчені не до кінця розуміють процеси, які змусили ці планети отримати такі напрямки обертання. Але у них є деякі припущення. Венера, можливо, отримала таке обертання в результаті зіткнення з іншим космічним тілом на ранній стадії свого формування. Або, можливо, Венера почала обертатися так само, як і інші планети. Але з часом гравітація Сонця стала гальмувати її обертання через її щільних хмар. Що в поєднанні з тертям між ядром планети і її мантією змусило планету обертатися в іншу сторону.

У випадку з Ураном вчені припустили, що сталося зіткнення планети з величезним кам'янистим уламком. Або, можливо, з декількома різними об'єктами, які змінили вісь його обертання.

Незважаючи на такі аномалії, очевидно, що всі об'єкти в космосі обертаються в тому чи іншому напрямку.

все обертається

Астероїди обертаються. Зірки обертаються. Згідно з даними NASA, галактики теж обертаються. Сонячній системі потрібно 230 мільйонів років, щоб зробити один оборот навколо центру Чумацького Шляху. Одні з найбільш швидко обертових об'єктів у Всесвіті - це щільні, круглі об'єкти, звані пульсарами. Вони є залишками масивних зірок. Деякі пульсари, що мають розміри міста, можуть зробити оборот навколо своєї осі сотні разів за секунду. Найшвидший і відомий з них, виявлений в 2006 році і отримав назву Terzan 5ad, обертається 716 раз в секунду.

Чорні діри можуть робити це ще швидше. Передбачається, що одна з них, названа GRS 1915 + 105, може обертатися зі швидкістю від 920 до 1150 разів на секунду.

Однак закони фізики невблаганні. Все обертання в результаті сповільнюються. Коли, воно оберталося навколо своєї осі зі швидкістю один оборот за кожні чотири дні. Сьогодні нашій зірці потрібно близько 25 днів, щоб зробити один оборот. Вчені вважають, що причиною цього є те, що магнітне поле Сонця взаємодіє з сонячним вітром. Саме це уповільнює його обертання.

Обертання Землі теж сповільнюється. Гравітація Місяця впливає на Землю таким чином, що вона повільно уповільнює своє обертання. Вчені розрахували, що Земля обертається сповільнилося в сумі приблизно на 6 годин за останні 2740 років. Це становить всього 1,78 мілісекунди протягом століть.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.