Kui kiiresti maakera pöörleb. Ümber pöörlemistelje liikumise dünaamika ja kinemaatika. Maa pöörlemiskiirus ümber oma telje. Pretsessioon ja nutatsioon

Maa on pidevas liikumises, pöörleb ümber oma telje ja ümber Päikese. See põhjustab selle pinnalt erinevate nähtuste tekke: aastaaegade vaheldumine, päeva ja öö vaheldumine. Soodsad tingimused eluks Maal on tingitud sellest liikumisest ja planeedi soodsast asukohast Päikese suhtes (umbes 150 miljoni kilomeetri kaugusel). Kui planeet oleks lähemal, aurustuks selle pinnalt vesi. Kui kaugemale - kõik elusolendid külmuks. Tähtis roll oma rolli mängib ka atmosfäär, mis kaitseb kahjulike kosmiliste kiirte eest.

Peatugem lähemalt kahel sellisel püsival nähtamatul elukaaslasel nagu Maa liikumine ümber mõttelise joone (telje) ja Päike.

Maa pöörlemiskiirus ümber oma telje

Maa on Päikesest kolmas planeet. Koos kõigi teistega tiirleb see ümber Päikese ja sellel on ka oma pöörlemine ümber oma telje. Päikesesüsteemi kiireimad planeedid on hiiglaslikud planeedid.:

  • Jupiter.
  • Saturn.

Nad läbivad päeva 10 tunniga.

Maa pöörlemine ümber oma telje kestab 23 tundi 56 minutit. Lisaks kulub Päikese algsesse asendisse naasmiseks veel 4 minutit. Pinna pöörlemiskiirus sõltub sellest, kus liikumist vaadeldakse.

Kui rääkida ekvaatorist, siis Maa pöörlemine ulatub 1670 kilomeetrini tunnis ehk 465 meetrini sekundis. Arvutused tehakse, võttes arvesse asjaolu, et ekvaatori piirkonnas ulatub planeedi ümbermõõt üle 40 000 kilomeetri. Kui planeet peatub järsult liikumise, siis inimesed ja objektid, mis asuvad samal kiirusel, purunevad ja lendavad edasi.

30. laiuskraadile lähemal väheneb Maa pöörlemine ümber oma telje 1440 kilomeetrini tunnis, langedes poolustel järk-järgult 0 kilomeetrini tunnis (reegel toimib nii lõuna- kui põhjapooluse suunas). See liikumine jääb planeedi tohutu massi tõttu inimestele märkamatuks.

Sellest videost saate teada, miks me ei tunne maakera pöörlemist.

Tähendus inimkonnale

Liikumiskiiruse erinevustel on oma praktiline tähendus. Riigid eelistavad ehitada kosmosesadamaid ekvaatorile lähemale. Planeedi pöörlemiskiiruse tõttu kulub orbiidile sisenemiseks vähem kütust või on võimalik tõsta suur kogus kasulik koormus. Samas on raketi stardis juba kiiruseks 1675 kilomeetrit tunnis, seega on tal lihtsam kiirendada orbiidikiirusele 28 000 kilomeetrit tunnis.

Kuu stabiliseerib oma mõjuga pidevalt planeedi telje kallet. Selle tõttu väheneb planeedi pöörlemiskiirus järk-järgult. Kaks korda aastas, novembris ja aprillis, pikeneb päeva pikkus 0,001 sekundi võrra.

Täieliku pöörde ümber Päikese aeg

Maa pöörlemiskiirus ümber Päikese on umbes 107 000 kilomeetrit tunnis. Planeet teeb täieliku pöörde 365 päeva, 5 tunni 48 minuti ja 46 sekundiga, läbides selle aja jooksul umbes miljard kilomeetrit. Igal aastal “jookseb sisse” viis lisatundi, mille astronoomid liidavad ja iga nelja aasta järel 366 päeva – sellist aastat nimetatakse liigaaastaks.

Kui ümber arvutada, siis selgub, et iga sekund lendab Maa avakosmoses umbes 30 kilomeetrit. Isegi maailma kiireima võidusõiduauto kiirus on vaid umbes 300 kilomeetrit tunnis – see on 350 korda väiksem kui planeedi kiirus orbiidil. Inimene ei suuda nii tohutuid kiirusi adekvaatselt ette kujutada.

Pöörlemisel tekib jõud, mis võib inimese või eseme Maa pinnalt paisata nagu köie otsas keerutatud objekt. Kuid seda tõenäoliselt lähitulevikus ei juhtu, kuna gravitatsioon surub selle jõu peaaegu täielikult alla ja moodustab sellest vaid 0,03%.

Nagu pöörlemine ümber telje, aeglustub see liikumine järk-järgult märkamatuks tavalised inimesed kogused. Samuti kaldub sõidusuuna telg aasta jooksul järk-järgult kõrvale, nii et piirkonnad vahetavad vaheldumisi kohti, kus:

  • talv suvi;
  • sügis/kevad.

Kunagi uskusid inimesed, et Maa on liikumatu keha, mille ümber tiirlevad Päike ja kõik muud objektid. Pikaajalised vaatlused ja tehnoloogia täiustamine võimaldasid probleemist järk-järgult aru saada ning nüüd teavad peaaegu kõik planeedi elanikud, kui kiiresti Maa pöörleb ja et ta peab ise kõvasti tööd tegema, asendades tohutu tähe küljed. pakkuda päeval / öösel ja talvel / suvel.

Video

Sellest videost saate teada, kuidas ja millise kiirusega Maa tiirleb ümber Päikese.

Juba ammustest aegadest on inimkonda huvitanud universumis toimuvad protsessid. Miks päike igal hommikul tõuseb? Mis on Kuu? Mitu tähte on taevas? Kas Maa pöörleb ja millise kiirusega?
Mis on maakera kiirus?
Inimesed on pikka aega jälginud päevade muutumist ööks ja aastaaegade iga-aastast järjestust. Mida see tähendab? Hiljem tõestati, et sellised muutused on tingitud meie planeedi pöörlemisest ümber oma telje. Kuid inimkond ei jõudnud selle teadmiseni kohe. Praegu ilmselgete faktide tõestamiseks kulus palju aastaid.
Pikka aega ei saanud inimesed sellest nähtusest aru saada, sest nende arvates on inimene rahulikkuse leeris ja pole näha, et temast mingi liigutus läbi läheks. Selline väide ei ole aga õige. Kõik objektid sinu ümber (laud, arvuti, aken jne) on liikumises. Kuidas see liikuda saab? See on tingitud Maa pöörlemisest ümber oma telje. Lisaks ei liigu meie planeet mitte ainult ümber telje, vaid ka ümber taevakeha. Pealegi ei ole selle trajektoor ring, vaid sarnaneb ellipsiga.
Taevakeha liikumise tunnuste demonstreerimiseks pöörduvad nad sageli Yule'i poole. Selle liikumised on väga sarnased Maa pöörlemisega.
Hiljem teaduslikud meetodid On tõestatud, et meie planeet liigub. Seega teeb Maa ööpäevas ühe tiiru ümber oma telje – kahekümne nelja tunni jooksul. Just sellega on seotud kellaaja, päeva ja öö vaheldumine.
Päikese mass on palju suurem kui Maa mass. Nende taevakehade vaheline kaugus ulatub saja viiekümne miljoni kilomeetrini. Uuringud on näidanud, et Maa pöörlemiskiirus ulatub kolmekümne kilomeetrini sekundis. Täielik käive valmib ühe aastaga. Lisaks lisandub nelja aastaga üks päev juurde, mistõttu on meil liigaaasta.
Kuid inimkond ei jõudnud selliste tulemusteni kohe. Niisiis oli isegi G. Galileo vastu teooriale, mis rääkis planeedi pöörlemisest. Ta demonstreeris seda väidet järgmisel viisil. Teadlane viskas torni tipust kivi ja see kukkus hoone jalamile. Galileo märkis, et Maa pöörlemine oleks kivi langemise kohta nihutanud, kuid tänapäevased uuringud eitavad neid väiteid täielikult.
Eelneva põhjal järeldub, et inimkond on jõudnud kaugele mõistmaks, et Maa on pidevas liikumises ümber Päikese. Esiteks pöörleb planeet ümber oma telje. Samuti liigub meie taevakeha ümber valgusti, mis varustab meid soojusega. See põhjustabki kellaaja ja aastaaegade muutumise.

Nagu teised planeedid Päikesesüsteem, teeb 2 põhiliigutust: ümber oma telje ja ümber Päikese. Juba iidsetest aegadest on ajaarvestus ja kalendrite koostamise oskus tuginenud just nendele kahele korrapärasele liikumisele.

Päev on ümber oma telje pöörlemise aeg. Aasta on revolutsioon ümber päikese. Kuudeks jaotus on ka otseses seoses astronoomiliste nähtustega – nende kestvus on seotud kuufaasidega.

Maa pöörlemine ümber oma telje

Meie planeet pöörleb ümber oma telje läänest itta, st vastupäeva (küljelt vaadates põhjapoolus.) Telg on virtuaalne sirge, mis lõikub Maa põhja- ja lõunapooluse piirkonnas, s.o. postid on fikseeritud asendiga ja ei osale selles pöörlev liikumine, samal ajal kui kõik muud asukohapunktid on sisse lülitatud maa pind pöörlevad ja pöörlemiskiirus ei ole identne ja sõltub nende asukohast ekvaatori suhtes - mida lähemal ekvaatorile, seda suurem on pöörlemiskiirus.

Näiteks Itaalia piirkonnas on pöörlemiskiirus ligikaudu 1200 km / h. Maa ümber oma telje pöörlemise tagajärjed on päeva ja öö muutumine ning taevasfääri näiline liikumine.

Tõepoolest, jääb mulje, et staarid jt taevakehadöötaevast liiguvad meie planeediga liikumisele vastupidises suunas (st idast läände).

Näib, et tähed asuvad ümber Põhjatähe, mis paikneb mõttelisel joonel – maa telje jätkuna põhjasuunas. Tähtede liikumine ei tõenda, et Maa pöörleb ümber oma telje, sest see liikumine võib olla taevasfääri pöörlemise tagajärg, kui eeldame, et planeet on ruumis kindlal liikumatul positsioonil.

Foucault pendel

Vaieldamatu tõendi selle kohta, et Maa pöörleb ümber oma telje, esitas 1851. aastal Foucault, kes viis läbi kuulsa pendlikperimendi.

Kujutage ette, et olles põhjapoolusel, paneme pendli võnkuvale liikumisele. Pendlile mõjuv välisjõud on gravitatsioon, samas kui see ei mõjuta võnkesuuna muutumist. Kui valmistame ette virtuaalse pendli, mis jätab pinnale jäljed, saame veenduda, et mõne aja pärast liiguvad jäljed päripäeva.

Seda pöörlemist saab seostada kahe teguriga: kas pendli võnkumise tasapinna pöörlemisega või kogu pinna pöörlemisega.

Esimese hüpoteesi võib ümber lükata, võttes arvesse, et pendlil ei ole jõudu, mis võiksid tasapinda muuta võnkuvad liigutused. Sellest järeldub, et Maa on see, mis pöörleb ja liigub ümber oma telje. Selle katse viis Pariisis läbi Foucault, ta kasutas tohutut pendlit pronkskera kujul, mis kaalus umbes 30 kg ja mis riputati 67-meetrise kaabli külge. Võnkuvate liikumiste alguspunkt fikseeriti Panteoni põranda pinnale.

Seega pöörleb Maa, mitte taevasfäär. Meie planeedilt taevast vaatlevad inimesed fikseerivad nii Päikese kui ka planeetide liikumise, s.t. Kõik universumi objektid on liikumises.

Ajakriteerium – päev

Päev on aeg, mis kulub Maal ühe tiiru ümber oma telje sooritamiseks. Mõistel "päev" on kaks definitsiooni. "Päikesepäev" on Maa pöörlemise ajavahemik, mille jooksul . Teine mõiste - "sideeraalne päev" - tähendab teistsugust lähtepunkti - mis tahes tähte. Mõlemat tüüpi päevade kestus ei ole identne. Sideerilise päeva pikkuskraad on 23 h 56 min 4 s, päikesepäeva pikkuskraad aga 24 tundi.

Erinev kestus tuleneb sellest, et ümber oma telje pöörlev Maa sooritab ka orbitaaltiiru ümber Päikese.

Põhimõtteliselt on päikesepäeva kestus (kuigi see on 24 tundi) muutuv väärtus. See on tingitud asjaolust, et Maa liikumine oma orbiidil toimub muutuva kiirusega. Kui Maa on Päikesele lähemal, on tema liikumise kiirus orbiidil suurem, Päikesest eemaldudes kiirus väheneb. Sellega seoses on selline mõiste nagu "keskmine päikese päev”, nimelt on nende kestus 24 tundi.

Ringlus ümber Päikese kiirusega 107 000 km/h

Maa kiirus ümber Päikese on meie planeedi teine ​​peamine liikumine. Maa liigub elliptilisel orbiidil, s.t. orbiit on elliptiline. Kui see on Maa vahetus läheduses ja langeb selle varju, tekivad varjutused. Keskmine kaugus Maa ja Päikese vahel on ligikaudu 150 miljonit kilomeetrit. Astronoomia kasutab ühikut kauguste mõõtmiseks päikesesüsteemi sees; seda nimetatakse "astronoomiliseks ühikuks" (AU).

Kiirus, millega Maa oma orbiidil liigub, on ligikaudu 107 000 km/h.
Maa telje ja ellipsi tasapinna moodustatud nurk on ligikaudu 66 ° 33 ', see on konstantne väärtus.

Kui vaadelda Päikest Maalt, siis tundub, et just see liigub aasta jooksul üle taeva, läbides tähti ja moodustades sodiaagi. Tegelikult läbib Päike ka Ophiuchuse tähtkuju, kuid ta ei kuulu sodiaagiringi.

Teadlased on jõudnud järgmised järeldused- maakera pöörlemiskiirus väheneb. See toob kaasa järgmised tagajärjed – päev pikeneb. Kui detailidesse ei lasku, siis põhjapoolkeral muutub päeva helge osa mõnevõrra pikemaks kui talvel. Kuid see tõlgendus sobib ainult asjatundmatutele. Geofüüsikud jõuavad sügavamate järeldusteni – päevad suurendavad oma ajaraame mitte ainult kevadel. Päeva pikenemise põhjus peitub eelkõige kuu mõjus.

Maa loodusliku satelliidi tõmbejõud on nii suur, et tekitab ookeanides elevust, pannes need kõikuma. Samal ajal toimib maa analoogselt iluuisutajatega, kes oma programmide täitmisel pöörlemise aeglustamiseks sirutavad käed. Just tänu sellele on mõne aja pärast tavalises maises päevas üks tund rohkem, kui oleme harjunud. Üks Ühendkuningriigi astronoom jõudis järeldusele, et alates aastast 700 eKr on Maa pöörlemine ümber oma telje pidevalt aeglustunud. Ta arvutas välja Maa pöörlemiskiiruse, tuginedes nendest aegadest säilinud andmetele – savitahvlitele ning ajaloolistele tõenditele, mis kirjeldavad kuu- ja päikesevarjutusi. Nende põhjal arvutas teadlane välja Päikese asukoha ja suutis kindlaks teha, millise pidurdusteekonna läbib meie planeet oma tähe suhtes. 530 miljonit aastat oli Maa pöörlemiskiirus palju aeglasem ja ööpäevas oli vaid 21 tundi.

Ja meie planeedi avarustel sada miljonit aastat tagasi asustanud dinosaurused elasid juba 23 tundi ööpäevas. Seda saab kindlaks teha, uurides lubjarikkaid ladestusi, mille korallid maha jätsid. Nende paksus sõltub sellest, milline aastaaeg planeedil on. Selle põhjal saab üsna täpselt kindlaks teha - millise intervalliga vedrud üksteisest olid. Ja see kestus väheneb kogu meie planeedi olemasolu jooksul. Pool miljonit aastat tagasi liikus meie planeet ümber telje kiiremini, samal ajal kui liikumine tähe ümber oli konstantne. See tähendab, et aasta on kõigi nende miljonite aastate jooksul jäänud samaks, sellel on sama arv tunde. Kuid sel aastal ei olnud 365 päeva nagu täna, vaid 420. Pärast inimkonna tekkimist see trend ei lakanud olemast. Maa pöörlemiskiirus ümber oma telje aeglustub pidevalt. Ajakiri Journal for the History of Astronomy avaldas selle nähtuse kohta artikli 2008. aastal.

Durhami ülikoolis (Suurbritannia) töötav Stephenson analüüsis selleks, et olla täiesti kindel ja hüpoteesi kinnitanud, sadu viimase 2,7 tuhande aasta jooksul toimunud varjutusi. Vana-Babüloni savitahvlitel on kõik kiilkirjas kirja pandud taevanähtused väga üksikasjalikult kirjeldatud. Teadlased märkisid üles nii sündmuse aja kui ka selle täpse kuupäeva. Veel üks omadus - täielikku päikesevarjutust Maal ei täheldata nii sageli, vaid kord 300 aasta jooksul. Sel hetkel on Päike täielikult Maa taga peidus ja mitmeks minutiks laskub sellele täielik pimedus. Väga sageli kirjeldasid iidsed teadlased suure täpsusega nii varjutuse algust kui ka selle lõppu. Ja neid andmeid kasutas kaasaegne astronoom, et määrata kindlaks meie tähe asukoht Maa suhtes.

Babüloonia kalendri kuupäevade ümberarvutamine toimus spetsiaalselt koostatud tabelite järgi, mis hõlbustas tööd. Just need andmed võimaldavad astronoomidel suure täpsusega määrata. Kuidas toimus Maa aeglustumine? Õiged andmed selle asukoha kohta Päikese suhtes, võimaldavad teil määrata selle asukoha hetkel, mil see Päikesest mööda läheb. Planeedi trajektoor ümber Päikese sõltub liikumisest ümber oma telje. Maapealne aeg, mis tuletatakse sellest sõltuvusest, on iseseisev suurus. See universaalaeg on üldtunnustatud näitaja, mille arvutamisel lähtutakse sellest, kuidas Maa pöörleb ümber oma telje ja millises asendis see Päikese suhtes on. See universaalne aeg nihkub pidevalt tagasi, kuna igal aastal lisandub aastale üks sekund, mis on tingitud just nimelt Maa aeglustusprotsessist. Ja nagu selgus, muutub erinevus maapealse ja universaalse aja vahel aina suuremaks, olenevalt sellest, kui kaua aega tagasi päikesevarjutus toimus. See võib tähendada ainult üht – iga aastatuhat lisab päevale koguni 0,002 sekundit. Neid andmeid kinnitavad ka Maa orbiidile saadetud satelliitlaboritest tehtud muudatused.

Aeglustusmäär on täielikult kooskõlas Ühendkuningriigi teadlase arvutustega. Ja ajal, mil täheldati Babüloni tsivilisatsiooni õitsengut, kestis päev maa peal mõnevõrra vähem, erinevus moodsad ajad oli 0,04 sekundit. Ja selle napi hälbe arvutas Stephenson välja tänu sellele, et ta suutis võrrelda universaalaega ja hinnata sellesse kogunenud vigu. Kuna aastast 700 kuni tänapäevani on möödunud umbes miljon päeva, siis võiksime oma elektroonilisi kellasid tõlkida 7 tunni võrra, nii palju aega lisandus Maa ümber oma telje pöörlemise ajale.

Viimased aastad on muutunud Maa jaoks erandiks, sel ajal päev praktiliselt ei pikene ja Maa liigub edasi ühtlase kiirusega. Maa sees olevad massid võisid hakata kompenseerima mõjust tingitud kõikumisi magnetväli Kuu. Ja planeedi liikumise kiirenemise võis põhjustada näiteks 2004. aasta Argentina maavärin, mille järel lühenes päev 8 miljondiksekundi võrra. Ajaloo lühim päev registreeriti 2003. aastal, mil neil polnud isegi 24 tundi (1005 sekundist ei piisanud). Maa pöörlemist uuriv rahvusvaheline teenistus ja geofüüsikud jälgivad pingsalt maakera pöörlemiskiiruse aeglustumise probleemi ja selle liikumist mõjutavaid protsesse. See annab ju vastused paljudele globaalsetele küsimustele, mis on seotud planeedi ehituse ja süvastruktuurides – vahevöös ja tuumas – toimuvate protsessidega. Mis hõlmab uuringuid ja teaduslik tegevus seismoloogid ja geofüüsikud.

Maa on pidevas liikumises: pöörleb ümber oma telje ja ümber päikese. Just tänu sellele toimub Maal päeva ja öö vaheldumine, aga ka aastaaegade vaheldumine. Räägime lähemalt, kui kiiresti Maa ümber oma telje liigub ja milline on Maa kiirus ümber Päikese.

Millise kiirusega Maa pöörleb?

23 tunni, 56 minuti ja 4 sekundiga teeb meie planeet täieliku tiiru ümber oma telje, nii et seda pöörlemist nimetatakse igapäevaseks. Kõik teavad, et teatud aja jooksul Maal on päeval aega ööks muutuda.

Ekvaatoril on suurim pöörlemiskiirus 1670 km / h. Kuid seda kiirust ei saa nimetada konstantseks, kuna see on planeedi erinevates kohtades erinev. Näiteks madalaim kiirus on põhja- ja lõunapoolusel – see võib langeda nulli.

Maa pöörlemiskiirus ümber Päikese on ligikaudu 108 000 km/h ehk 30 km/s. Orbiidil ümber Päikese ületab meie planeet 150 ml. km. Meie planeet teeb tähe ümber täieliku pöörde 365 päeva, 5 tunni, 48 minuti ja 46 sekundiga, seega on iga neljas aasta liigaasta, st ühe päeva võrra pikem.

Maa kiirust peetakse suhteliseks väärtuseks: seda saab arvutada ainult Päikese, tema enda telje suhtes, Linnutee. See on ebastabiilne ja kipub teise ruumiobjekti suhtes muutuma.

Huvitav fakt on see, et aprilli ja novembri päeva kestus erineb tavapärastest 0,001 s võrra.