Влияние вращения земли на движение тел. Влияние вращения земли на равновесие и движение тел. Почему сменяются времена года

При решении большинства технических задач мы считаем си­стему отсчета, связанную с Землей, неподвижной (инерциальной). Тем самым мы не учитываем суточное вращение Земли и ее движение по орбите вокруг Солнца. Таким образом, считая систему отсчета, связанную с Землей, инерциальной, мы по существу прене­брегаем ее суточным вращением вместе с Землей по отноше­нию к звездам. Это вращение происходит со скоростью: 1 оборот за 23 часа 56 минут 4 секунды, т. е. с угловой скоростью

Исследуем, как сказывается такое довольно медленное вращение на равновесии и движении тел.

1. Относительный покой на поверхности Земли. Сила тяжести. Рассмотрим материальную точку, лежащую на неподвижной относительно Земли гладкой «горизонтальной» плоскости (рис.13). Условие ее равновесия по отношению к Земле состоит в том, что , где - сила притяжения Земли, - реакция плоскости, -переносная сила инерции. Так как , то сила имеет только нормальную составляющую, направленную перпендикулярно к оси вра­щения Земли. Сложим силы и введем обозначение

Рис.13

Тогда на точку М будут действовать две силы и , уравно­вешивающие друг друга. Сила и представляет собою ту силу, ко­торую мы называем силой тяжести.

На­правление силы будет направлением верти­кали в данном пункте поверхности, а плоскость, перпендикулярнаяк и будет горизонтальной плоскостью. По модулю (r - расстояние точки М от земной оси) и величина малая по сравнению с , так как величина очень мала. Направление силы мало отличается от направления .

При взвешивании тел мы определяем силу , т.к. именно с такой силой тело давит на тело весов. То есть, вводя в уравнения равновесия силу тяжести , мы вводим в них и силу , т.е. фак­тически учитываем влияние вращения Земли.

Поэтому при состав­лении уравнений равновесия тел по отношению к Земле ника­ких поправок на вращение Земли вводить не надо. В этом смысле равновесие по отношению к Земле можно считать абсолютным.

а) Движение по земной поверхности. При движении точки по меридиану в северном полушарии с севера на юг кориолисово ускорение направлено на восток, а сила - на запад. При движении с юга на север сила будет, очевидно, направлена на восток. В обоих случаях, как мы видим, эта сила будет отклонять точку вправо от направления ее движения. Если точка движется по параллели на восток, то ускорение будет направлено вдоль радиуса МС параллели (рис.14), а сила в противоположную сторону. Вертикальная составляющая этой силы (вдоль ОМ) будет несколько изменять вес тела, а горизонтальная составляю­щая будет направлена к югу и будет отклонять точку тоже вправо от на­правления движения. Аналогичный ре­зультат получим при движении по па­раллели на запад.

Рис.14

Отсюда заключаем, что в север­ном полушарии тело, движущееся вдоль земной поверхности по любо­му направлению будет вследствие вращения Земли отклоняться вправо от направления движения. В южном полушарии отклонение будет происхо­дить влево.

Этим обстоятельством объясняется то, что реки, текущие в северном по­лушарии, подмывают правый берег (закон Бэра). В этом же при­чина отклонений ветров постоянного направления (пассаты) и мор­ских течений.

Почему земля вращается вокруг своей оси? Почему, при наличии трения, за миллионы лет она не остановилась (а может быть она и останавливалась и вращалась в другую сторону и не раз)? Чем определяется дрейф континентов? В чем причина землетрясений? Почему вымерли динозавры? Как научно объяснить периоды оледенений? В чем или точнее как научно объяснить эмпирическую астрологию? Попробуйте ответить последовательно на эти вопросы.

Тезисы

1. Причиной вращения планет вокруг своей оси является внешний источник энергии - Солнце.
2. Механизм вращения следующий:
   • Солнце нагревает газообразную и жидкую фазы планет (атмосфера и гидросфера).
   • В результате неравномерности нагрева возникают ‘воздушные’ и ‘морские’ течения, которые посредством взаимодействия с твердой фазой планеты начинают ее раскручивать в ту или иную сторону.
   • Конфигурация твердой фазы планеты, как лопатки турбины, определяет направление и скорость вращения.
3. Если твердая фаза не достаточно монолитна и тверда, то происходит ее перемещение (дрейф континентов).
4. Перемещение твердой фазы (дрейф континентов) может привести к ускорению или замедлению вращения вплоть до перемены направления вращения и т.д. Возможны колебательные и прочие эффекты.
5. В свою очередь, аналогично перемещаемая твердая верхняя фаза (земная кора) взаимодействует с нижележащими более стабильными в смысле вращения слоями Земли. На границе контакта выделяется большое количество энергии в виде тепла. Это тепловая энергия, по-видимому, и является одной из основных причин нагрева Земли. И эта граница является одним из районов, где происходит образование горных пород и минералов.
6. Все эти ускорения и замедления имеют долговременное действие (климат), и кратковременное действие (погода), и не только метеорологическое, но и геологическое, биологическое, генетическое.

Подтверждения

Пояс землетрясений не что иное, как гигантская гармошка, которая под действием растягивающих и сжимающих переменных сил постоянно находится в движении.

Следя за ветрами и течениями можно определить точки (районы) приложения раскручивающих и тормозящих сил и далее используя предварительно построенную математическую модель участка местности, можно математически строго, по сопромату рассчитать землетрясения!

Получают объяснение суточные колебания магнитного поля Земли, возникают совершено иные объяснения геологических и геофизических явлений, возникают дополнительные факты для анализа гипотез о происхождении планет солнечной системы.

Получает объяснение образование таких геологических образований, как островные дуги, например Алеутские или Курильские острова. Дуги образуются со стороны противоположной действию морских и ветровых сил, как результат взаимодействия подвижного континента (например, Евразия) с менее подвижной океанской корой (например, Тихий океан). При этом океанская кора не передвигается под материковую, а наоборот материк, надвигается на океан, и только в тех местах, где океанская кора передает усилия на другой континент (в данном примере Америка) океанская кора может подвигаться под континент и здесь дуг не образуется. В свою очередь, аналогично Американский континент передает усилия на кору Атлантического океана и через нее на Евразию и Африку, т.е. круг замкнулся.

Подтверждением такого перемещения является блочная структура разломов дна Тихого и Атлантического океана, перемещения происходят блоками вдоль направления действия сил.

Получают объяснения некоторые факты:

• почему вымерли динозавры (изменилась, уменьшилась скорость вращения и значительно увеличилась продолжительность дня возможно до полной перемены направления вращения);
• почему происходили периоды оледенений;
• почему у некоторых растений иной генетически определенный световой день.

Через генетику получает объяснение и такая эмпирически алхимическая астрология.

Экологические проблемы, связанные даже с незначительным изменением климата, через морские течения могут существенно повлиять на биосферу Земли.

Мощность солнечного излучения при подходе к Земле огромна ~ 1.5 квт.ч/м

В действительности даже морская поверхность не соответствует форме геоида. Форма, которую мы видим в разрезе, является той самой более или менее уравновешенной гравитационной формой, какую достиг земной шар.

Существуют и локальные отклонения от геоида. Например, Гольфстрим возвышается над окружающей поверхностью воды на 100-150 см, возвышено Саргассово море и, наоборот понижен уровень океана у Багамских островов и над желобом Пуэрто-Рико. Причиной этих небольших различий являются ветры и течения. Восточные пассатные ветры гонят воду в западную часть Атлантики. Гольфстрим уносит этот избыток воды, поэтому его уровень выше уровня окружающих вод. Уровень Саргассова моря выше потому, что оно является центром круговорота течений и в него со всех сторон нагоняется вода.

Тектоническая схема и система течений Атлантического океана.

1- Гольфстрим, 2 и 3 - экваториальные течения (Северное и Южное Пассатные течения), 4 - Антильское, 5 - Карибское, 6 - Канарское, 7 - Португальское, 8 - Северо-Атдантическое, 9 - Ирмингера, 10 - Норвежское, 11 - Восточно-Гренландское, 12 - Западно-Гренландское, 13 - Лабрадорское, 14 - Гвинейское, 15 - Бенгельское, 16 - Бразильское, 17 - Фолклендское, 18 - Антарктическое циркумполярное течение (АЦП)

(по данным лазерных спутниковых наблюдений за последние 15 лет)

Как известно, ген более - менее стабильное образование. Для получения мутаций необходимы значительные внешние воздействия: радиационное (облучение), химическое воздействие (отравление), биологическое воздействие (инфекции и болезни). Таким образом, в гене, как по аналогии в годовых кольцах растений, фиксируются вновь приобретенные мутации. Особенно это известно на примере растений, имеются растения с длинным и с коротким световым днем. А это уже прямо свидетельствует о продолжительности соответствующего светового периода, когда образовался данный вид.

.

Некоторые гипотезы и выводы, вытекающие из данной теории вращения Земли

В 1754 г немецкий философ И.Кант объяснял изменения ускорения движения Луны тем, что приливные горбы, образуемые Луной на Земле, в следствие трения увлекаются вместе с твердым телом Земли в направлении вращении Земли (см рисунок). Притяжение Луной этих горбов в сумме дает пару сил, тормозящую вращение Земли. Далее математическая теория “векового замедления” вращения Земли была развита Дж.Дарвином .

С точки зрения данной теории, инопланетная цивилизация если и зародилась, то не на Марсе, а на Венере. И следует искать не марсиан, а потомков Венериан, которыми мы же, может быть, в какой-то степени и являемся.

1. Экология и климат

Таким образом, данная теория опровергает идею о постоянном (нулевом) тепловом балансе. В известных мне балансах нет энергии землетрясений, дрейфа континентов, приливов и отливов, разогрева Земли и образования горных пород, поддержания вращения Луны, биологической жизни. (Получается, что биологическая жизнь - это один из способов поглощения энергии ). Известно , что атмосфера на производство ветра использует менее 1% энергии на поддержание системы течений. В тоже время из общего количества тепла, переносимого течениями в 100 раз большая величина может быть потенциально использована. Так вот эта в 100 раз большая величина и еще энергия ветра и используются неравномерно по времени на землетрясения, тайфуны и ураганы, дрейф континентов, приливы и отливы, разогрев Земли и образование горных пород, поддержание вращения Земли и Луны и т.д.

Экологические проблемы, связанные даже с незначительным изменением климата из-за изменений морских течений, могут существенно повлиять на биосферу Земли. Всякие необдуманные (или преднамеренные в интересах какой-то одной нации) попытки изменить климат путем поворота (Северных) рек, прокладки каналов (Канин нос), строительства плотин через проливы и т.д., из-за быстроты реализации помимо прямой выгоды обязательно приведут к изменению существующего “сейсмического равновесия” в земной коре т.е. к образованию новых сейсмических зон.

Иными словами, надо сначала разобраться во всех взаимосвязях, а затем научиться управлять вращением Земли - это одна из задач дальнейшего развития цивилизации.

P.S.

Как уже отмечалось выше (см тезис №5), на границе контакта (граница Мохоровичича) выделяется большое количество энергии в виде тепла. И эта граница является одним из районов, где происходит образование горных пород и минералов. Характер реакций (химический или атомный, по-видимому даже оба) неизвестен, но на основании некоторых фактов уже можно сделать следующие выводы.

1. В.А. Волынский. “Астрономия”. Просвещение. Москва. 1971г
2. П.Г. Куликовский. “Справочник любителя астрономии”. Физматгиз. Москва. 1961г
3. С. Алексеев. “Как растут горы”. Химия и жизнь ХХI век №4. 1998г Морской энциклопедический словарь. Судостроение. Санкт Петербург. 1993г
4. Кукал “Великие загадки земли”. Прогресс. Москва. 1988г
5. И.П. Селинов “Изотопы том III”. Наука. Москва. 1970г “Вращение Земли” БСЭ том 9. Москва.
6. Д.Толмазин. “Океан в движении”. Гидрометеоиздат. 1976г
7. А. Н.Олейников “Геологические часы“. Недра. Москва. 1987г
8. Г.С.Гринберг, Д.А.Долин и др. “Арктика на пороге третьего тысячелетия“. Наука. Санкт Петербург 2000г

Наше планета пребывает в постоянном движении, она вращается вокруг Солнца и собственной оси. Земная ось - воображаемая линия, проведенная от Северного к Южному полюсу(они при вращении остаются без движения) под углом в 66 0 33 ꞌ по отношению к плоскости Земли. Люди не могут заметить момент вращения, потому что все предметы движутся параллельно, их скорость такая же. Это выглядело бы точно также, как если бы мы плыли на корабле и не замечали движение предметов и объектов на нем находящихся.

Полный оборот вокруг оси завершается в течении одних звездных суток, состоящих из 23 часов 56 минут и 4 секунд. За этот промежуток то одна, то другая сторона планеты поворачивается к Солнцу, получая от него различное количество тепла и света. Помимо этого вращение Земли вокруг оси влияет на её форму (приплюснутые полюса - результат вращения планеты вокруг оси) и на отклонение при движении тел в горизонтальной плоскости (реки, течения и ветра Южного полушария отклоняются влево, Северного - вправо).

Линейная и угловая скорость вращения

(Вращение Земли )

Линейная скорость вращения Земли вокруг оси - 465 м/с или 1674 км/час в зоне экватора, по мере отдаления от него скорость постепенно замедляется, на Северном и Южном полюсах она равна нулю. Например, для граждан экваториального города Кито (столица Эквадора в Южной Америке) скорость вращения как раз 465 м/с, а для москвичей, живущих на 55-ой параллели к северу от экватора, - 260 м/с (почти в два раза меньше).

Ежегодно скорость вращения вокруг оси снижается на 4 миллисекунды, что связано с влиянием Луны на силу морских и океанических отливов и приливов. Притяжение Луны «тянет» воду в направлении, противоположном к осевому вращению Земли, образуя незначительную силу трения, замедляющую скорость вращения на 4 миллисекунды. Скорость углового вращения остается везде одинаковой, её значение - 15 градусов в час.

Почему день сменяется ночью

(Смена дня и ночи )

Время полного оборота Земли вокруг оси - одни звездные сутки (23 часа 56 минут 4 секунды), за этот временной промежуток освещенная Солнцем сторона сначала находится «во власти» дня, теневая - ночи, а затем наоборот.

Если Земля вращалась бы по другому и одна её сторона была постоянно повернута к Солнцу, то там бы была высокая температура (до 100 градусов Цельсия) и вся вода бы испарилась, на другой бы стороне - наоборот свирепствовали морозы и вода находилась под толстым слоем льда. И первые, и вторые условия были бы неприемлемы для развития жизни и существования человеческого вида.

Почему сменяются времена года

(Смена времен года на Земле )

Вследствие того что ось наклонена по отношению к земной поверхности под определенным углом, её участки получают в разное время различное количество тепла и света, что обуславливает смену времен года. По астрономическим параметрам, необходимым для определения времени года, за точки отсчета берут некоторые моменты времени: для лета и зимы это Дни солнцестояния (21 июня и 22 декабря), для весны и осени - Равноденствия (20 марта и 23 сентября). С сентября по март Северное полушарие повернуто к Солнцу меньшее количество времени и соответственно получает меньше тепла и света, здравствуй зимушка-зима, Южное полушарие в это время получает много тепла и света, да здравствует лето! Проходит 6 месяцев и Земля переходит на противоположную точку своей орбиты и уже Северное полушарие получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше - наступает лето.

Если бы Земля располагалась по отношению к Солнцу исключительно в вертикальном положении, то времен года вообще бы не существовало, ведь все точки на освещенной Солнцем половине получали бы одинаковое и равномерное количество тепла и света.

Астрономы установили, что Земля одновременно участвует в нескольких видах движения. Например, в составе она движется вокруг центра Млечного Пути, а в составе нашей Галактики участвует в межгалактическом движении. Но главных видов движения, известных человечеству с давних времён, два. Один из них — вокруг своей оси.

Следствие осевого вращения Земли

Наша планета равномерно вращается вокруг воображаемой оси. Такое движение Земли называют осевым вращением. Все объекты на земной поверхности вращаются вместе с Землёй. Вращение происходит с запада на восток, то есть против часовой стрелки, если смотреть на Землю со стороны Северного полюса. Из-за такого вращения планеты восход солнца утром происходит на востоке, а закат вечером - на западе.

Земная ось наклонена под углом 66 1/2° к плоскости орбиты, по которой планета движется вокруг Солнца. При этом ось строго в космическом пространстве: её северный конец постоянно направлен на Полярную звезду. Осевое вращение Земли определяет видимое движение звёзд и Луны по небосклону.

Вращение Земли вокруг оси оказывает большое влияние на нашу планету. Оно определяет смену дня и ночи и возникновение естественной, данной природой единицы измерения времени - суток. Это период полного оборота планеты вокруг своей оси. Длительность суток зависит от скорости вращения планеты. Согласно существующей системе исчисления времени сутки делят на 24 часа, час - на 60 минут, минуту - на 60 секунд.

Из-за осевого вращения Земли все движущиеся по её поверхности тела отклоняются от первоначального направления в Северном полушарии вправо по ходу своего движения, а в Южном - влево. В реках отклоняющая сила прижимает воду к одному из берегов. Поэтому у рек в Северном полушарии обычно более крутой правый берег, а в Южном полушарии - левый. Отклонение воздействует на направление ветров в , течений в Мировом океане.

Осевое вращение влияет на форму Земли. Наша планета не идеальный шар, она немного сжата . Поэтому расстояние от центра Земли до полюсов (полярный радиус) на 21 километр короче расстояния от центра Земли до экватора (экваториальный радиус). По этой же причине меридианы на 72 километра короче экватора.

Осевое вращение вызывает суточные изменения в поступлении солнечного света и тепла на земную поверхность, объясняет видимое движение звёзд и Луны по небосклону. Оно определяет также различие во времени в разных частях земного шара.

Всемирное время и часовые пояса

В один и тот же момент в разных частях земного шара время суток может быть разным. Но для всех точек, расположенных па одном меридиане, время одинаково. Его называют местным временем.

Для удобства отсчёта времени поверхность Земли условно разделена на 24 (по числу часов в сутках). Время внутри каждого пояса называют поясным временем. Отсчёт поясов ведётся от нулевого часового пояса. Это пояс, посередине которого проходит Гринвичский (нулевой) меридиан. Время на этом меридиане называют всемирным. В двух соседних поясах поясное время различается ровно на 1 час.

Посередине двенадцатого часового пояса, примерно по меридиану 180, проходит линия перемены дат. По обе стороны от неё часы и минуты совпадают, а календарные даты различаются на одни сутки. Если путешественник пересекает эту линию с востока на запад, то дата переводится на один день вперёд, а если с запада на восток, то возвращается на один день назад.

Как и другие планеты Солнечной системы, совершает 2 основных движения: вокруг собственной оси и вокруг Солнца. С древнейших времён именно на этих двух регулярных движениях основывались расчёты времени и способность составлять календари.

Сутки – это время вращения вокруг собственной оси. Год – обращения вокруг Солнца. Деление на месяцы также находится в прямой связи с астрономическими феноменами – их продолжительность связана с фазами Луны.

Вращение Земли вокруг собственной оси

Наша планета вращается вокруг собственной оси с запада на восток, то есть против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса.) Ось – это виртуальная прямая линия, пересекающая земной шар в районе Северного и Южного полюсов, т.е. полюса имеют фиксированное положение и не участвуют во вращательном движении, в то время как все другие точки расположения на земной поверхности вращаются, причём скорость вращения не идентична и зависит от их положения по отношению к экватору – чем ближе к экватору, тем скорость вращения выше.

Например, в районе Италии скорость вращения составляет примерно 1200 км\ч. Следствиями вращения Земли вокруг своей оси являются смена дня и ночи и видимое движение небесной сферы.

Действительно, создаётся впечатление, что звёзды и другие небесные тела ночного неба движутся в противоположном нашему с планетой движению направлении (то есть с востока на запад).

Кажется, что звёзды находятся вокруг Полярной звезды, которая расположена на воображаемой линии – продолжении земной оси в северном направлении. Движение звёзд не является доказательством того, что Земля вращается вокруг своей оси, ведь это движение могло бы быть следствием вращения небесной сферы, если считать, что планета занимает фиксированное, неподвижное положение в пространстве.

Маятник Фуко

Неопровержимое доказательство того, что Земля вращается вокруг собственной оси, было представлено в 1851 г. Фуко, который провёл известнейший эксперимент с маятником.

Представим, что, находясь на Северном полюсе, мы привели в колебательное движение маятник. Силой извне, действующей на маятник, является гравитация, при этом она не влияет на изменение направления колебаний. Если подготовить виртуальный маятник, оставляющий следы на поверхности, мы сможем удостоверится, что через некоторое время следы переместятся в направлении часовой стрелки.

Это вращение может быть связано с двумя факторами: или с вращением плоскости, на которой совершает колебательные движения маятник, или с вращением всей поверхности.

Первую гипотезу можно отбросить, принимая во внимание, что на маятнике нет сил, способных изменить плоскость колебательных движений. Отсюда следует, что вращается именно Земля, причём она совершает движения вокруг собственной оси. Этот эксперимент был проведён в Париже Фуко, он использовал огромный маятник в виде сферы из бронзы весом около 30 кг, подвешенный к 67-метровому тросу. На поверхности пола Пантеона была зафиксирована отправная точка колебательных движений.

Итак, вращается именно Земля, а не небесная сфера. Люди, ведущие с нашей планеты наблюдение за небом, фиксируют движение и Солнца, и планет, т.е. во Вселенной движутся все объекты.

Критерий времени – сутки

Сутки – это отрезок времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг собственной оси. Существует два определения понятия “сутки”. “Солнечный сутки” – это промежуток времени вращения Земли, при котором за отправную точку берётся . Другое понятие – “сидерические сутки” – подразумевает другую отправную точку – любую звезду. Продолжительность двух видов суток неидентична. Долгота сидерических суток составляет 23 ч 56 мин 4 с, долгота же солнечных суток равна 24 часам.

Различная продолжительность связана с тем, что Земля, вращаясь вокруг собственной оси, совершает и орбитальное вращение вокруг Солнца.

В принципе, продолжительность солнечных суток (хотя и принимается за 24 часа) – величина непостоянная. Это связано с тем, что движение Земли по орбите происходит с переменной скоростью. Когда Земля находится ближе к Солнцу, скорость её движения по орбите выше, по мере удаления от светила скорость понижается. В связи с этим введено такое понятие, как “средние солнечные сутки”, именно их продолжительность 24 часа.

Обращение вокруг Солнца со скоростью 107 000 км/ч

Скорость обращения Земли вокруг Солнца – второе основное движение нашей планеты. Земля движется по эллиптической орбите, т.е. орбита имеет форму эллипса. Когда находится в непосредственной близости от Земли и попадает в её тень, случаются затмения. Среднее расстояние между Землёй и Солнцем составляет примерно 150 миллионов километров. В астрономии используется единица измерения расстояний внутри Солнечной системы; её называют “астрономическая единица” (а.е.).

Скорость с которой Земля движется по орбите, равна примерно 107 000 км/ч.
Угол, образованный земной осью и плоскостью эллипса, составляет примерно 66°33’, это величина постоянная.

Если наблюдать за Солнцем с Земли, создаётся впечатление, что именно оно движется по небосклону в течении года, проходя через звёзды и , составляющие Зодиак. На самом деле Солнце также проходит и через созвездие Змееносца, но оно не относится к Зодиакальному кругу.