Средната скорост на земята около слънцето. Времето и скоростта на въртене на земята около слънцето и нейната ос

Нашата планета е в постоянно движение, върти се около Слънцето и собствената си ос. Земната ос е въображаема линия, прекарана от северния към южния полюс (те остават неподвижни по време на въртене) под ъгъл 66 0 33 ꞌ спрямо равнината на Земята. Хората не могат да забележат момента на въртене, защото всички обекти се движат успоредно, скоростта им е еднаква. Би изглеждало точно така, както ако плаваме на кораб и не забелязваме движението на предмети и предмети по него.

Пълен оборот около оста се извършва в рамките на един звезден ден, състоящ се от 23 часа 56 минути и 4 секунди. През този период първо едната или другата страна на планетата се обръща към Слънцето, получавайки различно количество топлина и светлина от него. В допълнение, въртенето на Земята около оста й влияе върху нейната форма (сплесканите полюси са резултат от въртенето на планетата около оста й) и отклонението, когато телата се движат в хоризонталната равнина (реките, теченията и ветровете на южното полукълбо се отклоняват към вляво, на северното полукълбо вдясно).

Линейна и ъглова скорост на въртене

(Въртене на Земята)

Линейната скорост на въртене на Земята около оста й е 465 m/s или 1674 km/h в зоната на екватора, докато се отдалечавате от нея, скоростта постепенно намалява, на северния и южния полюс е нула. Например, за жителите на екваториалния град Кито (столицата на Еквадор в Южна Америка) скоростта на въртене е точно 465 m/s, а за московчани, живеещи на 55-ия паралел на север от екватора, тя е 260 m/s. (почти наполовина по-малко).

Всяка година скоростта на въртене около оста намалява с 4 милисекунди, което се дължи на влиянието на Луната върху силата на морските и океанските приливи и отливи. Гравитацията на Луната "дърпа" водата в посока, обратна на аксиалното въртене на Земята, създавайки лека сила на триене, която забавя скоростта на въртене с 4 милисекунди. Скоростта на ъглово въртене остава една и съща навсякъде, нейната стойност е 15 градуса на час.

Защо денят отстъпва място на нощта?

(Смяната на нощта и деня)

Времето за пълно завъртане на Земята около нейната ос е един звезден ден (23 часа 56 минути 4 секунди), през този период от време страната, осветена от Слънцето, е първа „в силата“ на деня, страната на сянката е под контрола на нощта, а след това обратно.

Ако Земята се въртеше различно и едната й страна беше постоянно обърната към Слънцето, тогава щеше да има висока температура (до 100 градуса по Целзий) и цялата вода щеше да се изпари; от другата страна, напротив, щеше да бушува скреж и водата ще бъде под дебел слой лед. И първото, и второто условие биха били неприемливи за развитието на живота и съществуването на човешкия вид.

Защо сезоните се сменят?

(Смяна на сезоните на Земята)

Поради факта, че оста е наклонена спрямо земната повърхност под определен ъгъл, нейните части получават различно количество топлина и светлина по различно време, което предизвиква смяната на сезоните. Според астрономическите параметри, необходими за определяне на времето от годината, определени моменти от времето се приемат като отправни точки: за лятото и зимата това са дните на слънцестоенето (21 юни и 22 декември), за пролетта и есента - равноденствията (20 март). и 23 септември). От септември до март Северното полукълбо е обърнато към Слънцето за по-малко време и съответно получава по-малко топлина и светлина, здравей зима-зима, Южното полукълбо по това време получава много топлина и светлина, да живее лятото! Минават 6 месеца и Земята се премества в противоположната точка на своята орбита и Северното полукълбо получава повече топлина и светлина, дните стават по-дълги, Слънцето се издига по-високо - идва лятото.

Ако Земята беше разположена по отношение на Слънцето в изключително вертикално положение, тогава сезоните изобщо не биха съществували, тъй като всички точки на половината, осветени от Слънцето, биха получили еднакво и равномерно количество топлина и светлина.

Земята е постоянно в движение, въртейки се около Слънцето и около собствената си ос. Това движение и постоянният наклон на земната ос (23,5°) определя много от ефектите, които наблюдаваме като нормални явления: нощта и деня (поради въртенето на Земята около оста си), смяната на сезоните (поради наклон на земната ос) и различен климат в различните райони. Глобусите могат да се въртят и оста им е наклонена като оста на Земята (23,5°), така че с помощта на глобус можете да проследите доста точно движението на Земята около оста си, а с помощта на системата Земя-Слънце вие може да проследи движението на Земята около Слънцето.

Въртене на Земята около оста си

Земята се върти около собствената си ос от запад на изток (по посока обратна на часовниковата стрелка, гледана от Северния полюс). На Земята са нужни 23 часа, 56 минути и 4,09 секунди, за да извърши едно пълно завъртане около собствената си ос. Денят и нощта са причинени от въртенето на Земята. Ъгловата скорост на въртене на Земята около нейната ос или ъгълът, под който се завърта всяка точка от земната повърхност, е еднаква. За един час е 15 градуса. Но линейната скорост на въртене навсякъде по екватора е приблизително 1669 километра в час (464 m/s), намалявайки до нула на полюсите. Например, скоростта на въртене на ширина 30° е 1445 km/h (400 m/s).
Ние не забелязваме въртенето на Земята по простата причина, че успоредно и едновременно с нас всички обекти около нас се движат с еднаква скорост и няма „относителни“ движения на обекти около нас. Ако например един кораб се движи равномерно, без ускорение и спиране, през морето в тихо време без вълни по повърхността на водата, ние изобщо няма да усетим как се движи такъв кораб, ако сме в каюта без илюминатор, тъй като всички предмети в кабината ще се движат успоредно с нас и кораба.

Движение на Земята около Слънцето

Докато Земята се върти около собствената си ос, тя също се върти около Слънцето от запад на изток обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа от северния полюс. На Земята е необходима една звездна година (около 365,2564 дни), за да направи едно пълно завъртане около Слънцето. Пътят на Земята около Слънцето се нарича земна орбитаи тази орбита не е идеално кръгла. Средното разстояние от Земята до Слънцето е приблизително 150 милиона километра, като това разстояние варира до 5 милиона километра, образувайки малка овална орбита (елипса). Точката от орбитата на Земята, която е най-близо до Слънцето, се нарича Перихелий. Земята преминава тази точка в началото на януари. Най-отдалечената от Слънцето точка от орбитата на Земята се нарича Афелион. Земята преминава тази точка в началото на юли.
Тъй като нашата Земя се движи около Слънцето по елиптичен път, скоростта по орбитата се променя. През юли скоростта е минимална (29,27 км/сек) и след преминаване на афелия (горната червена точка в анимацията) започва да се ускорява, а през януари скоростта е максимална (30,27 км/сек) и започва да забавя след преминаване перихелий (долна червена точка).
Докато Земята прави един оборот около Слънцето, тя изминава разстояние, равно на 942 милиона километра за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9,5 секунди, тоест ние се движим заедно със Земята около Слънцето със средна скорост 30 км в секунда (или 107 460 км в час), а в същото време Земята се завърта около собствената си ос веднъж на всеки 24 часа (365 пъти годишно).
Всъщност, ако разгледаме движението на Земята по-стриктно, то е много по-сложно, тъй като Земята се влияе от различни фактори: въртенето на Луната около Земята, привличането на други планети и звезди.

Седите, стоите или лежите, докато четете тази статия и не усещате, че Земята се върти около оста си с главоломна скорост – приблизително 1700 км/ч на екватора. Скоростта на въртене обаче не изглежда толкова висока, когато се преобразува в km/s. Резултатът е 0,5 km/s - едва забележимо изражение на радара, в сравнение с другите скорости около нас.

Точно както другите планети в Слънчевата система, Земята се върти около Слънцето. И за да остане в орбитата си, се движи със скорост 30 км/сек. Венера и Меркурий, които са по-близо до Слънцето, се движат по-бързо, Марс, чиято орбита минава зад орбитата на Земята, се движи много по-бавно.

Но и Слънцето не стои на едно място. Нашата галактика Млечен път е огромна, масивна и също подвижна! Всички звезди, планети, газови облаци, прахови частици, черни дупки, тъмна материя – всичко това се движи спрямо общ център на масата.

Според учените Слънцето се намира на разстояние 25 000 светлинни години от центъра на нашата галактика и се движи по елиптична орбита, като прави пълен оборот на всеки 220–250 милиона години. Оказва се, че скоростта на Слънцето е около 200–220 km/s, което е стотици пъти повече от скоростта на Земята около оста й и десетки пъти повече от скоростта на нейното движение около Слънцето. Ето как изглежда движението на нашата Слънчева система.

Стационарна ли е галактиката? Не отново. Гигантските космически обекти имат голяма маса и следователно създават силни гравитационни полета. Дайте малко време на Вселената (а ние я имаме от около 13,8 милиарда години) и всичко ще започне да се движи в посока на най-голяма гравитация. Ето защо Вселената не е еднородна, а се състои от галактики и групи от галактики.

Какво означава това за нас?

Това означава, че Млечният път е притеглен към себе си от други галактики и групи от галактики, разположени наблизо. Това означава, че масивните обекти доминират в процеса. А това означава, че не само нашата галактика, но и всички около нас са повлияни от тези „трактори“. Все по-близо сме до разбирането какво се случва с нас в космоса, но все още ни липсват факти, например:

• какви са били първоначалните условия, при които е възникнала Вселената;
• как различните маси в галактиката се движат и променят във времето;
• как са се образували Млечният път и околните галактики и клъстери;
• и как се случва сега.

Има обаче един трик, който ще ни помогне да го разберем.

Вселената е изпълнена с космическо микровълново фоново лъчение с температура 2,725 K, което се е запазило от Големия взрив. Тук-там има малки отклонения - около 100 μK, но общият температурен фон е постоянен.

Това е така, защото Вселената се е образувала от Големия взрив преди 13,8 милиарда години и все още се разширява и охлажда.

380 000 години след Големия взрив Вселената се охлади до такава температура, че образуването на водородни атоми стана възможно. Преди това фотоните постоянно взаимодействаха с други плазмени частици: сблъскваха се с тях и обменяха енергия. Тъй като Вселената се охлаждаше, имаше по-малко заредени частици и повече пространство между тях. Фотоните можеха да се движат свободно в пространството. CMB радиацията е фотони, които са били излъчени от плазмата към бъдещото местоположение на Земята, но са избегнали разсейване, тъй като рекомбинацията вече е започнала. Те достигат до Земята през пространството на Вселената, което продължава да се разширява.

Можете сами да „видите“ това излъчване. Смущенията, които възникват на празен телевизионен канал, ако използвате обикновена антена, която прилича на заешки уши, са 1%, причинени от CMB.

Все пак температурата на реликтния фон не е еднаква във всички посоки. Според резултатите от изследванията на мисията "Планк" температурата се различава леко в противоположните полукълба на небесната сфера: тя е малко по-висока в части от небето южно от еклиптиката - около 2,728 К, и по-ниска в другата половина - около 2,722 К.

Тази разлика е почти 100 пъти по-голяма от другите наблюдавани температурни вариации в CMB и е подвеждаща. Защо се случва това? Отговорът е очевиден - тази разлика не се дължи на флуктуации в космическото микровълново фоново излъчване, тя се появява, защото има движение!

Когато се приближите до източник на светлина или той се приближи до вас, спектралните линии в спектъра на източника се изместват към къси вълни (виолетово изместване), когато се отдалечавате от него или той се отдалечава от вас, спектралните линии се изместват към дълги вълни (червено изместване ).

Излъчването на CMB не може да бъде повече или по-малко енергично, което означава, че се движим в пространството. Ефектът на Доплер помага да се определи, че нашата Слънчева система се движи спрямо CMB със скорост от 368 ± 2 km/s, а локалната група от галактики, включително Млечния път, галактиката Андромеда и галактиката Триъгълник, се движи с скорост от 627 ± 22 km/s спрямо CMB. Това са така наречените пекулярни скорости на галактиките, които възлизат на няколкостотин km/s. В допълнение към тях има и космологични скорости, дължащи се на разширяването на Вселената и изчислени според закона на Хъбъл.

Благодарение на остатъчната радиация от Големия взрив можем да наблюдаваме, че всичко във Вселената непрекъснато се движи и променя. И нашата галактика е само част от този процес.

Много от характеристиките на живота, познати ни от детството, са резултат от процеси в космически мащаб. Смяната на деня и нощта, сезоните, продължителността на периода, през който Слънцето е над хоризонта, са свързани с това как и с каква скорост се върти Земята, с особеностите на нейното движение в космоса.

Въображаема линия

Оста на всяка планета е спекулативна конструкция, създадена за удобство при описване на движението. Ако мислено начертаете линия през полюсите, това ще бъде оста на Земята. Въртенето около нея е едно от двете основни движения на планетата.

Оста не прави 90º с равнината на еклиптиката (равнината около Слънцето), а се отклонява от перпендикуляра с 23º27". Смята се, че планетата се върти от запад на изток, тоест обратно на часовниковата стрелка. Точно това движението му около оста изглежда така, когато се наблюдава на северния полюс.

Неопровержимо доказателство

Някога се смяташе, че нашата планета е неподвижна и звездите, фиксирани в небето, се въртят около нея. Доста дълго време в историята никой не се е интересувал от скоростта, с която Земята се върти в орбита или около своята ос, тъй като самите понятия за „ос“ и „орбита“ не се вписват в научните познания от този период. Експериментално доказателство за това, че Земята се движи постоянно около своята ос, е получено през 1851 г. от Жан Фуко. Най-накрая убеди всички, които все още се съмняваха в това през предишния век.

Експериментът е проведен под купол, в който са поставени махало и кръг с деления. Като се люлееше, махалото изместваше няколко степени с всяко ново движение. Това е възможно само ако планетата се върти.

Скорост

Колко бързо се върти Земята около оста си? Трудно е да се даде недвусмислен отговор на този въпрос, тъй като скоростта на различните географски точки не е еднаква. Колкото по-близо до екватора е областта, толкова по-висока е тя. В италианския регион стойността на скоростта например се оценява на 1200 км/ч. Средно планетата изминава 15º за час.

Продължителността на деня е свързана със скоростта на въртене на Земята. Продължителността на времето, през което нашата планета прави едно завъртане около оста си, се определя по два начина. За определяне на така наречения сидеричен или сидеричен ден всяка звезда, различна от Слънцето, се избира като отправна система. Те са с продължителност 23 часа 56 минути и 4 секунди. Ако нашето светило се вземе за отправна точка, тогава денят се нарича слънчев. Средната им продължителност е 24 часа. Тя варира донякъде в зависимост от положението на планетата спрямо звездата, което влияе както на скоростта на въртене около оста си, така и на скоростта, с която Земята се върти в орбита.

Около центъра

Второто най-важно движение на планетата е нейното „обикаляне“ в орбита. Постоянното движение по леко удължена траектория се усеща от хората най-често поради смяната на сезоните. Скоростта, с която Земята се движи около Слънцето, се изразява за нас предимно в единици време: едно завъртане отнема 365 дни 5 часа 48 минути 46 секунди, тоест една астрономическа година. Точната цифра ясно обяснява защо на всеки четири години има допълнителен ден през февруари. Той представлява сумата от часове, натрупани през това време, които не са включени в приетите 365 дни в годината.

Характеристики на траекторията

Както вече беше отбелязано, скоростта, с която Земята се върти в орбита, е свързана с характеристиките на последната. Траекторията на планетата се различава от идеалния кръг, тя е леко удължена. В резултат на това Земята или се приближава до звездата, или се отдалечава от нея. Когато планетата и Слънцето са разделени на минимално разстояние, това положение се нарича перихелий. Максималното разстояние съответства на афелия. Първият се пада на 3 януари, вторият на 5 юли. И за всяка от тези точки въпросът: „С каква скорост се върти Земята в орбита?“ - има свой отговор. За афелия е 29,27 km/s, за перихелия е 30,27 km/s.

Дължина на деня

Скоростта, с която Земята се върти по своята орбита, и като цяло движението на планетата около Слънцето, имат редица последствия, които определят много от нюансите на нашия живот. Например, тези движения влияят на продължителността на деня. Слънцето постоянно променя позицията си в небето: точките на изгрев и залез се изместват, височината на звездата над хоризонта по обяд става малко по-различна. В резултат на това се променя продължителността на деня и нощта.

Тези две стойности съвпадат само в равноденствието, когато центърът на Слънцето пресича небесния екватор. Наклонът на оста се оказва неутрален по отношение на звездата и нейните лъчи падат вертикално върху екватора. Пролетното равноденствие се пада на 20-21 март, есенното на 22-23 септември.

Слънцестоене

Веднъж годишно денят достига максималната си дължина, а шест месеца по-късно достига своя минимум. Тези дати обикновено се наричат ​​слънцестоене. Лятото е на 21-22 юни, а зимата - на 21-22 декември. В първия случай нашата планета е разположена по такъв начин спрямо звездата, че северният край на оста гледа по посока на Слънцето. В резултат на това лъчите падат вертикално върху и осветяват целия регион отвъд Арктическия кръг. В южното полукълбо, напротив, слънчевите лъчи достигат само до зоната между екватора и полярния кръг.

По време на зимното слънцестоене събитията протичат точно по същия начин, само полукълбата сменят ролите си: Южният полюс е осветен.

Сезони

Орбиталната позиция влияе повече от това колко бързо Земята се движи около Слънцето. В резултат на промените в разстоянието, което я отделя от звездата, както и наклона на оста на планетата, слънчевата радиация се разпределя неравномерно през годината. А това от своя страна предизвиква смяната на сезоните. Освен това продължителността на зимното и лятното полугодие е различна: първото е 179 дни, а второто - 186. Това несъответствие се дължи на същия наклон на оста спрямо равнината на еклиптиката.

Леки колани

Орбитата на Земята има и друго следствие. Годишното движение води до промяна в позицията на Слънцето над хоризонта, в резултат на което на планетата се образуват пояси на осветяване:

Горещите региони са разположени на 40% от територията на Земята, между Южния и Северния тропик. Както подсказва името, това е мястото, където идва по-голямата част от топлината.

Умерените зони - между Арктическия кръг и тропиците - се характеризират с ясно изразена смяна на сезоните.

Полярните зони, разположени отвъд арктическите кръгове, се характеризират с ниски температури през цялата година.

Движението на планетите като цяло и в частност скоростта, с която Земята обикаля, оказва влияние и върху други процеси. Сред тях са течението на реките, смяната на сезоните и определени ритми на живот на растенията, животните и хората. В допълнение, въртенето на Земята, поради влиянието си върху осветеността и повърхностната температура, влияе върху селскостопанската работа.

Днес в училище се изучава каква е скоростта на въртене на Земята, какво е разстоянието й до Слънцето и други характеристики, свързани с движението на планетата. Ако се замислите обаче, те изобщо не са очевидни. Когато подобна мисъл ми хрумне, бих искал искрено да благодаря на тези учени и изследователи, които до голяма степен благодарение на необикновения си ум успяха да открият законите на космическия живот на Земята, да ги опишат и след това да ги докажат и обяснят към останалия свят.

Независимо от факта, че постоянните движения на нашата планета обикновено са незабележими, различни научни факти отдавна са доказали, че планетата Земя се движи по своя строго определена траектория не само около самото Слънце, но и около собствената си ос. Това е, което определя масата от природни явления, наблюдавани от хората всеки ден, като смяната на времето на деня и нощта. Дори в този момент, четейки тези редове, вие сте в постоянно движение, движение, което е причинено от движението на вашата родна планета.

Непостоянно движение

Интересно е, че самата скорост на Земята не е постоянна стойност по причини, които учените, за съжаление, все още не са успели да обяснят, но със сигурност се знае, че всеки век Земята леко забавя скоростта на нормално въртене със стойност, равна приблизително на 0,0024 секунди. Смята се, че подобна аномалия е пряко свързана с определено лунно привличане, което определя приливите и отливите, на които нашата планета също изразходва значителна част от собствената си енергия, което „забавя“ нейното индивидуално въртене. Така наречените приливни издатини, движещи се както обикновено в посока, обратна на курса на Земята, предизвикват появата на определени сили на триене, които в съответствие със законите на физиката са основният спирачен фактор в такава мощна космическа система като Земята.

Разбира се, всъщност няма ос, това е въображаема права линия, която помага да се правят изчисления.

За един час се смята, че Земята се завърта на 15 градуса. Не е трудно да се познае колко време е необходимо, за да се завърти напълно около оста си: 360 градуса - за един ден за 24 часа.

Ден в 23ч

Ясно е, че Земята се върти около собствената си ос за познатите на хората 24 часа – един обикновен земен ден, или по-точно – за 23 часа минути и почти 4 секунди. Движението неизменно става от западната към източната част и нищо друго. Не е трудно да се изчисли, че при такива условия скоростта на екватора ще достигне около 1670 километра в час, като постепенно ще намалява с приближаването към полюсите, където плавно отива до нула.

Невъзможно е да се открие с невъоръжено око въртенето, извършвано от Земята с такава гигантска скорост, защото всички околни обекти се движат заедно с хората. Всички планети в Слънчевата система претърпяват подобни движения. Например Венера има много по-ниска скорост на движение, поради което нейните дни се различават от тези на Земята повече от двеста четиридесет и три пъти.

За най-бързите известни днес планети се считат Юпитер и планетата Сатурн, завършващи пълното си завъртане около оста си съответно за десет и десет и половина часа.

Трябва да се отбележи, че въртенето на Земята около нейната ос е изключително интересен и неизвестен факт, който изисква по-задълбочено проучване от учени от цял ​​свят.