Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта
счетчик сайта
Размер шрифта:

Кратко:

Маятник Фуко

Неопровержимое доказательство того, что Земля вращается вокруг собственной оси, было представлено в 1851г. 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 привести в движение маятник, оставляющий следы на поверхности, перпендикулярной плоскости раскачивания маятника мы сможем удостовериться, что через некоторое время следы переместятся в направлении часовой стрелки.

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

Такой физический 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, поскольку вращается именно Земля, а не небесная сфера, при наблюдении за небом, мы видим движение и Солнца, и планет, т.е. во Вселенной движутся все объекты.

Экватор и эклиптика

На рисунке изображены взаимные положения эклиптики и небесного экватора. В месте их пересечений отмечены точки равноденствия.

Взаимные положения эклиптики и небесного экватора

Угол 23°27', образуемый экватором и плоскостью эклиптики, определяет наклон оси вращения Земли, в результате которого происходит смена времен года.

Различные типы года

Аномалистический год опреде-ляется как интервал времени между двумя последовательными проходами Землей перигелия в течение своего обращения. Его продолжительность составляет 365 сут. 6 ч 13 мин 53 с, то есть приблизительно на 25 мин дольше солнечного года. (Продолжительность А. г. в 1900 составляла 365,259641 средних солнечных суток и увеличивается на 0,26 сек за 100 лет.)

Драконический год — соответствует продолжительности солнечного, но он по договоренности начинается, когда средняя солнечная долгота составляет 280°.

Календарный год — год из 365 или 366 полных суток в зависимости от того, високосный он или нет.

Юлианский год — год из 365 суток и 6 часов. Представляет собой среднюю продолжительность года в четырехгодичном последовательном цикле (включая високосный год).

 

Планета Земля

Основные движения Земли в пространстве.

Наша Земля, как и другие планеты Солнечной системы, совершает два основных движения: вокруг собственной оси и вокруг Солнца. С древнейших времён именно на этих двух регулярных движениях и основывались расчеты времени и составления календарей.

Сутки — это время вращения вокруг собственной оси. Год — время вращения обращения вокруг Солнца. Деление года на месяцы соответственно также находится в прямой связи с астрономическим движением.

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 условная 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 линейная скорость вращения на поверхности земного шара зависит от положения по отношению к экватору — чем ближе к экватору, тем линейная скорость вращения выше (поясним, что угловая скорость вращения любого шара одинакова в различных его точках и измеряется в рад/сек, мы обсуждаем скорость перемещения объекта, находящегося на поверхности Земли и она тем выше, чем более объект удалён от оси вращения).

Например, на средних широтах Италии скорость вращения составляет примерно 1200 км/ч, на экваторе она максимальна и составляет 1670 км/ч, тогда как на полюсах она равна нулю. Следствиями вращения Земли вокруг своей оси являются смена дня и ночи и видимое движение небесной сферы.

Действительно, создается 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 звезды находятся вокруг Полярной звезды, которая расположена на воображаемой линии - продолжении земной оси в северном направлении. Движение звезд 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, как думали раньше.

Сутки. Что такое сидерические и солнечные сутки?

Сутки — это отрезок времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг собственной оси. Существуют два определения понятия «сутки». «Солнечные сутки» — это промежуток времени вращения Земли, при котором за отправную точку берется Солнце. Другое понятие — «сидерические сутки» (от лат. sidus — родительный падеж sideris — звезда, небесное светило) — подразумевает другую отправную точку — "зафиксированную" звезду, расстояние до которой устремлено к бесконечности, в связи с чем мы допускаем, что её лучи взаимопараллельны. Продолжительность двух видов суток отличается друг от друга. Сидерические сутки составляют 23 ч 56 мин 4 с, длительность же солнечных суток чуть дольше и равна 24 часам. Разница связана с тем, что Земля, вращаясь вокруг собственной оси, совершает и орбитальное вращение вокруг Солнца. Разобраться с этим проще с помощью рисунка.

Солнечные и сидерические сутки. Пояснение.

Рассмотрим два положения (см. рис.), которые Земля занимает, совершая продвижение по своей орбите вокруг Солнца, «А» — место наблюдателя на земной поверхности. 1 — положение, которое занимает Земля (при начале отсчета суток) либо от Солнца, либо от какой-либо звезды, которую мы определим как точку отсчета. 2 — положение нашей планеты после совершения оборота вокруг собственной оси относительно этой звезды: свет этой звезды, а она находится на большом удалении, дойдёт до нас параллельно направлению 1. Когда Земля займёт положение 2, можно говорить о «сидерических сутках», т.к. Земля совершила полный оборот вокруг своей оси относительно дальней звезды, но пока ещё не относительно Солнца. Направление наблюдения за Солнцем несколько изменилось из-за обращения Земли. Для того чтобы Земля совершила полный оборот вокруг собственной оси относительно Солнца («солнечные сутки»), нужно подождать, когда она "довернется" ещё примерно на 1° (эквивалент ежедневного перемещения Земли под углом — она проходит 360° за 365 суток), это займёт как раз приблизительно четыре минуты.

В принципе, продолжительность солнечных суток (хотя и принимается за 24 часа) — величина непостоянная. Это связано с тем, что движение Земли по орбите фактически 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 этом введено такое понятие, как «средние солнечные сутки», именно их продолжительность 24 часа.

Кроме того, сейчас достоверно установлено, что период вращения Земли увеличивается под влиянием смены морских приливов и отливов, вызванных Луной. Замедление составляет примерно 0,002 с за столетие. Накапливание таких, на первый взгляд незаметных отклонений, означает, однако, что, с начала нашей эры до сегодняшнего дня суммарное замедление уже составляет около 3,5 часов.

Обращение Земли вокруг Солнца

Обращение вокруг Солнца — второе основное движение нашей планеты. Земля движется по эллиптической орбите, т.е. орбита имеет форму эллипса. Когда Луна находится в непосредственной близости от Земли и попадает в её тень, происходят затмения. Среднее расстояние между Землей и Солнцем составляет примерно 149,6 миллионов километров. В астрономии используется единица измерения расстояний внутри Солнечной системы; её называют «астрономическая единица» (а.е.). Скорость, с которой Земля движется по орбите, составляет примерно 107 000 км/ч. Угол, образованный земной осью и плоскостью эллипса, составляет примерно 66°33', и сохраняется на всей орбите.

С точки зрения находящегося на Земле наблюдателя обращение приводит к видимому движению Солнца по эклиптике через звезды и созвездия, представленные в Зодиаке. На самом деле Солнце также проходит и через созвездие Змееносца, но оно не относится к Зодиакальному кругу.

Времена года

Смена времен года — следствие обращения Земли вокруг Солнца. Причиной сезонных изменений является наклон оси вращения Земли к плоскости её орбиты. Двигаясь по эллиптической орбите, Земля в январе находится в самой близкой к Солнцу точке (перигелий), а в июле в самой отдаленной от него точке — афелий. Причина смены времен года — наклон орбиты, в результате чего Земля наклоняется к Солнцу то одним полушарием, то другим и, соответственно, получает разное количество солнечных лучей. Летом Солнце достигает высшей точки эклиптики. Это означает, что Солнце осуществляет над горизонтом самое длинное движение за сутки, и продолжительность дня максимальна. Зимой, напротив, Солнце находится низко над горизонтом, солнечные лучи падают на Землю не прямо, а косо. Продолжительность дня короткая.

Смена времен года — следствие обращения Земли вокруг Солнца.
В зависимости от времени года разные части планет находятся под действием солнечных лучей. Лучи перпендикулярны тропикам во время солнцестояния.

ВРЕМЕНА ГОДА В СЕВЕРНОМ ПОЛУШАРИИ

Числа

Явления

Знак Зодиака

Восход Солнца

Деклинация Солнца

  21 марта (начало весны)

Весеннее равноденствие

Овен

0 час

21-22 июня (начало лета)

Летнее солнцестояние

Рак

6 час

23°27'

23 сентября (начало осени)

Осеннее равноденствие

Весы

12 час

22 декабря (начало зимы)

Зимнее солнцестояние

Козерог

18 час

-23°27'

Годовое движение Земли.

Определение года, основной календарной единицы времени, не так просто, как кажется на первый взгляд, и зависит от избранной системы отсчёта.

Интервал времени, за который наша планета совершает полный оборот по орбите вокруг Солнца, называется годом. Тем не менее продолжительность года различается в зависимости от того, берётся ли за точку отсчёта при его измерении бесконечно далёкая звезда или Солнце.

В первом случае имеется в виду «звездный год» («сидерический год»). Он равен 365 суткам 6 часам 9 минутам и 10 секундам и представляет собой время, необходимое для полного обращения Земли вокруг Солнца.

Но если мы измерим время, необходимое для того, чтобы Солнце вновь оказалось в той же точке в системе небесных координат, например, в точке весеннего равноденствия, тогда мы получим продолжительность «солнечного года» 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд. Различие между звездным и солнечным годом происходит из-за прецессии точек равноденствия, каждый год дни равноденствия (и, соответственно, солнцестояний) наступают "раньше" приблизительно на 20 мин. по сравнению с предыдущим годом. Таким образом, Земля обходит свою орбиту чуть быстрее, чем Солнце в его видимом движении через звёзды возвращается в точку весеннего равноденствия.

Учитывая, что продолжительность времён года находится в тесной связи с Солнцем, при составлении календарей за основу берется именно «солнечный год».

Также в астрономии было введено вместо обычного астрономического времени, определяемого по периоду вращения Земли относительно звёзд, новое равномерно текущее время, не связанное с вращением Земли и названное эфемеридным временем.

Читайте дополнительно про эфемеридное время время в разделе: Теории движения Луны. Эфемеридное время.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила"

>>>Читайте дальше: Прецессия, нутации.

Планета Земля. Основные параметры и происхождениеВозраст. Учение о геосферахОсновные движения Земли в пространстве [сутки, год - прецессия, нутации] Геологическое развитие планеты МагнитосфераБиосфера. Вода.Биосфера. Деятельность живых организмов.Биосфера. Атмосферные явления. Осадки.Гроза. Молния. Радуга.Смерчи, ураганы, тайфуны.Полярные сияния.География Земли. Водные ресурсы.Круговорот воды в природе. Мировой океан. [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Материк Антарктида 21 22 23 24 25 Атмосфера 27 28 29] Метеорология. Наблюдение за погодой. Воздействие человека на гидросферу. Воздействие человека на атмосферу и почву.Земная суша. Формирование материков.Открытие дрейфа континентов.Евразия. Испания. [1 2 3 4] Португалия. [1 2 3] Германия. [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проекте Планы сайта
Rambler's Top100

 
© KV


 


 

Наша планета совершает в пространстве два основных движения: вокруг Солнца - в результате происходит смена времен года, и вокруг собственной оси - как следствие, происходит смена дня и ночи.
Кроме этого, существуют и другие виды движения Земли в пространстве, они не так заметны, но имеют большое значение. При расчетах астрономы всегда учитывают результаты этих движений, поскольку они оказывают влияние на систему координат, на определение местоположения тел в небесной сфере. О прецессии, нутации изменении эксцентриситета орбиты и угла наклона земной оси читайте дальше.

Закрыть урок