Točno vrijeme Zemljine revolucije oko Sunca. Koliko se brzo zemlja okreće

Naša zvijezda kroz filtere

Rotacija Sunca ovisi o tome odakle je promatrač mjeri, zanima vas? Pjegama na ekvatoru potrebno je oko 24,47 zemaljskih dana da naprave potpuni krug.

Astronomi ovo nazivaju periodom sideralne rotacije, koji se razlikuje od sinodičkog perioda po vremenu koje je potrebno sunčevim pjegama da se okreću oko Sunca gledano sa Zemlje.

Brzina rotacije opada kako se približavate polovima, tako da na polovima period rotacije oko osi može biti i do 38 dana.

promatranja rotacije

Kretanje Sunca jasno je vidljivo ako promatrate njegove pjege. Sve mrlje se kreću po površini. Ovo kretanje je dio općeg kretanja zvijezde oko svoje osi.

Promatranja pokazuju da ne rotira kao kruto tijelo, već diferencijalno.

To znači da se brže kreće na ekvatoru, a sporije na polovima. Plinoviti divovi Jupiter i Saturn također imaju diferencijalnu rotaciju.

Astronomi su izmjerili brzinu rotacije sunca s geografske širine od 26° od ekvatora i otkrili da je potrebno 25,38 dana da se završi jedna rotacija oko svoje osi. Njegova os zaklapa kut od 7 stupnjeva i 15 minuta.

Unutarnje regije i jezgra rotiraju zajedno kao kruto tijelo. I vanjski slojevi konvektivna zona a fotosfera se okreće različitim brzinama.

Revolucija sunca oko središta galaksije

Naše svjetiljko i mi zajedno s njim vrtimo se oko središta galaksije. mliječna staza. Prosječna brzina je 828.000 km/h. Jedna revolucija traje oko 230 milijuna godina. Mliječni put je spiralna galaksija. Vjeruje se da se sastoji od središnje jezgre, 4 glavna kraka s nekoliko kratkih segmenata.

Čovjeku je trebalo mnogo tisućljeća da shvati da Zemlja nije središte svemira i da je u stalnom kretanju.

Fraza Galilea Galileija "A ipak se vrti!" zauvijek ušao u povijest i postao svojevrsnim simbolom epohe kada su znanstvenici iz različite zemlje pokušao pobiti teoriju o geocentričnom sustavu svijeta.

Iako je rotacija Zemlje dokazana prije otprilike pet stoljeća, još uvijek nisu poznati točni razlozi koji je potiču na kretanje.

Zašto se zemlja okreće oko svoje osi?

U srednjem vijeku ljudi su vjerovali da Zemlja miruje, a Sunce i drugi planeti kruže oko nje. Tek u 16. stoljeću astronomi su uspjeli dokazati suprotno. Unatoč činjenici da mnogi ovo otkriće povezuju s Galileom, zapravo ono pripada drugom znanstveniku - Nikoli Koperniku.

Upravo je on 1543. godine napisao raspravu "O revoluciji nebeskih sfera", gdje je iznio teoriju o kretanju Zemlje. Dugo vremena ta ideja nije dobila podršku ni od njegovih kolega ni od crkve, ali je na kraju imala veliki utjecaj na znanstvena revolucija u Europi i postao temelj za daljnji razvoj astronomija.


Nakon što je dokazana teorija o rotaciji Zemlje, znanstvenici su počeli tražiti uzroke ove pojave. Tijekom proteklih stoljeća iznesene su mnoge hipoteze, ali ni danas niti jedan astronom ne može točno odgovoriti na to pitanje.

Trenutno postoje tri glavne verzije koje imaju pravo na život - teorije o inercijskoj rotaciji, magnetskim poljima i utjecaju sunčevog zračenja na planet.

Teorija inercijske rotacije

Neki su znanstvenici skloni vjerovati da se Zemlja nekada (u vrijeme svog nastanka i formiranja) vrtjela, a sada rotira po inerciji. Nastala od kozmičke prašine, počela je privlačiti druga tijela k sebi, što joj je dalo dodatni impuls. Ova pretpostavka vrijedi i za druge planete Sunčevog sustava.

Teorija ima mnogo protivnika, budući da ne može objasniti zašto u drugačije vrijeme brzina kretanja Zemlje se ili povećava ili smanjuje. Također je nejasno zašto neki planeti u Sunčevom sustavu rotiraju u suprotnom smjeru, poput Venere.

Teorija o magnetskim poljima

Ako pokušate spojiti dva magneta s istim nabijenim polom, oni će se početi odbijati. Teorija magnetskih polja sugerira da su polovi Zemlje također nabijeni na isti način i da se međusobno odbijaju, što uzrokuje rotaciju planeta.


Zanimljivo je da su znanstvenici nedavno otkrili da Zemljino magnetsko polje gura njezinu unutarnju jezgru od zapada prema istoku i uzrokuje da se okreće brže od ostatka planeta.

Hipoteza o izlaganju suncu

Najvjerojatnijim se smatra teorija sunčevog zračenja. Poznato je da zagrijava površinske ovojnice Zemlje (zrak, mora, oceane), ali zagrijavanje se događa neravnomjerno, što rezultira stvaranjem morskih i zračnih strujanja.

Oni su ti koji, u interakciji s čvrstom ljuskom planeta, čine da se okreće. Svojevrsne turbine koje određuju brzinu i smjer kretanja su kontinenti. Ako nisu dovoljno monolitni, počinju zanositi, što utječe na povećanje ili smanjenje brzine.

Zašto se Zemlja kreće oko Sunca?

Razlog kruženja Zemlje oko Sunca naziva se inercija. Prema teoriji o nastanku naše zvijezde, prije oko 4,57 milijardi godina u svemiru se pojavila ogromna količina prašine koja se postupno pretvorila u disk, a zatim u Sunce.

Vanjske čestice te prašine počele su se spajati jedna s drugom, tvoreći planete. Već tada su se po inerciji počeli okretati oko zvijezde i nastavljaju se kretati istom putanjom i danas.


Prema Newtonovom zakonu, sva kozmička tijela kreću se pravocrtno, to jest, zapravo, planeti Sunčevog sustava, uključujući Zemlju, trebali su odavno letjeti u svemir. Ali to se ne događa.

Razlog je što Sunce ima veliku masu i, prema tome, velika moć privlačnost. Zemlja, tijekom svog kretanja, neprestano pokušava pravocrtno juriti od nje, ali je gravitacijske sile vuku natrag, pa se planet zadržava u orbiti i okreće se oko Sunca.

Gibanje oko osi rotacije jedan je od najčešćih oblika gibanja tijela u prirodi. U ovom ćemo članku razmotriti ovu vrstu kretanja s gledišta dinamike i kinematike. Također dajemo formule koje povezuju glavne fizičke veličine.

O kakvom pokretu govorimo?

U doslovnom smislu, govorit ćemo o kretanju tijela po kružnici, odnosno o njihovoj rotaciji. Izvrstan primjer takvo kretanje je okretanje kotača automobila ili bicikla dok se vozilo kreće. Rotacija klizačice oko svoje osi koja izvodi složene piruete na ledu. Ili rotacija našeg planeta oko Sunca i oko vlastite osi nagnute prema ravnini ekliptike.

Kao što vidite, važan element vrste kretanja koja se razmatra je os rotacije. Svaka točka tijela proizvoljnog oblika vrši kružne kretnje oko njega. Udaljenost od točke do osi naziva se radijus rotacije. O njegovoj vrijednosti ovise mnoga svojstva cijelog mehaničkog sustava, na primjer, moment tromosti, linearna brzina i drugo.

Ako je razlog linearnog translatornog kretanja tijela u prostoru sila koja na njih djeluje vanjska sila, tada je uzrok gibanja oko osi rotacije vanjski moment sile. Ova vrijednost je opisana kao vektorski proizvod primijenjena sila F¯ vektorom udaljenosti od točke njezina djelovanja na os r¯, odnosno:

Djelovanje momenta M¯ dovodi do pojave kutne akceleracije α¯ u sustavu. Obje su veličine povezane preko određenog koeficijenta I sljedećom jednakošću:

Veličinu I nazivamo momentom tromosti. Ovisi i o obliku tijela i o rasporedu mase unutar njega i o udaljenosti od osi rotacije. Za materijalnu točku izračunava se po formuli:

Ako je eksterni jednak nuli, tada sustav zadržava svoj kutni moment L¯. Ovo je još jedna vektorska veličina, koja je prema definiciji jednaka:

Ovdje je p¯ linearna količina gibanja.

Zakon održanja impulsa L¯ obično se piše u sljedećem obliku:

Gdje je ω kutna brzina. O tome će se dalje raspravljati u članku.

Kinematika rotacije

Za razliku od dinamike, ova grana fizike razmatra isključivo praktično važne veličine povezane s vremenskom promjenom položaja tijela u prostoru. Odnosno, predmeti proučavanja kinematike rotacije su brzine, ubrzanja i kutovi rotacije.

Prvo, uvedimo kutnu brzinu. Podrazumijeva se kao kut za koji tijelo napravi zaokret u jedinici vremena. Formula za trenutnu kutnu brzinu je:

Ako se tijelo okrene za jednake kutove u jednakim vremenskim intervalima, tada se rotacija naziva ravnomjernom. Za njega vrijedi formula za prosječnu kutnu brzinu:

ω se mjeri u radijanima po sekundi, što u SI sustavu odgovara recipročnim sekundama (s -1).

U slučaju nejednolike rotacije koristi se koncept kutnog ubrzanja α. Određuje brzinu promjene vrijednosti ω u vremenu, odnosno:

α \u003d dω / dt \u003d d 2 θ / dt 2

α se mjeri u radijanima po kvadratnoj sekundi (u SI - s -2).

Ako je tijelo u početku jednoliko rotiralo brzinom ω 0, a zatim je počelo povećavati svoju brzinu konstantnom akceleracijom α, tada se takvo kretanje može opisati sljedećom formulom:

θ = ω 0 *t + α*t 2 /2

Ova se jednakost dobiva integracijom jednadžbi kutne brzine s obzirom na vrijeme. Formula za θ omogućuje izračunavanje broja okretaja koje će sustav napraviti oko osi rotacije u vremenu t.

Linearne i kutne brzine

Obje brzine su međusobno povezane. Kada se govori o brzini rotacije oko osi, mogu se misliti na linearne i kutne karakteristike.

Pretpostavimo da se neka materijalna točka okreće oko osi na udaljenosti r brzinom ω. Tada će njegova linearna brzina v biti jednaka:

Razlika između linearne i kutne brzine je značajna. Dakle, ω ne ovisi o udaljenosti do osi tijekom jednolike rotacije, dok vrijednost v raste linearno s povećanjem r. Zadnja činjenica objašnjava zašto je s povećanjem polumjera rotacije teže zadržati tijelo na kružnoj putanji (povećava se njegova linearna brzina, a time i inercijske sile).

Zadatak izračunavanja brzine rotacije Zemlje oko svoje osi

Svi znaju da je naš planet in Sunčev sustav izvodi dvije vrste rotacijskog kretanja:

• oko svoje osi;
• oko zvijezde.

Izračunajmo brzine ω i v za prvu od njih.

Kutnu brzinu nije teško odrediti. Da biste to učinili, zapamtite da planet napravi potpunu revoluciju jednaku 2 * pi radijana u 24 sata ( točna vrijednost 23 h 56 min. 4,1 sek.). Tada će vrijednost ω biti jednaka:

ω \u003d 2 * pi / (24 * 3600) \u003d 7,27 * 10 -5 rad / s

Izračunata vrijednost je mala. Pokažimo sada koliko se apsolutna vrijednost ω razlikuje od v.

Izračunajmo linearnu brzinu v za točke koje leže na površini planeta na geografskoj širini ekvatora. Budući da je Zemlja spljoštena lopta, ekvatorijalni radijus je malo veći od polarnog. Duga je 6378 km. Koristeći formulu za vezu dviju brzina, dobivamo:

v \u003d ω * r \u003d 7,27 * 10 -5 * 6378000 ≈ 464 m / s

Rezultirajuća brzina je 1670 km/h, što je više od brzine zvuka u zraku (1235 km/h).

Rotacija Zemlje oko svoje osi dovodi do pojave takozvane Coriolisove sile, koju treba uzeti u obzir pri letenju balističkih projektila. Uzrok je i mnogim atmosferskim pojavama, poput odstupanja smjera pasata prema zapadu.

Čovječanstvo je od davnina poznavalo dvije glavne vrste kretanja Zemlje - rotaciju oko svoje osi i oko Sunca.

Okreće se oko vlastite osi

Utvrđeno je da se Zemlja okreće oko svoje osi u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, odnosno od zapada prema istoku. Zemlja napravi potpuni krug oko svoje osi za 23 sata 56 minuta i 4,091 sekundu. Ovo razdoblje se naziva zvjezdani dan. Os oko koje se Zemlja okreće je zamišljena. Nagnut je prema ravnini svoje orbite za 23,5°. Taj se kut ne mijenja tijekom gibanja Zemlje. Sjeverni kraj zamišljene osi uvijek je usmjeren prema Sjevernjači.

Rotirajući, Zemlja zamjenjuje Sunce jednu ili drugu stranu. Na strani Zemlje koju obasjava Sunce je dan, a na suprotnoj strani je noć. Dakle, izmjena dana i noći posljedica je rotacije Zemlje oko svoje osi.

Telur je uređaj koji vizualno prikazuje godišnje kretanje Zemlje oko Sunca i dnevnu rotaciju Zemlje oko svoje osi.

Sjecišta zamišljene zemljine osi sa zemljinom površinom nazivaju se geografski polovi. Postoje dva takva pola - sjeverni i južni. Na istoj udaljenosti od polova na površini kugle iscrtan je zamišljeni krug – ekvator. Sjeverno od ekvatora nalazi se sjeverna hemisfera Zemlje, na jugu - južna.

Budući da je Zemljina os rotacije nagnuta za 23,5° u odnosu na ravninu ekliptike, u područjima blizu polova Sunce ljeti gotovo i ne zalazi, a polarni dan traje nekoliko mjeseci. Zimi Sunce gotovo ne izlazi, a polarna noć traje nekoliko mjeseci.

Zašto postoji prijestupna godina

Zemlja napravi potpuni krug oko Sunca za 365 dana i 6 sati, odnosno za godinu dana. Olakšice radi, smatra se da godina ima točno 365 dana, a svake četiri godine, kada se od preostalog vremena “saberu” još 24 sata, godini se dodaje još jedan dan i ona postaje 366 dana. Takva se godina naziva prijestupnom, a veljači se dodaje dan – i umjesto uobičajenih 28 ima 29 dana.

Solsticiji i ekvinociji

Smjena dana i noći događa se na Zemlji neprekidno. Ali dva puta godišnje na dane proljetnog i jesenskog ekvinocija - 21. ožujka i 23. rujna - njihovo je trajanje jednako na svim dijelovima zemaljske kugle.

Najduži dan i najkraća noć događa se na dan ljetnog solsticija, koji na sjevernoj hemisferi pada od 21. do 22. lipnja. U to vrijeme, zemljina je os nagnuta sjevernim krajem prema Suncu. Sjeverna hemisfera dobiva više topline od južne, pa stoga u prvoj od njih - ljeto, u drugoj - zima. A 21. i 22. prosinca, naprotiv, južni kraj zemljine osi nagnut je prema Suncu. U Južna polutka u ovom trenutku ljeto, a na sjeveru - zima. Ovo je zimski solsticij, najkraći dan na sjevernoj hemisferi.

Prosječna udaljenost od Zemlje do Sunca je otprilike 150 milijuna kilometara. Ali budući da rotacija zemlje oko sunca ne događa u krugu, već u elipsi, tada je u različita doba godine Zemlja ili malo dalje od Sunca, ili mu je malo bliže.

Na ovoj stvarnoj ubrzanoj fotografiji vidimo putanju koju Zemlja napravi za 20-30 minuta u odnosu na druge planete i galaksije, rotirajući oko svoje osi.

Promjena godišnjih doba

Poznato je da je ljeti, u najtoplijem razdoblju godine - u lipnju, Zemlja oko 5 milijuna kilometara udaljenija od Sunca nego zimi, u najhladnijem godišnjem dobu - u prosincu. Stoga, promjena godišnjih doba ne događa se zato što je Zemlja dalje ili bliže Suncu, već iz drugog razloga.

Zemlja u svom translatornom gibanju oko Sunca stalno održava isti smjer svoje osi. A s translatornom rotacijom Zemlje oko Sunca u orbiti, ova zamišljena zemljina os uvijek je nagnuta prema ravnini zemljine orbite. Razlog promjene godišnjih doba je upravo činjenica da je Zemljina os uvijek jednako nagnuta prema ravnini Zemljine putanje.

Stoga 22. lipnja, kada je na našoj hemisferi najduži dan u godini, Sunce obasjava i Sjeverni pol, a Južni pol ostaje u tami, budući da ga sunčeve zrake ne obasjavaju. Dok ljeto na sjevernoj hemisferi ima duge dane i kratke noći, na južnoj hemisferi, naprotiv, postoje duge noći i kratki dani. Tamo je, dakle, zima, gdje zrake padaju "koso" i imaju nisku kalorijsku vrijednost.

Vremenska razlika između dana i noći

Poznato je da smjena dana i noći nastaje kao posljedica rotacije Zemlje oko svoje osi, (opširnije:). A vremenska razlika između dana i noći ovisi o rotaciji Zemlje oko Sunca. Zimi, 22. prosinca, kada na sjevernoj hemisferi počinje najduža noć i najkraći dan, Sjeverni pol uopće nije obasjan Suncem, on je “u tami”, a južni pol je osvijetljen. Zimi, kao što znate, stanovnici sjeverne hemisfere imaju duge noći i kratke dane.

21. – 22. ožujka dan je jednak noći, proljetni ekvinocij; isti ekvinocij jesen- događa se 23. rujna. Danas Zemlja zauzima takav položaj na svojoj putanji u odnosu na Sunce da sunčeve zrake istovremeno obasjavaju i sjeverni i južni pol, a okomito padaju na ekvator (Sunce je u zenitu). Dakle, 21. ožujka i 23. rujna bilo koja točka na površini zemaljske kugle osvijetljena je Suncem 12 sati i u tami je 12 sati: dan i noć po cijelom svijetu.

Klimatske zone Zemlje

Rotacija Zemlje oko Sunca objašnjava postojanje raznih klimatske zone Zemlja. Budući da Zemlja ima sferni oblik i da je njena zamišljena os uvijek pod istim kutom nagnuta prema ravnini zemljine putanje, različiti dijelovi Zemljine površine različito se zagrijavaju i osvjetljavaju sunčevim zrakama. Padaju na odvojena područja zemljine površine pod različitim kutovima nagiba, pa zbog toga njihova kalorična vrijednost u različitim zonama zemljine površine nije ista. Kada je Sunce nisko iznad horizonta (na primjer, navečer) i njegove zrake padaju na zemljinu površinu ispod visoki kut griju vrlo malo. Naprotiv, kada je Sunce visoko iznad horizonta (primjerice u podne), njegove zrake padaju na Zemlju pod velikim kutom, pa im se kalorijska vrijednost povećava.

Tamo gdje je Sunce nekih dana u zenitu i njegove zrake padaju gotovo okomito, postoji tzv vrući pojas. Na tim mjestima životinje su se prilagodile vrućoj klimi (na primjer, majmuni, slonovi i žirafe); visoke palme, tu rastu banane, sazrijevaju ananasi; tamo, pod sjenom tropskog sunca, široko šireći svoju krošnju, rastu gigantska stabla baobaba, čija debljina u opsegu doseže 20 metara.

Tamo gdje sunce nikad ne izađe visoko iznad horizonta, postoje dvije hladne zone sa siromašnom florom i faunom. Ovdje je životinjski i biljni svijet monoton; velika područja gotovo su bez vegetacije. Snijeg pokriva bezgranična prostranstva. Između tople i hladne zone nalaze se dvije umjereni pojasevi, koji zauzimaju najveće površine površine zemaljske kugle.

Rotacija Zemlje oko Sunca objašnjava postojanje pet klimatskih zona: jedan vruć, dva umjerena i dva hladna.

Vrući pojas nalazi se u blizini ekvatora, a njegove uvjetne granice su sjeverni trop (trop Raka) i južni trop (trop Jarca). Uvjetne granice hladnih pojaseva su sjeverni i južni polarni krug. Polarne noći tamo traju gotovo 6 mjeseci. Dani su iste dužine. Nema oštre granice između toplinskih zona, ali se toplina postupno smanjuje od ekvatora prema južnom i sjevernom polu.

Oko Sjevernog i Južnog pola ogromni prostori zauzimaju neprekinuta ledena polja. U oceanima koji zapljuskuju ove negostoljubive obale plutaju kolosalne sante leda (više:).

Istraživači sjevernog i južnog pola

Dohvatiti Sjeverni ili Južni pol dugo je bio smioni san čovjeka. Hrabri i neumorni istraživači Arktika učinili su ove pokušaje više puta.

Takav je bio i ruski istraživač Georgij Jakovlevič Sedov, koji je 1912. organizirao ekspediciju na Sjeverni pol na brodu St. Foča. Carska je vlast bila ravnodušna prema ovom velikom pothvatu i nije pružila odgovarajuću potporu hrabrom pomorcu i iskusnom putniku. Zbog nedostatka sredstava, G. Sedov je bio prisiljen prvu zimu provesti na Novoj Zemlji, a drugu na. Godine 1914. Sedov je zajedno s dvojicom suputnika konačno pokušao doći do Sjevernog pola, ali stanje zdravlja i snage promijenilo je ovog odvažnog čovjeka, te je u ožujku te godine umro na putu do svog cilja.

Ne jednom su bile opremljene velike ekspedicije na brodovima do Pola, ali ni te ekspedicije nisu uspjele postići cilj. težak led"okovane" lađe, ponekad ih lomile i svojim zanošenjem odnosile daleko u smjeru suprotnom od predviđenog puta.

Tek 1937. godine po prvi put je sovjetska ekspedicija zračnim brodovima dopremljena na Sjeverni pol. Hrabra četvorka - astronom E. Fedorov, hidrobiolog P. Shirshov, radiooperater E. Krenkel i stari mornar, vođa ekspedicije I. Papanin - živjeli su na lebdećoj santi leda 9 mjeseci. Ogromna ledena santa ponekad je pukla i urušila se. Hrabri istraživači više puta su bili u opasnosti da poginu u valovima hladnog arktičkog mora, ali, unatoč tome, proizveli su svoje Znanstveno istraživanje gdje ljudska noga nikad nije kročila. Važna istraživanja provedena su u području gravimetrije, meteorologije i hidrobiologije. Potvrđena je činjenica o postojanju pet klimatskih zona povezanih s rotacijom Zemlje oko Sunca.