РОТАЦИОННО ДВИЖЕНИЕ НА ЗЕМЯТА: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПОСЛЕДИЦИ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Най- въртеливо движение Земята е тази, която нашата планета изпълнява около земната ос в посока запад-изток и е с продължителност приблизително с един ден, по-специално 23 часа, 56 минути и 3,5 секунди.

Това движение, заедно с превода около слънцето, са най-важното, което Земята има. По-специално движението на въртене е много влиятелно в ежедневния живот на живите същества, тъй като поражда дни и нощи.

Фигура 1. Благодарение на движението на Земята, едната област остава осветена (ден), докато другата е през нощта. Източник: Pixabay

Следователно, всеки интервал от време има определено количество слънчево осветление, което обикновено се нарича ден и отсъствие на слънчева светлина или нощ. Въртенето на Земята носи и промени в температурата, тъй като денят е период на затопляне, докато нощта е период на охлаждане.

Тези обстоятелства бележат крайъгълен камък във всички живи същества, които населяват планетата, пораждайки множество адаптации по отношение на жизнените навици. Според него фирмите са установили периодите на дейност и почивка според техните обичаи и повлияни от околната среда.

Очевидно светлината и тъмните зони се променят с движението. При разделяне на 360º, която има обиколка, между 24 часа, към които е закръглен ден, се оказва, че за 1 час земята се е завъртяла на 15 ° в посока запад-изток.

Следователно, ако се движим на запад 15º, това е час по-рано, обратното се случва, ако пътуваме на изток.

Скоростта на въртене на Земята по нейната собствена ос е оценена на 1600 км / ч при екватора, като последващото намаление с приближаването до полюсите, докато не отмени точно на оста на въртене.

Характеристики и причини

Причината Земята да се върти около оста си се крие в произхода на Слънчевата система. Вероятно Слънцето е прекарало дълго време само след като гравитацията направи възможно раждането му от аморфната материя, която населява космоса. Докато се образува, Слънцето придобива въртенето, осигурено от примитивния облак на материята.

Част от материята, която породи звездата, беше уплътнена около Слънцето, за да създаде планетите, които също имаха своя дял от ъгловия импулс на първоначалния облак. По този начин всички планети (включително Земята) имат собствено въртеливо движение в посока запад-изток, с изключение на Венера и Уран, които се въртят в обратна посока.

Някои смятат, че Уран се е сблъскал с друга планета с подобна плътност и поради удара е променил оста и посоката на въртене. На Венера съществуването на газообразни приливи може да обясни защо посоката на въртене бавно се обръща с течение на времето.

Ъглова инерция

Ъгловият импулс е при въртене какъв линеен импулс да се превежда. За тяло, въртящо се около фиксирана ос като Земята, неговата величина се определя от:

В това уравнение L е ъгълът на ъгъла (kg.m ² / s), I е инерционният момент (kg.m ²), а w е ъгловата скорост (радиани / s).

Ъгловият импулс се запазва, стига да няма нетен въртящ момент, действащ върху системата. В случай на формиране на Слънчевата система Слънцето и материята, породила планетите, се считат за изолирана система, върху която никоя сила не е предизвикала външен въртящ момент.

Упражнението е разрешено

Ако приемем, че Земята е перфектна сфера и се държи като твърдо тяло и използвайки предоставените данни, трябва да се намери нейният ъглов момент на въртене: а) около собствената си ос и б) при транслационното й движение около Слънцето.

Решение

а) Първо трябва да имате инерционния момент на Земята, считан за сфера с радиус R и маса М.

Ъгловата скорост се изчислява така:

Където T е периодът на движение, който в този случай е 24 часа = 86400 s, следователно:

Ъгловият импулс на въртенето около собствената му ос е:

б) Относно транслационното движение около Слънцето, Земята може да се счита за точков обект, чийто инерционен момент е I = MR ² _m

За една година има 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 ⁷ s, орбиталната ъглова скорост на Земята е:

С тези стойности орбиталният ъглов импулс на Земята е:

Последствия от ротационното движение

Както бе споменато по-горе, последователността на дните и нощите, със съответните им промени в часовете на светлината и температурата, са най-важната последица от въртеливото движение на Земята по собствената й ос. Неговото влияние обаче се простира малко отвъд този решаващ факт:

- Въртенето на Земята е тясно свързано с формата на планетата. Земята не е перфектна сфера като билярдна топка. Докато се върти, се развиват сили, които го деформират, причинявайки издуване в екватора и последващо сплескване на полюсите.

- Деформацията на Земята поражда малки колебания в стойността на ускорението на гравитацията g на различни места. Така например стойността на g е по-голяма при полюсите, отколкото при екватора.

- Ротационното движение влияе силно върху разпределението на океанските течения и силно влияе на ветровете, поради факта, че въздушните и водните маси изпитват отклонения от траекторията си както по посока на часовниковата стрелка (северното полукълбо), така и в обратна посока (южно полукълбо).

- Създадени са часовите зони, за да се регулира преминаването на времето на всяко място, тъй като различните зони на Земята са осветени от слънцето или потъмнели.

Кориолис ефект

Ефектът на Кориолис е следствие от въртенето на Земята. Тъй като ускорението съществува при всяко въртене, Земята не се счита за инерциална референтна рамка, което е необходимо за прилагане на законите на Нютон.

В този случай се появяват така наречените псевдосили, сили, чийто произход не е физически, като центробежната сила, изпитвана от пътниците на лек автомобил, когато прави крива и усеща, че те се отклоняват на една страна.

За да визуализирате нейните ефекти, помислете за следния пример: има двама души A и B на платформа при въртене обратно на часовниковата стрелка, и двамата в покой спрямо нея. Лице А хвърля топка на човек Б, но когато топката стигне до мястото, където е била Б, тя вече се е преместила и топката е отклонена на разстояние s, минавайки зад Б.

Фигура 2. Ускорението на Кориолис кара топката да отклонява пътя си странично.

Центробежната сила не носи отговорност в този случай, тя вече действа извън центъра. Това е силата на Кориолис, чийто ефект е да отклони топката странично. Случва се и A, и B да имат различни нагоре скорости, защото са на различни разстояния от оста на въртене. Скоростта на B е по-голяма и те се дават от:

Изчисляване на ускорението на Кориолис

Ускорението на Кориолис оказва значително влияние върху движението на въздушните маси и по този начин влияе върху климата. Ето защо е важно да се вземе предвид, за да се проучи как се движат въздушните течения и океанските течения.

Хората също могат да го изпитат, когато се опитват да се разхождат по въртяща се платформа, като например движеща се въртележка.

За случая, показан на предишната фигура, да предположим, че гравитацията не се взема предвид и движението се визуализира от инерциална референтна система, външна на платформата. В този случай движението изглежда така:

Фигура 3. Изстрелването на топката, гледано от инерционна референтна система. Пътят, който следва, е праволинеен (гравитацията не се взема предвид).

Отклонението, което изпитва топката от първоначалното положение на човек Б, е:

Но R _B - R _A = vt, тогава:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Това е движение с начална скорост 0 и постоянно ускорение:

a _Coriolis = 2ω.v

Препратки

1. Агилар, А. 2004. Обща география. 2-ри. Edition. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Физика: Принципи на приложение. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Основи на геофизиката. 2-ри. Edition. Cambridge University Press 48-61.
4. Остер, Л. 1984. Модерна астрономия. Ревертиране на редакцията. 37-52.
5. Проблеми с физиката в реалния свят. Кориолис Форс. Възстановени от: real-world-physics-problems.com.
6. Защо Земята се върти? Извлечено от: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Кориолис ефект. Възстановено от: es.wikipedia.org.