3.2. Въртене на Земята около оста си

Земята се върти около оста си от запад на изток, тоест обратно на часовниковата стрелка, ако погледнете земята от Полярната звезда (от Северния полюс). В този случай ъгловата скорост на въртене, тоест ъгълът, под който се върти всяка точка от повърхността на Земята, е една и съща и възлиза на 15 ° на час. Линейната скорост зависи от географската ширина: на екватора тя е най-висока - 464 m/s, а географските полюси са фиксирани.

Основното физическо доказателство за въртенето на Земята около оста е експериментът с люлеещото се махало на Фуко. След като през 1851 г. френският физик Ж. Фуко извършва прочутия си експеримент в Парижкия пантеон, въртенето на Земята около оста й става неоспорима истина. Физическо доказателство за аксиалното въртене на Земята е и измерването на дъгата на 1° на меридиана, която е 110,6 km близо до екватора и 111,7 km близо до полюсите (фиг. 15). Тези измервания доказват компресията на Земята при полюсите, а тя е характерна само за въртящите се тела. И накрая, третото доказателство е отклонението на падащи тела от отвеса на всички географски ширини, с изключение на полюсите (фиг. 16). Причината за това отклонение се дължи на задържането им по инерция на по-голяма линейна скорост на точката НО(на височина) в сравнение с точка AT(близо до земната повърхност). Падащите обекти се отклоняват на Земята на изток, защото тя се върти от запад на изток. Големината на отклонението е максимална на екватора. На полюсите телата падат вертикално, без да се отклоняват от посоката на земната ос.

Географското значение на аксиалното въртене на Земята е изключително голямо. На първо място, това се отразява на фигурата на Земята. Компресирането на Земята при полюсите е резултат от нейното аксиално въртене. Преди това, когато Земята се въртеше с по-висока ъглова скорост, полярното свиване беше по-значително. Удължаването на деня и в резултат на това намаляването на екваториалния радиус и увеличаването на полярния е придружено от тектонски деформации на земната кора (разломи, гънки) и преструктуриране на земния макрорелеф.

Важна последица от аксиалното въртене на Земята е отклонението на телата, движещи се в хоризонтална равнина (ветрове, реки, морски течения и др.). от първоначалната им посока: в северното полукълбо - правилно,в южната наляво(това е една от силите на инерцията, наречена ускорение на Кориолис в чест на френския учен, който пръв обясни това явление). Според закона за инерцията всяко движещо се тяло се стреми да запази посоката и скоростта на своето движение в световното пространство непроменени (фиг. 17). Отклонението е резултат от факта, че тялото участва едновременно в транслационни и ротационни движения. На екватора, където меридианите са успоредни един на друг, посоката им в световното пространство не се променя по време на въртене и отклонението е нула. Към полюсите отклонението се увеличава и става най-голямо при полюсите, тъй като там всеки меридиан променя посоката си в пространството с 360 ° на ден. Силата на Кориолис се изчислява по формулата F = m x 2ω x υ x sin φ, където Ф е силата на Кориолис, Tе масата на движещото се тяло, ω е ъгловата скорост, υ е скоростта на движещото се тяло, φ е географската ширина. Проявата на силата на Кориолис в природните процеси е много разнообразна. Именно поради него в атмосферата възникват вихри от различни мащаби, включително циклони и антициклони, ветровете и морските течения се отклоняват от градиентната посока, оказвайки влияние върху климата и чрез него върху естествената зоналност и регионалност; асиметрията на големите речни долини е свързана с него: в северното полукълбо, много реки (Днепър, Волга и др.) поради тази причина десните брегове са стръмни, левите са нежни и обратно в южното полукълбо.

Въртенето на Земята е свързано с естествена единица за измерване на времето - дени продължава смяната на деня и нощта.Дните са звездни и слънчеви. звезден дене интервалът от време между две последователни горни кулминации на звездата през меридиана на точката за наблюдение. По време на звезден ден Земята прави пълен оборот около оста си. Те са равни на 23 часа 56 минути 4 секунди. Сидеричните дни се използват в астрономическите наблюдения. истински слънчев ден- интервалът от време между две последователни горни кулминации на центъра на Слънцето през меридиана на точката на наблюдение. Продължителността на истинския слънчев ден варира през цялата година, главно поради неравномерното движение на Земята в елиптична орбита. Следователно те също са неудобни за измерване на времето. За практически цели те използват средни слънчеви дни.Средното слънчево време се измерва с т. нар. средно Слънце – въображаема точка, която се движи равномерно по еклиптиката и прави пълен оборот за година, подобно на истинското Слънце. Средният слънчев ден е 24 ч. Те са по-дълги от звездните, тъй като Земята се върти около оста си в същата посока, в която обикаля около Слънцето с ъглова скорост около 1° на ден. Поради това Слънцето се движи на фона на звездите и Земята все още трябва да се „обърне“ с около 1 °, така че Слънцето да „дойде“ до същия меридиан. Така за слънчев ден Земята се върти приблизително на 361 °. За да се преобразува истинското слънчево време в средно слънчево време, се въвежда поправка – т.нар уравнение на времето.Максималната му положителна стойност е +14 минути на 11 февруари, най-голямата отрицателна стойност е -16 минути на 3 ноември. Началото на средния слънчев ден се приема за момента на долната кулминация на средното Слънце – полунощ. Извиква се това отброяване на времето гражданско време.

В ежедневието средното слънчево време също е неудобно за използване, тъй като е различно на всеки меридиан, местното време.Например, на два съседни меридиана, начертани на интервали от 1°, местното време се различава с 4 минути. Присъствието в различни точки, разположени на различни меридиани от тяхното местно време, доведе до много неудобства. Ето защо на Международния астрономически конгрес през 1884 г. е прието зоново отчитане на времето. За да направите това, цялата повърхност на земното кълбо беше разделена на 24 часови зони, всяка по 15 °. Пер стандартно времесе взема местното време на средния меридиан на всеки пояс. Има формула за преобразуване на местно време в час на зона и обратно T н – м = н – λ °, където T П - стандартно време, м - местно време, н- броят на часовете, равен на броя на колана, λ ° е дължина, изразена в часове. Нулевият (известен още като 24-ти) пояс е този, в средата на който минава нулевият (Гринуичков) меридиан. Времето му се взема като универсално време.Познавайки универсалното време, е лесно да се изчисли стандартното време с помощта на формулата T н = T 0 + н, където T 0 - универсално време. Поясовете се броят на изток. В две съседни зони стандартното време се различава точно с 1 ч. За удобство, границите на часовите зони на сушата се очертават не стриктно по меридиани, а по естествени граници (реки, планини) или държавни и административни граници.

В редица страни времето се премества с един час напред само за лятото. В Русия, от 1981 г., за периода от април до октомври, лятно времепоради прехвърляне на времето за още един час напред спрямо майчинството. Така през лятото времето в Москва всъщност съответства на местното време на меридиана от 60 ° E. д. Времето, в което живеят жителите на Москва и втората часова зона, в която се намира, се нарича Москва.По московско време у нас се планират влакове и самолети, часът е отбелязан в телеграми.

В средата на дванадесетия пояс, приблизително по 180° меридиан, през 1884 г. международна линия за дати.Това е условна линия на повърхността на земното кълбо, от двете страни на която часовете и минутите съвпадат, а календарните дати се различават с един ден. Например, в навечерието на Нова година в 0000 часа западно от тази линия вече е 1 януари на новата година, а на изток - само 31 декември на старата година. При пресичане на границата на датите от запад на изток при отчитане на календарните дни те се връщат преди един ден, а от изток на запад един ден се пропуска при броенето на датите.

Смяната на деня и нощта създава дневен ритъмв живата и неживата природа. Дневният ритъм е свързан със светлинни и температурни условия. Известни са дневния ход на температурата, дневния и нощния бриз и др. Много ясно се проявява дневният ритъм на живата природа. Известно е, че фотосинтезата е възможна само през деня, при наличието на слънчева светлина, че много растения отварят цветовете си в различни часове. Според времето на проява на активност животните могат да бъдат разделени на нощни и дневни: повечето от тях са будни през деня, но много (бухали, прилепи, нощни пеперуди) са в тъмнината на нощта. Човешкият живот също протича в ежедневен ритъм.

Ориз. 18. Здрач и бели нощи

Нарича се периодът на плавен преход от дневна светлина към нощна тъмнина и обратно здрач. ATте се основават на оптичен феномен, наблюдаван в атмосферата преди изгрев и след залез слънце, когато тя все още е (или вече) под линията на хоризонта, но осветява небето, от което се отразява светлината. Продължителността на здрача зависи от деклинацията на Слънцето (ъгловото разстояние на Слънцето от равнината на небесния екватор) и географската ширина на мястото на наблюдение. На екватора здрачът е кратък, нараства с ширината. Има три периода на здрач. Граждански здрачсе наблюдават, когато центърът на Слънцето се потопи под хоризонта плитко (под ъгъл до 6°) и за кратко време. Това всъщност е бели нощи,когато вечерната зора се сближи с утринната зора. През лятото те се наблюдават на географски ширини от 60° или повече. Например / в Санкт Петербург (ширина 59 ° 56 "N) те продължават от 11 юни до 2 юли, в Архангелск (64 ° 33" N) - от 13 май до 30 юли. Навигационен здрачсе наблюдават, когато центърът на слънчевия диск се потопи под хоризонта с 6–12°. В същото време се вижда линията на хоризонта и от кораба е възможно да се определи ъгълът на звездите над нея. И накрая астрономически здрачсе наблюдават, когато центърът на слънчевия диск се потапя под хоризонта с 12–18°. В същото време зората в небето все още пречи на астрономически наблюдения на бледи звезди (фиг. 18).

Въртенето на Земята дава две неподвижни точки - географски полюси(точки на пресичане на въображаемата ос на въртене на Земята със земната повърхност) - и по този начин ви позволява да изградите мрежа от паралели и меридиани. екватор(лат. екватор - еквалайзер) - линията на пресичане на земното кълбо с равнина, минаваща през центъра на Земята, перпендикулярна на оста на нейното въртене. Паралели(гр. parallelos - вървящи рамо до рамо) - линиите на пресичане на земния елипсоид от равнини, успоредни на равнината на екватора. меридиани(лат. меридланус - обед) - линиите на пресичане на земния елипсоид от равнини, преминаващи през двата му полюса. Дължината на 1° меридиан е средно 111,1 км.