3.2. Rotacija Zemlje oko svoje osi

Zemlja se okreće oko svoje osi od zapada prema istoku, odnosno u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, ako Zemlju gledate sa Sjevernjače (sa Sjevernog pola). U ovom slučaju, kutna brzina rotacije, tj. kut za koji rotira bilo koja točka na površini Zemlje, jednaka je i iznosi 15 ° na sat. Linearna brzina ovisi o geografskoj širini: na ekvatoru je najveća - 464 m / s, a zemljopisni polovi su fiksni.

Glavni fizički dokaz rotacije Zemlje oko svoje osi je pokus s Foucaultovim njihajućim njihalom. Nakon što je francuski fizičar J. Foucault 1851. izveo svoj poznati eksperiment u Pariškom Panteonu, rotacija Zemlje oko svoje osi postala je neosporna istina. Fizički dokaz Zemljine aksijalne rotacije je i mjerenje meridijanskog luka od 1°, koji je 110,6 km u blizini ekvatora i 111,7 km u blizini polova (slika 15). Ova mjerenja dokazuju kompresiju Zemlje na polovima, a ona je karakteristična samo za rotirajuća tijela. I na kraju, treći dokaz je odstupanje padajućih tijela od viska na svim geografskim širinama, osim na stupovima (slika 16.). Razlog za ovo odstupanje je njihovo zadržavanje inercijom veće linearne brzine točke ALI(na visini) u usporedbi s točkom NA(blizu zemljine površine). Padajući objekti skreću se na Zemlji prema istoku jer se okreće od zapada prema istoku. Veličina odstupanja je najveća na ekvatoru. Na polovima tijela padaju okomito, bez odstupanja od smjera zemljine osi.

Geografski značaj aksijalne rotacije Zemlje iznimno je velik. Prije svega, to utječe na lik Zemlje. Kompresija Zemlje na polovima rezultat je njezine aksijalne rotacije. Prije, kada se Zemlja rotirala većom kutnom brzinom, polarna kontrakcija je bila značajnija. Produljenje dana i, kao rezultat, smanjenje ekvatorijalnog radijusa i povećanje polarnog praćeno je tektonskim deformacijama zemljine kore (rasjedi, nabori) i restrukturiranjem Zemljinog makroreljefa.

Važna posljedica aksijalne rotacije Zemlje je otklon tijela koja se kreću u horizontalnoj ravnini (vjetrovi, rijeke, morske struje itd.). iz njihovog izvornog smjera: na sjevernoj hemisferi - pravo, u južnom nalijevo(ovo je jedna od sila inercije, nazvana Coriolisovo ubrzanje u čast francuskog znanstvenika koji je prvi objasnio ovaj fenomen). Prema zakonu tromosti, svako gibajuće tijelo nastoji zadržati smjer i brzinu svog kretanja u svjetskom prostoru nepromijenjenim (sl. 17). Devijacija je rezultat činjenice da tijelo istovremeno sudjeluje u translacijskim i rotacijskim pokretima. Na ekvatoru, gdje su meridijani međusobno paralelni, njihov se smjer u svjetskom prostoru ne mijenja tijekom rotacije i odstupanje je nula. Prema polovima, odstupanje se povećava i postaje najveće na polovima, jer tamo svaki meridijan mijenja svoj smjer u prostoru za 360° dnevno. Coriolisova sila se izračunava po formuli F = m x 2ω x υ x sin φ, gdje je F je Coriolisova sila, t masa tijela koje se kreće, ω je kutna brzina, υ je brzina tijela koje se kreće, φ je geografska širina. Manifestacija Coriolisove sile u prirodnim procesima vrlo je raznolika. Zbog toga u atmosferi nastaju vrtlozi raznih razmjera, uključujući ciklone i anticiklone, vjetrovi i morske struje odstupaju od smjera gradijenta, utječući na klimu, a preko nje i na prirodnu zonalnost i regionalnost; asimetrija velikih riječnih dolina povezana je s njom: na sjevernoj hemisferi mnoge rijeke (Dnjepar, Volga itd.) Zbog toga su desne obale strme, lijeve su pitome, i obrnuto na južnoj hemisferi.

Rotacija Zemlje povezana je s prirodnom mjernom jedinicom - dan i ide dalje promjena dana i noći. Dani su zvjezdani i sunčani. zvjezdani dan je vremenski interval između dvije uzastopne gornje kulminacije zvijezde kroz meridijan točke promatranja. Tijekom sideralnog dana, Zemlja napravi potpunu revoluciju oko svoje osi. One su jednake 23 sata 56 minuta 4 sekunde. Siderični dani se koriste u astronomskim promatranjima. pravi solarni dan- vremenski interval između dvije uzastopne gornje kulminacije središta Sunca kroz meridijan točke promatranja. Trajanje pravog sunčevog dana varira tijekom godine, prvenstveno zbog neravnomjernog kretanja Zemlje u eliptičnoj orbiti. Stoga su i nezgodni za mjerenje vremena. U praktične svrhe koriste se prosječni solarni dani. Srednje solarno vrijeme mjeri se takozvanim srednjim Suncem – zamišljenom točkom koja se jednoliko kreće duž ekliptike i napravi potpunu revoluciju godišnje, poput pravog Sunca. Prosječni sunčev dan traje 24 sata. Dulji su od zvjezdanih, budući da se Zemlja okreće oko svoje osi u istom smjeru u kojem kruži oko Sunca kutnom brzinom od oko 1° dnevno. Zbog toga se Sunce kreće prema pozadini zvijezda, a Zemlja se još uvijek treba "okrenuti" za oko 1 ° kako bi Sunce "došlo" na isti meridijan. Dakle, u solarnom danu, Zemlja se okreće za približno 361 °. Da bi se pravo solarno vrijeme pretvorilo u srednje solarno vrijeme, uvodi se amandman – tzv vremenska jednadžba. Njegova maksimalna pozitivna vrijednost je +14 min 11. veljače, najveća negativna vrijednost je -16 min 3. studenog. Početak prosječnog sunčevog dana uzima se kao trenutak donjeg vrhunca prosječnog Sunca – ponoć. Ovo vrijeme se poziva građansko vrijeme.

U svakodnevnom životu prosječno solarno vrijeme također je nezgodno za korištenje, jer je različito na svakom meridijanu, lokalnom vremenu. Na primjer, na dva susjedna meridijana nacrtana u razmacima od 1°, lokalno vrijeme se razlikuje za 4 minute. Prisutnost na raznim točkama koje leže na različitim meridijanima vlastitog lokalnog vremena dovela je do mnogih neugodnosti. Stoga je na Međunarodnom astronomskom kongresu 1884. usvojen zonski račun vremena. Da bi se to postiglo, cijela površina globusa podijeljena je na 24 vremenske zone, svaka po 15 °. Iza standardno vrijeme uzima se lokalno vrijeme srednjeg meridijana svakog pojasa. Za pretvaranje lokalnog vremena u vrijeme zone i obrnuto, postoji formula T n – m = N – λ °, gdje T P - standardno vrijeme, m - lokalno vrijeme, N- broj sati jednak broju pojasa, λ ° je geografska dužina izražena u satima. Nulti (aka 24.) pojas je onaj u čijoj sredini teče nulti (Greenwich) meridijan. Njegovo vrijeme uzima se kao univerzalno vrijeme. Poznavajući univerzalno vrijeme, lako je izračunati standardno vrijeme pomoću formule T n = T 0 + N, gdje T 0 - univerzalno vrijeme. Pojasevi se broje prema istoku. U dvije susjedne zone standardno vrijeme se razlikuje za točno 1 sat. Radi praktičnosti, granice vremenske zone na kopnu nisu povučene strogo duž meridijana, već uz prirodne granice (rijeke, planine) ili državne i administrativne granice.

U brojnim zemljama vrijeme se pomiče za jedan sat unaprijed samo za ljeto. U Rusiji, od 1981., za razdoblje od travnja do listopada, Ljetno vrijeme zbog prijenosa vremena za još jedan sat unaprijed u odnosu na rodilište. Dakle, ljeti vrijeme u Moskvi zapravo odgovara lokalnom vremenu na meridijanu od 60 ° E. e. Zove se vrijeme do kojeg žive stanovnici Moskve i druge vremenske zone u kojoj se nalazi Moskva. Prema moskovskom vremenu u našoj zemlji vozovi i avioni su na rasporedu, vrijeme je označeno na telegramima.

U sredini dvanaestog pojasa, otprilike uz meridijan od 180°, 1884. god. međunarodna datumska linija. Ovo je uvjetna crta na površini globusa, s obje strane koje se sati i minute podudaraju, a kalendarski datumi razlikuju se za jedan dan. Na primjer, na Novu godinu u 0000 sati, zapadno od ove linije je već 1. siječnja nove godine, a istočno - tek 31. prosinca stare godine. Prilikom prelaska granice datuma od zapada prema istoku u brojanju kalendarskih dana vraćaju se prije jedan dan, a od istoka prema zapadu jedan dan se preskače u brojanju datuma.

Smjena dana i noći stvara dnevni ritam u živoj i neživoj prirodi. Dnevni ritam povezan je sa svjetlosnim i temperaturnim uvjetima. Poznat je dnevni hod temperature, dnevni i noćni povjetarac i dr. Vrlo se jasno očituje dnevni ritam žive prirode. Poznato je da je fotosinteza moguća samo tijekom dana, uz prisutnost sunčeve svjetlosti, da mnoge biljke otvaraju svoje cvjetove u različitim satima. Prema vremenu očitovanja aktivnosti životinje se mogu podijeliti na noćne i dnevne: većina ih je budna danju, ali mnoge (sove, šišmiši, noćni leptiri) su u noćnoj tami. Ljudski život također teče u svakodnevnom ritmu.

Riža. 18. Sumrak i bijele noći

Razdoblje glatkog prijelaza iz dnevne svjetlosti u noćnu tamu i natrag naziva se sumrak. NA temelje se na optičkom fenomenu koji se opaža u atmosferi prije izlaska i nakon zalaska sunca, kada je još (ili već) ispod linije horizonta, ali osvjetljava nebo, s kojeg se reflektira svjetlost. Trajanje sumraka ovisi o deklinaciji Sunca (kutnoj udaljenosti Sunca od ravnine nebeskog ekvatora) i geografskoj širini mjesta promatranja. Na ekvatoru je sumrak kratak, povećava se sa zemljopisnom širinom. Postoje tri razdoblja sumraka. Građanski sumrak promatraju se kada središte Sunca zaroni ispod horizonta plitko (pod kutom do 6°) i za kratko vrijeme. Ovo je zapravo bijele noći, kad se večernja zora spoji s jutarnjom. Ljeti se promatraju na geografskim širinama od 60° ili više. Na primjer / u Sankt Peterburgu (širina 59 ° 56 "N) traju od 11. lipnja do 2. srpnja, u Arkhangelsku (64 ° 33" N) - od 13. svibnja do 30. srpnja. Navigacijski sumrak promatraju se kada središte solarnog diska zaroni ispod horizonta za 6-12°. Pritom je vidljiva linija horizonta, a s broda je moguće odrediti kut zvijezda iznad nje. I konačno astronomski suton promatraju se kada središte solarnog diska potopi ispod horizonta za 12–18°. Istovremeno, zora na nebu još uvijek sprječava astronomska promatranja slabih zvijezda (slika 18).

Rotacija Zemlje daje dvije fiksne točke - geografskih polova(točke sjecišta imaginarne osi rotacije Zemlje sa zemljinom površinom) - i na taj način vam omogućuje da izgradite mrežu paralela i meridijana. Ekvator(lat. ekvator - ekvilajzer) - linija presjeka globusa s ravninom koja prolazi središtem Zemlje okomito na os njezine rotacije. Paralele(gr. parallelos - idu rame uz rame) - linije presjeka zemljinog elipsoida ravninama paralelnim s ravninom ekvatora. meridijanima(lat. meridlanus - podne) - linije presjeka zemljinog elipsoida ravninama koje prolaze kroz oba njegova pola. Dužina meridijana 1° je u prosjeku 111,1 km.