3.2. A Föld forgása a tengelye körül

A Föld a tengelye körül forog nyugatról keletre, vagyis az óramutató járásával ellentétes irányba, ha a Sarkcsillagról (az Északi-sarkról) nézzük a Földet. Ebben az esetben a forgási szögsebesség, azaz az a szög, amellyel a Föld felszínének bármely pontja elfordul, azonos, és óránként 15 °. A lineáris sebesség a szélességtől függ: az egyenlítőn a legmagasabb - 464 m / s, és a földrajzi pólusok rögzítettek.

A Föld tengelye körüli forgásának fő fizikai bizonyítéka a Foucault-féle lengőingával végzett kísérlet. Miután J. Foucault francia fizikus 1851-ben a párizsi panteonban elvégezte híres kísérletét, a Föld tengelye körüli forgása vitathatatlan igazsággá vált. A Föld tengelyirányú forgásának fizikai bizonyítéka az 1°-os meridiánív mérése is, amely az Egyenlítő közelében 110,6 km, a sarkok közelében 111,7 km (15. ábra). Ezek a mérések a Föld pólusokon való összenyomódását bizonyítják, és ez csak a forgó testekre jellemző. És végül a harmadik bizonyíték a zuhanó testek eltérése a dőlésszögtől minden szélességi fokon, kivéve a pólusokat (16. ábra). Ennek az eltérésnek az az oka, hogy a tehetetlenségi nyomatékkal visszatartják a pont nagyobb lineáris sebességét DE(magasságban) ponthoz képest NÁL NÉL(a földfelszín közelében). A leeső tárgyak a Földön keletre térnek el, mert nyugatról keletre forog. Az eltérés nagysága az egyenlítőn a legnagyobb. A pólusokon a testek függőlegesen esnek, anélkül, hogy eltérnének a föld tengelyének irányától.

A Föld tengelyirányú forgásának földrajzi jelentősége rendkívül nagy. Mindenekelőtt a Föld alakját érinti. A Föld pólusokon történő összenyomódása a tengelyirányú forgás eredménye. Korábban, amikor a Föld nagyobb szögsebességgel forgott, a poláris összehúzódás jelentősebb volt. A nappal meghosszabbodását és ennek következtében az egyenlítői sugár csökkenését és a sarki sugár növekedését a földkéreg tektonikus deformációi (törések, gyűrődések) és a Föld makrodomborművének átstrukturálódását kísérik.

A Föld tengelyirányú forgásának fontos következménye a vízszintes síkban mozgó testek elhajlása (szelek, folyók, tengeráramlatok stb.). eredeti irányukból: az északi féltekén - jobb, délen balra(ez az egyik tehetetlenségi erő, amelyet Coriolis-gyorsulásnak neveztek el annak a francia tudósnak a tiszteletére, aki először magyarázta ezt a jelenséget). A tehetetlenség törvénye szerint minden mozgó test arra törekszik, hogy mozgásának iránya és sebessége a világtérben változatlan maradjon (17. ábra). Az eltérés annak a következménye, hogy a test egyszerre vesz részt a transzlációs és forgó mozgásokban. Az Egyenlítőnél, ahol a meridiánok párhuzamosak egymással, irányuk a világtérben nem változik a forgás során, és az eltérés nulla. A pólusok felé az eltérés növekszik és a pólusokon lesz a legnagyobb, mivel ott minden meridián napi 360°-kal változtatja irányát a térben. A Coriolis erőt az F = m x 2ω x υ x sin φ képlettel számítjuk ki, ahol F a Coriolis erő, t a mozgó test tömege, ω a szögsebesség, υ a mozgó test sebessége, φ a földrajzi szélesség. A Coriolis-erő megnyilvánulása a természeti folyamatokban igen változatos. Ennek köszönhető, hogy a légkörben különböző léptékű örvények keletkeznek, köztük ciklonok és anticiklonok, a szelek és a tengeri áramlatok eltérnek a gradiens irányától, befolyásolva az éghajlatot és ezen keresztül a természetes zónaságot, regionalitást; a nagy folyóvölgyek aszimmetriája társul hozzá: az északi féltekén sok folyó (Dnyepr, Volga stb.) emiatt a jobb partok meredekek, a bal partok szelídek, a déli féltekén pedig fordítva.

A Föld forgása egy természetes időmértékegységhez kapcsolódik - napés megy tovább az éjszaka és a nappal változása. A napok csillagosak és naposak. sziderikus nap a csillag két egymást követő felső csúcspontja közötti időintervallum a megfigyelési pont meridiánján keresztül. Egy sziderikus napon a Föld teljes körforgást végez a tengelye körül. Ezek 23 óra 56 perc 4 másodperc. A csillagászati ​​megfigyelések során a sziderikus napokat használják. igazi szoláris nap- a Nap középpontjának két egymást követő felső csúcspontja közötti időintervallum a megfigyelési pont meridiánján keresztül. A valódi napsugárzás időtartama az év során változó, elsősorban a Föld egyenetlen mozgása miatt elliptikus pályán. Ezért kényelmetlenek az idő mérésére is. Gyakorlati célokra használják átlagos szoláris napok. Az átlagos napidőt az úgynevezett átlagos Nap méri – egy képzeletbeli pont, amely egyenletesen mozog az ekliptika mentén, és évente egy teljes fordulatot tesz, akárcsak az igazi Nap. Az átlagos napnap 24 óra, hosszabbak, mint a csillagoké, mivel a Föld a Nap körüli szögsebességgel ugyanabban az irányban forog a tengelye körül, amelyben a Nap körül kering. Emiatt a Nap a csillagok hátterében mozog, és a Földnek még mindig „meg kell fordulnia” körülbelül 1 ° -kal, hogy a Nap ugyanarra a meridiánra „jöjjön”. Így egy napos napon a Föld körülbelül 361 ° -kal elfordul. A valódi szoláris idő szoláris időre való átváltására egy módosítást vezetnek be - az ún időegyenlet. Maximális pozitív értéke február 11-én +14 perc, legnagyobb negatív értéke november 3-án -16 perc. Az átlagos szoláris nap kezdete az átlagos Nap alsó csúcspontjának, az éjfélnek a pillanata. Ezt az időszámlálást hívják polgári idő.

A mindennapi életben az átlagos szoláris idő is kényelmetlenül használható, mivel minden meridiánon más és más, helyi idő szerint. Például két szomszédos, 1°-os időközönként megrajzolt meridiánon a helyi idő 4 perccel eltér. A helyi idő szerint különböző meridiánokon elhelyezkedő különböző pontokon való jelenlét sok kellemetlenséghez vezetett. Ezért az 1884-es Nemzetközi Csillagászati ​​Kongresszuson elfogadták az idő zóna szerinti elszámolását. Ehhez a földgömb teljes felületét 24, egyenként 15 ° -os időzónára osztották. Per szabványos idő az egyes övek középső meridiánjának helyi idejét veszik. A helyi idő zónaidővé konvertálásához és fordítva van egy képlet T n – m = N – λ °, ahol T P - szabványos idő, m - helyi idő, N- az öv számával megegyező órák száma, λ ° a hosszúság órákban kifejezve. A nulla (más néven 24.) öv az, amelynek közepén a nulla (Greenwich) meridián fut. Az idejét úgy veszik egyetemes idő. Az univerzális idő ismeretében könnyen kiszámítható a standard idő a képlet segítségével T n = T 0 + N, ahol T 0 - egyetemes idő. Az öveket kelet felé számolják. Két szomszédos zónában a normál idő pontosan 1 órával tér el, a kényelem kedvéért a szárazföldön az időzóna határait nem szigorúan a meridiánok mentén húzzák, hanem a természetes határok (folyók, hegyek) vagy állam- és közigazgatási határok mentén.

Számos országban csak nyáron tolják előre egy órával az időt. Oroszországban 1981 óta, áprilistól októberig nyári időszámítás a szüléshez képest még egy órával előbbre való időáthelyezés miatt. Így nyáron a moszkvai idő valójában megfelel a helyi időnek a keleti 60 °-os meridiánon. e) Az az idő, ameddig Moszkva lakosai élnek, és a második időzóna, amelyben található Moszkva. Hazánkban moszkvai idő szerint menetrend szerint közlekednek a vonatok és a repülők, az időt a táviratokon jelölik.

A tizenkettedik öv közepén, körülbelül a 180°-os meridián mentén 1884-ben egy nemzetközi dátumvonal. Ez egy feltételes vonal a földgömb felszínén, melynek mindkét oldalán az órák és a percek egybeesnek, a naptári dátumok pedig egy nappal eltérnek. Például szilveszterkor 0000 órakor ettől a vonaltól nyugatra már az új év január 1-je, keletre pedig csak az óév december 31-e. Amikor a naptári napok számában nyugatról keletre lépik át a dátumhatárt, egy nappal ezelőtt térnek vissza, és keletről nyugatra egy nap kimarad a dátumok számlálásában.

A nappal és az éjszaka változása teremt napi ritmusélő és élettelen természetben. A napi ritmus a fény- és hőmérsékleti viszonyokhoz kapcsolódik. Jól ismert a hőmérséklet napi menete, a nappali és az éjszakai szellő stb.. Az élő természet napi ritmusa nagyon jól megnyilvánul. Ismeretes, hogy a fotoszintézis csak nappal, napfény jelenlétében lehetséges, sok növény különböző órákban nyitja virágát. A tevékenység megnyilvánulási ideje szerint az állatokat éjszakaira és nappalira oszthatjuk: legtöbbjük nappal ébren van, de sokan (baglyok, denevérek, éjszakai pillangók) az éjszaka sötétjében vannak. Az emberi élet is napi ritmusban zajlik.

Rizs. 18. Alkonyat és fehér éjszakák

A nappali világosságból az éjszakai sötétségbe és visszafelé történő zökkenőmentes átmenet időszakát nevezzük szürkület. NÁL NÉL a napkelte előtt és napnyugta után a légkörben megfigyelhető optikai jelenségen alapulnak, amikor az még (vagy már) a horizont alatt van, de megvilágítja az eget, ahonnan a fény visszaverődik. A szürkület időtartama függ a Nap deklinációjától (a Nap szögtávolsága az égi egyenlítő síkjától) és a megfigyelési hely földrajzi szélességétől. Az egyenlítőn az alkonyat rövid, a szélességi fok növekedésével növekszik. Három szürkületi időszak van. Polgári szürkület akkor figyelhetők meg, amikor a Nap közepe sekélyen (legfeljebb 6°-os szögben) és rövid időre a horizont alá süllyed. Ez valójában Fehér éjszakák, amikor az esti hajnal összefolyik a hajnali hajnallal. Nyáron a 60°-os vagy annál nagyobb szélességi fokon figyelhetők meg. Például / Szentpéterváron (északi szélesség 59 ° 56) június 11-től július 2-ig tartanak, Arhangelszkben (64 ° 33" É) - május 13-tól július 30-ig. Navigációs szürkület akkor figyelhető meg, amikor a napkorong közepe 6–12°-kal a horizont alá süllyed. Ugyanakkor látható a horizontvonal, és a hajóról meg lehet határozni a felette lévő csillagok szögét. És végül csillagászati ​​szürkület akkor figyelhető meg, amikor a napkorong közepe 12–18°-kal a horizont alá süllyed. Ugyanakkor a hajnal az égen továbbra is megakadályozza a halvány csillagok csillagászati ​​megfigyelését (18. ábra).

A Föld forgása két fix pontot ad: földrajzi pólusok(a Föld képzeletbeli forgástengelyének a földfelszínnel való metszéspontjai) - és így lehetővé teszi a párhuzamosok és meridiánok rácsának felépítését. Egyenlítő(lat. aquator - equalizer) - a földgömb metszésvonala a Föld középpontján átmenő síkkal, amely merőleges a forgástengelyére. Párhuzamok(gr. parallelos - egymás mellett haladva) - a Föld ellipszoidának az egyenlítő síkjával párhuzamos síkok metszésvonalai. meridiánok(lat. meridlanus - dél) - a Föld ellipszoidjának mindkét pólusán áthaladó síkok metszésvonalai. Az 1°-os meridián hossza átlagosan 111,1 km.