3.2. Rotácia Zeme okolo svojej osi

Zem sa otáča okolo svojej osi zo západu na východ, teda proti smeru hodinových ručičiek, ak sa na Zem pozeráte z Polárky (od severného pólu). V tomto prípade je uhlová rýchlosť rotácie, t.j. uhol, o ktorý sa otáča ktorýkoľvek bod na povrchu Zeme, rovnaká a je 15 ° za hodinu. Lineárna rýchlosť závisí od zemepisnej šírky: na rovníku je najvyššia - 464 m / s a ​​geografické póly sú pevné.

Hlavným fyzikálnym dôkazom rotácie Zeme okolo svojej osi je experiment s Foucaultovým výkyvným kyvadlom. Po tom, čo francúzsky fyzik J. Foucault v roku 1851 uskutočnil svoj slávny experiment v parížskom Panteóne, rotácia Zeme okolo svojej osi sa stala nespochybniteľnou pravdou. Fyzikálny dôkaz osovej rotácie Zeme je meraný aj 1° poludníkovým oblúkom, čo je 110,6 km v blízkosti rovníka a 111,7 km v blízkosti pólov (obr. 15). Tieto merania dokazujú stlačenie Zeme na póloch a je charakteristické len pre rotujúce telesá. A napokon tretím dôkazom je odchýlka padajúcich telies od olovnice vo všetkých zemepisných šírkach, okrem pólov (obr. 16). Dôvodom tejto odchýlky je ich zadržanie zotrvačnosťou väčšej lineárnej rýchlosti bodu ALE(vo výške) v porovnaní s bodom IN(v blízkosti zemského povrchu). Padajúce predmety sú na Zemi odchyľované na východ, pretože sa otáča zo západu na východ. Veľkosť odchýlky je maximálna na rovníku. Na póloch padajú telesá vertikálne, bez odchýlenia sa od smeru zemskej osi.

Geografický význam osovej rotácie Zeme je mimoriadne veľký. V prvom rade to ovplyvňuje postavu Zeme. Stlačenie Zeme na póloch je výsledkom jej axiálnej rotácie. Predtým, keď sa Zem otáčala vyššou uhlovou rýchlosťou, bola polárna kontrakcia významnejšia. Predlžovanie dňa a v dôsledku toho zmenšovanie rovníkového polomeru a zväčšenie polárneho je sprevádzané tektonickými deformáciami zemskej kôry (poruchy, vrásy) a reštrukturalizáciou makroreliéfu Zeme.

Dôležitým dôsledkom osovej rotácie Zeme je vychýlenie telies pohybujúcich sa v horizontálnej rovine (vetry, rieky, morské prúdy a pod.). z ich pôvodného smeru: na severnej pologuli - správny, na juhu doľava(toto je jedna zo síl zotrvačnosti, pomenovaná Coriolisovo zrýchlenie na počesť francúzskeho vedca, ktorý ako prvý vysvetlil tento jav). Podľa zákona zotrvačnosti sa každé pohybujúce sa teleso snaží udržať smer a rýchlosť svojho pohybu vo svetovom priestore nezmenený (obr. 17). Vychýlenie je výsledkom toho, že telo je zapojené do translačných aj rotačných pohybov súčasne. Na rovníku, kde sú poludníky navzájom rovnobežné, sa ich smer vo svetovom priestore pri rotácii nemení a odchýlka je nulová. Smerom k pólom sa odchýlka zvyšuje a je najväčšia na póloch, pretože tam každý poludník mení svoj smer v priestore o 360 ° za deň. Coriolisova sila sa vypočíta podľa vzorca F = m x 2ω x υ x sin φ, kde F je Coriolisova sila, T je hmotnosť pohybujúceho sa telesa, ω je uhlová rýchlosť, υ je rýchlosť pohybujúceho sa telesa, φ je zemepisná šírka. Prejav Coriolisovej sily v prírodných procesoch je veľmi rôznorodý. Práve kvôli nej vznikajú v atmosfére víry rôznych mierok vrátane cyklónov a anticyklón, vetry a morské prúdy sa odchyľujú od smeru gradientu, ovplyvňujú klímu a prostredníctvom nej prirodzenú zonálnosť a regionalitu; je s tým spojená asymetria veľkých riečnych údolí: na severnej pologuli sú mnohé rieky (Dnepr, Volga atď.) z tohto dôvodu pravé brehy strmé, ľavé mierne a naopak na južnej pologuli.

Rotácia Zeme je spojená s prirodzenou jednotkou merania času - deň a ide sa ďalej zmena dňa a noci. Dni sú hviezdne a slnečné. hviezdny deň je časový interval medzi dvoma po sebe nasledujúcimi hornými kulmináciami hviezdy cez poludník pozorovacieho bodu. Počas hviezdneho dňa Zem urobí úplnú revolúciu okolo svojej osi. Sú rovné 23 hodinám 56 minútam 4 sekundám. Hviezdne dni sa využívajú pri astronomických pozorovaniach. skutočný slnečný deň- časový interval medzi dvoma po sebe nasledujúcimi hornými kulmináciami stredu Slnka cez poludník pozorovacieho bodu. Trvanie skutočného slnečného dňa sa počas roka mení, predovšetkým v dôsledku nerovnomerného pohybu Zeme po eliptickej obežnej dráhe. Preto sú tiež nepohodlné na meranie času. Na praktické účely využívajú priemerné slnečné dni. Stredný slnečný čas sa meria takzvaným stredným Slnkom - imaginárnym bodom, ktorý sa rovnomerne pohybuje pozdĺž ekliptiky a vykoná za rok úplnú revolúciu ako skutočné Slnko. Priemerný slnečný deň je 24 hodín, sú dlhšie ako hviezdne, pretože Zem sa otáča okolo svojej osi v rovnakom smere, v akom obieha okolo Slnka s uhlovou rýchlosťou asi 1° za deň. Z tohto dôvodu sa Slnko pohybuje na pozadí hviezd a Zem sa stále musí „otočiť“ asi o 1 °, aby Slnko „prišlo“ na rovnaký poludník. V slnečnom dni sa teda Zem otáča približne o 361 °. Na prepočet skutočného slnečného času na stredný slnečný čas sa zavádza novela – tzv časová rovnica. Jeho maximálna kladná hodnota je +14 min 11. februára, najväčšia záporná hodnota -16 min 3. novembra. Začiatok priemerného slnečného dňa sa považuje za okamih dolného vyvrcholenia priemerného Slnka - polnoc. Tento časový údaj sa nazýva občiansky čas.

V každodennom živote je tiež nepohodlné používať priemerný slnečný čas, pretože je na každom poludníku iný, miestneho času. Napríklad na dvoch susedných poludníkoch nakreslených v intervaloch 1° sa miestny čas líši o 4 minúty. Prítomnosť na rôznych miestach ležiacich na rôznych poludníkoch ich vlastného miestneho času viedla k mnohým nepríjemnostiam. Preto bol na Medzinárodnom astronomickom kongrese v roku 1884 prijatý zónový účet času. Na tento účel bol celý povrch zemegule rozdelený na 24 časových pásiem, každá po 15 °. pozadu štandardný čas berie sa miestny čas stredného poludníka každého pásu. Na prevod miestneho času na čas zóny a naopak existuje vzorec T n – m = N – λ °, kde T P - štandardný čas, m - miestny čas, N- počet hodín rovný počtu pásu, λ ° je zemepisná dĺžka vyjadrená v hodinách. Nultý (alias 24.) pás je ten, v strede ktorého prebieha nultý (Greenwichský) poludník. Jeho čas sa berie ako univerzálny čas. Vďaka znalosti univerzálneho času je ľahké vypočítať štandardný čas pomocou vzorca T n = T 0 + N, kde T 0 - univerzálny čas. Pásy sa počítajú na východ. V dvoch susedných zónach sa štandardný čas líši presne o 1 hodinu. Hranice časových pásiem na súši nie sú nakreslené striktne pozdĺž poludníkov, ale pozdĺž prirodzených hraníc (rieky, hory) alebo štátnych a administratívnych hraníc.

V mnohých krajinách sa čas posúva o hodinu dopredu len v lete. V Rusku od roku 1981 na obdobie od apríla do októbra letný čas z dôvodu presunu času o ďalšiu hodinu dopredu oproti materskej. V lete teda čas v Moskve skutočne zodpovedá miestnemu času na poludníku 60° východnej dĺžky. e) Označuje sa čas, v ktorom žijú obyvatelia Moskvy a druhé časové pásmo, v ktorom sa nachádza Moskva. Podľa moskovského času u nás sú naplánované vlaky a lietadlá, čas je vyznačený na telegramoch.

V strede dvanásteho pásu, približne pozdĺž 180° poludníka, v roku 1884 medzinárodná dátumová hranica. Toto je podmienená čiara na povrchu zemegule, na ktorej oboch stranách sa hodiny a minúty zhodujú a kalendárne dátumy sa líšia o jeden deň. Napríklad na Silvestra o 00:00 je na západ od tejto línie už 1. januára nového roka a na východ - iba 31. decembra starého roka. Pri prekročení hranice dátumov zo západu na východ v počte kalendárnych dní sa vrátia o jeden deň späť a z východu na západ sa v počte dátumov jeden deň preskočí.

Zmena dňa a noci vytvára denný rytmus v živej a neživej prírode. Denný rytmus je spojený so svetelnými a teplotnými podmienkami. Známy je denný chod teplôt, denné a nočné vánky a pod.. Veľmi zreteľne sa prejavuje denný rytmus živej prírody. Je známe, že fotosyntéza je možná iba počas dňa, za prítomnosti slnečného svetla, že mnohé rastliny otvárajú kvety v rôznych hodinách. Podľa času prejavu aktivity možno živočíchy rozdeliť na nočné a denné: väčšina z nich cez deň bdie, no mnohé (sovy, netopiere, nočné motýle) sú v nočnej tme. Aj ľudský život prebieha v každodennom rytme.

Ryža. 18. Súmrak a biele noci

Obdobie plynulého prechodu z denného svetla do nočnej tmy a späť je tzv súmraku. IN sú založené na optickom jave pozorovanom v atmosfére pred východom a po západe slnka, keď je ešte (alebo už) pod čiarou horizontu, ale osvetľuje oblohu, od ktorej sa odráža svetlo. Trvanie súmraku závisí od deklinácie Slnka (uhlovej vzdialenosti Slnka od roviny nebeského rovníka) a zemepisnej šírky miesta pozorovania. Na rovníku je súmrak krátky a zvyšuje sa so zemepisnou šírkou. Sú tri obdobia súmraku. Občiansky súmrak sú pozorované, keď sa stred Slnka plytko (v uhle do 6°) a na krátky čas ponorí pod horizont. Toto je vlastne Biele noci, keď sa večerné zore zbližuje s ranným úsvitom. V lete sú pozorované v zemepisných šírkach 60 ° alebo viac. Napríklad / v Petrohrade (zemepisná šírka 59 ° 56 "N) trvajú od 11. júna do 2. júla, v Archangeľsku (64 ° 33" N) - od 13. mája do 30. júla. Navigačný súmrak sú pozorované, keď sa stred slnečného disku ponorí pod horizont o 6–12°. Zároveň je viditeľná čiara horizontu a z lode je možné určiť uhol hviezd nad ňou. A nakoniec astronomický súmrak sú pozorované, keď sa stred slnečného disku ponorí pod horizont o 12–18°. Úsvit na oblohe zároveň stále bráni astronomickým pozorovaniam slabých hviezd (obr. 18).

Rotácia Zeme dáva dva pevné body - geografické póly(priesečníky pomyselnej osi rotácie Zeme so zemským povrchom) – a tým umožňuje zostaviť sieť rovnobežiek a poludníkov. Equator(lat. rovník - ekvalizér) - priesečník zemegule s rovinou prechádzajúcou stredom Zeme kolmou na os jej rotácie. Paralely(gr. rovnobežky - idúce vedľa seba) - priesečníky zemského elipsoidu rovinami rovnobežnými s rovinou rovníka. meridiány(lat. meridlanus - poludnie) - priesečníky zemského elipsoidu rovinami prechádzajúcimi oboma jeho pólmi. Dĺžka 1° poludníka je v priemere 111,1 km.