В будущем Земля будет вращаться быстрее. Чем это грозит?

Воображаемая линия

Ось любой планеты — конструкция умозрительная, созданная для удобства описания движения. Если мысленно провести линию через полюса, это и будет ось Земли. Вращение вокруг нее — одно из двух основных движений планеты.

Ось не составляет с плоскостью эклиптики (плоскостью вращения Земли вокруг Солнца) 90º, а отклоняется от перпендикуляра на 23º27′. Считается, что планета вращается с запада на восток, то есть против часовой стрелки. Именно таким выглядит ее движение вокруг оси, если наблюдать его на Северном полюсе.

Вращение нашей планеты вокруг оси

Каждый человек знает, что планета, на которой он живет, вращается вокруг своей оси, причем экваториальная плоскость Земли наклонена под углом 23˚ к плоскости эклиптики.

Как рассчитать угловую скорость вращения вокруг своей оси Земли? Для этого можно воспользоваться совершенно любой из формул, которые приведены были выше. Поскольку мы знаем, что один оборот вокруг оси происходит за 24 часа, то для расчета следует использовать выражение с периодом T. Получаем:

ω = 2×π/T = 2×3,1416/(24×3600) = 7,27×10-5 рад/с.

Здесь значение периода T было переведено в секунды. Полученное значение является небольшим.

Представляет интерес рассчитать, с какой линейной скоростью движутся точки на поверхности планеты на широте 0˚ (экватор). Экваториальный радиус Земли равен 6 378 000 м. Подставляя это значение в формулу для скорости, получим:

v = ω×r = 7,27×10-5×6 378 000 = 463,8 м/с = 1670 км/ч.

Полученное значение является большим в сравнении со скоростями, которые мы наблюдаем в жизни. Человек эту скорость не ощущает, поскольку вращается вместе с воздухом и почвой под ногами с одной скоростью, то есть он покоится относительно них.

Рассмотренное вращение Земли приводит не только к возникновению явления дня и ночи, но и к появлению так называемой силы Кориолиса, которая оказывает влияние на некоторые земные процессы, например, изменяет направление ветров.

Неопровержимое доказательство

Когда-то считалась, что наша планета неподвижна, а звезды, закрепленные на небе, вращаются вокруг нее. Достаточно длительное время в истории никого не интересовало, с какой скоростью Земля обращается по орбите или вокруг оси, поскольку сами понятия «ось» и «орбита» не укладывались в научные познания того периода. Экспериментальное доказательство факта постоянного движения Земли вокруг оси было получено в 1851 году Жаном Фуко. Оно окончательно убедило всех, кто в позапрошлом веке еще сомневался в этом.

Опыт был проведен в парижском Пантеоне, под куполом которого разместили маятник и круг с делениями. Раскачиваясь, маятник при каждом новом движении смещался на несколько делений. Подобное возможно только при условии вращения планеты.

Скорость

Насколько быстро вращается Земля вокруг своей оси? Однозначный ответ на этот вопрос дать довольно трудно, поскольку скорость различных географических точек неодинакова. Чем ближе местность к экватору, тем она выше. В районе Италии значение скорости, например, оценивается в 1200 км/ч. В среднем же планета за час преодолевает 15º.

Со скоростью вращения Земли связана продолжительность суток. Отрезок времени, за который наша планета делает один оборот вокруг оси, определяется двумя способами. Для определения так называемых звездных или сидерических суток в качестве системы отсчета выбирается любая звезда, кроме Солнца. Они длятся 23 часа 56 минут и 4 секунды. Если же за отправную точку берется наше светило, то сутки называют солнечными. Их величина в среднем составляет 24 часа. Она несколько меняется в зависимости от положения планеты относительно светила, которое влияет и на скорость вращения вокруг оси и на то, с какой скоростью Земля обращается по орбите.

Скорость движения Земли вокруг себя

Земля — это третья по счёту планета в Солнечной системе (СС). Кроме того, что наша планета оборачивается вокруг Солнца, она также обращается вокруг себя. Поэтому человечество с древних времён хотело выяснить не только скорость Земли вокруг Солнца, но и темп вращения нашей планеты кругом оси. Самой высокой стремительностью вращения по оси обладают крупнейшие газовые планеты-гиганты нашей Солнечной системы: Юпитер и Сатурн. На них сутки длятся около 10 часов.

Оборот Земли вокруг оси совершается за 23 часа и 56 минут. При этом дополнительные четыре минуты требуются для возврата светила на его изначальное положение. Показатели быстроты вращения нашей планеты зависят от точки наблюдения за её движением.

Самая высокая стремительность обращения планеты фиксируется на экваторе. Здесь достигается 1670 км в час, что эквивалентно 465 метров в секунду. Такие расчёты можно будет получить, учитывая тот факт, что на экваторе окружность геоида превышает 40 тысяч километров.

А Вы смотрели: Космонавт Шаталов Владимир Александрович, биография

С приближением к 30-й широте быстрота оборота кругом оси будет снижена до 1440 километров в час. На полюсах это значение плавно будет падать до нуля. При этом это правило одинаково работает как для Южного, так и для Северного полюса.

Движение планеты остаётся незаметным для людей по причине колоссальной массы и размеров Земли.

Важно: в случае резкого прекращения движения планеты все предметы и люди резко сорвутся с места и полетят вперёд с быстротой более 1500 км/ч.

Смотреть галерею

Второе важнейшее движение планеты — это ее «кружение» по орбите. Неизменное перемещение по слегка вытянутой траектории ощущается людьми чаще всего по смене времен года. То, с какой скоростью Земля движется вокруг Солнца, выражается для нас в первую очередь в единицах измерения времени: один оборот занимает 365 дней 5 часов 48 минут 46 секунд, то есть астрономический год. Точная цифра наглядно объясняет, почему каждые четыре года в феврале появляется дополнительный день. Он представляет собой сумму накопленных за это время часов, не вошедших в принятые 365 суток года.

Время оборота вокруг Солнца

С какой скоростью Земля летит вокруг Солнца это один вопросов не только астрономии, но и физики.

Наша планета имеет скорость вращения Земли вокруг Солнца 107 тысяч км/ч или 30 км в секунду. При этом наш космический дом совершает полный оборот вокруг нашего светила за 365 дней, 5 часов и чуть менее чем за 49 минут. За это время планета успевает пройти почти миллиард километров.

Ежегодно набегает чуть более пяти «лишних» часов. Раз в четырёхлетие они складываются между собой. Так получается високосный год, имеющий 366 дней.

Ежесекундно наша планета пролетает в космосе около 30 километров. Речь идёт о по-настоящему колоссальной скорости. Даже самые быстрые автомобили, способные преодолевать отметку 300 км/ч, перемещаются в пространстве со скоростью, которая более чем в 300 раз ниже темпа перемещения нашего геоида. Человеку сложно оценить реальные темпы обращения планеты вокруг центра СС.

Вращение вызывает силы, способные смести с поверхности все предметы. Правда, эти силы компенсируются гравитацией. Поэтому не стоит бояться вероятности оказаться в открытом космосе. По аналогии с обращением вокруг оси, перемещение кругом центра солнечной системы постепенно замедляется. Правда, это замедление настолько незначительное, что люди его не способны заметить. Кроме того, в процессе перемещения в космическом пространстве Земли по орбите, ось на протяжении года постоянно отклоняется, что приводит к изменениям сезонов (зима/лето, весна/осень) в разных регионах.

Особенности траектории

Как уже отмечалось, то, с какой скоростью Земля обращается по орбите, связано с характеристиками последней. Траектория движения планеты отличается от идеальной окружности, она слегка вытянута. В результате Земля то приближается к светилу, то удаляется от него. Когда планету и Солнце разделяет минимальное расстояние, такое положение называется перигелием. Максимальное удаление соответствует афелию. Первое приходится на 3 января, второе — на 5 июля. И для каждой из этих точек вопрос: «С какой скоростью вращается Земля по орбите?» — имеет свой ответ. Для афелия это 29,27 км/с, для перигелия — 30,27 км/с.

Смотреть галерею

То, с какой скоростью вращается Земля по орбите, и в целом движение планеты вокруг Солнца имеют ряд следствий, определяющих многие нюансы нашей жизни. Например, эти перемещения сказываются на продолжительности дня. Солнце постоянно изменяет свое положение на небе: смещаются точки восхода и захода, становится несколько иной высота светила над горизонтом в полдень. В результате изменяется продолжительность дня и ночи.

Совпадают эти две величины лишь в равноденствие, когда центр Солнца пересекает небесный экватор. Наклон оси при этом оказывается нейтральным по отношению к светилу, и его лучи отвесно падают на экватор. Весеннее равноденствие приходится на 20-21 марта, осеннее — на 22-23 сентября.

Солнце и галактика тоже движутся

Солнце имеет собственную орбиту в Млечном Пути. Наше светило удалено на 25 000 световых лет от центра Галактики, а весь Млечный путь имеет размеры, по меньшей мере в 100 000 световых лет. По мнению Стэнфордского университета, мы находимся примерно на полпути от его центра. Солнце и Солнечная система движутся вокруг него со скоростью 200 километров в секунду или со средней скоростью 720 000 км/ч. Но даже на такой быстрой скорости Солнечная система полностью совершит оборот вокруг центра Млечного пути за 230 миллионов лет.

Млечный путь тоже движется в пространстве относительно других галактик. Примерно через 4 миллиарда лет Млечный Путь столкнется со своим ближайшим соседом – галактикой Андромеды. Два этих гигантских звездных острова летят друг к другу со скоростью около 112 км в секунду.

Таким образом, во Вселенной все движется.

Солнцестояние

Один раз в году день достигает своего максимума по продолжительности, а через полгода — минимума. Эти даты принято называть солнцестоянием. Летнее приходится на 21-22 июня, а зимнее — на 21-22 декабря. В первом случае наша планета так располагается по отношению к светилу, что северный край оси смотрит в направлении Солнца. В результате лучи отвесно падают на северный тропик и освещают всю область за Полярным кругом. В Южном полушарии при этом, наоборот, солнечные лучи достигают лишь области между экватором и Полярным кругом.

Во время зимнего солнцестояния события протекают точно так же, только полушарии меняются ролями: освещается Южный полюс.

Времена года

Положение на орбите влияет не только на то, с какой скоростью Земля движется вокруг Солнца. В результате изменения расстояния, отделяющего от светила, а также наклона оси планеты на протяжении года неравномерно распределяется солнечная радиация. А это, в свою очередь, становится причиной смены времен года. Причем длительность зимнего и летнего полугодия различна: первое составляет 179 суток, а второе — 186. К этому несовпадению приводит все тот же наклон оси относительно плоскости эклиптики.

«Лишний» день в календаре

Земля делает один оборот вокруг собственной оси примерно за 23 часа 56 минут, а один оборот вокруг Солнца происходит за 365 дней и 6 часов. Эта разница периодов постепенно накапливается и один раз в 4 года у нас в календаре появляется лишний день (29 февраля), и такой год называется високосным. Также на данный процесс оказывает определенное воздействие располагающаяся в непосредственной близости Луна, под действием гравитационного поля которой вращение Земли постепенно замедляется, а это свою очередь удлиняет сутки примерно на одну тысячную каждые 100 лет.