Почему вертится Земля и другие космические объекты?
Каждый день Земля делает один оборот вокруг своей оси, вот почему на нашей планете существуют восходы и закаты. Наш каменистый космический дом вертится с тех самых пор, как сформировался 4,6 миллиардов лет назад и будет продолжать вращаться до конца времен, которые, вероятно, наступят после того как Солнце превратится в красного гиганта и поглотит ближайшие планеты. Но когда наша Солнечная система только родилась, все обломки ранней звездной системы вращались вокруг Солнца примерно в одном и том же направлении. Сталкиваясь, обломки также вращали Землю и почти все остальные объекты в Солнечной системе – в этом направлении. Но почему все космические объекты вообще вращаются?
Все объекты во Вселенной вращаются
Как сформировалась Земля и Солнечная система?
Наша планета образовалась из диска газа и пыли, который вращался вокруг новорожденного Солнца. Кусочки пыли и камней в процессе вращения слиплись вместе, формируя планету. По мере ее роста камни продолжали сталкиваться с зарождающейся Землей, тем самым создавая силы, заставляющие ее вращаться. Еще больше интересных статей о Солнечной системе и ее планетах читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.
Солнце и Солнечная система образовались, когда облако пыли и газа обрушилось из-за собственного веса. Большая часть газа конденсировалась, чтобы стать Солнцем, в то время как оставшийся материал уходил в окружающий планетообразующий диск. Перед тем как коллапсировать, молекулы газа и частицы пыли двигались повсюду, но в какой-то момент некоторые из них немного сдвинулись в одном определенном направлении, приводя в движение его спин. Когда газовое облако коллапсировало, его вращение ускорилось – точно так же фигуристы начинают вращаться быстрее, поджимая руки и ноги.
Формирование Солнечной системы масштабное и красочное событие
Поскольку в космосе не так уж много места, чтобы замедлить ход событий, как только что-то начинает вращаться, оно обычно продолжает движение. У вращающейся ранней Солнечной системы в этом случае было много того, что называется угловым моментом – величиной, которая описывает тенденцию объекта продолжать вращение. В результате, после рождения Солнечной системы, все планеты, вероятно, вращались в одном и том же направлении. А о том, что ждет Солнце в будущем, я писала в предыдущей статье.
Как вращаются планеты Солнечной системы?
Но сегодня у некоторых планет свой собственный спин в движении. Так, Венера вращается в противоположном направлении, как и Земля, а ось вращения Урана и вовсе наклонена на 90 градусов. Ученые не совсем понимают, почему эти планеты такие, но кое-какие идеи у них есть.
Столкновение Венеры с обломками, возможно, привело к тому, что она стала вращаться в другую сторону. Но есть и другая теория – согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature в 2001 году, гравитационное взаимодействие с Солнцем наряду с другими факторами могло привести к замедлению и обратному вращению Венеры. В случае с Ураном исследователи предположили, что столкновения, а точнее одно крупное происшествие с участием нескольких объектов могло привести к вращению планеты в другую сторону.
На изображении симуляция вращения объектов во время формирования Солнечной системы
Вращение – это фундаментальное поведение объектов во Вселенной. Все в пространстве вращается в том или ином направлении.
Астероиды вращаются. Звезды вращаются. Галактики вращаются – по данным NASA, Солнечной системе нужно 230 миллионов лет, чтобы завершить один оборот вокруг Млечного Пути. Но одними из самых быстрых объектов во Вселенной являются пульсары – плотные вращающиеся объекты, которые по сути являются мертвыми массивными звездами. Существуют пульсары, которые могут вращаться сотни раз в секунду. Самый быстрый из известных науке был обнаружен в 2006 году и получил название Terzan 5ad. Он вращается 716 раз в секунду.
Наша Солнечная система – ничем не примечательна по меркам Вселенной
Как пишет Live Science, черные дыры могут быть еще быстрее. Одна из них, согласно результатам исследования 2006 года, под названием GRS 1915+105 вращается где-то от 920 до 1150 раз в секунду! Можете себе представить?
Но все космические объекты – отнюдь не вечный двигатель – они замедляются. Когда Солнце сформировалось, оно вращалось вокруг своей оси каждые четыре дня, в то время как сегодня на один оборот уходит около 25 дней. Исследователи полагают, что его магнитное поле взаимодействует с солнечным ветром, что и замедляет его вращение. Более того, вращение Земли тоже замедляется. Гравитация Луны притягивает Землю таким образом, что слегка замедляет ее движение. А проведенное в 2016 году исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society A, показало, что за столетие вращение Земли замедлилось на 1,78 миллисекунды. Как ни крути, Вселенная очень странная.
Источник
Как вращается Земля
Наша планета всегда в движении. Вращение Земли происходит одновременно вокруг центральной точки Солнечной системы и вокруг своей оси.
Земная ось и ее наклон
Под земной осью понимают условную прямую, проходящую через центр и оба географических полюса планеты.
Она не вертикальна — наклонена под углом 66°33´, и это объясняет смену времен года:
- при положении Солнце на 23°27´ с. ш. (над Северным тропиком) северное полушарие получает максимум тепла и света, в этот период здесь начинается лето;
- через полгода Солнце поднимается уже над другим тропиком — Южным, находящимся на 23°27´ ю. ш., теперь больше света и тепла получает южное полушарие, а в северном начинается зима.
Если бы земная ось располагалась всегда вертикально, явления сезонности планета не знала бы: на освещенной Солнцем половине все точки получали бы одинаковый объем тепла и света.
На угол наклона оси не влияет никакой внешний или внутренний фактор, включая притяжение Солнца, луны или других планет, но сама ось совершает прецессию — перемещение по круговой конической траектории.
Сегодня географический Северный полюс Земли смотрит на Полярную звезду, но уже через 12 тыс. лет ось развернется в противоположную сторону.
Полюс будет направлен на звезду Вега в созвездии Лиры. Через 25,8 тыс. лет он снова вернется к Полярной звезде.
Кроме того, земная ось немного дрейфует в области полюсов из-за того, что Земля вертится, немного колеблясь, двигаясь на восток или на запад со скоростью до 10-15 см/год, объясняется это климатическими изменениями, происходящим до 45° с. ш. и ю .ш.: таянием льдов Антарктиды и Гренландии, потерями воды в Евразии, излишне засушливыми или влажными годами в Австралии.
Вращение Земли вокруг своей оси
Один такой оборот Земли называется сутками и длится 24 часа, точнее — 23 часа 56 минут и несколько секунд. Движение планеты происходит с запада на восток. Это явление объясняет смену дня и ночи: день наблюдается на той половине земного шара, которая освещается Солнцем, а ночь — на теневой стороне.
Из-за такого вращения существует отклонение любых движущихся потоков вещества (воды в реках, воздуха в ветрах) от линий, параллельных экватору: в южном влево, а в северном — в обратную сторону. По-разному движутся и водовороты — от природных круговых водопадов до воды в сливе домашнего умывальника. В северной части планеты вода в воронках крутится по часовой стрелке, в южном полушарии — в обратном направлении.
Линейная скорость такого движения планеты на экваторе — 465 м/с (1674 км/ч).
С увеличением широты на север и на юг скоростные показатели постепенно становятся ниже, например на 55° с.ш. (широта Москвы) они уже почти в 2 раза меньше и равны 260 м/с.
На Южном и Северном полюсах линейная скорость достигает 0 м/с. Угловая скорость вращения планеты в любой ее точке одинакова — 15° в час.
Ученые обнаружили пятилетние циклы ускорения и замедления в обращении Земли вокруг оси, и каждый последний «медленный» год чаще всего сопровождается всплеском количества землетрясений во всем мире. Прямая причинно-следственная связь этого еще не выявлена, но такие циклы могут стать инструментом прогнозирования роста сейсмической активности.
Вращение Земли вокруг Солнца
Обращение планеты по отношению к центральной точке нашей системы происходит по эллиптической орбите на среднем расстоянии от центра системы почти 149,6 млн км со средней орбитальной скоростью примерно 29,8 км/с.
Значение скорости изменяется в зависимости от расположения нашей планеты в космическом пространстве: находясь в ближайшей к Солнцу точке (она называется перигелием), это небесное тело движется быстрее — более 30 км/с, в афелии (наиболее удаленной от светила позиции) — медленнее, около 29,3 км/с.
Пока Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, она успевает сделать примерно 365,25 своего собственного витка. Столько дней входит в 1 астрономический год.
Он отличается от календарного, в котором за сутки принят период времени ровно 24 часа и который длится 365 дней. Каждый четвертый год в календарь добавляется дополнительный, 366 день.
В какую сторону вращается Земля
Если глянуть на Солнечную систему «сверху», т. е. так, что земельные участки, расположенные около Северного полюса, будут ровно напротив нашего взгляда, то вращение будет проходить против часовой стрелки
Почему мы не чувствуем ее движения
Человек не может ощущать вращения планеты, потому что вместе с ним параллельно движутся и все объекты на ее поверхности, в том же направлении и с такой же скоростью. Как пример, можно привести плавание на корабле. Находясь на его палубе, мы не замечаем, что окружающие предметы плывут по водоему вместе с нами. Относительно нас самих они остаются неподвижными.
Что, если она остановится
Если Земля перестанет вращаться вокруг своей оси, то:
- одна ее сторона будет постоянно повернута к центру Солнечной системы, светило нагреет почву до высочайших температур, и вся влага с поверхности испарится;
- вторая сторона планеты погрузится в вечную ночь, тут постоянно будет свирепствовать мороз, вода превратится в толстый слой льда, и его толщина достигнет километров;
- условия станут крайне затруднительны для возникновения и развития любых форм жизни, в т.ч. для дальнейшего существования человечества.
Земные сутки будут длиться целый год, длина дня составит 6 месяцев, и после незначительного периода сумерек на планете наступит шестимесячная ночь. Закат и восход станут определяться исключительно вращением планеты вокруг светила — всходить оно будет на западе и заходить на востоке.
Так как линейная вращательная скорость достигает весомых значений, при внезапной остановке планеты все здания, растения, животные и люди будут снесены с поверхности силами инерции.
Исключение составят лишь сооружения, вмурованные в земную твердь или горные породы. По инерции продолжат вращаться океаны, вызвав гигантский цунами.
Сегодня под воздействием центробежных сил Земля несколько сплющена у полюсов и имеет своеобразный «горб» в области экватора. После остановки он исчезнет, вся вода океанов стечет к югу и северу, обнажив дно в экваториальной области до 30° с.ш. и ю.ш.. Так на планете образуется один опоясывающий ее гигантский материк и две полюсные «водяные шапки».
Магнитное поле Земли также пропадет, оставив нас без защиты от солнечного и космического ветров — опасных для всего живого заряженных частиц, которые обрушатся на планету. Потеря магнитного поля приведет к исчезновению полярных сияний.
Все описанные последствия справедливы и для ситуации, если прекратится движение Земли вокруг Солнца, только они будут еще более катастрофическими. Смены времени суток больше не будет, на одной половине планеты установится вечная ночь, на другой — такой же вечный день.
Источник
Насколько быстро движется Земля?
Каждый из нас может легко поверить в то, что он стоит на месте и совсем не движется. В конце концов, мы не чувствуем никакого движения в нашем окружении. Тем не менее, если вы посмотрите на небо, вы сможете увидеть доказательства того, что на самом деле мы движемся.
Какова скорость движения Земли вокруг Солнца?
Некоторые из первых астрономов предположили, что мы живём в геоцентрической вселенной, что означает, что Земля находится в центре всего. Они считали, что Солнце вращается вокруг нас, что приводит к появлению восходов и закатов – то же самое можно применить для движений Луны и планет. Но были определённые вещи, которые не работали с этим видением. Иногда планета останавливается в небе, прежде чем возобновить движение вперед.
Теперь мы знаем, что это движение – которое называется ретроградным движением – происходит, когда Земля “догоняет” другую планету на своей орбите. Например, Марс вращается дальше от Солнца, чем Земля. В какой-то момент на соответствующих орбитах Земли и Марса мы догоняем Красную Планету и проходим мимо неё. Когда мы пролетаем мимо, планета движется в небе назад.
Другое свидетельство нахождения Солнца в центре нашей системы исходит из анализа параллакса или очевидного изменения положения звёзд относительно друг друга. Простой пример параллакса: держите указательный палец перед лицом на расстоянии вытянутой руки. Смотрите на него только левым глазом, закрывая правый глаз. Затем закройте правый глаз и посмотрите на палец левым. Видимое положение пальца меняется. Это потому, что ваши левый и правый глаза смотрят на палец под разными углами.
То же самое происходит на Земле, когда мы смотрим на звёзды. Нам требуется около 365 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Если мы посмотрим на звезду (расположенную относительно близко к нам) летом и снова взглянем на неё зимой, то её видимое положение на небе изменится, потому что мы находимся в разных точках на нашей орбите. Мы видим звезду с разных точек зрения. С помощью простого расчёта, используя параллакс, мы также можем определить расстояние до этой звезды.
Как быстро мы вращаемся?
Земное вращение является постоянным, но скорость зависит от того, на какой широте вы находитесь. Вот пример: по данным НАСА, длина окружности (расстояние вокруг самой большой части Земли) составляет примерно 40 070 километров. Эта область также называется экватором. Если вы разделите окружность на длину дня (24 часа), то это даст скорость на экваторе около 1 670 км/ч.
Однако вы не будете двигаться так же быстро в других широтах. Если мы переместимся на 45 градусов по широте, то скорость составит уже 1180 км/ч. Эта скорость уменьшается по мере того, как вы идёте дальше на север или юг. К тому времени, как вы доберётесь до Северного или Южного полюсов, ваше вращение станет ещё более медленным.
Космические агентства любят использовать вращение Земли. Например, если они посылают людей на Международную Космическую Станцию (МКС), предпочтительное место для этого – ближе к экватору. Именно поэтому грузовые миссии на МКС, например, стартуют из Флориды. Делая это и запускаясь в том же направлении, что и вращение Земли, ракеты получают ускорение, которое помогает им достичь космоса.
Как быстро Земля вращается вокруг Солнца?
Конечно, вращение Земли – не единственное движение в космосе. Наша орбитальная скорость вокруг Солнца составляет около 107 000 км/ч. Мы можем рассчитать это зная базовую геометриею.
Во-первых, мы должны выяснить, как далеко Земля находится. Земле требуется около 365 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Орбита – это эллипс, но для упрощения математических расчётов, скажем, это круг. Итак, орбита Земли – это окружность. Расстояние от Земли до Солнца – называется астрономической единицей – это 149 597 870 километров. Длина окружности равна 2*π* r. Таким образом, за один год Земля преодолеет около 940 миллионов километров.
Поскольку скорость равна расстоянию, пройденному за прошедшее время, скорость Земли рассчитывается путём деления 940 миллионов километров на 365,25 дней и деления этого результата на 24 часа, чтобы получить км/ч. Таким образом, Земля путешествует со скоростью около 2,6 миллиона километров в день или 107 226 км/ч.
Солнце и галактика тоже движутся
У Солнца есть собственная орбита в Млечном Пути. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра галактики, а Млечный Путь имеет ширину не менее 100 000 световых лет. Солнце и Солнечная система движутся со скоростью 200 километров в секунду или со средней скоростью 720 000 км/ч. Даже на такой высокой скорости Солнечной системе понадобится около 230 миллионов лет, чтобы пройти весь путь вокруг Млечного Пути.
Млечный Путь тоже движется в пространстве относительно других галактик. Примерно через 4 миллиарда лет Млечный Путь столкнётся со своим ближайшим соседом, галактикой Андромеды. Они несутся навстречу друг другу со скоростью около 112 км/с.
Поэтому всё во Вселенной находится в движении.
Что будет, если Земля перестанет вращаться?
На самом деле гравитация Земли намного сильнее центростремительного ускорения. В точке, которая находится на экваторе, центростремительное ускорение в 33 раза слабее гравитации Земли. Другими словами, вы даже не замечаете этого, хотя весите на экваторе чуть меньше, чем на полюсах .
НАСА говорит, что в течение следующих нескольких миллиардов лет вероятность остановки вращения Земли “практически равна нулю”. Теоретически, однако, если Земля действительно внезапно остановится, то это будет иметь катастрофические последствия. Атмосфера всё ещё будет двигаться с первоначальной скоростью вращения Земли. Это означает, что всё будет сметено с Земли, включая людей, здания и даже деревья, а также верхний слой почвы и камни.
Что если процесс будет более постепенным? По словам НАСА, это более вероятный сценарий, который будет происходить на протяжении миллиардов лет, потому что Солнце и Луна влияют на вращение Земли. Это даст людям, животным и растениям достаточно времени, чтобы привыкнуть к переменам. По законам физики, наиболее медленное вращение, которым может обладать Земля, составляет один оборот за 365 дней. В этом случае одна сторона нашей планеты всегда будет обращена к Солнцу, а другая – от Солнца. Для сравнения наша Луна уже находится в синхронном с Землёй вращении, где одна сторона Луны всегда обращена к нам, а другая сторона – отвёрнута от нас.
Но вернёмся к сценарию отсутствия вращения: магнитное поле предположительно исчезнет, потому что считается, что оно создаётся вращением. Мы потеряем наши красочные сияния, а радиационные пояса Ван Аллена, окружающие Землю, вероятно, тоже исчезнут. В результате Земля окажется незащищённой перед солнечными выбросами. И это станет серьёзной проблемой для биологических видов.
Источник