حقيقة أن الأرض تدور حول محورها وحول الشمس ، نجمنا الطبيعي ، اليوم ليس هناك شك بين أي من الناس. هذه حقيقة مطلقة ومؤكدة ، لكن لماذا تدور الأرض بالطريقة التي تدور بها؟ سوف ننظر في هذه المسألة اليوم.

لماذا تدور الأرض حول محورها

لنبدأ بالسؤال الأول ، وهو طبيعة الدوران المستقل لكوكبنا.

والجواب هذا السؤالمثل العديد من الأسئلة الأخرى حول ألغاز كوننا ، هي الشمس. إن تأثير أشعة الشمس على كوكبنا هو الذي يحركها. إذا تعمقنا قليلاً في هذه المسألة ، فمن الجدير بالذكر أن أشعة الشمس تدفئ الغلاف الجوي والغلاف المائي للكوكب ، والتي يتم تشغيلها أثناء عملية التسخين. هذه الحركة هي التي تجعل الأرض تتحرك.

أما بالنسبة للإجابة على السؤال عن سبب دوران الأرض عكس اتجاه عقارب الساعة وليس على طولها ، فلا يوجد تأكيد فعلي لهذه الحقيقة على هذا النحو. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن معظم الأجسام في نظامنا الشمسي تدور تمامًا في اتجاه عكس عقارب الساعة. ذلك هو السبب هذا الشرطأثرت على كوكبنا.

بالإضافة إلى ذلك ، من المهم أن نفهم أن الأرض تدور عكس اتجاه عقارب الساعة فقط بشرط أن يتم ملاحظة حركتها من القطب الشمالي. في حالة الملاحظات من القطب الجنوبيسوف يحدث التناوب بشكل مختلف - في اتجاه عقارب الساعة.

لماذا تدور الأرض حول الشمس

أما بالنسبة للقضية العالمية المتعلقة بتدوير كوكبنا حول نجمه الطبيعي ، فقد نظرنا فيه بأكبر قدر ممكن من التفاصيل في إطار المقال المقابل على موقعنا على الإنترنت. ومع ذلك ، باختصار ، سبب هذا التناوب هو القانون جاذبية، الذي يعمل في الفضاء كما هو الحال على الأرض. وتكمن في حقيقة أن الأجسام ذات الكتلة الأكبر تجذب أجسامًا أقل "وزنًا" إلى نفسها. وهكذا ، فإن الأرض تنجذب إلى الشمس وتدور حول النجم بسبب كتلتها ، وكذلك تسارعها ، وتتحرك بشكل صارم على طول المدار الحالي.

لماذا يدور القمر حول الأرض

لقد درسنا بالفعل طبيعة دوران القمر الصناعي الطبيعي لكوكبنا ، والسبب في مثل هذه الحركة له طبيعة مماثلة - قانون الجاذبية الكونية. الأرض ، بالطبع ، لديها كتلة أكثر خطورة من القمر. وفقًا لذلك ، ينجذب القمر إلى الأرض ويتحرك على طول مداره.

تعد الحركة حول محور الدوران أحد أكثر أنواع حركة الكائنات شيوعًا في الطبيعة. في هذه المقالة ، سننظر في هذا النوع من الحركة من وجهة نظر الديناميكيات والحركية. نقدم أيضا الصيغ المتعلقة الرئيسي كميات فيزيائية.

ما الحركة التي نتحدث عنها؟

بالمعنى الحرفي ، سنتحدث عن تحريك الأجسام حول دائرة ، أي عن دورانها. مثال ممتازهذه الحركة هي دوران عجلة السيارة أو الدراجة أثناء الحركة عربة. دوران حول محوره لمتزلج على الجليد يؤدي دورانية معقدة على الجليد. أو دوران كوكبنا حول الشمس وحول محوره يميل إلى مستوى مسير الشمس.

كما ترى ، فإن أحد العناصر المهمة لنوع الحركة قيد الدراسة هو محور الدوران. كل نقطة من الجسم ذات الشكل التعسفي تقوم بحركات دائرية حولها. المسافة من النقطة إلى المحور تسمى نصف قطر الدوران. تعتمد العديد من خصائص النظام الميكانيكي بأكمله على قيمته ، على سبيل المثال ، لحظة القصور الذاتي والسرعة الخطية وغيرها.

إذا كان سبب الحركة الانتقالية الخطية للأجسام في الفضاء هو القوة الخارجية المؤثرة عليها ، فإن سبب الحركة حول محور الدوران هو لحظة القوة الخارجية. توصف هذه القيمة على أنها ناقلات المنتجتطبق القوة F¯ بواسطة متجه المسافة من نقطة تطبيقها على المحور r¯ ، أي:

يؤدي عمل اللحظة M¯ إلى ظهور تسارع زاوي α¯ في النظام. ترتبط كلتا الكميتين ببعضهما البعض من خلال معامل معين I بالمساواة التالية:

الكمية التي تسمى لحظة القصور الذاتي. يعتمد ذلك على شكل الجسم وعلى توزيع الكتلة بداخله وعلى المسافة إلى محور الدوران. بالنسبة للنقطة المادية ، يتم حسابها بواسطة الصيغة:

إذا كانت القيمة الخارجية صفرًا ، فإن النظام يحتفظ بزخمه الزاوي L¯. هذه كمية متجهية أخرى ، وفقًا للتعريف ، تساوي:

هنا p¯ هو الزخم الخطي.

عادة ما يتم كتابة قانون حفظ الزخم L¯ بالشكل التالي:

أين ω هي السرعة الزاوية. سيتم مناقشتها بشكل أكبر في المقالة.

حركيات الدوران

على عكس الديناميكيات ، يعتبر هذا الفرع من الفيزياء حصريًا كميات مهمة عملية مرتبطة بالتغير في وقت وضع الأجسام في الفضاء. أي أن كائنات دراسة حركيات الدوران هي السرعات والتسارع وزوايا الدوران.

أولًا ، دعنا نقدم السرعة الزاوية. يُفهم على أنه الزاوية التي من خلالها يقوم الجسم بدوران لكل وحدة زمنية. معادلة السرعة الزاوية اللحظية هي:

إذا كان الجسم يدور من خلال زوايا متساوية في فترات زمنية متساوية ، فإن الدوران يسمى منتظم. بالنسبة له ، فإن صيغة متوسط ​​السرعة الزاوية صحيحة:

ω يقاس بالراديان في الثانية ، والذي يتوافق في نظام SI مع الثواني المتبادلة (s -1).

في حالة الدوران غير المنتظم ، يتم استخدام مفهوم التسارع الزاوي α. يحدد معدل التغيير في وقت القيمة ω ، أي:

α \ u003d dω / dt \ u003d d 2 θ / dt 2

يتم قياس α بالتقدير الدائري لكل ثانية مربعة (في SI - s -2).

إذا كان الجسم يدور في البداية بشكل موحد بسرعة ω 0 ، ثم بدأ في زيادة سرعته بتسارع ثابت α ، فيمكن وصف هذه الحركة بالصيغة التالية:

θ = ω 0 * t + α * t 2/2

يتم الحصول على هذه المساواة من خلال دمج معادلات السرعة الزاوية فيما يتعلق بالوقت. تسمح لك صيغة بحساب عدد الثورات التي سيجريها النظام حول محور الدوران في الوقت t.

السرعات الخطية والزاوية

كلتا السرعات مرتبطة ببعضها البعض. عند الحديث عن سرعة الدوران حول المحور ، يمكن أن تعني كلا من الخصائص الخطية والزاوية.

افترض أن نقطة مادية تدور حول محور على مسافة r بسرعة ω. ثم سرعته الخطية v ستكون مساوية لـ:

الفرق بين السرعة الخطية والزاوية كبير. وبالتالي ، لا تعتمد على المسافة إلى المحور أثناء الدوران المنتظم ، بينما تزيد قيمة v خطيًا مع زيادة r. تفسر الحقيقة الأخيرة لماذا ، مع زيادة نصف قطر الدوران ، يكون من الصعب إبقاء الجسم في مسار دائري (سرعته الخطية ، ونتيجة لذلك ، تزداد قوى القصور الذاتي).

مهمة حساب سرعة الدوران حول محورها للأرض

يعلم الجميع أن كوكبنا في النظام الشمسي يؤدي نوعين من الحركة الدورانية:

• حول محوره
• حول النجم.

دعونا نحسب السرعتين ω و v لأولهما.

ليس من الصعب تحديد السرعة الزاوية. للقيام بذلك ، تذكر ذلك دورة كاملة، يساوي 2 * pi راديان ، يصنع الكوكب خلال 24 ساعة ( القيمة الدقيقة 23 ساعة و 56 دقيقة 4.1 ثانية). ثم قيمة ω ستكون مساوية لـ:

ω \ u003d 2 * pi / (24 * 3600) = 7.27 * 10-5 راديان / ثانية

القيمة المحسوبة صغيرة. دعونا نوضح الآن مدى اختلاف القيمة المطلقة لـ ω عن قيمة v.

دعونا نحسب السرعة الخطية v للنقاط الواقعة على سطح الكوكب عند خط عرض خط الاستواء. نظرًا لأن الأرض عبارة عن كرة مفلطحة ، فإن نصف القطر الاستوائي أكبر قليلاً من الكرة القطبية. تبلغ مساحتها 6378 كم. باستخدام صيغة توصيل سرعتين ، نحصل على:

v \ u003d ω * r \ u003d 7.27 * 10 -5 * 6378000 ≈ 464 م / ث

السرعة الناتجة هي 1670 كم / ساعة ، وهي أكبر من سرعة الصوت في الهواء (1235 كم / ساعة).

يؤدي دوران الأرض حول محورها إلى ظهور ما يسمى بقوة كوريوليس ، والتي يجب أخذها في الاعتبار عند تحليق الصواريخ الباليستية. كما أنه يسبب العديد من الظواهر الجوية ، مثل انحراف اتجاه الرياح التجارية إلى الغرب.

إنها كروية ، لكنها ليست كرة كاملة. بسبب الدوران ، يتم تسطيح الكوكب قليلاً عند القطبين ، وعادةً ما يُطلق على هذا الشكل اسم كروي أو جيود - "مثل الأرض".

الأرض ضخمة ، من الصعب تخيل حجمها. المعالم الرئيسية لكوكبنا هي كما يلي:

• القطر - 12570 كم
• طول خط الاستواء - 40076 كم
• يبلغ طول أي خط طول 40008 كم
• تبلغ المساحة الإجمالية للأرض 510 مليون كيلومتر مربع
• نصف قطر القطبين - 6357 كم
• نصف قطر خط الاستواء - 6378 كم

تدور الأرض حول الشمس وحول محورها في نفس الوقت.

تدور الأرض حول محور مائل من الغرب إلى الشرق. نصف العالمتضيئها الشمس ، يوجد نهار في هذا الوقت ، النصف الثاني في الظل ، هناك ليل. بسبب دوران الأرض ، هناك تغيير ليلا ونهارا. تحدث الأرض ثورة واحدة حول محورها خلال 24 ساعة - في اليوم.

بسبب الدوران ، تنحرف التيارات المتحركة (الأنهار والرياح) في نصف الكرة الشمالي إلى اليمين ، وفي نصف الكرة الجنوبي - إلى اليسار.

دوران الأرض حول الشمس

تدور الأرض حول الشمس في مدار دائري ، وتستغرق ثورة كاملة سنة واحدة. محور الأرض ليس عموديًا ، بل يميل بزاوية 66.5 درجة إلى المدار ، وتبقى هذه الزاوية ثابتة أثناء الدوران بأكمله. النتيجة الرئيسية لهذا التناوب هي تغير الفصول.

يعتبر نقاط متطرفةدوران الأرض حول الشمس.

• 22 ديسمبر- الانقلاب الشتوي. الأقرب إلى الشمس (الشمس في أوجها) في هذه اللحظة هو المدار الجنوبي - لذلك ، الصيف في نصف الكرة الجنوبي ، والشتاء في نصف الكرة الشمالي. الليالي في نصف الكرة الجنوبي قصيرة ، في الدائرة القطبية الجنوبية في 22 ديسمبر ، يستمر النهار 24 ساعة ، والليل لا يأتي. في نصف الكرة الشمالي ، العكس هو الصحيح ؛ في الدائرة القطبية الشمالية ، الليل يستمر 24 ساعة.
• 22 يونيو- يوم الانقلاب الصيفي. المدار الشمالي هو الأقرب إلى الشمس ، وفي نصف الكرة الشمالي يكون الصيف ، وفي نصف الكرة الجنوبي يكون الشتاء. في الدائرة القطبية الجنوبية ، يستمر الليل لمدة 24 ساعة ، وفي الدائرة القطبية الشمالية لا يأتي الليل على الإطلاق.
• 21 مارس ، 23 سبتمبر- أيام الاعتدال الربيعي والخريفي ، وخط الاستواء أقرب للشمس ، والنهار يساوي الليل في نصفي الكرة الأرضية.

الأرض تتحرك باستمرار ، تدور حول الشمس وحول محورها. تحدد هذه الحركة والميل الثابت لمحور الأرض (23.5 درجة) العديد من التأثيرات التي نلاحظها كظواهر طبيعية: الليل والنهار (بسبب دوران الأرض حول محورها) ، وتغير الفصول (بسبب إمالة محور الأرض) ، ومناخ مختلف في مناطق مختلفة. يمكن تدوير الكرات الأرضية ويكون محورها بميل مثل محور الأرض (23.5 درجة) ، لذلك بمساعدة الكرة الأرضية يمكنك تتبع حركة الأرض حول محورها بدقة تامة ، وبمساعدة "الأرض - الشمس "نظام يمكنك تتبع حركة الأرض حول الشمس.

دوران الأرض حول محورها

تدور الأرض حول محورها من الغرب إلى الشرق (عكس اتجاه عقارب الساعة كما يُرى من القطب الشمالي). تستغرق الأرض 23 ساعة و 56 دقيقة و 4.09 ثانية لإكمال دورة كاملة واحدة على محورها. ليلا ونهارا بسبب دوران الأرض. السرعة الزاوية لدوران الأرض حول محورها ، أو الزاوية التي تدور بها أي نقطة على سطح الأرض ، هي نفسها. إنها 15 درجة في ساعة واحدة. لكن السرعة الخطية للدوران في أي مكان على خط الاستواء تبلغ حوالي 1669 كيلومترًا في الساعة (464 م / ث) ، وتنخفض إلى صفر عند القطبين. على سبيل المثال ، تبلغ سرعة الدوران عند خط عرض 30 درجة 1445 كم / ساعة (400 م / ث).
لا نلاحظ دوران الأرض لسبب بسيط وهو أن جميع الكائنات من حولنا تتحرك بالتوازي وفي نفس الوقت معنا بنفس السرعة ولا توجد حركات "نسبية" للأشياء من حولنا. على سبيل المثال ، إذا تحركت سفينة بشكل متساوٍ ، دون تسارع أو تباطؤ عبر البحر في طقس هادئ ، بدون أمواج على سطح الماء ، فلن نشعر على الإطلاق كيف تتحرك هذه السفينة إذا كنا في مقصورة بدون فتحة. ، لأن جميع الأشياء داخل المقصورة ستتحرك بالتوازي معنا ومع السفينة.

حركة الأرض حول الشمس

بينما تدور الأرض حول محورها الخاص ، فإنها تدور أيضًا حول الشمس من الغرب إلى الشرق عكس اتجاه عقارب الساعة ، كما تُرى من القطب الشمالي. تستغرق الأرض سنة فلكية واحدة (حوالي 365.2564 يومًا) لإكمال ثورة كاملة حول الشمس. يسمى مسار الأرض حول الشمس مدار الأرض.وهذا المدار ليس مستديرًا تمامًا. يبلغ متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس حوالي 150 مليون كيلومتر ، وتتنوع هذه المسافة لتصل إلى 5 ملايين كيلومتر ، وتشكل مدارًا بيضاويًا صغيرًا (قطع ناقص). تسمى النقطة الموجودة في مدار الأرض الأقرب إلى الشمس Perihelion. تمر الأرض بهذه النقطة في أوائل شهر يناير. النقطة في مدار الأرض الأبعد عن الشمس تسمى Aphelion. الأرض تمر بهذه النقطة في أوائل يوليو.
نظرًا لأن الأرض تتحرك حول الشمس في مسار إهليلجي ، تتغير السرعة المدارية. في يوليو ، تكون السرعة الدنيا (29.27 كم / ث) وبعد اجتياز الأوج (النقطة الحمراء العلوية في الرسم المتحرك) تبدأ في التسارع ، وفي يناير تكون السرعة القصوى (30.27 كم / ث) وتبدأ في التباطؤ بعد اجتياز الحضيض (النقطة الحمراء السفلية).).
بينما تحدث الأرض ثورة واحدة حول الشمس ، فإنها تتغلب على مسافة تساوي 942 مليون كيلومتر في 365 يومًا و 6 ساعات و 9 دقائق و 9.5 ثانية ، أي أننا نندفع مع الأرض حول الشمس بمتوسط ​​سرعة 30 كم في الثانية (أو 107460 كم في الساعة) ، وفي نفس الوقت تدور الأرض حول محورها خلال 24 ساعة مرة واحدة (365 مرة في السنة).
في الواقع ، إذا أخذنا في الاعتبار حركة الأرض بشكل أكثر دقة ، فسيكون الأمر أكثر تعقيدًا ، حيث تؤثر العوامل المختلفة على الأرض: دوران القمر حول الأرض ، وجاذبية الكواكب والنجوم الأخرى.

الأرض كروية ، لكنها ليست كرة كاملة. بسبب الدوران ، يتم تسطيح الكوكب قليلاً عند القطبين ، وعادةً ما يُطلق على هذا الشكل اسم كروي أو جيود - "مثل الأرض".

الأرض ضخمة ، من الصعب تخيل حجمها. المعالم الرئيسية لكوكبنا هي كما يلي:

• القطر - 12570 كم
• طول خط الاستواء - 40076 كم
• يبلغ طول أي خط طول 40008 كم
• تبلغ المساحة الإجمالية للأرض 510 مليون كيلومتر مربع
• نصف قطر القطبين - 6357 كم
• نصف قطر خط الاستواء - 6378 كم

تدور الأرض حول الشمس وحول محورها في نفس الوقت.

ما أنواع حركة الأرض التي تعرفها؟
الدوران السنوي واليومي للأرض

دوران الأرض حول محورها

تدور الأرض حول محور مائل من الغرب إلى الشرق.

نصف الكرة الأرضية مضاءة بالشمس ، إنه نهار هناك في هذا الوقت ، النصف الآخر في الظل ، هناك ليل. بسبب دوران الأرض ، هناك تغيير ليلا ونهارا. تحدث الأرض ثورة واحدة حول محورها خلال 24 ساعة - في اليوم.

بسبب الدوران ، تنحرف التيارات المتحركة (الأنهار والرياح) في نصف الكرة الشمالي إلى اليمين ، وفي نصف الكرة الجنوبي - إلى اليسار.

دوران الأرض حول الشمس

تدور الأرض حول الشمس في مدار دائري ، وتستغرق ثورة كاملة سنة واحدة. محور الأرض ليس عموديًا ، بل يميل بزاوية 66.5 درجة إلى المدار ، وتبقى هذه الزاوية ثابتة أثناء الدوران بأكمله. النتيجة الرئيسية لهذا التناوب هي تغير الفصول.

ضع في اعتبارك النقاط القصوى لدوران الأرض حول الشمس.

• 22 ديسمبر- الانقلاب الشتوي. الأقرب إلى الشمس (الشمس في أوجها) في هذه اللحظة هو المدار الجنوبي - لذلك ، الصيف في نصف الكرة الجنوبي ، والشتاء في نصف الكرة الشمالي. الليالي في نصف الكرة الجنوبي قصيرة ، في الدائرة القطبية الجنوبية في 22 ديسمبر ، يستمر النهار 24 ساعة ، والليل لا يأتي. في نصف الكرة الشمالي ، العكس هو الصحيح ؛ في الدائرة القطبية الشمالية ، الليل يستمر 24 ساعة.
• 22 يونيو- يوم الانقلاب الصيفي. المدار الشمالي هو الأقرب إلى الشمس ، وفي نصف الكرة الشمالي يكون الصيف ، وفي نصف الكرة الجنوبي يكون الشتاء. في الدائرة القطبية الجنوبية ، يستمر الليل لمدة 24 ساعة ، وفي الدائرة القطبية الشمالية لا يأتي الليل على الإطلاق.
• 21 مارس ، 23 سبتمبر- أيام الاعتدال الربيعي والخريفي ، وخط الاستواء أقرب للشمس ، والنهار يساوي الليل في نصفي الكرة الأرضية.

دوران الأرض حول محورها وحول الشمس شكل الأرض وأبعادها ويكيبيديا
بحث الموقع:

سنة

وقت بدوره واحد أرض حول شمس . في عملية الحركة السنوية لدينا كوكب الانتقال فضاء بمتوسط ​​سرعة 29.765 كم / ث أي أكثر من 100000 كم / ساعة.

شاذ

الفاصل الزمني هو عام غير طبيعي وقت بين مقطعين متتاليين أرض له الحضيض . مدته 365.25964 أيام . إنها أطول بحوالي 27 دقيقة من المدة استوائي(انظر هنا) سنوات. يحدث هذا بسبب التغيير المستمر في موضع نقطة الحضيض. في الفترة الزمنية الحالية ، تمر الأرض بنقطة الحضيض في الثاني من يناير

سنة كبيسة

كل أربع سنوات قيد الاستخدام الآن في معظم دول العالم تقويم يوم إضافي - 29 فبراير - ويسمى سنة كبيسة. الحاجة إلى تقديمها يرجع إلى حقيقة ذلك أرض يجعل ثورة واحدة حولها شمس لفترة لا تساوي عددًا صحيحًا أيام . الخطأ السنوي يقارب ربع يوم ، وكل أربع سنوات يتم تعويضه بإدخال "يوم إضافي". أنظر أيضا التقويم الميلادي .

فلكي (نجمي)

وقت دوران أرض حول شمس في نظام إحداثيات "ثابت النجوم "، أي ، كما لو" عند النظر إلى النظام الشمسي من الجانب." في عام 1950 كان العدد 365 أيام ، 6 ساعات ، 9 دقائق ، 9 ثوان.

تحت التأثير المقلق لجذب الآخرين الكواكب ، خاصة كوكب المشتري و زحل ، طول السنة عرضة لتقلبات عدة دقائق.

بالإضافة إلى ذلك ، يقل طول السنة بمقدار 0.53 ثانية لكل مائة عام. هذا يرجع إلى حقيقة أن الأرض تبطئ دوران الشمس حول محورها بواسطة قوى المد والجزر (انظر الشكل. المد و الجزر ). ومع ذلك ، وفقًا لقانون الحفاظ على الزخم الزاوي ، يتم تعويض ذلك من خلال حقيقة أن الأرض تبتعد عن الشمس ، ووفقًا للقضية الثانية قانون كبلر تزداد فترة تداولها.

استوائي