امروزه هیچ کس در این واقعیت شکی ندارد که زمین هم به دور محور خود و هم به دور خورشید، نور طبیعی ما می چرخد. این یک واقعیت مطلق و اثبات شده است، اما چرا زمین به همین شکل می چرخد؟ امروز به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت.

چرا زمین حول محور خود می چرخد؟

ما با اولین سوال شروع خواهیم کرد، که ماهیت چرخش مستقل سیاره ما است.

و پاسخ به این سوالمانند بسیاری از سوالات دیگر در مورد اسرار جهان ما، خورشید است. این برخورد پرتوهای خورشید بر سیاره ما است که آن را به حرکت در می آورد. اگر کمی عمیق تر به این موضوع بپردازیم، شایان ذکر است که پرتوهای خورشید، جو و هیدروکره سیاره را که در طی فرآیند گرمایش به حرکت در می آیند، گرم می کند. این حرکت همان چیزی است که زمین را به حرکت وا می دارد.

در مورد پاسخ به این سوال که چرا زمین در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد و در جهت عقربه‌های ساعت نمی‌چرخد، هیچ تأییدی بر این واقعیت وجود ندارد. با این حال، شایان ذکر است که اکثر اجسام در منظومه شمسی ما دقیقاً در خلاف جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخند. به همین دلیل است این شرایطسیاره ما را نیز تحت تاثیر قرار داد.

علاوه بر این، درک این نکته مهم است که زمین تنها در صورتی خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد ​​که حرکت آن از قطب شمال مشاهده شود. در صورت مشاهده از خارج قطب جنوب، چرخش ها متفاوت رخ می دهد - در جهت عقربه های ساعت.

چرا زمین به دور خورشید می چرخد؟

در مورد موضوع جهانی تر مربوط به چرخش سیاره ما به دور ستاره طبیعی خود، ما آن را تا حد امکان با جزئیات در چارچوب مقاله مربوطه در وب سایت خود بررسی کردیم. اما به طور خلاصه دلیل این چرخش قانون است جاذبه جهانی، که در فضا مانند زمین عمل می کند. و این در این واقعیت نهفته است که اجسام با جرم بیشتر، اجسام "وزن" کمتری را جذب می کنند. بنابراین، زمین به دلیل جرم و همچنین شتاب آن به خورشید جذب می شود و به دور ستاره می چرخد ​​و به شدت در امتداد مدار موجود حرکت می کند.

چرا ماه به دور زمین می چرخد؟

ما همچنین قبلاً ماهیت چرخش ماهواره طبیعی سیاره خود را در نظر گرفته ایم و دلیل چنین حرکتی ماهیت مشابهی دارد - قانون گرانش جهانی. جرم زمین البته بیشتر از ماه است. بر این اساس، ماه به سمت زمین جذب می شود و در امتداد مدار خود حرکت می کند.

حرکت حول محور چرخش یکی از انواع رایج حرکت اجسام در طبیعت است. در این مقاله به بررسی این نوع حرکت از دیدگاه دینامیک و سینماتیک خواهیم پرداخت. ما همچنین فرمول هایی را برای اتصال اصلی ارائه می دهیم مقادیر فیزیکی.

از چه نوع حرکتی صحبت می کنیم؟

در معنای لغوی، در مورد حرکت اجسام در یک دایره، یعنی در مورد چرخش آنها صحبت خواهیم کرد. یک مثال قابل توجهچنین حرکتی چرخش چرخ ماشین یا دوچرخه در حین حرکت است وسیله نقلیه. چرخش حول محور خود توسط یک اسکیت باز که پیروت های پیچیده ای را روی یخ انجام می دهد. یا چرخش سیاره ما به دور خورشید و حول محور خود، متمایل به صفحه دایره البروج.

همانطور که می بینید، یک عنصر مهم از نوع حرکت مورد نظر، محور چرخش است. هر نقطه از جسمی با شکل دلخواه حرکات دایره ای در اطراف خود انجام می دهد. فاصله یک نقطه تا یک محور را شعاع چرخش می گویند. بسیاری از خواص کل سیستم مکانیکی، مانند ممان اینرسی، سرعت خطی و غیره، به مقدار آن بستگی دارد.

اگر دلیل حرکت انتقالی خطی اجسام در فضا، نیروی خارجی وارد بر آنها باشد، دلیل حرکت حول محور چرخش، گشتاور خارجی نیرو است. این مقدار به شرح زیر است محصول بردارینیروی F¯ به بردار فاصله از نقطه اعمال آن تا محور r¯ اعمال می شود، یعنی:

عمل لحظه M¯ منجر به ظهور شتاب زاویه ای α¯ در سیستم می شود. هر دو کمیت از طریق یک ضریب معین I با برابری زیر به یکدیگر مرتبط هستند:

کمیت I را ممان اینرسی می نامند. هم به شکل بدن و هم به توزیع جرم در داخل آن و هم به فاصله تا محور چرخش بستگی دارد. برای یک نقطه مادی با فرمول محاسبه می شود:

اگر یک خارجی صفر باشد، سیستم تکانه زاویه ای L¯ خود را حفظ می کند. این کمیت برداری دیگری است که طبق تعریف برابر است با:

در اینجا p یک ضربه خطی است.

قانون بقای گشتاور L¯ معمولاً به شکل زیر نوشته می شود:

جایی که ω سرعت زاویه ای است. در مقاله بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

سینماتیک چرخش

برخلاف دینامیک، این شاخه از فیزیک به طور انحصاری کمیت های مهم عملی مرتبط با تغییرات زمان در موقعیت اجسام در فضا را در نظر می گیرد. یعنی موضوعات مورد مطالعه سینماتیک چرخش، سرعت ها، شتاب ها و زوایای چرخش هستند.

ابتدا سرعت زاویه ای را معرفی می کنیم. این به عنوان زاویه ای است که یک جسم در واحد زمان می چرخد. فرمول سرعت زاویه ای آنی به صورت زیر است:

اگر بدن در زوایای مساوی در فواصل زمانی مساوی بچرخد، چرخش یکنواخت نامیده می شود. فرمول میانگین سرعت زاویه ای برای آن معتبر است:

ω بر حسب رادیان در ثانیه اندازه گیری می شود که در سیستم SI با ثانیه های متقابل (s -1) مطابقت دارد.

در مورد چرخش ناهموار از مفهوم شتاب زاویه ای α استفاده می شود. نرخ تغییر زمان مقدار ω را تعیین می کند، یعنی:

α = dω/dt = d 2 θ/dt 2

α بر حسب رادیان در ثانیه (در SI - s -2) اندازه گیری می شود.

اگر بدن در ابتدا با سرعت ω 0 به طور یکنواخت می چرخید و سپس شروع به افزایش سرعت خود با شتاب ثابت α کرد، آنگاه چنین حرکتی را می توان با فرمول زیر توصیف کرد:

θ = ω 0 *t + α*t 2/2

این برابری با ادغام معادلات سرعت زاویه ای در طول زمان به دست می آید. فرمول θ به شما امکان می دهد تعداد دورهایی را که سیستم حول محور چرخش در زمان t انجام می دهد محاسبه کنید.

سرعت های خطی و زاویه ای

هر دو سرعت به هم مرتبط هستند. هنگامی که آنها در مورد سرعت چرخش حول یک محور صحبت می کنند، می توانند به معنای هر دو ویژگی خطی و زاویه ای باشند.

فرض کنید یک نقطه مادی خاص حول محوری در فاصله r با سرعت ω بچرخد. سپس سرعت خطی آن v برابر خواهد بود با:

تفاوت بین سرعت خطی و زاویه ای قابل توجه است. بنابراین، با چرخش یکنواخت، ω به فاصله تا محور بستگی ندارد، اما مقدار v به صورت خطی با افزایش r افزایش می یابد. واقعیت اخیر توضیح می دهد که چرا با افزایش شعاع چرخش، نگه داشتن بدن در مسیر دایره ای دشوارتر است (سرعت خطی آن و در نتیجه نیروهای اینرسی افزایش می یابد).

وظیفه محاسبه سرعت چرخش حول محور زمین

همه می دانند که سیاره ما در منظومه شمسی تحت دو نوع حرکت چرخشی قرار می گیرد:

• حول محور آن؛
• اطراف ستاره

اجازه دهید سرعت های ω و v را برای اولین آنها محاسبه کنیم.

تعیین سرعت زاویه ای کار دشواری نیست. برای انجام این کار، اجازه دهید آن را به خاطر بسپاریم نوبت کامل، برابر با رادیان 2*pi، سیاره در 24 ساعت کامل می شود ( ارزش دقیق 23 ساعت 56 دقیقه 4.1 ثانیه). سپس مقدار ω برابر خواهد بود با:

ω = 2*pi/(24*3600) = 7.27*10 -5 راد بر ثانیه

مقدار محاسبه شده کوچک است. اکنون اجازه دهید نشان دهیم که قدر مطلق ω چقدر با مقدار v تفاوت دارد.

اجازه دهید سرعت خطی v را برای نقاطی که روی سطح سیاره در عرض جغرافیایی استوا قرار دارند محاسبه کنیم. از آنجایی که زمین یک توپ کروی است، شعاع استوایی کمی بزرگتر از قطبی است. 6378 کیلومتر است. با استفاده از فرمول اتصال دو سرعت، به دست می آوریم:

v = ω*r = 7.27*10 -5 *6378000 ≈ 464 متر بر ثانیه

سرعت حاصل 1670 کیلومتر در ساعت است که از سرعت صوت در هوا (1235 کیلومتر در ساعت) بیشتر است.

چرخش زمین به دور محور خود منجر به ظهور نیروی به اصطلاح کوریولیس می شود که باید در پرواز موشک های بالستیک به آن توجه کرد. همچنین عامل بسیاری از پدیده های جوی مانند انحراف بادهای تجاری به سمت غرب است.

کروی است، با این حال، یک توپ کامل نیست. به دلیل چرخش، سیاره در قطب ها کمی مسطح می شود؛ چنین شکلی معمولاً کروی یا ژئوئید نامیده می شود - "مانند زمین".

زمین بزرگ است، تصور اندازه آن دشوار است. پارامترهای اصلی سیاره ما به شرح زیر است:

• قطر - 12570 کیلومتر
• طول خط استوا - 40076 کیلومتر
• طول هر نصف النهار 40008 کیلومتر است
• مساحت کل زمین 510 میلیون کیلومتر مربع است
• شعاع قطب - 6357 کیلومتر
• شعاع استوا - 6378 کیلومتر

زمین به طور همزمان به دور خورشید و حول محور خود می چرخد.

زمین حول محوری شیبدار از غرب به شرق می چرخد. نیم کره زمیننور خورشید در آن زمان روز است، نیمه دیگر در سایه است، آنجا شب است. به دلیل چرخش زمین، چرخه روز و شب رخ می دهد. زمین در 24 ساعت - در روز - یک دور به دور محور خود می چرخد.

به دلیل چرخش، جریان های متحرک (رودخانه ها، بادها) در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ منحرف می شوند.

چرخش زمین به دور خورشید

زمین در یک مدار دایره ای به دور خورشید می چرخد ​​و یک چرخش کامل را در یک سال کامل می کند. محور زمین عمودی نیست، با زاویه 66.5 درجه نسبت به مدار متمایل است، این زاویه در طول کل چرخش ثابت می ماند. پیامد اصلی این چرخش تغییر فصل است.

در نظر بگیریم نقاط افراطیچرخش زمین به دور خورشید

• 22 دسامبر- انقلاب زمستانی. استوایی جنوبی در این لحظه به خورشید نزدیک است (خورشید در اوج خود است) - بنابراین در نیمکره جنوبی تابستان است و در نیمکره شمالی زمستان است. شب ها در نیمکره جنوبی کوتاه است؛ در 22 دسامبر در دایره قطب جنوبی، روز 24 ساعت طول می کشد، شب نمی آید. در نیمکره شمالی همه چیز برعکس است؛ در دایره قطب شمال، شب 24 ساعت طول می کشد.
• 22 ژوئن- روز انقلاب تابستانی نواحی استوایی شمالی نزدیکترین منطقه به خورشید است، در نیمکره شمالی تابستان و در نیمکره جنوبی زمستان است. در دایره قطبی جنوبی، شب 24 ساعت طول می کشد، اما در دایره شمالی اصلاً شب وجود ندارد.
• 21 مارس 23 سپتامبر- روزهای اعتدال بهاری و پاییزی استوا به خورشید نزدیک است؛ روز در هر دو نیمکره برابر با شب است.

زمین دائما در حال حرکت است و به دور خورشید و حول محور خود می چرخد. این حرکت و شیب ثابت محور زمین (23.5 درجه) بسیاری از اثراتی را که ما به عنوان پدیده های عادی مشاهده می کنیم، تعیین می کند: شب و روز (به دلیل چرخش زمین بر محور خود)، تغییر فصل ها (به دلیل شیب محور زمین) و آب و هوای متفاوت در مناطق مختلف. کره ها را می توان چرخاند و محور آنها مانند محور زمین (23.5 درجه) کج می شود، بنابراین با کمک یک کره می توانید حرکت زمین به دور محور خود را کاملاً دقیق ردیابی کنید و به کمک سیستم زمین-خورشید می توانید حرکت کنید. می تواند حرکت زمین به دور خورشید را ردیابی کند.

چرخش زمین به دور محور خود

زمین حول محور خود از غرب به شرق می‌چرخد (در خلاف جهت عقربه‌های ساعت وقتی از قطب شمال به آن نگاه کنید). زمین 23 ساعت و 56 دقیقه و 4.09 ثانیه طول می کشد تا یک چرخش کامل را روی محور خود انجام دهد. روز و شب ناشی از چرخش زمین است. سرعت زاویه ای چرخش زمین به دور محور خود یا زاویه ای که هر نقطه از سطح زمین از طریق آن می چرخد، یکسان است. در یک ساعت 15 درجه می شود. اما سرعت خطی چرخش در هر نقطه از استوا تقریباً 1669 کیلومتر در ساعت (464 متر بر ثانیه) است که در قطب ها به صفر کاهش می یابد. برای مثال، سرعت چرخش در عرض جغرافیایی 30 درجه 1445 کیلومتر در ساعت (400 متر بر ثانیه) است.
ما متوجه چرخش زمین نمی شویم به این دلیل ساده که به موازات و همزمان با ما همه اجسام اطراف ما با سرعت یکسان حرکت می کنند و هیچ حرکت "نسبی" اجسام در اطراف ما وجود ندارد. به عنوان مثال، اگر یک کشتی به طور یکنواخت، بدون شتاب یا ترمز، در آب و هوای آرام و بدون امواج روی سطح آب از میان دریا حرکت کند، اگر در کابینی بدون وجود یک کشتی باشیم، اصلاً احساس نخواهیم کرد که چنین کشتی چگونه حرکت می کند. دریچه، زیرا تمام اشیاء داخل کابین به موازات ما و کشتی حرکت خواهند کرد.

حرکت زمین به دور خورشید

در حالی که زمین حول محور خود می‌چرخد، هنگامی که از قطب شمال به آن نگاه کنید، از غرب به شرق در خلاف جهت عقربه‌های ساعت به دور خورشید می‌چرخد. زمین یک سال غیر واقعی (حدود 365.2564 روز) طول می کشد تا یک دور کامل به دور خورشید بچرخد. مسیر حرکت زمین به دور خورشید را مدار زمین می گویندو این مدار کاملاً گرد نیست. میانگین فاصله زمین تا خورشید تقریباً 150 میلیون کیلومتر است و این فاصله تا 5 میلیون کیلومتر متغیر است و یک مدار کوچک بیضی شکل (بیضی) ایجاد می کند. نزدیکترین نقطه در مدار زمین به خورشید حضیض نامیده می شود. زمین در اوایل ژانویه از این نقطه عبور می کند. دورترین نقطه مدار زمین از خورشید، آفلیون نام دارد. زمین در اوایل تیرماه از این نقطه عبور می کند.
از آنجایی که زمین ما در امتداد یک مسیر بیضوی به دور خورشید حرکت می کند، سرعت در طول مدار تغییر می کند. در ماه جولای سرعت حداقل است (29.27 کیلومتر بر ثانیه) و پس از عبور از آفلیون (نقطه قرمز بالایی در انیمیشن) شروع به شتاب گرفتن می کند و در ژانویه سرعت حداکثر است (30.27 کیلومتر بر ثانیه) و پس از عبور شروع به کاهش سرعت می کند. حضیض (نقطه قرمز پایین تر).
در حالی که زمین یک دور به دور خورشید می چرخد، مسافتی معادل 942 میلیون کیلومتر را در 365 روز و 6 ساعت و 9 دقیقه و 9.5 ثانیه طی می کند، یعنی ما همراه با زمین با سرعت متوسط ​​30 به دور خورشید می شتابیم. کیلومتر در ثانیه (یا 107460 کیلومتر در ساعت) و در همان زمان زمین هر 24 ساعت یک بار (365 بار در سال) به دور محور خود می چرخد.
در واقع، اگر حرکت زمین را دقیق‌تر در نظر بگیریم، بسیار پیچیده‌تر است، زیرا زمین تحت تأثیر عوامل مختلفی است: چرخش ماه به دور زمین، جذب سیارات و ستارگان دیگر.

زمین کروی است، با این حال، یک کره کامل نیست. به دلیل چرخش، سیاره در قطب ها کمی مسطح می شود؛ چنین شکلی معمولاً کروی یا ژئوئید نامیده می شود - "مانند زمین".

زمین بزرگ است، تصور اندازه آن دشوار است. پارامترهای اصلی سیاره ما به شرح زیر است:

• قطر - 12570 کیلومتر
• طول خط استوا - 40076 کیلومتر
• طول هر نصف النهار 40008 کیلومتر است
• مساحت کل زمین 510 میلیون کیلومتر مربع است
• شعاع قطب - 6357 کیلومتر
• شعاع استوا - 6378 کیلومتر

زمین به طور همزمان به دور خورشید و حول محور خود می چرخد.

چه نوع حرکت زمین را می شناسید؟
چرخش سالانه و روزانه زمین

چرخش زمین به دور محور خود

زمین حول محوری شیبدار از غرب به شرق می چرخد.

نیمی از کره زمین را خورشید روشن می کند، آن زمان آنجا روز است، نیمی دیگر در سایه است، آنجا شب است. به دلیل چرخش زمین، چرخه روز و شب رخ می دهد. زمین در 24 ساعت - در روز - یک دور به دور محور خود می چرخد.

به دلیل چرخش، جریان های متحرک (رودخانه ها، بادها) در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ منحرف می شوند.

چرخش زمین به دور خورشید

زمین در یک مدار دایره ای به دور خورشید می چرخد ​​و یک چرخش کامل را در یک سال کامل می کند. محور زمین عمودی نیست، با زاویه 66.5 درجه نسبت به مدار متمایل است، این زاویه در طول کل چرخش ثابت می ماند. پیامد اصلی این چرخش تغییر فصل است.

بیایید نقاط افراطی چرخش زمین به دور خورشید را در نظر بگیریم.

• 22 دسامبر- انقلاب زمستانی. استوایی جنوبی در این لحظه به خورشید نزدیک است (خورشید در اوج خود است) - بنابراین در نیمکره جنوبی تابستان است و در نیمکره شمالی زمستان است. شب ها در نیمکره جنوبی کوتاه است؛ در 22 دسامبر در دایره قطب جنوبی، روز 24 ساعت طول می کشد، شب نمی آید. در نیمکره شمالی همه چیز برعکس است؛ در دایره قطب شمال، شب 24 ساعت طول می کشد.
• 22 ژوئن- روز انقلاب تابستانی نواحی استوایی شمالی نزدیکترین منطقه به خورشید است، در نیمکره شمالی تابستان و در نیمکره جنوبی زمستان است. در دایره قطبی جنوبی، شب 24 ساعت طول می کشد، اما در دایره شمالی اصلاً شب وجود ندارد.
• 21 مارس 23 سپتامبر- روزهای اعتدال بهاری و پاییزی استوا به خورشید نزدیک است؛ روز در هر دو نیمکره برابر با شب است.

چرخش زمین حول محور خود و حول خورشید شکل و ابعاد زمین ویکی پدیا
جستجوی سایت:

سال

زمان یک انقلاب زمین دور و بر آفتاب . در روند حرکت سالانه، ما سیاره حرکت می کند فضا با سرعت متوسط ​​29.765 کیلومتر بر ثانیه، یعنی. بیش از 100000 کیلومتر در ساعت

غیر عادی

سال غیرعادی دوره است زمان بین دو پاس متوالی زمین خود حضیض . مدت زمان آن 365.25964 است روزها . حدود 27 دقیقه بیشتر از زمان اجرا است گرمسیری(اینجا را ببینید) سال. این به دلیل تغییر مداوم در موقعیت نقطه حضیض است. در دوره زمانی فعلی، زمین در 2 ژانویه از نقطه حضیض می گذرد

سال کبیسه

هر چهار سال یک بار همانطور که در حال حاضر در اکثر کشورهای جهان استفاده می شود تقویم یک روز اضافی دارد - 29 فوریه - و روز کبیسه نامیده می شود. ضرورت معرفی آن به این دلیل است که زمین یک انقلاب در اطراف ایجاد می کند آفتاب برای دوره ای که برابر با یک عدد کامل نیست روزها . خطای سالانه تقریباً یک چهارم روز است و هر چهار سال یک بار با معرفی یک "روز اضافی" جبران می شود. همچنین ببینید تقویم میلادی .

ستاره ای (ستاره ای)

زمان حجم معاملات زمین دور و بر آفتاب در سیستم مختصات «ثابت ستاره ها "، یعنی گویی "هنگام نگاه کردن به منظومه شمسی از بیرون." در سال 1950 برابر با 365 بود روزها ، 6 ساعت و 9 دقیقه و 9 ثانیه.

تحت تأثیر مزاحم جاذبه دیگران سیارات ، به طور عمده سیاره مشتری و زحل ، طول سال در معرض نوسانات چند دقیقه ای است.

علاوه بر این، طول سال 0.53 ثانیه در هر صد سال کاهش می یابد. این به این دلیل رخ می دهد که زمین، توسط نیروهای جزر و مدی، چرخش خورشید را به دور محور خود کند می کند (شکل 2 را ببینید). جزر و مد ). با این حال، طبق قانون بقای تکانه زاویه ای، این با این واقعیت جبران می شود که زمین از خورشید دور می شود و مطابق دوم قانون کپلر دوره گردش آن افزایش می یابد.

گرمسیری