ROTACIJSKO GIBANJE ZEMLJE: ZNAČILNOSTI IN POSLEDICE - FIZIČNO - 2026

V Zemljino vrtenje je tista, ki je naš planet Izvrši okoli osi Zemlje v zahod-vzhod in traja približno en dan, in sicer 23 ur, 56 minut in 3,5 sekunde.

To gibanje, skupaj s prevodom okoli sonca, so najpomembnejše, kar ima Zemlja. Zlasti gibanje vrtenja zelo vpliva na vsakodnevno življenje živih bitij, saj povzroča dneve in noči.

Slika 1. Zahvaljujoč gibanju Zemlje eno območje ostane osvetljeno (podnevi), drugo pa ponoči. Vir: Pixabay.

Zato ima vsak časovni interval določeno količino osvetlitve sonca, kar se običajno imenuje dan in odsotnost sončne svetlobe ali noči. Vrtenje Zemlje nosi tudi spremembe temperature, saj je dan obdobje segrevanja, medtem ko je noč obdobje hlajenja.

Te okoliščine pomenijo mejnik pri vseh živih bitjih, ki poseljujejo planet, kar povzroča množico prilagoditev v smislu življenjskih navad. V skladu z njo so podjetja določila obdobja delovanja in počitka v skladu s svojimi običaji ter vplivali na okolje.

Očitno se svetlobna in temna cona spreminjata, ko poteka gibanje. Če razdelimo 360 °, ki ima obod, med 24 urami, na katere je dan zaokrožen, se izkaže, da se je zemlja v 1 uri vrtela za 15 ° v smeri zahod-vzhod.

Če se torej premaknemo proti zahodu 15 ° je uro prej, se zgodi ravno obratno, če potujemo na vzhod.

Hitrost vrtenja Zemlje na lastni osi je bila ocenjena na 1600 km / h na ekvatorju, s posledičnim zmanjšanjem, ko se približuje polovam, dokler ne odpove ravno na osi vrtenja.

Značilnosti in vzroki

Razlog, da se Zemlja vrti okoli svoje osi, leži v izvoru sončnega sistema. Verjetno je Sonce dolgo preživelo šele potem, ko je gravitacija omogočila njegovo rojstvo iz amorfne snovi, ki naseljuje vesolje. Ko se je oblikovalo, je Sonce pridobilo vrtenje, ki ga zagotavlja primitivni oblak materije.

Nekaj ​​snovi, ki je povzročila zvezdo, se je stisnilo okoli Sonca, da so ustvarili planete, ki so imeli tudi svoj delež kotnega zaleta prvotnega oblaka. Na ta način imajo vsi planeti (vključno z Zemljo) svoje rotacijsko gibanje v smeri zahod-vzhod, razen Venere in Urana, ki se vrtita v nasprotni smeri.

Nekateri verjamejo, da je Uran trčil v drug planet podobne gostote in je zaradi udarca spremenil svojo os in smer vrtenja. Na Veneri bi obstoj plinovitih plimov lahko razložil, zakaj se smer vrtenja sčasoma spreminja.

Kotni zagon

Kotni zagon je pri vrtenju linearni zagon, ki ga je treba prevesti. Za telo, ki se vrti okoli fiksne osi, kot je Zemlja, je njegova velikost določena z:

V tej enačbi L je kotni moment (kg.m ² / s), I je vztrajnostni moment (kg.m ² ) in w je kotna hitrost (radiani / s).

Kotni moment se ohrani, dokler na sistemu ni navora. V primeru nastanka osončja se Sonce in snov, ki je povzročila planete, štejeta za izoliran sistem, na katerega nobena sila ni povzročila zunanjega navora.

Vaja rešena

Ob predpostavki, da je Zemlja popolna sfera in se obnaša kot togo telo in z uporabo predloženih podatkov je treba najti njen kotni zagon: a) okoli lastne osi in b) v njenem translacijskem gibanju okoli Sonca.

Rešitev

a) Najprej morate imeti vztrajnost Zemlje obravnavan kot kroglo polmera R in mase M.

Kotna hitrost se izračuna takole:

Kjer je T obdobje gibanja, ki je v tem primeru 24 ur = 86400 s, torej:

Kotni moment vrtenja okoli lastne osi je:

b) Glede translacijskega gibanja okoli Sonca lahko Zemljo štejemo za točkovni objekt, katerega vztrajnostni moment je I = MR ² _m

V enem letu je 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 ⁷ s, orbitalna kotna hitrost Zemlje je:

S temi vrednostmi je orbitalni kotni zagon Zemlje:

Posledice rotacijskega gibanja

Kot že omenjeno, so zaporedje dni in noči s svojimi spremembami ur svetlobe in temperature najpomembnejša posledica rotacijskega gibanja Zemlje na lastni osi. Vendar njegov vpliv presega to odločilno dejstvo:

- Zemljino vrtenje je tesno povezano z obliko planeta. Zemlja ni popolna krogla kot žoga za biljard. Ko se vrti, se razvijejo sile, ki ga deformirajo, kar povzroči izbokline na ekvatorju in posledično sploščenje na polov.

- Deformacija Zemlje povzroči majhna nihanja vrednosti pospeška gravitacije g na različnih mestih. Tako je na primer vrednost g na polih večja kot na ekvatorju.

- Rotacijsko gibanje močno vpliva na razporeditev oceanskih tokov in močno vpliva na vetrove, ker se zračne in vodne mase pojavijo odstopanja od svoje poti tako v smeri urinega kazalca (severna polobla) kot v nasprotni smeri (južna polobla).

- Ustvarili so časovne pasove, da bi uravnavali prehodnost časa na vsakem mestu, saj so različna območja Zemlje osvetljena s soncem ali zatemnjena.

Coriolisov učinek

Coriolisov učinek je posledica vrtenja Zemlje. Ker pospešek obstaja pri vseh vrtenjih, se Zemlja ne šteje za inercijski referenčni okvir, kar je potrebno za uporabo Newtonovih zakonov.

V tem primeru se pojavijo tako imenovane psevdo-sile, sile, katerih izvor ni fizičen, na primer centrifugalna sila, ki jo doživljajo potniki v avtomobilu, ko zavije krivino in začuti, da se preusmerijo na eno stran.

Če želite prikazati njegove učinke, razmislite o naslednjem primeru: na ploščadi sta dve osebi A in B v vrtenju v nasprotni smeri urinega kazalca, oba v mirovanju glede nanjo. Oseba A vrže žogo osebi B, toda ko žoga doseže mesto, kjer je bila B, se je že premaknila in žoga odkloni razdaljo s, ki gre za B.

Slika 2. Coriolisov pospešek povzroči, da kroglica odkrije svojo pot bočno.

Centrifugalna sila v tem primeru ni odgovorna, že deluje zunaj centra. To je Coriolisova sila, katere učinek je, da žogo odbijete bočno. Zgodi se, da imata tako A kot B različne hitrosti navzgor, saj sta na različnih razdaljah od osi vrtenja. Hitrost B je večja in jih dobimo z:

Izračun Coriolisovega pospeška

Pospeševanje Coriolisa pomembno vpliva na gibanje zračnih mas in s tem vpliva na podnebje. Zato ga je pomembno upoštevati pri preučevanju gibanja zračnih tokov in oceanskih tokov.

Ljudje ga lahko izkusijo tudi, ko poskušajo hoditi po vrteči se ploščadi, kot je na primer premikajoči se vrtiljak.

Za primer, prikazan na prejšnji sliki, predpostavimo, da se gravitacija ne upošteva in da se gibanje vizualizira iz inercialnega referenčnega sistema, zunaj platforme. V tem primeru je gibanje videti tako:

Slika 3. Izstrelitev žoge iz inercialnega referenčnega sistema. Pot, ki sledi, je pravokotna (gravitacija se ne upošteva).

Odstopanje s kroglico od prvotnega položaja osebe B je:

Toda R _B - R _A = vt, potem:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Gre za gibanje z začetno hitrostjo 0 in stalnim pospeškom:

a _Coriolis = 2ω .v

Reference

1. Aguilar, A. 2004. Splošna geografija. 2. Izdaja. Dvorana Prentice. 35–38.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela uporabe. 214-216. Dvorana Prentice.
3. Lowrie, W. 2007. Osnove geofizike. 2. Izdaja. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverte. 37–52.
5. Težave fizike v resničnem svetu. Coriolis Force. Pridobljeno iz: real-world-physics-problems.com.
6. Zakaj se Zemlja vrti? Pridobljeno z: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedija. Coriolisov učinek. Pridobljeno: es.wikipedia.org.