10 простых доказательств того, что земля круглая

Как рассчитать темп земного движения вокруг Солнца

Для этого необходимо радиус орбиты или расстояние до Солнца (≈150 млн км) умножить на 2π (23,14=6,28), что составляет 942 млн км. Все это разделим на время, затраченное на этот промежуток (365 дней 24 часа*3600 секунд=31 536 000 секунд), и получаем 29,87 км в секунду. Принято считать, что средняя скорость Земли по орбите (по окружности Солнца) равна 30 км/сек.

По данным учёных, скорость вращения Земли вокруг своей оси постепенно уменьшается. Причем наблюдаются пятилетние циклы то ускорения, то замедления движения планеты. Но объяснить по какой причине происходят такие изменения пока не получается. Поэтому за движением нашей планеты ведётся постоянное наблюдение и мониторинг. Возможно, отыщется какая-либо взаимосвязь данного явления.

Основные формулы

Прежде чем переходить к вопросу, чему равна скорость вращения Земли угловая, следует познакомиться с основными формулами, описывающими эту величину.

Как известно, угловая мера всей окружности составляет 360 ˚ или 2×π радиан, где π = 3,1416. Если тело совершает вокруг оси полный оборот за время T, тогда можно записать следующее выражение:

Время T называют периодом обращения, а величина f = 1/T показывает, сколько оборотов тело сделает за единицу времени, то есть характеризует частоту его вращения.

Еще одной важной формулой для угловой скорости является выражение, объединяющее линейную скорость и радиус вращения:

Если проверить единицу измерения ω в этом выражении, то получаем те же радианы в секунду (с -1 ). Формула показывает, что чем меньше расстояние от оси вращения до тела (r), и чем больше его скорость линейная (v), тем больше будет ω.

Из этой формулы можно легко выразить величину v: v = ω×r. Поскольку угловая скорость является величиной постоянной для некоторого рассматриваемого тела, то быстрее будут двигаться те точки, которые находятся дальше от оси вращения.

Рассмотренные формулы и понятия используем для определения скорости угловой вращения Земли вокруг оси и вокруг Солнца.

Кому принадлежит Луна

В 1980 году, используя лазейку в Договоре ООН о космической собственности 1967 года, согласно которому «ни одна страна» не может претендовать на Солнечную систему, житель Невады Деннис Хоуп написал в ООН и объявил о праве на частную собственность. Ему не ответили.

Но зачем ждать? Хоуп открыл лунное посольство и начал продавать одноакровые участки по 19,99 доллара за каждый. Для ООН Солнечная система является почти такой же, как мировые океаны: за пределами экономической зоны и принадлежащие каждому жителю Земли. Хоуп утверждал, что продал внеземную недвижимость знаменитостям и трем бывшим президентам США.

Непонятно, действительно Деннис Хоуп не понимает формулировки договора или же пытается вынудить законодательные силы сделать правовую оценку своих действий, чтобы разработка небесных ресурсов началась при более прозрачных правовых условиях.

Земля или Солнце: что вращается?

Много лет назад считалось, что Земля является неподвижной, а вращаются вокруг нее Солнце и все другие местные планеты. Доказать обратное удалось только в XVI в. Многие ошибочно связывают этот научный прорыв с именем Галилео Галилея, ведь это он произнес знаменитые слова «И все-таки она вертится!».

Однако открытие принадлежит Николаю Копернику — в своем трактате «Об обращении небесных сфер», увидевшем свет в 1543 г., он выдвигал теорию о движении планет вокруг Солнца, а не всех небесных тел вокруг Земли.

Эта идея долгое время не была признана в европейских научных кругах и тем более ее не поддержала церковь. Однако это была мини-революция, оказавшая влияние на дальнейшее развитие астрономии.

Вращение Земли вокруг Солнца. Credit: Luckclub.ru

Сначала теория о вращении планет вокруг центра Солнечной системы была окончательно доказана, затем астрономы начали выяснять причины такого явления.

В последние столетия выдвигалось множество гипотез, однако точно ответить сегодня на вопрос, почему Земля крутится вокруг Солнца, не может ни один исследователь.

Хотя несколько версий имеется:

• инертное вращение;
• приведение в движение магнитосферой;
• воздействие на Землю солнечного излучения.

Закон Ньютона утверждает, что все тела, в т. ч. и космические, передвигаются по прямой линии. Это значит, что околосолнечные планеты, включая нашу, давно должны были улететь в открытое космическое пространство, однако до сих пор этого не произошло. Все же Солнце имеет большую массу, вызывающую соответствующую силу притяжения.

Во время своего движения Земля все время пытается отклониться от эллиптической траектории и начать движение по прямой линии, однако солнечная гравитация притягивает планету обратно, поэтому мы удерживаемся на орбите и кружимся вокруг нашего светила.

В чем опасность от смены магнитных полюсов

Специалисты из университета Джонса Хопкинса пришли к выводу, что в процессе инверсии магнитное поле Земли настолько ослабевает, что перестает защищать планету от космического излучения. Поэтому следующая смена полюсов может грозить человечеству глобальной катастрофой.

Конечно, впоследствии магнитное поле восстанавливается, причем по геологическим масштабам сравнительно быстро. Однако по человеческим меркам этот срок очень большой, составляет десятки тысяч лет. За это время на планете от космической радиации может погибнуть практически все живое.

В результате снижения напряженности магнитного поля Земля не сможет противостоять космическому излучению

Как говорит кандидат физико-математических наук Владимир Павлов из Института физики Земли РАН. Ученым известно, что в периоды инверсий, которые многократно случались на нашей планете, сила магнитного поля падала в 8-10 раз ниже нормы. Поэтому существует даже мнение, что именно инверсии становились причиной массовых вымираний на Земле. В частности. Сильное космическое излучение привело к вымиранию мамонтов и неандертальцев. Подробные результаты исследований опубликованы в журнале Science.

Ученые изучали событие Лашамп, которое произошло примерно 41,4 тысячи лет назад. Это была не полноценная инверсия, а кратковременное изменение магнитного поля. Тогда его напряженность стремительно снижалась на протяжении полутора тысяч лет. В результате планета подвергалась сильному космическому излучению. Понять, как это событие повлияло на жизнь на планете позволило окаменевшее дерево Agathis australis, которое в 2019 году нашли в Новой Зеландии.

Что примечательно, примерно в то же время появились первые образцы наскальной живописи, которые древние люди наносили охрой. Ученые предполагают, что Homo sapiens приходилось часто прятаться в пещерах от ультрафиолетового излучения. А сама охра вначале применялась для защиты тела от солнечного излучения, а уже потом для наскальных рисунков.

Неандертальцы возможно вымерли в результате снижения уровня магнитного поля Земли

Конечно, в случае очередного уменьшения напряженности магнитного поля человечество наверняка придумает способы как защититься от солнечной радиации. Однако, у нас на земле выстроена мощная техносфера, которая весьма чувствительна к природным катаклизмам. Поэтому инверсия вызовет коллапс самых разных электрических систем.

Движение Земли

Сквозь бескрайние просторы Вселенной, среди бесчисленного множества звезд мчится планета, которую мы называем своим домом, — Земля. Нам она кажется необъятным миром, но это лишь иллюзия. В суматохе дней мы редко всматриваемся в небо и не осознаем, что в необозримой пустоте космоса наша планета не более чем песчинка, на которой возникло чудо жизни.

Земля — космическое тело, а мы — космонавты, совершающие длительный полет вокруг Солнца и бороздящие, не думая о том, просторы Вселенной. На протяжении веков люди пытались выяснить, что из себя представляет этот «космический корабль», пассажирами которого они стали. Какой он формы, с какой скоростью мчится? Благодаря человеческому любопытству, упорству исследователей, а затем и научно-техническому прогрессу сегодня почти на все вопросы о Земле у нас есть точные ответы.

Земля, как и другие планеты солнечной системы, находится в постоянном движении. Движение — это жизнь. Данное утверждение справедливо не только для человека, но и для нашей планеты. Каждую секунду мы перемещаемся в космическом пространстве со скоростью около 30 км/с, совершая не одно, а несколько типов движения.

Два основных типа движения Земли и их следствия: а) осевое вращение; б) орбитальное вращение.

Осевое вращение

Первое и наиболее ощутимое для нас — движение Земли вокруг своей оси. День сменяет ночь, а ночь сменяет день, обеспечивая бесконечное течение времени. Наверное, каждый человек хотя бы раз в жизни хотел, чтобы в сутках было больше чем 24 ч, ведь их не всегда хватает на запланированные дела. Оказывается, времени и того меньше! Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает за 23 ч 56 мин 4,1 с.

Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток

Движение Земли вокруг своей оси во многом напоминает запущенный волчок, ось которого при постепенном замедлении начинает описывать в пространстве конусы. Перемещаясь в космическом пространстве, подобные действия совершает и земная ось, что с течением времени неизбежно приводит к изменению координат светил на звездном небе. Полный цикл земной прецессии составляет около 25 800 лет.

Орбитальное вращение

Второй тип движения — вращение вокруг Солнца. Его наша планета совершает не по строго круговой орбите, а по слегка вытянутой в форме эллипса. Самая близкая к нашему светилу точка земного пути называется перигелием, а самая дальняя — афелием. В афелии мы находимся в июле, а в перигелии — в январе. Земля парит в пространстве не строго перпендикулярно своей орбите, а под наклоном, равным 23,5°. Наклон земной оси и орбитальное вращение обеспечивают неравномерный нагрев поверхности планеты в течение года, из-за чего происходит смена времен года.

Если рассматривать движения Земли в космических масштабах, то можно заметить, что в этих периодах нет круглых чисел, к которым мы привыкли. Например, звездный год — точное время оборота Земли вокруг Солнца — составляет 365 сут. и 6 ч. Лишние шесть часов мы отбрасываем в течение трех лет. Впоследствии они накапливаются и добавляются к каждому четвертому году, который называется високосным.

Схема движения Земли вокруг Солнца

За сколько дней Солнце делает оборот вокруг оси?

Ответ на первую часть вопроса утвердительный – Солнце действительно вращается вокруг собственной оси, причем один полный оборот оно совершает за 25 земный дней, при этом скорость вращения Солнца около 7200 км/час, что приблизительно в 4 раза больше скорости вращения Земли. Ответ на вторую часть заслуживает более детального рассмотрения.

Пятна на Солнце – именно благодаря им нам известна скорость вращения Солнца вокруг своей оси и текущий наклон оси вращения светила

Вращение Солнца вокруг своей оси не похоже на вращение твердого тела, экваториальные области Солнца совершают полный оборот быстрее, чем средние широты, о чем мы заключаем из того факта, что перемещения солнечных пятен вблизи экватора заметно опережает пятна, расположенные ближе к полюсам. Схожая картина наблюдается и у планет-газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн.

Определить направление оси вращения Солнца достаточно просто. Если бы эта ось была перпендикулярна к плоскости земной орбиты, то казалось бы, что солнечные пятна движутся по диску Солнца все время вдоль прямых линий.

На самом же деле по прямой они движутся только около 6-го июня и 6-го декабря. В остальное время они движутся по кривым, причем максимум кривизны наступает в промежуточные даты 7 марта и 8 сентября. Кривизна этих путей невелика, но при точном измерении видно, что ось Солнца составляет примерно 7° с перпендикуляром к плоскости орбиты Земли.

Таким образом, с июня по декабрь нам виден северный полюс Солнца, а в течение второй половины года — южный.

Таким образом, основные сведения о вращении нашей домашней звезды можно получить одним лишь визуальным осмотром, наблюдая группы солнечных пятен на её поверхности.

Процесс смены полюсов на Земле уже начался?

По словам Владимира Павлова последние несколько миллионов лет на Земле инверсия происходила с частотой 4-5 раз в течение миллиона лет. Соответственно, средняя периодичность равнялась 200-250 тысячам лет. Но, как мы сказали выше, последняя смена полюсов произошла 780 тысяч лет назад. Подобная задержка сама по себе является поводом для беспокойства.

Причем ученые уже сейчас фиксируют первые возможные симптомы этого процесса. В частности, отмечается снижение напряженности магнитного поля Земли, которое за последние 150 лет уменьшилось на 10%. Но главное опасение вызывает упомянутый выше северный магнитный полюс земли. Он, как и южный, всегда находился в движении. Однако его траектория и скорость ранее были постоянными. В последнее же время отмечается резкое ускорение. За год он перемещается на 65 километров. Причем, скорость с каждым годом нарастает.

Ускорение движения северного магнитного полюса может свидетельствовать о скорой инверсии магнитного поля

. Северный магнитный полюс уже преодолел 200-мильную зону Канады и движется в сторону российского арктического побережья. Через 50 лет он достигнет архипелага Северная Земля. А если будет ускоряться, то появится здесь еще раньше.

По какой причине происходит инверсия полюсов и какие процессы в недрах земли сопровождают это явление, науке пока неизвестно. Поэтому делать точные прогнозы о сроках и начале инверсии практически невозможно. Но зато можно точно сказать одно — процесс переполюсовки очень долгоиграющий. А значит ни мы с вами, ни наши дети, ни внуки или правнуки не смогут ощутить его на себе. Гораздо более опасным является глобальное потепление, последствия которого ощущаются уже сегодня.

Эффект Джанибекова

В 1985 году на станции «Салют-7», занимаясь разгрузкой транспортного корабля, Владимир Джанибеков раскрутил пальцем крепёжный барашек, которыми прикручивались ленты держащие контейнеры для укладки вещей отправляемых в космос.

Барашек сошел со шпильки, и к немалому изумлению космонавта, пролетев примерно 30 сантиметров, перевернулся на 180 градусов, вращаясь в ту же сторону, но уже другим полюсом, а еще примерно через 30 сантиметров барашек вновь совершил «кувырок». Это явление настолько заинтересовало космонавта, что он закрепил гайку в пластилиновый шар и повторил эксперимент c аналогичным результатом!

Проекции угловой скорости на собственные оси

Из графиков видно, что при весьма незначительном возмущении вектора угловой скорости, тело, закрученное вокруг оси с максимальным моментом инерции,  будет периодически лавинообразно изменять ориентацию в пространстве на 180 градусов.

Суть явления в том, что тело со смещённым центром тяжести, свободно вращающееся в невесомости, имеет различные моменты инерции, импульсы и начальные скорости относительно различных осей вращения. При раскручивании пластилинового шара с гайкой, трудно закрутить его строго по одной оси. Обязательно будет минимальный импульс, сообщенный телу, направленный относительно другой оси. Постепенно этот импульс накапливается и перевешивает осевое вращение тела. Таким образом, шар сначала вращается вокруг одной оси, потом эта ось переворачивается в противоположную сторону. Происходит кувырок, но через то же время ось опять переворачивается, возвращая тело в прежнее положение. В космосе, где нет трения, этот цикл может повторяться множество раз.

Как открыли земную орбиту

В античные времена Птолемей, Аристотель и их последователи считали модель построения Вселенной геоцентрической. Согласно ей, в центре располагалась Земля, а все космические тела вращались вокруг планеты. Впервые сомневаться в этом начал древнегреческий ученый Аристарх Самосский. Наблюдая в III в. до н. э. лунное затмение, он сделал вывод, что Луна не является самостоятельным светилом, а только отражает солнечный свет, и она меньше Солнца по диаметру во много раз. И будет странным, что такой большой небесный объект, как наша звезда, вращается вокруг маленькой Земли.

Геоцентрическая система мира Птолемея. В предложенной системе мира шарообразная Земля покоится в центре Вселенной. Credit: infourok.ru.

Окончательно геоцентрическая теория была развенчана в 1534 г. польским астрономом Н. Коперником, автором гелиоцентрического учения, доказавшим, что Солнце обращаться вокруг Земли не может.

Форма и размеры Земли

Традиционно принято считать, что Земля имеет форму шара. Однако это не совсем так.

Первые исследователи считали, что Земля плоская и представляет собой диск, плавающий на поверхности воды. Их взгляды кардинально изменил Аристотель, который не просто предположил, что наша планета круглая, но и доказал это. Сегодня для простоты Землю также называют шаром. Однако не секрет, что из-за вращения вокруг своей оси и возникающей при этом центробежной силы наша планета не может иметь абсолютно шарообразную форму.

Параметры Земли

• Масса — 5,97 х 1024 кг.
• Объем — 108,3 х 1010 км3.
• Длина экватора — 40 075,7 км.
• Длина меридиана — 40 008,5 км.
• Экваториальный радиус — 6378,2 км.
• Полярный радиус — 6356,8 км.

Соотношение размеров Солнца, Земли и других планет Солнечной системы

Земля — эллипсоид?

Первоначально предполагалось, что Земля имеет форму эллипсоида — она несимметрична и сплюснута у полюсов. Подтверждением этому служит тот факт, что экваториальный радиус на 21,4 км больше, чем расстояние от центра Земли до полюсов (полярный радиус). Кроме того, более точные измерения показали, что расстояние от экватора до Северного полюса меньше, чем до Южного.

Наглядная разница между шаром и эллипсоидом

А может, все-таки геоид?

Эллипсоид (как и шар) — идеальная форма, которую в действительности Земля не может иметь. Данная форма удобна для проведения математических расчетов, поэтому часто используется. Реальная же форма Земли далека от эталона. Она определяется неровностями рельефа материков и океанического дна, такими как впадины и возвышенности, и называется геоидом (что в переводе с греческого языка означает «землеподобный»).

Модель Земли

Сравнение поверхностей. Геоид — форма Земли, полученная мысленным продолжением поверхности Мирового океана под континентами

Форма траектории движения Земли по орбите

Орбита Земли выглядит более круглой, чем траектории движения большинства планет нашей системы, но это не идеальный круг: вокруг солнца мы движемся по слегка вытянутому эллипсу.

Основная характеристика орбит — эксцентриситет Е, коэффициент их сжатости. Его значение лежит в интервале от 0 (идеальный круг) до 1 (максимально узкий эллипс, вытянутый почти в прямую линию). Для Земли величина Е невелика, всего 0,017. После Венеры с эксцентриситетом 0,007 и Нептуна (Е=0,011) земной результат — третий в Солнечной системе среди объектов планетарного типа.

Незначительное изменение орбитального диаметра нашей планеты играет важную роль в обеспечении возникновения и развития жизни здесь: так поддерживаются стабильные значения средней земной температуры. Для сравнения — эксцентриситет Меркурия составляет 0,2, что вызывает экстремальную смену температуры в течение дня и ночи. Меркурианская орбита — самая вытянутая в нашей системе.

Длина земной орбиты оценивается в 930-940 млн км.

Какое имеет значение для людей?

Укажите скорость обращения Земли вокруг Солнца, это распространённая задача на уроках астрономии в школе. Учитывая этот факт, можно прийти к выводу о том, что темп движения геоида имеет огромное значение для человечества.

К примеру, так как на экваторе планета перемещается в максимальном темпе, космические державы пытаются строить космодромы как можно ближе к экватору. Это обусловлено тем, что подобным образом можно экономить на ракетном топливе за счёт разгона ракет самой планетой. В момент старта ракеты уже будут двигаться со скоростью свыше 1600 км/ч, что облегчит задачу набора орбитальной скорости в 28 тысяч км/ч.

Скорость Земли вокруг Солнца

География

§ 5. Движения Земли

Вспомните

Что такое орбита планеты? Какую форму она имеет? Какая планета расположена ближе всех к Солнцу? Какое место по удаленности от Солнца занимает Земля? Заметно ли для человека ее движение?

По человеческим меркам Земля огромна. Она весит 6 000 000 000 000 000 000 000 т! Поэтому людям, живущим на Земле, трудно поверить, что такое огромное тело находится в постоянном движении. Два основных вида движения Земли, известных человечеству с давних времен, — вращение вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Рис. 15. Вращение Земли вокруг своей оси

Вращение Земли вокруг своей оси. Землю часто сравнивают с огромным волчком, но, в отличие от волчка, ось Земли — воображаемая линия. Кроме того, земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. Земная ось строго ориентирована в космическом пространстве. Ее северный конец направлен на Полярную звезду (рис. 15).

Точки пересечения воображаемой земной оси с поверхностью Земли называются географическими полюсами. Таких полюсов два — Северный и Южный.

Все объекты на земной поверхности вращаются вместе с Землей. Если наблюдать за нашей планетой из космоса со стороны Северного полюса, можно увидеть, что она вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, т. е. с запада на восток. Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает примерно за 24 ч. Этот период называется сутками.

Географические следствия вращения Земли вокруг своей оси:

1. Вращение Земли влияет на ее форму: она немного сплюснута у полюсов.
2. Из-за вращения Земли все движущиеся по ее поверхности тела отклоняются в Северном полушарии вправо по ходу своего движения, а в Южном — влево.
3. Благодаря вращению Земли происходит смена дня и ночи.

Если бы земная ось не была строго ориентирована в пространстве, Земля двигалась бы беспорядочно «кувыркаясь».

Если Земля перестала бы вращаться вокруг своей оси и вокруг Солнца, она была бы обращена к Солнцу всегда одной стороной, на которой был бы вечный день. Температура на этой стороне Земли достигла бы 100°С и более, и вся вода испарилась бы. Неосвещенная сторона планеты превратилась бы в царство вечного холода, где в виде гигантской ледяной шапки скопилась бы земная влага.

Движение Земли вокруг Солнца. Вы уже знаете, что Земля движется вокруг Солнца по орбите со скоростью 30 км/с. Она удалена от Солнца почти на 150 млн км (рис. 16). Это расстояние — огромное по человеческим меркам и незначительное для космоса — оказалось наилучшим для возникновения жизни.

Рис. 16. Вращение Земли вокруг Солнца

Для удобства продолжительность года считают равной 365 суткам. Оставшиеся 6 часов суммируются и каждые 4 года образуют дополнительные сутки. Такие годы называются високосными, в них не 365, а 366 суток. В високосные годы в самом коротком месяце — феврале — не 28, а 29 дней.

Расчеты ученых показывают, что за все время существования Земли — 4,6 млрд лет — расстояние между ней и Солнцем оставалось практически неизменным.

Если бы Солнце перестало притягивать Землю, она бы улетела в космос в 40 раз быстрее пули! Если бы Земля двигалась по орбите медленнее, она не смогла бы противостоять притяжению Солнца и упала бы на него.

Если бы Земля находилась ближе к Солнцу, температура на ней была бы намного выше. На Венере, которая ближе к Солнцу на 42 млн км, температура около 500°С! Если бы Земля находилась дальше от Солнца, температура на ней была бы отрицательной. Марс удален от Солнца на 228 млн км и на его поверхности температура -60°С. Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 сут. и 6 ч. Этот период называется годом.

Вопросы и задания

1. Назовите два основных вида движения Земли.
2. В какую сторону происходит вращение Земли вокруг своей оси?
3. Назовите следствия вращения Земли вокруг своей оси.
4. Назовите следствия вращения Земли вокруг Солнца.