Как земля вертится: Вращение Земли — урок. Окружающий мир, 4 класс.

Почему Земля вращается неравномерно и как это влияет на счет времени

Леонид Зотов, Кристиан Бизуар
«Природа» №3, 2021

Об авторах

Сутки на Земле состоят из 86 400 секунд. Для точного счета используют шкалу UTC (Coordinated Universal Time) всемирного координированного времени, которая определяется по показаниям атомных часов, установленных в разных точках планеты. Счет атомного времени ведут с 1970-х годов, когда Генеральная ассамблея по мерам и весам постановила: «Секунда времени равна 9 192 631 770 периодам излучения атома цезия-133 при переходах между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния». В России этим занимается Главный метрологический центр Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли — отделение Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений под Москвой. По его показаниям осуществляется настройка главных часов страны — кремлевских курантов. Переход от астрономического счета времени к атомному времени потребовался, когда стало понятно, что вращение Земли не идеально [1].

О возможных изменениях скорости вращения Земли задумывался еще И.  Кант. Он писал о том, что Земля должна замедляться под действием приливов, в своей работе «Исследование вопроса, претерпела ли Земля в своем вращении вокруг оси, благодаря которому происходит смена дня и ночи, некоторые изменения со времени своего возникновения» (1754). Кант утверждал, что «когда планета содержит в себе значительное количество жидкого вещества, совместное притяжение Луны и Солнца, приводя в движение эту жидкую материю, сообщает Земле некоторую долю этого колебания». В XVIII в. подтвердить теорию Канта было невозможно — не было столь точных приборов. Тем не менее, его идеи нашли развитие в работах последователей, например П.-С. Лапласа.

В XX в. точность астрономических приборов возросла, появились средства космической геодезии, такие как GPS (Global Positioning System), ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), РСДБ (Радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами), DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite), изобрели кварцевые, а потом и атомные часы, и стало возможным зарегистрировать все неоднородности во вращении планеты с точностью до десятых долей миллисекунд. Как и говорил Лаплас, под действием перераспределений масс океана и атмосферы, а также приливов, происходит изменение продолжительности земных суток на несколько тысячных долей секунды. Продолжительность суток (по-английски length of day — LOD) уменьшается с ускорением вращения Земли (рис. 1).

Часть изменчивости можно объяснить зональными лунно-солнечными приливами. Особенно стоит отметить 18,6-летний цикл, связанный с прецессией лунной орбиты. Он хорошо заметен по огибающей амплитуды приливов на оранжевом графике. Под влиянием приливов экваториальное сжатие Земли то увеличивается, то уменьшается, при этом она либо замедляется, либо ускоряется. Приливные колебания происходят с периодами 5–9 дней, две недели, месяц и более (рис. 2). Как отмечает метеоролог Н. С. Сидоренков, на максимумы и минимумы приливных изменений LOD зачастую приходятся резкие перепады в погодных явлениях [2].

Колебания, связанные с приливами, довольно регулярны. Однако далеко не вся изменчивость скорости вращения планеты обусловлена ими. Внутригодовая изменчивость связана с атмосферой [3]. В течение года зональные ветра в атмосфере и распределение давления меняются. Если на планете усиливаются западные ветра, то атмосфера, вращаясь быстрее, отбирает часть вращательного момента у твердой Земли. Вследствие атмосферного цикла Земля имеет самую медленную скорость вращения примерно 1 мая и 7 декабря. А вот 4 августа сутки становятся на миллисекунду короче, поскольку Земля немного ускоряется. Еще есть незначительное ускорение вращения в районе 27 февраля, но оно несравнимо с августовским.

Одной из важнейших климатических осцилляций на планете является Эль-Ниньо — Южное Колебание (ЭНЮК), возникающее в экваториальной части Тихого океана каждые 2–7 лет. В ходе положительной фазы этого явления из-за разности давлений западные ветра усиливаются, восточная часть океана нагревается, термоклин выравнивается. При этом длительность суток может увеличиться на миллисекунду (см. рис. 1). Противоположная фаза ЭНЮК называется Ла-Нинья; она имела место, к примеру, в 2020 г. Эти явления изучаются в Институте природно-технических систем в Севастополе [4].

Обратимся к более длительным наблюдениям LOD (рис. 3). Ранние данные (XIX в.) не слишком точны — они были получены по наблюдениям за движением Луны и за покрытием ею звезд. Видно, что на вековых интервалах, как и предвидел Кант, Земля замедляется, и длительность суток увеличивается примерно на 1,2 мс за 100 лет. Этот эффект связан с торможением Земли под действием лунных и солнечных приливов. Раньше Земля вращалась быстрее. Несколько сотен миллионов лет назад в году было не 365 дней, а, скажем, 400, т.е. в сутках было меньше 22 часов. Перемещаясь с востока на запад вслед за видимым движением Луны и Солнца, приливные волны немного отстают из-за трения, тормозят вращение Земли и удлиняют сутки. Приливы, которые вызывает Луна на Земле, по закону сохранения углового момента заставляют Луну удаляться примерно на 4 см в год.

Особенно интересна многолетняя изменчивость LOD. На циклы с периодами в несколько десятилетий влияют процессы в океане и недрах Земли. Так, для нас оказалось неожиданностью, что после 2016 г. Земля стала ускоряться, и кривая LOD резко пошла вниз. В 2020 г. мы наблюдали экстремально быстрое вращение Земли. Можно сказать, что земные сутки приблизились к самым коротким по продолжительности из наблюдавшихся в последние 50 лет (см. рис. 1, красные стрелки). Это может привести к необходимости вычесть секунду из шкалы времени UTC.

Ранее секунду неоднократно добавляли к шкале всемирного координированного времени UTC, последний раз это делали в новогоднюю ночь с 2016 на 2017 г. Атомная шкала UTC устроена так, что ее подправляют, как только разногласие между нею и шкалой вращения Земли UT1^** приближается к пороговому значению в 0,9 с. С ноября 2018 г., впервые за многие годы, разногласие стало отрицательным и приблизилось в начале 2021 г. к −0,2 с. Раз в полгода директор Центра ориентации и параметров вращения Земли Международной службы вращения Земли и систем отсчета в Парижской обсерватории (в настоящее время эту должность занимает один из авторов статьи, К.  Бизуар) подписывает бюллетень, где говорится, появится в грядущем полугодии дополнительная секунда или нет. На сайте Международной службы вращения Земли и систем отсчета представлен график, из которого следует, что с 2016 г. LOD в среднем уменьшалась на 0,3 мс/год и в начале 2021 г. достигла рекордного минимума в −1,5 мс (см. рис. 1). В настоящее время, из-за начавшегося в 2016 г. ускорения, секунда вращения Земли на 10⁻⁹ с короче секунды, утвержденной в 1970-е годы в системе СИ. Время по шкале вращения Земли UT1 идет быстрее, чем время UTC, которое является основой юридического времени во всем мире. Даже если продолжительность суток стабилизируется на текущем уровне, расхождение UT1 — UTC достигнет 1 с через 30 лет. Поскольку Земля продолжает ускоряться, ожидается, что эта разница будет достигнута за 5 лет. Прогноз показывает, что расхождение UT1 — UTC может оказаться отрицательным и превысить международный стандарт |UT1 — UTC| < 0,9 с в 2026 г. Возможно, впервые в истории придется «подкрутить» UTC на одну секунду назад.

Вернемся к вопросу о многолетних колебаниях. То, что происходит с длительностью суток на периодах 20 лет, 60 лет, не поддается окончательному объяснению. Многолетние колебания с амплитудами порядка 2–3 мс происходят синхронно с колебаниями климата [5, 6]. Считается, что эти изменения LOD вызваны процессами в недрах Земли, но причем здесь глобальная температура на поверхности?

График ускорения и замедления вращения Земли (см. рис. 3) напоминает плавные волны: например, в 1930-е годы Земля ускорилась и длительность суток уменьшилась, а температура на Земле немного возросла (на 0,3°). Потом Земля замедлялась вплоть до 1970-х годов, далее стала разгоняться. В 2005 г. что-то произошло, и Земля снова начала замедлять свое вращение, а в 2016-м, после сильного Эль-Ниньо, ускорилась. Вопрос, исследуемый одним из авторов этой статьи (Л. В. Зотовым): могут ли изменения скорости вращения Земли быть связаны с изменениями климата [7]. Подмечено, что, когда Земля ускоряется, потепление усиливается, и наоборот. Колебания температуры на Земле с периодом около 60 лет связывают с Атлантической многолетней осцилляцией. На 2020 г. не только пришелся максимум температуры и скорости вращения Земли, но и чандлеровское колебание полюса практически сошло на нет. Насколько случайно такое совпадение, не пошла ли энергия, поддерживающая его, на ускорение вращения Земли, еще предстоит выяснить. В рамках GGOS (Global Geodetic Observing System — Глобальная геодезическая система наблюдений) уже создана международная комиссия по вопросам климатических сигналов во вращении Земли, в которую входят и авторы этой статьи.

Литература
1. Bizouard C. Geophysical Modelling of the Polar Motion // De Gruyter Studies in Mathematical Physics, 31. 2020. DOI: 10.1515/9783110298093.
2. Сидоренков Н. С., Чазов В. В., Зотов Л. В., Вильсон И. 206-суточный лунный цикл в аномалиях погоды // Природа. 2018; 4: 19–23.
3. Сидоренков Н. С., Бизуар К., Зотов Л., Салстейн Д. Угловой момент атмосферы // Природа. 2014; 4: 22–28.
4. Лубков А. С., Воскресенская Е. Н., Марчукова О. В. Применение нейронных сетей для прогноза явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья и их типов // Метеорология и гидрология. 2020; 11: 111–121.
5. Sidorenkov N., Dionis E., Bizouard C., Zotov L. V. Decadal fluctuations in Earth’s rotation as evidences of lithospheric drift over the asthenosphere // Proceedings of Journees. 2019: 243–247.
6. Zotov L., Bizouard Ch., Sidorenkov N., Ustinov A., Ershova T. Multidecadal and 6-year variations of LOD // Journal of Physics: Conference Series. 2020; 1705: 012002.
7. Зотов Л. В. Исследование связей между вращением Земли и геофизическими процессами. Дисс. … д-ра физ.-мат. наук. М., 2019.

^* Массив данных ежемесячных измерений температуры. Данные о температуре поверхности моря собираются Центром Хэдли Метеорологического бюро Великобритании, о температуре приземного воздуха — Отделом климатических исследований Университета Восточной Англии.

^** Система отсчета времени, основанная на средних солнечных сутках, средний интервал между двумя последовательными прохождениями Солнца через Гринвичский меридиан (0°).

Треть россиян не знают, что Земля вращается вокруг Солнца, показал опрос

https://ria.ru/20220802/obrazovanie-1806595517.html

Треть россиян не знают, что Земля вращается вокруг Солнца, показал опрос

Треть россиян не знают, что Земля вращается вокруг Солнца, показал опрос — РИА Новости, 02.08.2022

Треть россиян не знают, что Земля вращается вокруг Солнца, показал опрос

Треть россиян (35%) считают, что Солнце вращается вокруг Земли, а не Земля вокруг Солнца, следует из исследования Всероссийского центра изучения общественного… РИА Новости, 02.08.2022

2022-08-02T11:02

2022-08-02T11:02

2022-08-02T11:30

общество

земля

москва

санкт-петербург

вциом

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/07e6/05/16/1790020849_0:0:1920:1080_1920x0_80_0_0_35d207e4f7f543d6eb977df258f575f4.jpg

МОСКВА, 2 авг — РИА Новости. Треть россиян (35%) считают, что Солнце вращается вокруг Земли, а не Земля вокруг Солнца, следует из исследования Всероссийского центра изучения общественного мнения (ВЦИОМ).Больше третьей части участников опроса (35%) сказали, что Солнце вращается вокруг Земли, правильный ответ — что Земля вращается вокруг Солнца — дал 61% опрошенных.Также респонденты ответили на вопрос, правда ли, что Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за один месяц. Правильный ответ «нет» дали 69% опрошенных. Согласились с таким утверждением 12% респондентов. Еще 19% затруднились с ответом.Большинство участников опроса (85%) знают, что радиоактивное молоко не станет безопасным, если его прокипятить. Ошибочного мнения о том, что станет, придерживаются 7% опрошенных.Каждый пятый респондент (21%) считает, что первые люди жили в то же время, что и динозавры. Знают, что это нет так, 66% опрошенных. Больше всего разногласий вызвали вопросы, касающиеся продуктов с ГМО. На вопрос о том, вызывают ли они рак, 44% ответили положительно, 35% — отрицательно. Еще 21% опрошенных затруднился с ответом.На вопрос о том, могут ли такие продукты победить голод на планете, больше половины (55%) ответили отрицательно, 32% положительно, еще 13% затруднились с ответом.По результатам ответов на данные вопросы ВЦИОМ выделил три группы по уровню научной грамотности: у 21% он невысокий, у 44% — средний, у 35% — высокий.В группе с высоким уровнем научной грамотности преобладает молодежь (61%), почти половина (49%) людей из этой группы — активные пользователи интернета, 45% из этой группы имеют высшее образование, больше половины (51%) — живет в Москве или в Санкт-Петербурге, а также в Северо-Западном Федеральном округе (45%).Всероссийский телефонный опрос «ВЦИОМ-Спутник» проходил 9 июля 2022 года среди 1600 россиян в возрасте от 18 лет. Данные взвешены по социально-демографическим параметрам. Предельная погрешность с вероятностью 95% не превышает 2,5%

https://ria. ru/20220411/obrazovanie-1782847809.html

https://ria.ru/20211005/kachestvo-1753193931.html

земля

москва

санкт-петербург

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

Дарья Буймова

Дарья Буймова

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/05/16/1790020849_480:0:1920:1080_1920x0_80_0_0_a704000cc1d26814d68a9bffe0451ace.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Дарья Буймова

общество, земля, москва, санкт-петербург, вциом

Общество, Земля, Москва, Санкт-Петербург, ВЦИОМ

МОСКВА, 2 авг — РИА Новости. Треть россиян (35%) считают, что Солнце вращается вокруг Земли, а не Земля вокруг Солнца, следует из исследования Всероссийского центра изучения общественного мнения (ВЦИОМ).

Больше третьей части участников опроса (35%) сказали, что Солнце вращается вокруг Земли, правильный ответ — что Земля вращается вокруг Солнца — дал 61% опрошенных.

11 апреля, 09:53

Исследование: отказ от болонской системы поддерживают 66% россиян

Также респонденты ответили на вопрос, правда ли, что Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за один месяц. Правильный ответ «нет» дали 69% опрошенных. Согласились с таким утверждением 12% респондентов. Еще 19% затруднились с ответом.

Большинство участников опроса (85%) знают, что радиоактивное молоко не станет безопасным, если его прокипятить. Ошибочного мнения о том, что станет, придерживаются 7% опрошенных.

Каждый пятый респондент (21%) считает, что первые люди жили в то же время, что и динозавры. Знают, что это нет так, 66% опрошенных.

Больше всего разногласий вызвали вопросы, касающиеся продуктов с ГМО. На вопрос о том, вызывают ли они рак, 44% ответили положительно, 35% — отрицательно. Еще 21% опрошенных затруднился с ответом.

На вопрос о том, могут ли такие продукты победить голод на планете, больше половины (55%) ответили отрицательно, 32% положительно, еще 13% затруднились с ответом.

По результатам ответов на данные вопросы ВЦИОМ выделил три группы по уровню научной грамотности: у 21% он невысокий, у 44% — средний, у 35% — высокий.

В группе с высоким уровнем научной грамотности преобладает молодежь (61%), почти половина (49%) людей из этой группы — активные пользователи интернета, 45% из этой группы имеют высшее образование, больше половины (51%) — живет в Москве или в Санкт-Петербурге, а также в Северо-Западном Федеральном округе (45%).

Всероссийский телефонный опрос «ВЦИОМ-Спутник» проходил 9 июля 2022 года среди 1600 россиян в возрасте от 18 лет. Данные взвешены по социально-демографическим параметрам. Предельная погрешность с вероятностью 95% не превышает 2,5%

5 октября 2021, 15:47

Меньше половины россиян заявили, что довольны качеством обучения в школах

оборотов | Национальное географическое общество

Вращение описывает круговое движение объекта вокруг его центра. Есть разные способы, которыми вещи могут вращаться.

Вращение Земли re

Очень знакомый вид вращения — это когда сферический трехмерный объект вращается вокруг невидимой линии внутри своего центра. Этот центр называется осью. Вращающиеся баскетбольные мячи вращаются вокруг оси. Глобусы вращаются вокруг оси. Сама Земля вращается вокруг оси.

Земная ось вертикальна, то есть движется вверх и вниз. (Катающееся бревно, с другой стороны, имеет горизонтальную ось, что означает, что оно движется вбок. ) Ось Земли проходит от Северного полюса к Южному полюсу. Земле требуется 24 часа или один день, чтобы совершить один полный оборот вокруг этой невидимой линии.

По мере вращения Земли каждый участок ее поверхности поворачивается лицом и нагревается солнцем. Это важно для всего живого на Земле. Солнце влияет на все: от погоды, которую мы испытываем, до продуктов, которые мы едим, и даже на наше здоровье. Если бы Земля не вращалась, одна половина Земли всегда была бы горячей и яркой, а другая часть была бы ледяной и темной.

Земля тоже движется вокруг Солнца. Это движение называется оборотом, который отличается от вращения. Объекты вращаются вокруг оси, но вращаются вокруг других объектов. Итак, Земля вращается вокруг своей оси так же, как и вокруг Солнца. Земле требуется 365 дней или один год, чтобы совершить оборот.

Импульс, оставшийся после формирования планет, заставляет Землю и все планеты Солнечной системы вращаться и вращаться. Когда сформировалась Солнечная система, множество движущихся частиц собрались вместе. Они образовали вращающуюся массу. Эта масса со временем разделилась на разные тела — планеты, луны, астероиды и кометы. Все эти тела вращаются вокруг Солнца. Кроме того, все планеты сохраняли собственное вращательное движение, в том числе и Земля.

Земля вращается вокруг своей оси со скоростью около 1600 километров (1000 миль) в час. Он вращается вокруг Солнца со скоростью 107 800 километров (67 000 миль) в час.

Другие виды вращения

Вращаются не только планеты. Аттракцион в парке развлечений, например колесо обозрения или карусели, также вращается. Колесо обозрения вращается вокруг горизонтальной оси, а карусель – вокруг вертикальной. Колеса автомобиля вращаются вокруг прочного горизонтального стержня, называемого осью. Ось проходит от одной стороны автомобиля к другой, соединяя передние колеса друг с другом и задние колеса друг с другом.

Многие предметы домашнего обихода вращаются, в том числе разбрызгиватели, венчики миксера, лопасти потолочного вентилятора и дверные ручки.

Есть некоторые вещи, которые вращаются без определенной оси. Фермеры используют севооборот, чтобы почва оставалась здоровой, а растения получали нужные питательные вещества из сезона в сезон. Севооборот означает выращивание растений в разных местах каждый год. Это помогает предотвратить болезни и способствует удобрению почвы различными культурами. Например, капуста, брокколи и ростки относятся к одному семейству растений. Если бы их выращивали на одном и том же месте год за годом, все они могли бы заболеть килой, ослабляющей или убивающей урожай и наносящей ущерб почве. Само поле действует как ось, на которой в разное время чередуются разные культуры.

Краткий факт

Земля перевернулась
Знаете ли вы, что Земля перевернулась? Земная ось не направлена ​​точно вверх и вниз. На самом деле он немного сбоку, как перевернутый волчок. Он наклонен примерно на 23,5 градуса.

Как Земля перевернулась? Ученые не совсем уверены. Они думают, что это произошло, когда Солнечная система только сформировалась. Они предполагают, что огромный объект размером с планету Марс врезался в Землю, опрокинув ее на бок.

Статьи и профили

Новости National Geographic: развенчаны шесть мифов о конце света

Статья

National Geographic Science: Солнечная системаМинистерство энергетики: Спросите ученого — Вращение/революция Земли

Вращение Земли, почему не разве мы не чувствуем его вращение?

Космический аппарат Галилео сделал это изображение Земли и Луны в 1992 году. Древние астрономы открыли вращение Земли, изучая движения в небе. Изображение через НАСА.

Вращение Земли постоянно, почему мы его не чувствуем?

Земля совершает один оборот вокруг своей оси за каждые 24 часа. На экваторе Земли скорость вращения Земли составляет около 1000 миль в час (1600 км в час). Это вращение дня и ночи водило вас по большому кругу под звездами каждый день вашей жизни. И все же вы не чувствуете, как вращается Земля. Почему бы и нет? Это потому, что вы и все остальное, включая океаны и атмосферу Земли, вращаетесь вместе с Землей с одной и той же постоянной скоростью.

Если бы вращение Земли внезапно ускорилось или замедлилось, вы бы обязательно это почувствовали. Потому что это было бы похоже на езду в быстрой машине, когда кто-то либо ускоряется, либо нажимает на тормоза!

Представьте, что вы едете в машине или летите на самолете. Если поездка проходит гладко, вы почти можете убедить себя, что не двигаетесь. Гигантский реактивный самолет летит со скоростью около 500 миль в час (около 800 км/ч), что примерно вдвое меньше скорости вращения Земли на экваторе. Но когда вы летите на этом самолете, если вы закроете глаза, вы вообще не почувствуете, что двигаетесь. А когда стюардесса подходит и наливает вам кофе в чашку, кофе не летит в хвост самолета. Это потому, что кофе, чашка и вы движетесь с той же скоростью, что и самолет.

Теперь подумайте, что произошло бы, если бы машина или самолет не двигались с постоянной скоростью. Но вместо этого он то ускоряется, то замедляется. Потом, когда стюардесса налила вам кофе… берегитесь!

Открытие того, что Земля вращается вокруг своей оси

Постоянное вращение Земли мешало нашим предкам понять истинную природу космоса. Они заметили, что звезды, солнце и луна двигались над Землей. Однако они не могли почувствовать движение Земли. Итак, они логически интерпретировали это наблюдение как означающее, что Земля была неподвижна, а «небо» двигалось над нами.

За заметным исключением древнегреческого ученого Аристарха, великие мыслители мира на протяжении многих столетий отстаивали геоцентрическую (землецентрическую) идею космоса. Фактически, Аристарх впервые предложил гелиоцентрическую (солнцецентрированную) модель Вселенной за сотни лет до нашей эры.

Только в 16 веке гелиоцентрическая модель Коперника начала обсуждаться и пониматься. Хотя и не без ошибок, модель Коперника в конце концов убедила мир в том, что Земля вращается вокруг своей оси под звездами. И он также двигался по орбите вокруг Солнца.

Кстати, временная экспозиция северного неба показывает видимое движение всех звезд вокруг Полярной звезды, Полярной звезды. И это кажущееся движение связано с вращением Земли. Ниже приведен пример «звездных следов».