Средняя скорость вращения земли. С какой скоростью земля вращается вокруг своей оси. С какой скоростью

Полный оборот вокруг своей оси, т.е. поворот на 360°, Земной шар совершает за 23 часа 56 минут 4,1 секунды, т.е. приблизительно за ~ 24 часа, или за сутки. С таким же периодом происходит восход Солнца, его кульминация, заход. Долгое время астрономы считали, что скорость вращения Земли постоянна, однако с применением более точных приборов обнаружили небольшие отклонения. В связи с трением, возникающим при морских приливах и с изменениями в земной коре, скорость вращения Земли уменьшается. Наш день каждые 100 лет удлиняется на 1/1000 секунды. Это ничтожное изменение, однако ученые следят за ним.

По орбите вокруг Солнца Земля движется неравномерно. В одних точках она ближе к Солнцу, в других — дальше. Орбита Земли не является окружностью, она немного вытянута по форме и напоминает овал. Математики такую фигуру называют эллипс. Когда Земля максимально приближается к Солнцу, это положение называется перигелий (точка 1), когда максимально удаляется — афелий (точка 2). Скорость движения Земли зависит от ее расстояния до Солнца. Чем ближе к Солнцу, тем скорость больше. В перигелии орбитальная скорость Земли 30,2 км/с. Земля проходит эту точку в декабре, а в афелии Земля в июне и скорость ее составляет 29,2 км/с.

Воздушной “шубой” нашей Земли называют атмосферу. Без нее жизнь на Земле невозможна. На тех планетах, где нет атмосферы, нет жизни. Атмосфера защищает планету от переохлаждения и перегрева. Бесит она 5 миллионов миллиардов тонн. Ее кислородом мы дышим, углекислый газ поглощают растения. “Шуба” оберегает все живые существа от губительного града космических осколков, которые сгорают на пути…

Растительность пустынь весьма своеобразна и зависит от типа пустыни, от особенностей климата и наличия влаги. Во-первых, растительность нигде не образует сплошного покрова. Во-вторых, в пустыне нет ни лесов, ни подлеска, ни травы и, наконец, у крупных кустарников нет листьев. Наиболее богаты травянистой растительностью песчаные пустыни. В гипсовой и каменистой пустынях преобладают кустарники, полукустарники и полыни….

Земная кора — внешний слой Земного шара, та поверхность, на которой мы живем, — состоит примерно из 20 больших и малых плит, которые называются тектоническими. Плиты имеют толщину от 60 до 100 километров и как бы плавают на поверхности вязкого, пастообразного расплавленного вещества, которое называется магма. Слово “магма” и переводится с греческого как “тесто” или…

Полярное сияние — одно из самых красивых, грандиозных и величественных явлений природы. Некоторые люди думают, что оно возникает только на Севере, и называют его “северное сияние”. А это неправильно, ибо оно с равным успехом наблюдается как в северных, так и в южных полярных и приполярных районах. Вот как образно описывает его известный исследователь Северной Земли…

Время непрерывно течет, и все в мире изменяется со временем. Потребность измерять время у людей появилась очень давно, жизнь повседневная связана со сменой дня и ночи. В древности положение Солнца на небе служило человеку указателем времени. По Солнцу ориентировались и в пространстве и во времени. Видимое движение Солнца по небу позволило человеку отмерять почти равные…

В основе слова “зодиак” лежат греческие слова “животное” и “круг”. Таким образом, его буквальный перевод означает “круг животных”. И действительно, 11 зодиакальных созвездий из 12 (исключение составляют Весы) носят названия живых существ: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы. На фоне именно этих созвездий происходит видимое перемещение Солнца, Луны и планет….

Долгое время, почти полтора тысячелетия, в умах людей господствовало учение Птолемея, утверждавшее, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Геоцентрическая система Птолемея была опровергнута великим польским ученым Николаем Коперником (1473—1543). После тридцати лет упорного труда, долгих наблюдений неба, сложных математических расчетов он доказал, что Земля — только одна из планет, что все планеты обращаются вокруг…

Американские астронавты и наша автоматическая станция “Луна-16” доставили на Землю пробы лунного грунта. Анализ этих проб показал, что поверхностные породы на Луне образовались в результате застывшего базальтового расплава. Лунные моря являются равнинами, затопленными когда-то вулканической лавой. Луна, так же как и Земля, состоит из коры, мантии и ядра. Средняя толщина коры около 60 км. Толщина…

Об этом нам рассказывает спектр солнечных лучей. Солнечный свет — это смесь из лучей разного цвета. Впервые это установил великий английский физик И.Ньютон. Он взял стеклянную призму и направил на нее луч света. На экране за призмой вместо белой полосы появилась широкая разноцветная полоса. Цвета чередовались в том же порядке, как и у радуги на…

Венера является волшебницей небесного свода, она ярче самой яркой из звезд. Ее можно увидеть даже невооруженным глазом при дневном свете. Поверхность Венеры — ближайшей к Земле из всех планет, недоступна оптическим наблюдениям, так как планета окутана облаками. Поэтому подавляющее большинство физических характеристик планеты получено с помощью радиометодов и космических исследований. Как очень яркий объект видна…

Земля постоянно находится в движении, вращаясь вокруг собственной оси и вокруг Солнца. Это обуславливает происхождение разных явлений на ее поверхности: смена времен года, чередование дня и ночи. Благоприятные условия для жизни на Земле обусловлены этим движением и удачным расположением планеты относительно Солнца (примерно на удалении в 150 млн километров). Если бы планета была ближе, то с ее поверхности испарилась вода. Если дальше - все живое замерзло бы. Важную роль играет и атмосфера, защищающая от вредных космических лучей.

Остановимся подробнее на двух таких постоянных невидимых спутниках жизни, как движение Земли вокруг воображаемой линии (оси) и Солнца.

Скорость обращения Земли вокруг своей оси

Земля является третьей планетой от Солнца. Наряду со всеми остальными она вращается вокруг Солнца, а также имеет собственное вращение вокруг оси. Самыми быстрыми в Солнечной системе считаются планеты-гиганты :

• Юпитер.
• Сатурн.

Они завершают сутки за 10 часов.

Вращение Земли вокруг своей оси совершается за 23 часа 56 минут . Плюс дополнительные 4 минуты требуются на то, чтобы Солнце вернулось на исходную позицию. Скорость вращения на поверхности зависит от того, в какой точке наблюдается движение.

Если говорить об экваторе, то тут вращение Земли достигает 1670 километров в час или 465 метров в секунду. Расчеты проводятся с учетом того, что в районе экватора окружность планеты достигает свыше 40000 километров. Если планета резко перестанет двигаться, то люди и находящиеся предметы с такой же скоростью сорвутся с места и полетят вперед.

Ближе к 30-й широте вращение Земли вокруг оси снижается до 1440 километров в час, плавно опускаясь до 0 километров в час на полюсах (правило работает и в сторону Южного, и в сторону Северного полюсов). Это движение остается незаметным для людей из-за огромной массы планеты.

Из этого видео вы узнаете, почему мы не ощущаем вращения земли.

Значение для человечества

Различия в скорости движения имеют свое практическое значение . Страны предпочитают строить космодромы ближе к экватору. За счет скорости вращения планеты требуется меньшее количества топлива для выхода на орбиту, или же можно поднять большее количество полезного груза. При этом на старте у ракеты уже есть скорость в 1675 километров в час, так что ей проще разогнаться до орбитальной в 28 000 километров в час.

Луна своим воздействием постоянно стабилизирует наклон оси планеты. Из-за этого понемногу снижается скорость кручения планеты. Дважды в год, в ноябре и апреле, продолжительность суток увеличивается на 0,001 секунду.

Время полного оборота вокруг Солнца

Скорость вращения Земли вокруг Солнца составляет порядка 107 000 километров в час . Полный оборот планета делает за 365 суток, 5 часов 48 минут и 46 секунд, проходя за это время около миллиарда километров. Каждый год «набегают» лишние пять часов, которые астрономы складывают и раз в четыре года прибавляют 366 день - такой год называется високосным.

Если пересчитать, то окажется, что каждую секунду Земля пролетает в космическом пространстве около 30 километров . Даже скорость самого быстрого в мире гоночного автомобиля составляет всего около 300 километров в час - это в 350 раз меньше, чем скорость движения планеты по орбите. Человек не может адекватно представить себе таких огромных скоростей.

При вращении возникает сила, которая могла бы выбросить человека или предмет с поверхности Земли как объект, раскрученный на веревке. Но это вряд ли когда-то произойдет в обозримом будущем, поскольку эта сила практически полностью подавляется гравитацией и составляет всего лишь 0,03% от нее.

Как и вращение вокруг оси, это движение постепенно замедляется на незаметные обычным людям величины. Также ось по ходу движения понемногу отклоняется в течение года, так что попеременно меняются местами регионы, в которых :

• зима/лето;
• осень/весна.

Когда-то люди считали, что Земля является неподвижным телом, вокруг которого вращается Солнце и все прочие объекты. Многолетние наблюдения и совершенствование техники позволили постепенно разобраться в вопросе, и теперь почти все обитатели планеты знают, с какой скоростью вращается Земля, и что ей самой приходится немало трудиться, подставляя бока огромной звезде, чтобы обеспечить день/ночь и зиму/лето.

Видео

Из этого видео вы узнаете, как и с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца.

Орбитой Земли называют траекторию её вращения вокруг Солнца, её форма - эллипс, она размещена в среднем на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца (максимальное удаленное расстояние называют афелием - 152 миллиона км, минимальное - перигелием, 147 миллионов км).

Полный оборот вокруг Солнца длиной в 940 миллионов км Земля, двигаясь с запада на восток со средней скоростью 108000 км/ч, совершает за 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд или за один звездный год.

Движение планеты по орбите вокруг Солнца и угол наклона оси вращения к плоскости, где движутся небесные тела, напрямую влияют на смену времен года и неравенство дня и ночи.

Особенности вращения Земли вокруг Солнца

(Строение Солнечной системы )

В античную эпоху ученые астрономы считали, что Земля располагается в центре Вселенной и все небесные тела вращаются вокруг неё, эта теория носила название геоцентрической. Её развенчал польский астроном Николай Коперник в 1534 году, создавший гелиоцентрическую модель мира, доказывавшую, что Солнце не может вращаться вокруг Земли, как бы это не хотелось Птолемею, Аристотелю и их последователям.

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической траектории, называемой орбитой, её длина около 940 миллионов км и это расстояние планета проходит за 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд. По прошествию четырех лет эти шесть часов накопляются в сутки, они добавляются к году как еще один день (29 февраля), такой год високосный.

(Перигелий и афелий )

В период движения по заданной траектории расстояние от Земли до Солнца может быть максимальным (данное явление происходит 3 июля и носит название афелий или апогелий) - 152 милл. км или минимальным - 147 милл. км (имеет место 3 января, называют перигелием), но не это является, как ошибочно можно предположить, следствием смены сезонов.

Смена времен года

Вследствие наклона земной оси к плоскости её орбиты вокруг Солнца в 66,5º, земная поверхность получает неодинаковое количество тепла и света, что становится причиной смены времен года и изменения продолжительности дневного и ночного времени суток.

Примечание:

• Угол наклона земной оси от оси эклиптики = 23,44º градуса (наклон оси вращения Земли )
• Угол наклона земной оси к плоскости её орбиты вокруг Солнца = 66,56º градусов (определяет климатические изменения сезонов в течение года )

Экваториальные дни и ночи всегда одинаково продолжительны, они длятся 12 часов.

Скорость Земли, движущейся по орбите

Оборот вокруг Солнца Земли: 365 суток 6 часов 9 минут и 9 секунд

Средняя скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца: 30 км/с или 108 000 км/час (это 1/10000 часть скорости света )

Для сравнения диаметр нашей планеты составляет 12700 км, с этой скоростью можно покрыть данное расстояние за 7 минут, а расстояние от Земли до Луны (384 тыс. км) за четыре часа. Удаляясь от Солнца в период афелия скорость движения Земли замедляется до 29,3 км/с, в период перигелия ускоряется до 30,3 км/с.

Весеннее и осеннее равноденствия

• 20 марта - весенне равноденствие
• 22 сентября - осеннее равноденствие
• 21 июня летнее солнцестояние
• 22 декабря - зимнее солнцестояние

Места, где плоскость небесного экватора пересекается плоскостью эклиптики, обозначаются точками весеннего (20 марта ) и осеннего равноденствия (22 сентября ), дни и ночи одинаково продолжительны, и участки полушарий, обращенные к Солнцу, равномерно освещены и согреты, лучи Солнца падают на линию экватора под углом 90º. По датам весеннего и осеннего равноденствия отсчитывают астрономическое начало весны и осени в соответствующих полушариях.

Еще выделяют точки летнего (21 июня ) и зимнего (22 декабря ) солнцестояния, лучи Солнца становятся перпендикулярными не линии экватора, а Южному и Северному тропику (южная и северная параллель 23,5º). В день летнего солнцестояния 21 июня в Северном полушарии до 66,5 параллели день длиннее ночи, в Южном полушарии - ночь длиннее дня, эта дата - астрономическое начало лета в северных широтах и зимы в южных.

22 декабря (день зимнего солнцестояния) в Южном полушарии до 66,5 параллели продолжительность дня больше, в Северном севернее до той же параллели - меньше. Дата зимнего солнцестояния - астрономическое начало зимы в Северном полушарии и начало лета в Южном.

Движение вокруг оси вращения является одним из распространенных видов перемещения объектов в природе. В данной статье этот тип движения рассмотрим с точки зрения динамики и кинематики. Также приведем формулы, связывающие основные физические величины.

О каком движении пойдет речь?

В буквальном смысле речь пойдет о перемещении тел по окружности, то есть об их вращении. Ярким примером такого движения является вращение колеса автомобиля или велосипеда во время перемещения транспортного средства. Вращение вокруг своей оси фигуриста, выполняющего сложные пируэты на льду. Или вращение нашей планеты вокруг Солнца и вокруг собственной, наклонной к плоскости эклиптики, оси.

Как можно заметить, важным элементом рассматриваемого типа движения является ось вращения. Каждая точка тела произвольной формы совершает вокруг нее круговые движения. Расстояние от точки до оси называют радиусом вращения. От его значения зависят многие свойства всей механической системы, например момент инерции, линейная скорость и другие.

Если причиной линейного поступательного перемещения тел в пространстве является действующая на них внешняя сила, то причиной движения вокруг оси вращения является внешний момент силы. Эта величина описывается как векторное произведение приложенной силы F¯ на вектор расстояния от точки ее приложения до оси r¯, то есть:

Действие момента M¯ приводит к появлению углового ускорения α¯ в системе. Обе величины связаны друг с другом через некоторый коэффициент I следующим равенством:

Величина I называется моментом инерции. Он зависит как от формы тела, так и от распределения массы внутри него и от расстояния до оси вращения. Для материальной точки он вычисляется по формуле:

Если внешний равен нулю, тогда система сохраняет свой момент импульса L¯. Это еще одна векторная величина, которая, согласно определению, равна:

Здесь p¯ - импульс линейный.

Закон сохранения момента L¯ принято записывать в таком виде:

Где ω - скорость угловая. О ней речь пойдет дальше в статье.

Кинематика вращения

В отличие от динамики, этот раздел физики рассматривает исключительно практические важные величины, связанные с изменением во времени положения тел в пространстве. То есть объектом изучения кинематики вращения являются скорости, ускорения и углы поворота.

Для начала введем угловую скорость. Под ней понимают угол, на который тело совершает поворот за единицу времени. Формула для мгновенной угловой скорости имеет вид:

Если за одинаковые промежутки времени тело совершает повороты на равные углы, тогда вращение называют равномерным. Для него справедлива формула для средней угловой скорости:

Измеряется ω в радианах в секунду, что в системе СИ соответствует обратным секундам (с -1).

В случае неравномерного вращения используют понятие углового ускорения α. Оно определяет скорость изменения во времени величины ω, то есть:

α = dω/dt = d 2 θ/dt 2

Измеряется α в радианах в секунду квадратную (в СИ - с -2).

Если тело изначально вращалось равномерно со скоростью ω 0 , а затем начало увеличивать свою скорость с постоянным ускорением α, тогда такое движение можно описать следующей формулой:

θ = ω 0 *t + α*t 2 /2

Это равенство получается при интегрировании по времени уравнений угловой скорости. Формула для θ позволяет рассчитать число оборотов, которое сделает система вокруг оси вращения за время t.

Линейная и угловая скорости

Обе скорости друг с другом связаны. Когда говорят о скорости вращения вокруг оси, то могут иметь в виду как линейную, так и угловую характеристику.

Предположим, что некоторая материальная точка вращается вокруг оси на расстоянии r со скоростью ω. Тогда ее линейная скорость v будет равна:

Разница между линейной и угловой скоростью является существенной. Так, ω при равномерном вращении от расстояния до оси не зависит, величина же v линейно возрастает с увеличением r. Последний факт объясняет, почему при увеличении радиуса вращения сложнее удерживать тело на круговой траектории (увеличивается его линейная скорость и, как следствие, инерционные силы).

Задача на вычисление скорости вращения вокруг своей оси Земли

Каждый знает, что наша планета в Солнечной системе совершает два вида вращательного движения:

• вокруг своей оси;
• вокруг звезды.

Вычислим скорости ω и v для первого из них.

Угловую скорость определить не сложно. Для этого вспомним, что полный оборот, равный 2*pi радиан, планета совершает за 24 часа (точное значение 23 ч 56 мин. 4,1 сек.). Тогда значение ω будет равно:

ω = 2*pi/(24*3600) = 7,27*10 -5 рад/с

Рассчитанное значение является небольшим. Покажем теперь, как сильно абсолютная величина ω отличается от таковой для v.

Рассчитаем линейную скорость v для точек, лежащих на поверхности планеты, на широте экватора. Поскольку Земля является сплюснутым шаром, то экваториальный радиус немного больше полярного. Он составляет 6378 км. Пользуясь формулой связи двух скоростей, получаем:

v = ω*r = 7,27*10 -5 *6378000 ≈ 464 м/с

Полученная скорость равна 1670 км/ч, что больше скорости звука в воздухе (1235 км/ч).

Вращение Земли вокруг своей оси приводит к появлению так называемой кориолисовой силы, которую следует учитывать при полете баллистических ракет. Также она является причиной многих атмосферных явлений, например отклонения направления ветров пассатов к западу.