.gif&filetimestamp=20041218213600)
Ruch obrotowy Ziemi – inaczej ruch wirowy Ziemi – obrót Ziemi wokół własnej osi. Czas jednego obrotu wynosi 23 godziny 56 minut i 4 sekundy i odpowiada dobie gwiazdowej. W wyniku ruchu obrotowego każdy punkt na Ziemi przesuwa się z zachodu na wschód względem jej środka. Na równiku prędkość wywołana obrotem Ziemi wynosi około 1674,4 km/h,[1] bieguny natomiast pozostają w miejscu. Tam gdzie na powierzchnię Ziemi padają promienie słoneczne, panuje dzień, na pozostałym obszarze panuje noc, ruch obrotowy Ziemi jest przyczyną zmiany dnia i nocy.
Spis treści |
edytuj Następstwa ruchu obrotowego
Konsekwencje ruchu obrotowego Ziemi:
- Wynikające z ruchu:
- dobowy ruch sfery niebieskiej ze wschodu na zachód,
- wędrówka gwiazd po sklepieniu niebieskim,
- zmiana dnia na noc i związana z nią rachuba czasu,
- Wynikające z siły odśrodkowej:
- spłaszczenie Ziemi na biegunach, które wynosi 21 km,
- Wynikające z siły Coriolisa:
- efekt Coriolisa – odchylenie kierunku poruszania się ciał (w prawo na półkuli północnej i w lewo na półkuli południowej), obserwowane np. w zachowaniu się wahadła Foucaulta,
- wirowanie mas powietrza wokół niżów i wyżów barycznych (cyklony i antycyklony) oraz strefy stałych wiatrów (pasat),
- Inne:
- przesunięcie fali wywołanej pływami mórz
- ruchy skorupy Ziemi.
edytuj Precesja ruchu obrotowego Ziemi
Oś obrotu Ziemi nie jest prostopadła do płaszczyzny jej orbity w wyniku czego, podobnie jak oś żyroskopu, dąży do zachowania swego położenia w przestrzeni. Ale siły zewnętrzne działające na Ziemię od Słońca i Księżyca powodują odchylenie osi od jej kierunku. Duże, okresowe wirowanie (toczenie się po powierzchni stożka) osi Ziemi wokół osi prostopadłej do płaszczyzny orbity nazywa się precesją, natomiast mniejsze odchylania od okręgu precesji nutacją. Zakreślenie pełnego okręgu trwa 26 tysięcy lat.
edytuj Zmienność ruchu
Ruch obrotowy Ziemi nie jest stały, ulega krótkookresowym wahaniom, cyklom rocznym oraz powolnym zmianom, w których przeważa zwalnianie.
Od lat 50. dwudziestego wieku, kiedy zbudowano zegary atomowe mierzące bardzo dokładnie czas, możliwe stało się dokładne obserwowanie zmian szybkości wirowania Ziemi. Czas jednej doby gwiazdowej i dłuższej od niej ok. 4 minuty średniej doby słonecznej zmienia się, wahania krótkotrwałe wnoszą do 3 ms. Długotrwałe pomiary wykazują, że średnie tempo wydłużania się doby wynosiło wówczas 1 - 2 ms na wiek. Ze względu na to, że czas średniej doby słonecznej przez drugą połowę XX wieku stale był dłuższy średnio o 1,8 ms od 86400 wzorcowych sekund, czas UTC był w miarę potrzeby korygowany przez dodawanie dodatkowej sekundy zwanej sekundą przestępną. Ze względu na obserwowane w latach 1996 - 2005 w zwiększanie szybkości obrotowej Ziemi i zbliżanie się do 86400 s, dodawanie sekund przestępnych było coraz rzadsze. Obecnie rozważane jest całkowite odejście od procedury stosowania sekund przestępnych.
Na wykresie obok (zielony) zmiany nachylenia krzywej odpowiadają zmianom długości średniego czasu obrotu Ziemi dokoła swojej osi. Od połowy lat 90 aż do 2005 roku średnia prędkość obrotowa Ziemi wzrastała. Około początku roku 2006 prędkość obrotowa Ziemi jest niemal dokładnie równa prędkości obrotowej Ziemi jaka była w połowie XIX wieku, którego czas 1/86400 ówczesnej długości doby słonecznej przyjęto jako wzorzec czasu trwania sekundy.
Na położenie Słońca (czas słoneczny) na nieboskłonie, ma wpływ nie tylko ruch wirowy Ziemi wokół jej własnej osi, ale także ruch obiegowy Ziemi po orbicie eliptycznej wokół Słońca. Ziemia w pobliżu peryhelium porusza się z większą prędkością kątową względem Słońca niż przy aphelium swojej orbity. Różnice te wpływają na nierównomierności roczne pozornego ruchu Słońca po niebie.
Zmiany prędkości wirowania Ziemi wynikają ze zmiany jej momentu bezwładności wywołanego przemieszczaniem się w jej objętości dużych mas stałych. Z prawa zachowania momentu pędu wynika, że zmniejszenie momentu bezwładności Ziemi wywołuje przyspieszenie jej ruchu obrotowego, a zwiększenie jej momentu bezwładności wywołuje zwolnienie tego ruchu. Ruchy tektoniczne wypiętrzające masy skalne w rejonach równikowych zwiększające moment bezwładności Ziemi powodują zmniejszanie prędkości jej wirowania. Wypiętrzanie mas skalnych w okolicach podbiegunowych oraz - co jest obserwowane obecnie - wywołane globalnym ociepleniem pogrubianie się warstwy stałych lodowców spoczywających wysoko na lądolodach obszarów arktycznych i Antarktydy przy równoczesnym topnieniu lodowców na małych szerokościach geograficznych powoduje zmniejszenie momentu bezwładności Ziemi i w rezultacie zwiększanie prędkości jej wirowania.
Wirowanie zmiany w wirowaniu dużych mas wody w morzach i powietrza w atmosferze wywołują zmiany w wirowaniu Ziemi. Zmiany prędkości obrotowej Ziemi nie przenoszą się natychmiast na wirowanie jej jądra. Na początku XXI w. odkryto, że jądro wiruje szybciej niż skorupa ziemska.
Oddziaływania grawitacyjne innych ciał Układu Słonecznego - głównie Księżyca i Słońca, poprzez pływy morskie, wywołują hamowanie ruchu wirowania Ziemi.
Prędkość obrotową Ziemi zmieniać może moment pędu (wobec jej środka) upadających na Ziemię meteorytów.
Przypisy
- ↑ Długość równika podzielona przez dobę gwiazdową