Причините за въртенето на земята около оста си. Земята не се движи ... ✓ Разпръснете се

Пожълтелите листове на Диалозите на Галилей тихо шумолеха на есенния вятър. Тримата братя седнаха на чардака на къщата, замислено наведени глави. Беше тъжен. Четиридневният „разговор“, който е на почти четиристотин години, приключи, разговор за две най-важни системи в света - Птолемеева и Коперник.

Колкото и интересна да е една книга, тя винаги свършва. Но книгата не умира, още повече. Остава да живеем в паметта си, в мислите си. И така, за да съживят за известно време изгубеното чувство, трима братя - а те бяха математик, астроном и лингвист (както ще ги наричаме в бъдеще) - замислиха идеята да водят разговор или спор по някои подобен въпрос.

В диалога имаше трима участници: Сагредо, Салвиати и Симплисио, а имаше само трима братя. Имаше и подходяща тема за разговор, която подхождаше на всички. А именно, тъй като Галилей доказа, че Земята се върти, тогава е разумно да зададем този въпрос: "Защо Земята се върти точно обратно на часовниковата стрелка?" На това и реших.

Първият, с правата на по-голям брат, взе думата на Математика. Той уточни, че посоката на въртене е относителна характеристика. Когато се гледа от Северния полюс, Земята се върти обратно на часовниковата стрелка, а ако се гледа от Южния полюс, по посока на часовниковата стрелка. Това означава, че въпросът е безсмислен.

"Тук грешиш", каза астрономът, който е средният брат. - Северното полукълбо на Земята се счита за горното и обикновено се гледа от неговата страна. Не напразно глобусите с фиксирана ос имат северното полукълбо като горно. Дори ние, астрономите, строг народ, казваме: „над равнината на еклиптиката“, т.е. равнината на земната орбита, когато имаме предвид полупространството от северното полукълбо и - „отдолу”, когато от южното. Въпреки че моряците наричат ​​географските ширини високи, близо не само до Северния, но и до Южния полюс, и ниски - близо до екватора. Вярно е, че въпросът тук е по-скоро, че абсолютната стойност на географската ширина се увеличава при движение в двете посоки от екватора. Но самата концепция за висока географска ширина произхожда от северното полукълбо.

„Брат астроном е прав“, потвърди лингвистът, по-малкият брат. - И въпреки че детското твърдение, че Земята има нагоре и надолу, това е историческа реликва и следствие от зараждането на цивилизацията в северното полукълбо, но това е прието и толкова по-удобно. Ако зададете въпроса стриктно, той звучи твърде тромаво: "Защо Земята, както се вижда от Северния полюс, се върти обратно на часовниковата стрелка?"

„Добре, ще отговоря и на този въпрос“, каза математикът с хитра усмивка. - Просто първо ми отговорете - той хвърли монета и я показа на всички, - защо точно паднаха глави, а не опашки? Виждате ли, появата на въртене по часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка, както и появата на глави или опашки, са случайни и еднакво вероятни събития.

- Е, грешиш тук - прекъсна го Астрономът. - В Слънчевата система въртенето обратно на часовниковата стрелка (когато се гледа от Северния полюс на еклиптиката) е преобладаващо и следователно по-вероятно. Следователно ние, астрономите, наричаме това движение директно, макар че то е „против“, а движението по посока на часовниковата стрелка - обратно, макар че е „заедно“. И физиците и математиците очевидно следователно са взели движението обратно на часовниковата стрелка за положителната посока на въртене и обръщане. Ето как се движи всичко, което е възможно: повърхността на Слънцето, планетите в орбити и около оста, сателити и пръстени около планетите и около оста, астероидният пояс. Само няколко небесни тела имат обратно движение: мързеливият Уран, заедно с всичките му спътници, наклони оста на въртене под орбиталната равнина с осем градуса; мързеливата Венера, която има най-дългия ден от 243 земни дни; някои външни спътници на гигантски планети и няколко комети и астероиди. Преобладаването на прякото движение в Слънчевата система се обяснява с факта, че тази посока на въртене е имала протопланетен облак, от който е възникнала. Така че шансът Земята да се върти по посока на часовниковата стрелка е изключително малък.

В отговор Математикът, който знаеше как да направи модел от всичко, извади билет за автобус от джоба си и попита:

- И знаете, че шансът броят на този билет да бъде точно „847935“ беше един на милион и въпреки това той падна, както виждате. И всичко това, защото няма смисъл да се търси вероятността за събитие, след като то се е случило. Освен това има смисъл да се говори за вероятност само за събития, които могат да се повторят, които могат да бъдат възпроизведени или наблюдавани в голям брой, а в едно събитие не може да има модели. Ето защо например не може да се говори за температурата или налягането на газ в обем, който включва само една или няколко молекули. Освен това твърдите, че посоката на въртене на Земята се определя от посоката на въртене на протооблака, а междувременно забравяте, че самата тя е случайна. Можете например да проучите началните условия на хвърляне на монета и да изчислите от коя страна ще падне. Това предполага, че по принцип падането на монета не е случайно събитие. Но въпросът тук не е, че резултатът не може да бъде предвиден, а че е непредсказуем, без да се знаят първоначалните условия, които сами по себе си са случайни. Следователно и двете посоки на въртене за Земята са еднакво вероятни. Сега вие, надявам се, разбирате, че е безсмислено да спорите - завърши Математикът с ефир на победител. - Прав ли съм, брат лингвист?

„И двамата по същество сте прави. Спорът, който имате, е за думи и формулировки. Всичко зависи от това какво значение влагате във въпроса. Естествено, всеки търси и намира решение на въпроса в близък до него смисъл: математик търси чрез вероятности, астроном през космогония и сега ще ви дам трета интерпретация. Тъй като съм лингвист, търся смисъла преди всичко в значението на думите. Погледът му падна върху часовника му. - Това ще ни съди. Когато чуете за въртене по посока на часовниковата стрелка, вие си представяте конкретна посока, но аз виждам думата „часовник“. За мен „по посока на часовниковата стрелка“ е посоката, която съвпада с хода на стрелката на часовниковата стрелка на нашия часовник. Възниква въпросът, защо хората са избрали движението по посока на часовниковата стрелка като основна посока, а не, да речем, посоката на въртене на грънчарското колело или въртенето на минутната стрелка? И като цяло, защо хората накараха часовата стрелка да се завърти в посоката, която познаваме? Мисля, че това не е случайно. Посоката на движение на стрелката в механичните часовници се приема като посока на въртене на показалеца в първите часовници, създадени от човека - на слънце. Именно те определят не само вида на съвременните механични часовници и скоростта на въртене на часовата им стрелка (само тя започва да се върти два пъти по-бавно от сенките и стрелките в някои от предишните 24-часови циферблати), но също така, като цяло вида на инструментите с циферблат и показалец. Само движението на часовата сенчеста ръка в слънчевия часовник имаше постоянна посока на въртене и винаги можеше да бъде възпроизведено - затова хората го приемаха като стандарт. Обърнете внимание, че сянката от стълба, както знаете, се завърта по посока на часовниковата стрелка - в същата посока като привидното движение на Слънцето по небето. Но, както беше показано от Галилей, в действителност Слънцето е неподвижно и привидното му движение се дължи на въртенето на Земята в обратна посока, т.е. точно обратно на часовниковата стрелка. По този начин е ясно, че Земята може да се върти само в посока обратна на часовниковата стрелка, ако под това имаме предвид не определена посока, а именно посоката на движение на часовата сенка-ръка в слънчев или механичен часовник. Ако Земята се въртеше в другата посока, тогава движението по посока на часовниковата стрелка също би било различно.

- Ами ти, братко, си силен - каза с възхищение Математикът. - Невероятно е. Оказва се, че ако цивилизацията възникне в южното полукълбо, ще установи, че Земята се върти обратно на часовниковата стрелка от тяхна страна. В крайна сметка слънцето им се движи по небето в посока, обратна на движението на нашето, което означава, че часовата им стрелка би се завъртяла в обратната посока.

Земята в космоса се движи като въртеж, който се върти около себе си и едновременно се движи в кръг. Нашата планета също извършва две основни движения: тя се върти около оста си и се движи около Слънцето.

Въртене на Земята около оста си.Вече видяхте как земният глобус се върти около оста на пръта. Нашата планета извършва такова движение постоянно. Но ние не забелязваме това, защото заедно с него се въртим и всички земни тела - равнини, планини, реки, морета и дори въздухът, заобикалящ Земята. Струва ни се, че Земята остава неподвижна, а Слънцето, Луната и звездите се движат по небето. Казваме, че слънцето изгрява на изток и залязва на запад. В действителност Земята е тази, която се върти от запад на изток (обратно на часовниковата стрелка).

Следователно, въртейки се около оста, Земята се осветява от Слънцето от едната страна, след това от другата (Фиг. 86). В резултат на това планетата идва или ден, или нощ. Земята прави пълен оборот около оста си за 24 часа. Този период се нарича дни.Движението на Земята около оста е равномерно и не спира нито за миг.

Поради въртенето на Земята около оста си, има смяна на деня и нощта. Нашата планета извършва пълна революция около оста си в ден(24 часа).

Движението на земята около слънцето.Земята се движи около слънцето по орбита. Тя прави пълен завой година — 365 дни.

Погледнете внимателно земното кълбо. Ще забележите, че оста на Земята не е вертикална, а е наклонена под ъгъл. Това е от голямо значение: наклонът на оста, когато Земята се движи около Слънцето, е причината за смяната на сезоните. В крайна сметка слънчевите лъчи през цялата година осветяват повече от Северното полукълбо (и денят е по-дълъг там), а след това Южното.

Поради наклона на земната ос по време на движението на нашата планета около слънцето, има смяна на сезоните.

През цялата година има дни, когато едното полукълбо, обърнато към Слънцето, се осветява най-много, а другото - най-малко и обратно. Това са дните слънцестоене... По време на една революция на Земята около Слънцето има две слънцестоения: лято и зима. Два пъти годишно и двете полукълба се осветяват по един и същ начин (тогава продължителността на деня и в двете полукълба е еднаква). Това са дните равноденствия.

Помислете за фиг. 87 и проследете движението на Земята в орбита. Когато Земята е обърната към Слънцето със Северния полюс, тя осветява и затопля повече Северното полукълбо. Дните стават по-дълги от нощите. Идва топлия сезон - лятото. 22 юниденят ще бъде най-дълъг, а нощта ще бъде най-кратката през годината, това е денят лятното слънцестоене . По това време Слънцето грее по-малко и загрява Южното полукълбо. Там е зима. Материал от сайта

След три месеца, 23 септември, Земята заема такова положение спрямо Слънцето, когато слънчевите лъчи ще осветяват еднакво както Северното, така и Южното полукълбо. На цялата Земя, с изключение на полюсите, денят ще бъде равен на нощта (по 12 часа всеки). Този ден се нарича денят на есенното равноденствие.След още три месеца южното полукълбо ще бъде обърнато към Слънцето. Лятото ще дойде там. В същото време ние, в Северното полукълбо, ще имаме зима. 22 декемвриденят ще бъде най-кратък, а нощта най-дълга. Това е денят зимното слънцестоене ... 21 мартотново и двете полукълба ще бъдат осветени еднакво, денят ще бъде равен на нощта. Това е денят пролетно равноденствие .

През цялата година (по време на пълната революция на Земята около Слънцето) се разграничават дните според осветеността на земната повърхност:

• слънцестоене - зима 22 декември, лято 22 юни;
• равноденствия - пролет 21 март, есен 23 септември.

През цялата година полукълбата на Земята получава различни количества слънчева и топлинна енергия. Има смяна на сезоните (сезоните) от годината. Тези промени оказват влияние върху всички живи организми на Земята.

Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсене

V = (R e R p R p 2 + R e 2 tg 2 φ + R p 2 h R p 4 + R e 4 tg 2 φ) ω (\ displaystyle v = \ ляво ((\ frac (R_ (e) \, R_ (p)) (\ sqrt ((R_ (p)) ^ (2) + (R_ (e)) ^ (2) \, (\ mathrm (tg) ^ (2) \ varphi)))) + (\ frac ((R_ (p)) ^ (2) h) (\ sqrt ((R_ (p)) ^ (4) + (R_ (e)) ^ (4) \, \ mathrm (tg) ^ (2) \ varphi))) \ вдясно) \ omega)където R e (\ displaystyle R_ (e))= 6378,1 км - екваториален радиус, R p (\ displaystyle R_ (p))= 6356,8 км - полярен радиус.

• Самолет, летящ с тази скорост от изток на запад (на височина 12 км: 936 км / ч на географската ширина на Москва, 837 км / ч на географската ширина на Санкт Петербург) ще почива в инерционната референтна система.
• Суперпозицията на въртенето на Земята около ос с период от един сидеричен ден и около Слънцето с период от една година води до неравенство на слънчевите и сидеричните дни: дължината на средния слънчев ден е точно 24 часа, което е 3 минути 56 секунди по-дълго от сидеричен ден.

Физически смисъл и експериментално потвърждение

Физическото значение на въртенето на Земята около оста си

Тъй като всяко движение е относително, е необходимо да се посочи конкретна референтна рамка, по отношение на която се изследва движението на дадено тяло. Когато казват, че Земята се върти около въображаема ос, това означава, че тя се върти спрямо която и да е инерционна референтна рамка и периодът на това въртене е равен на сидерични дни - периодът на пълен оборот на Земята (небесна сфера) спрямо небесната сфера (Земята).

Всички експериментални доказателства за въртенето на Земята около оста си се свеждат до доказателството, че референтната рамка, свързана със Земята, е неинерционна референтна система от специален тип - референтна рамка, която се върти спрямо инерционните рамки на справка.

За разлика от инерционното движение (т.е. равномерно праволинейно движение спрямо инерционни референтни рамки), за да се открие неинерционно движение на затворена лаборатория, не е необходимо да се правят наблюдения върху външни тела - такова движение се открива с помощта на локални експерименти (т.е. , експерименти, проведени в тази лаборатория). В този смисъл на думата неинерционното движение, включително въртенето на Земята около оста си, може да се нарече абсолютно.

Сили на инерция

Ефекти от центробежната сила

Зависимост на ускорението на гравитацията от географската ширина.Експериментите показват, че ускорението на гравитацията зависи от географската ширина: колкото по-близо до полюса, толкова по-голямо е. Това се дължи на действието на центробежната сила. Първо, точките на земната повърхност, разположени на по-високи географски ширини, са по-близо до оста на въртене и следователно, когато се приближават до полюса, разстоянието r (\ displaystyle r)от оста на въртене намалява, достигайки нула на полюса. Второ, с увеличаване на географската ширина ъгълът между вектора на центробежната сила и равнината на хоризонта намалява, което води до намаляване на вертикалния компонент на центробежната сила.

Това явление е открито през 1672 г., когато френският астроном Жан Рише, докато е бил на експедиция в Африка, открива, че махаловият часовник работи по-бавно на екватора, отколкото в Париж. Скоро Нютон обясни това с факта, че периодът на трептене на махалото е обратно пропорционален на квадратния корен от ускорението поради гравитацията, което намалява на екватора поради действието на центробежната сила.

Изравняване на Земята.Влиянието на центробежната сила води до сплескване на Земята на полюсите. Това явление, предсказано от Хюйгенс и Нютон в края на 17-ти век, е открито за първи път от Пиер дьо Мопертуи в края на 1730-те в резултат на обработката на данни от две френски експедиции, специално оборудвани за решаване на този проблем в Перу (ръководени от Pierre Bouguer и Charles de la Condamine) и Лапландия (под ръководството на Alexis Clairaut и самия Maupertuis).

Силови ефекти на Кориолис: лабораторни експерименти

Този ефект трябва да бъде най-ясно изразен на полюсите, където периодът на пълно завъртане на равнината на махалото е равен на периода на въртене на Земята около оста (сидеричен ден). Като цяло периодът е обратно пропорционален на синуса на географската ширина; на екватора равнината на трептене на махалото е непроменена.

Жироскоп- въртящо се тяло със значителен момент на инерция запазва ъгловия импулс, ако няма силни смущения. Фуко, уморен да обяснява какво се случва с махалото на Фуко не на полюса, разработи друга демонстрация: окаченият жироскоп запази ориентацията си, което означава, че бавно се завъртя спрямо наблюдателя.

Отклонение на снарядите по време на стрелба с оръжие.Друга забележима проява на силата на Кориолис е отклонението на траекториите на снарядите (в северното полукълбо вдясно, в южното полукълбо - вляво), изстреляни в хоризонтална посока. От гледна точка на инерционната референтна система, за снаряди, изстреляни по меридиана, това се дължи на зависимостта на линейната скорост на въртене на Земята от географската ширина: при преместване от екватора към полюса снарядът запазва хоризонтален компонент на скоростта непроменен, докато линейната скорост на въртене на точките на земната повърхност намалява, което води до изместване на снаряда от меридиана по посока на въртенето на Земята. Ако изстрелът е изстрелян успоредно на екватора, тогава изместването на снаряда от успоредно се дължи на факта, че траекторията на снаряда лежи в една и съща равнина с центъра на Земята, докато точките на земната повърхност се движат в равнина, перпендикулярна на оста на въртене на Земята. Този ефект (за случая на стрелба по меридиана) е предвиден от Грималди през 1740-те. и е публикуван за първи път от Riccioli през 1651г.

Отклонение на свободно падащите тела от вертикалата. ( ) Ако скоростта на тялото има голям вертикален компонент, силата на Кориолис е насочена на изток, което води до съответно отклонение на траекторията на тялото, свободно падащо (без начална скорост) от висока кула. Когато се разглежда в инерционна референтна рамка, ефектът се обяснява с факта, че върхът на кулата спрямо центъра на Земята се движи по-бързо от основата, поради което траекторията на тялото се оказва тясна парабола и тялото е малко пред основата на кулата.

Ефектът на Eötvös.В ниските ширини силата на Кориолис при движение по земната повърхност е насочена във вертикална посока и нейното действие води до увеличаване или намаляване на ускорението на гравитацията, в зависимост от това дали тялото се движи на запад или на изток. Този ефект е наречен Eötvös ефект в чест на унгарския физик Лоранд Eötvös, който го е открил експериментално в началото на 20 век.

Експерименти, използващи закона за запазване на ъгловия момент.Някои експерименти се основават на закона за запазване на ъгловия момент: в инерционна референтна рамка величината на ъгловия момент (равна на произведението на момента на инерцията и ъгловата скорост на въртене) не се променя под действието на вътрешен сили. Ако в някакъв начален момент от времето инсталацията е неподвижна спрямо Земята, тогава скоростта на нейното въртене спрямо инерционната референтна рамка е равна на ъгловата скорост на въртене на Земята. Ако промените инерционния момент на системата, ъгловата скорост на нейното въртене трябва да се промени, т.е. въртенето спрямо Земята ще започне. В неинерционна референтна система, свързана със Земята, въртенето възниква в резултат на действието на силата на Кориолис. Тази идея е предложена от френския учен Луи Поасо през 1851г.

Първият подобен експеримент е извършен от Хаген през 1910 г.: две тежести на гладка напречна греда са монтирани неподвижно спрямо повърхността на Земята. Тогава разстоянието между тежестите беше намалено. В резултат на това инсталацията започна да се върти. Още по-графичен експеримент е направен от германския учен Ханс Бука през 1949 г. Пръчка, дълга приблизително 1,5 метра, е монтирана перпендикулярно на правоъгълна рамка. Първоначално пръчката беше хоризонтална, инсталацията беше неподвижна спрямо Земята. След това пръчката беше доведена до вертикално положение, което доведе до промяна в момента на инерция на инсталацията с около 10 4 пъти и бързото й въртене с ъглова скорост 10 4 пъти по-висока от скоростта на въртене на Земята.

Фуния във ваната.

Тъй като силата на Кориолис е много слаба, тя има незначителен ефект върху посоката на завихряне на водата при източване в мивка или вана, поради което като цяло посоката на въртене във фунията не е свързана с въртенето на Земята. Само при внимателно контролирани експерименти ефектът на силата на Кориолис може да бъде отделен от други фактори: в северното полукълбо фунията ще бъде усукана обратно на часовниковата стрелка, в южното полукълбо, обратно.

Ефекти от силата на Кориолис: явления в околната среда

Оптични експерименти

Редица експерименти, демонстриращи въртенето на Земята, се основават на ефекта на Саняк: ако пръстенният интерферометър се върти, поради релативистки ефекти се появява фазова разлика в противоположните лъчи

Където A (\ displaystyle A)- площта на проекцията на пръстена върху екваториалната равнина (равнина, перпендикулярна на оста на въртене), c (\ displaystyle c)- скоростта на светлината, ω (\ displaystyle \ omega)- ъглова скорост на въртене. За да демонстрира въртенето на Земята, този ефект е използван от американския физик Майкълсън в поредица от експерименти, организирани през 1923-1925. В съвременните експерименти, използващи ефекта на Саняк, въртенето на Земята трябва да се вземе предвид при калибрирането на пръстенови интерферометри.

Има редица други експериментални демонстрации на дневното въртене на Земята.

Неравномерност на въртене

Прецесия и нутация

Историята на идеята за дневното въртене на Земята

Античност

Обяснението на денонощното въртене на небосвода чрез въртенето на Земята около оста си е предложено за пръв път от представители на питагорейската школа, сиракузите Гикет и Екфант. Според някои реконструкции въртенето на Земята е претендирано и от Питагорейския Филолай от Кротон (5 век пр. Н. Е.). Изказване, което може да се тълкува като индикация за въртенето на Земята, се съдържа в диалога на Платон Тимей .

За Гикет и Екфант обаче на практика не се знае нищо и дори самото им съществуване понякога се поставя под въпрос. Според мнението на по-голямата част от учените Земята в системата на света на Филолай не се е въртяла, а е превеждала около Централния огън. В другите си творби Платон следва традиционния възглед за обездвижването на Земята. До нас обаче стигнаха многобройни доказателства, че идеята за въртенето на Земята е защитена от философа Хераклид от Понт (IV век пр. Н. Е.). Вероятно друга хипотеза на Хераклид е свързана с хипотезата за въртенето на Земята около оста: всяка звезда е свят, включително земя, въздух, етер и всичко това се намира в безкрайно пространство. Всъщност, ако дневното въртене на небето е отражение на въртенето на Земята, тогава предпоставката да се считат звездите за една и съща сфера изчезва.

Около век по-късно предположението за въртенето на Земята става неразделна част от първото, предложено от великия астроном Аристарх от Самос (3 век пр. Н. Е.). Аристарх е подкрепен от вавилонския Селевк (II век пр. Н. Е.), Както и от Хераклид Понтски, който смята Вселената за безкрайна. Фактът, че идеята за ежедневното въртене на Земята е имала своите поддръжници още през 1 век след Христа. д., свидетелстват някои изказвания на философите Сенека, Деркилидс, астроном Клавдий Птолемей. По-голямата част от астрономите и философите обаче не се съмняваха в неподвижността на Земята.

Аргументи срещу идеята за земното движение се срещат в трудовете на Аристотел и Птолемей. И така, в неговия трактат За РаяАристотел обосновава неподвижността на Земята с факта, че на въртяща се Земя тела, хвърлени вертикално нагоре, не могат да паднат до точката, от която започва тяхното движение: повърхността на Земята ще се движи под хвърленото тяло. Друг аргумент в полза на обездвижването на Земята, даден от Аристотел, се основава на неговата физическа теория: Земята е тежко тяло и тежки тела са склонни да се движат в центъра на света, а не да се въртят около него.

От работата на Птолемей следва, че поддръжниците на хипотезата за въртенето на Земята на тези аргументи са отговорили, че както въздухът, така и всички земни обекти се движат заедно със Земята. Очевидно ролята на въздуха в тези разсъждения е фундаментално важна, тъй като се подразбира, че точно неговото движение със Земята крие въртенето на нашата планета. Птолемей възразява срещу това, че

телата във въздуха винаги ще изглежда да изостават ... И ако телата се въртят заедно с въздуха като едно цяло, тогава никое от тях не изглежда да изпреварва другото или да изостава от него, а ще остане на мястото си, в полетът и хвърлянето му не биха направили отклонения или движения на друго място като тези, които виждаме със собствените си очи, и изобщо нямаше да забавят или ускорят, защото Земята не е неподвижна.

Средна възраст

Индия

Първият от средновековните автори, предположил въртенето на Земята около оста си, е великият индийски астроном и математик Арябхата (края на 5 - началото на 6 век). Той го формулира в няколко пасажа от своя трактат. Ариабхатиянапример:

Точно както човек на кораб, който се движи напред, вижда неподвижни обекти, които се движат назад, така и наблюдателят ... вижда неподвижни звезди, движещи се по права линия на запад.

Не е известно дали тази идея принадлежи на самия Ариабхата или той я е заимствал от древногръцките астрономи.

Aryabhatu беше подкрепен само от един астроном, Prthudaka (9-ти век). Повечето индийски учени се застъпваха за обездвижването на земята. По този начин астрономът Варахамихира (6-ти век) твърди, че на въртяща се Земя птиците, летящи във въздуха, не могат да се върнат в гнездата си, а камъни и дървета ще летят от повърхността на Земята. Изтъкнатият астроном Брахмагупта (VI век) също повтаря стария аргумент, че тяло, което е паднало от висока планина, но може да слезе до основата му. В същото време обаче той отхвърли един от аргументите на Варахамихира: според него дори Земята да се върти, обектите не могат да бъдат откъснати от нея поради тяхната гравитация.

Ислямски Изток

Възможността за въртене на Земята беше разгледана от много учени от мюсюлманския Изток. Така известният геометър ал-Сиджизи изобретил астролабията, чийто принцип се основава на това предположение. Някои ислямски учени (чиито имена не са достигнали до нас) дори са намерили правилния начин да опровергаят основния аргумент срещу въртенето на Земята: вертикалността на траекториите на падащите тела. По същество беше изразен принципът на суперпозицията на движенията, според който всяко движение може да бъде разложено на два или повече компонента: по отношение на повърхността на въртящата се Земя падащото тяло се движи по отвес, но точката, която е проекцията на тази линия върху повърхността на Земята ще бъде пренесена чрез нейното въртене. Това се доказва от известния учен-енциклопедист ал-Бируни, който самият обаче е клонил към обездвижването на Земята. Според него, ако някаква допълнителна сила действа върху падащото тяло, тогава резултатът от действието му върху въртящата се Земя ще доведе до някои ефекти, които всъщност не се наблюдават.

Сред учените от XIII-XVI век, свързани с обсерваториите Марагинская и Самарканд, възникна дискусия за възможността за емпирично обосноваване на обездвижването на Земята. По този начин известният астроном Кутб ал-Дин аш-Ширази (XIII-XIV век) вярва, че обездвижването на Земята може да бъде проверено чрез експеримент. От друга страна, основателят на обсерваторията Мараха Насир ад-Дин ат-Туси вярва, че ако Земята се върти, това въртене ще бъде разделено от слой въздух, съседен на повърхността й, и всички движения в близост до земната повърхност ще се случат по абсолютно същия начин, сякаш Земята е неподвижна. Той обосновава това с помощта на наблюдения на комети: според Аристотел кометите са метеорологично явление в горните слоеве на атмосферата; въпреки това астрономическите наблюдения показват, че кометите участват в дневното въртене на небесната сфера. Следователно, горните слоеве на въздуха се отнасят от въртенето на небесната скала, следователно, долните слоеве могат да се отнесат и чрез въртенето на Земята. По този начин експериментът не може да даде отговор на въпроса дали земята се върти. Той обаче остана привърженик на неподвижността на Земята, тъй като това беше в съответствие с философията на Аристотел.

Повечето от ислямските учени от по-късни времена (ал-Урди, ал-Казвини, ал-Найсабури, ал-Джурджани, ал-Бирджанди и други) се съгласиха с ат-Туси, че всички физически явления на въртяща се и неподвижна Земя ще продължат в същия начин. Ролята на въздуха в това обаче вече не се считаше за основна: не само въздухът, но и всички обекти се носят от въртящата се Земя. Следователно, за да се обоснове обездвижването на Земята, е необходимо да се включат ученията на Аристотел.

Специална позиция в тези спорове заема третият директор на обсерваторията в Самарканд Алаудин Али ал Куши (15 век), който отхвърля философията на Аристотел и смята, че въртенето на Земята е физически възможно. През 17 век иранският теолог и енциклопедист Баха ал-Дин ал-Амили стига до подобно заключение. Според него астрономите и философите не са предоставили достатъчно доказателства, за да опровергаят въртенето на Земята.

Латински Запад

Подробно обсъждане на възможността за движението на Земята се съдържа широко в писанията на парижките схоластици Жан Буридан, Алберт Саксонски и Никола Орем (втората половина на 14 век). Най-важният аргумент в полза на въртенето на Земята, а не на небето, даден в техните произведения, е малобройността на Земята в сравнение с Вселената, което прави приписването на ежедневното въртене на небесния твърд на Вселената изключително неестествено.

Всички тези учени обаче в крайна сметка отхвърлиха въртенето на Земята, макар и на различни основания. По този начин Алберт от Саксония вярва, че тази хипотеза не е в състояние да обясни наблюдаваните астрономически явления. Буридан и Орем справедливо не са съгласни с това, според което небесните явления трябва да се случват по един и същ начин, независимо дали Земята или Космосът се въртят. Буридан успя да намери само един съществен аргумент срещу въртенето на Земята: стрелите, изстреляни вертикално нагоре, падат надолу по отвес, въпреки че по време на въртенето на Земята, по негово мнение, те трябва да изостават от движението на Земята и да падат на запад от точката на изстрела.

Но дори този аргумент беше отхвърлен от Орем. Ако Земята се върти, тогава стрелката лети вертикално нагоре и едновременно с това се движи на изток, улавяйки се от въртящия се със Земята въздух. По този начин стрелата трябва да падне на същото място, откъдето е била изстреляна. Въпреки че тук отново се споменава ролята на увличане на въздуха, той всъщност не играе специална роля. Това се посочва по следната аналогия:

По същия начин, ако въздухът беше затворен в движещ се кораб, тогава човек, заобиколен от този въздух, изглеждаше, че въздухът не се движи ... Ако човек беше в кораб, движещ се с висока скорост на изток, без да знае за това движение , и ако той протегне ръката си в права линия по протежение на мачтата на кораба, ще му се струва, че ръката му прави права линия; по същия начин, според тази теория, ни се струва, че едно и също нещо се случва със стрела, когато я изстреляме вертикално нагоре или вертикално надолу. Вътре в кораб, движещ се на изток с висока скорост, могат да се извършват всякакви движения: надлъжно, странично, надолу, нагоре, във всички посоки - и те изглеждат абсолютно същите като когато корабът е неподвижен.

Орем продължава да предоставя формулировка, която предвижда принципа на относителността:

Следователно заключавам, че по какъвто и да е опит е невъзможно да се докаже, че небесата имат дневно движение, а земята не.

Окончателната присъда на Орем за възможността за въртене на Земята обаче беше отрицателна. Основата за това заключение беше текстът на Библията:

Въпреки това, всички все още подкрепят и аз вярвам, че те [Небето], а не Земята се движат, защото „Бог създаде кръга на Земята, който няма да се разклати“, въпреки всички противоположни аргументи.

Средновековните европейски учени и философи от по-късно време също споменават възможността за дневното въртене на Земята, но не са добавени нови аргументи, които не се съдържат в Буридан и Орем.

По този начин практически никой от средновековните учени никога не е приемал хипотезата за въртенето на Земята. В хода на дискусията обаче учените от Изтока и Запада изразиха много дълбоки мисли, които след това ще бъдат повторени от учените от съвременната епоха.

Ренесанс и ново време

През първата половина на 16-ти век са публикувани няколко произведения, в които се твърди, че причината за дневното въртене на небесния свод е въртенето на Земята около оста си. Един от тях беше трактатът на италианеца Селио Калканини „За това, че небето е неподвижно и земята се върти, или за вечното движение на земята“ (написано около 1525 г., публикувано през 1544 г.). Той не направи голямо впечатление на съвременниците си, тъй като по това време вече беше публикувана основната работа на полския астроном Николай Коперник "За въртенията на небесните сфери" (1543), където хипотезата за дневното въртене на Земята стана част от хелиоцентричната система на света, както при Аристарх от Самос ... По-рано Коперник очерта мислите си в малко ръкописно есе Малък коментар(не по-рано от 1515 г.). Две години по-рано основният труд на Коперник е публикуван от германския астроном Георг Йоахим Ретик. Първо повествование(1541), където теорията на Коперник е популярна.

През 16 век Коперник е изцяло подкрепен от астрономите Томас Дигес, Ретик, Кристоф Ротман, Майкъл Местлин, физиците Джамбатиста Бенедети, Саймън Стевин, философа Джордано Бруно, богослова Диего де Зунига. Някои учени приеха въртенето на Земята около оста си, отхвърляйки нейното транслационно движение. Това беше позицията на германския астроном Николас Реймерс, известен още като Урсус, и италианските философи Андреа Чезалпино и Франческо Патрици. Гледната точка на изключителния физик Уилям Хилбърт, който поддържа аксиалното въртене на Земята, но не говори за нейното транслационно движение, не е напълно ясна. В началото на 17 век хелиоцентричната система на света (включително въртенето на Земята около оста си) получи впечатляваща подкрепа от Галилео Галилей и Йоханес Кеплер. Най-влиятелните противници на идеята за движението на Земята през 16-ти и началото на 17-ти век са астрономите Тихо Брахе и Христофор Клавий.

Хипотезата за въртенето на Земята и формирането на класическата механика

Всъщност през XVI-XVII век. единственият аргумент в полза на аксиалното въртене на Земята беше, че в този случай няма нужда да се приписва на звездната сфера огромни скорости на въртене, тъй като още в древността вече беше надеждно установено, че размерът на Вселената значително надвишава размер на Земята (този аргумент се съдържа в Буридан и Орем) ...

На тази хипотеза се противопоставиха съображения, основани на динамичните концепции на времето. На първо място, това е вертикалността на траекториите на падащите тела. Появиха се и други аргументи, например равен обсег на стрелба в източна и западна посока. Отговаряйки на въпроса за ненаблюдаемостта на ефектите от дневното въртене при земни експерименти, Коперник пише:

Не само Земята с свързания с нея воден елемент се върти, но и значителна част от въздуха и всичко, което по някакъв начин е сродно на Земята, или въздухът, който вече е най-близо до Земята, наситен със земна и водна материя, следва същите закони на природата като Земята или е придобило движение, което му се придава от съседната Земя при постоянно въртене и без никакво съпротивление

По този начин основната роля в ненаблюдаемостта на въртенето на Земята се играе от улавянето на въздуха чрез неговото въртене. Повечето Коперници през 16 век са на същото мнение.

Поддръжници на безкрайността на Вселената през 16 век са също Томас Дигес, Джордано Бруно, Франческо Патрици - всички те подкрепят хипотезата за въртенето на Земята около ос (а първите две също около Слънцето). Кристоф Ротман и Галилео Галилей вярваха, че звездите се намират на различни разстояния от Земята, въпреки че очевидно не са говорили за безкрайността на Вселената. От друга страна, Йоханес Кеплер отричаше безкрайността на Вселената, въпреки че беше привърженик на въртенето на Земята.

Религиозният контекст на полемиката за въртене на Земята

Редица възражения срещу въртенето на Земята бяха свързани с нейните противоречия с текста на Свещеното писание. Тези възражения бяха два вида. Първо, някои места в Библията бяха цитирани в подкрепа на факта, че именно Слънцето прави дневното движение, например:

Слънцето изгрява и слънцето залязва и бърза на мястото си, където изгрява.

В този случай беше ударено аксиалното въртене на Земята, тъй като движението на Слънцето от изток на запад е част от ежедневното въртене на небето. Често в тази връзка се цитира пасаж от книгата на Исус Навиев:

Исус призова Господа в деня, когато Господ предаде аморея в ръцете на Израел, когато ги уби в Гаваон и те бяха убити пред синовете на Израел, и каза пред израилтяните: Стойте, слънце, над Гаваон , и луната, над долината на Авалон.!

Тъй като заповедта за спиране е дадена на Слънцето, а не на Земята, от това се заключава, че Слънцето прави дневното движение. Други пасажи са цитирани в подкрепа на обездвижването на земята, например:

Поставили сте земята на здрави основи: тя няма да се тресе завинаги и завинаги.

Счита се, че тези пасажи противоречат както на мнението за въртенето на земята около оста си, така и на въртенето около слънцето.

Поддръжниците на въртенето на Земята (по-специално Джордано Бруно, Йоханес Кеплер и особено Галилео Галилей) се защитаваха в няколко посоки. Първо, те посочиха, че Библията е написана на разбираем за обикновените хора език и ако авторите й дават ясни формулировки от научна гледна точка, тя няма да може да изпълни основната си религиозна мисия. И така, Бруно написа:

В много случаи е глупаво и непрактично да се цитират много разсъждения повече в съответствие с истината, отколкото в съответствие с дадения случай и удобство. Например, ако вместо думите: „Слънцето се ражда и изгрява, минава през обяд и се навежда към Аквилон“ - мъдрецът казва: „Земята върви в кръг на изток и оставяйки слънцето, което залязва, навежда се към двата тропика, от Рака на юг, от Козирог до Аквилон, "- тогава слушателите ще започнат да мислят:" Как? Казва ли той, че земята се движи? Какви са тези новини? " В крайна сметка биха го сметнали за глупак и той наистина би бил глупак.

Отговори от този вид са дадени главно на възражения относно дневното движение на Слънцето. На второ място, беше отбелязано, че някои пасажи от Библията трябва да се тълкуват алегорично (вж. Статията Библейски алегоризъм). И така, Галилей отбеляза, че ако Светото писание се възприеме изцяло буквално, се оказва, че Бог има ръце, той е подвластен на емоции като гняв и т.н. Като цяло основната мисъл на защитниците на доктрината за движението на Земята беше, че науката и религията имат различни цели: науката изследва явленията на материалния свят, водена от аргументите на разума, целта на религията е моралното усъвършенстване на човека, неговото спасение. В тази връзка Галилео цитира кардинал Баронио, че Библията учи как да се издигнем на небето, а не как работи небето.

Тези аргументи са смятани за неубедителни от католическата църква и през 1616 г. доктрината за въртенето на Земята е забранена, а през 1631 г. Галилей е осъден от инквизицията за своя защита. Въпреки това извън Италия тази забрана не е оказала значително влияние върху развитието на науката и е допринесла главно за упадъка на авторитета на самата католическа църква.

Трябва да се добави, че религиозни аргументи срещу движението на Земята са изложени не само от църковните лидери, но и от учените (например Тихо Брахе). От друга страна, католическият монах Паоло Фоскарини написа малко есе „Писмо за възгледите на питагорейците и Коперник за подвижността на Земята и обездвижването на Слънцето и за новата питагорейска система на Вселената“ (1615), където той изрази съображения, близки до Галилей, а испанският богослов Диего де Зунига дори използва теорията на Коперник, за да тълкува определени пасажи от Писанието (въпреки че по-късно промени мнението си). По този начин конфликтът между теологията и доктрината за движението на Земята не е толкова конфликт между науката и религията като такъв, колкото конфликт между стария (вече остарял в началото на 17 век) и новите методологически принципи, които били в основата на науката.

Стойността на хипотезата за въртенето на Земята за развитието на науката

Разбирането на научните проблеми, повдигнати от теорията на въртящата се Земя, допринесе за откриването на законите на класическата механика и създаването на нова космология, която се основава на идеята за безкрайността на Вселената. Обсъдени в хода на този процес, противоречията между тази теория и литературното четене на Библията допринесоха за разграничаването на естествената наука и религията.

Подобно на други планети от Слънчевата система, той прави 2 основни движения: около собствената си ос и около слънцето. От древни времена именно тези две редовни движения са в основата на времето и способността за съставяне на календари.

Денят е времето на въртене около собствената си ос. Година - революции около Слънцето. Разделянето на месеци също е пряко свързано с астрономическите явления - тяхната продължителност е свързана с фазите на Луната.

Въртене на Земята около собствената си ос

Нашата планета се върти около собствената си ос от запад на изток, тоест обратно на часовниковата стрелка (когато се гледа от Северния полюс.) Оста е виртуална права линия, пресичаща земното кълбо в района на Северния и Южния полюс, т.е. полюсите имат фиксирано положение и не участват във въртеливо движение, докато всички останали точки на местоположението на земната повърхност се въртят, а скоростта на въртене не е идентична и зависи от тяхното положение спрямо екватора - колкото по-близо до екватора, толкова по-висока скорост на въртене.

Например в района на Италия скоростта на въртене е приблизително 1200 км / ч. Последиците от въртенето на Земята около оста си са смяната на деня и нощта и очевидното движение на небесната сфера.

Всъщност изглежда, че звездите и другите небесни тела на нощното небе се движат в посока, обратна на нашето движение с планетата (т.е. от изток на запад).

Изглежда, че звездите са разположени около Полярната звезда, която е разположена на въображаема линия - продължението на земната ос в северна посока. Движението на звездите не е доказателство, че Земята се върти по оста си, защото това движение може да бъде следствие от въртенето на небесната сфера, ако приемем, че планетата заема фиксирана, неподвижна позиция в космоса.

Махалото на Фуко

Неопровержимо доказателство, че земята се върти по собствената си ос, беше представено през 1851 г. от Фуко, който проведе известния експеримент с махало.

Представете си, че, намирайки се на Северния полюс, ние задаваме махало в трептящо движение. Силата отвън, действаща върху махалото, е гравитацията, докато тя не влияе върху промяната в посоката на трептенията. Ако подготвим виртуално махало, което оставя отпечатъци върху повърхността, можем да се уверим, че след известно време отпечатъците ще се движат по посока на часовниковата стрелка.

Това въртене може да бъде свързано с два фактора: или с въртенето на равнината, върху която махалото се колебае, или с въртенето на цялата повърхност.

Първата хипотеза може да бъде отхвърлена, като се вземе предвид, че върху махалото няма сили, способни да променят равнината на трептящите движения. Оттук следва, че Земята е тази, която се върти и тя прави движения около собствената си ос. Този експеримент е проведен в Париж от Фуко, той използва огромно махало под формата на бронзова сфера с тегло около 30 кг, окачено на 67-метров кабел. На повърхността на пода на Пантеона е записана началната точка на трептящите движения.

И така, върти се Земята, а не небесната сфера. Хората, наблюдаващи небето от нашата планета, записват движението както на Слънцето, така и на планетите, т.е. всички обекти се движат във Вселената.

Критерий за време - ден

Един ден е период от време, през който Земята прави пълен оборот около собствената си ос. Има две определения на термина „ден“. „Слънчев ден“ е периодът от време на въртенето на Земята, в който той се приема за начална точка. Друго понятие - „звезден ден“ - предполага различна отправна точка - всяка звезда. Продължителността на двата типа дни не е идентична. Географската дължина на звездния ден е 23 часа 56 минути 4 секунди, докато географската дължина на слънчевия ден е 24 часа.

Различната продължителност се дължи на факта, че Земята, въртейки се около собствената си ос, също прави орбитална ротация около Слънцето.

По принцип продължителността на слънчевия ден (въпреки че се приема за 24 часа) не е постоянна стойност. Това се дължи на факта, че орбиталното движение на Земята се извършва с променлива скорост. Когато Земята е по-близо до Слънцето, скоростта на нейното движение по орбита е по-висока, тъй като тя се отдалечава от звездата, скоростта намалява. В тази връзка е въведено такова понятие като „среден слънчев ден“, а именно тяхната продължителност е 24 часа.

В орбита около Слънцето със 107 000 км / ч

Скоростта на революцията на Земята около Слънцето е второто основно движение на нашата планета. Земята се движи по елиптична орбита, т.е. орбитата е елипсовидна. Когато той е в непосредствена близост до Земята и попадне в нейната сянка, настъпват затъмнения. Средното разстояние между Земята и Слънцето е приблизително 150 милиона километра. Астрономията използва мерна единица за разстояния в Слънчевата система; тя се нарича „астрономическа единица“ (au).

Скоростта, с която Земята се движи в орбита, е приблизително 107 000 км / ч.
Ъгълът, образуван от земната ос и равнината на елипсата, е приблизително 66 ° 33 ', това е постоянна стойност.

Ако наблюдавате Слънцето от Земята, имате впечатлението, че именно то се движи по небето през годината, преминавайки през звездите и съставляващо Зодиака. Всъщност Слънцето също преминава през съзвездието Змиеносец, но то не принадлежи към зодиакалния кръг.

Много хилядолетия бяха нужни на човек, за да разбере, че Земята не е център на Вселената и е в постоянно движение.


Фразата на Галилео Галилей "И все пак се превръща!" влезе в историята завинаги и се превърна в своеобразен символ на онази епоха, когато учени от различни страни се опитаха да опровергаят теорията за геоцентричната система на света.

Въпреки че въртенето на Земята е доказано преди около пет века, точните причини, които са я подтикнали да се движи, все още са неизвестни.

Защо Земята се върти на ос?

През Средновековието хората вярвали, че Земята е неподвижна, а Слънцето и други планети се въртят около нея. Едва през 16 век астрономите успяват да докажат обратното. Въпреки факта, че мнозина свързват това откритие с Галилей, всъщност то принадлежи на друг учен - Николай Коперник.

Именно той през 1543 г. написва трактата „За циркулацията на небесните сфери“, където излага теорията за движението на Земята. Дълго време тази идея не получи подкрепа нито от неговите колеги, нито от църквата, но в крайна сметка тя оказа огромно влияние върху научната революция в Европа и стана основополагаща за по-нататъшното развитие на астрономията.


След като теорията за въртенето на Земята беше доказана, учените започнаха да търсят причините за това явление. През последните векове бяха изложени много хипотези, но дори и днес никой астроном не може да отговори точно на този въпрос.

В момента има три основни версии, които имат право на живот - теорията за инерционното въртене, магнитните полета и ефекта на слънчевата радиация върху планетата.

Теорията за инертното въртене

Някои учени са склонни да вярват, че някога (по време на появата и формирането си) Земята се е въртяла, а сега се върти по инерция. Образувайки се от космически прах, той започна да привлича към себе си други тела, което му даде допълнителен импулс. Това предположение се отнася за други планети в Слънчевата система.

Теорията има много противници, тъй като не може да обясни защо по различно време скоростта на движението на Земята или се увеличава, или намалява. Не е ясно и защо някои от планетите на Слънчевата система се въртят в другата посока, като Венера.

Теорията за магнитните полета

Ако се опитате да свържете два магнита с еднакво зареден полюс, те ще започнат да се отблъскват. Теорията за магнитните полета предполага, че полюсите на Земята също се зареждат по същия начин и като че ли се отблъскват взаимно, което кара планетата да се върти.


Интересното е, че наскоро учените направиха откритие, че магнитното поле на Земята избутва вътрешното си ядро ​​от запад на изток и го кара да се върти по-бързо от останалата част на планетата.

Хипотеза за излагане на слънце

Най-вероятната теория се счита за лъчението на Слънцето. Добре известно е, че той загрява повърхностните черупки на Земята (въздух, морета, океани), но в същото време нагряването става неравномерно, в резултат на което се образуват морски и въздушни течения.

Именно те, когато взаимодействат с твърдата обвивка на планетата, я карат да се върти. Континентите действат като вид турбини, които определят скоростта и посоката на движение. Ако те не са достатъчно монолитни, те започват да се отклоняват, което се отразява на увеличаването или намаляването на скоростта.

Защо земята се движи около слънцето?

Причината за революцията на Земята около Слънцето се нарича инерция. Според теорията за формирането на нашата звезда преди около 4,57 милиарда години в космоса се е появило огромно количество прах, който постепенно се е превърнал в диск, а след това в Слънце.

Външните частици на този прах започнаха да се комбинират помежду си, образувайки планети. Дори тогава по инерция те започнаха да се въртят около звездата и продължават да се движат по същата траектория и днес.


Според закона на Нютон всички космически тела се движат по права линия, тоест всъщност планетите на Слънчевата система, включително Земята, отдавна трябваше да летят в космоса. Но това не се случва.

Причината е, че Слънцето има голяма маса и съответно огромна гравитация. Докато Земята се движи, тя винаги се опитва да се отдалечи от нея по права линия, но гравитационните сили я изтеглят назад, така че планетата се държи в орбита и се върти около Слънцето.