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 = \ left ((\ 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 km - екваториален радиус, R p (\ displaystyle R_ (p))= 6356,8 km - полярен радиус.

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

Физически смисъл и експериментално потвърждение

Физическият смисъл на въртенето на Земята около оста си

Тъй като всяко движение е относително, е необходимо да се посочи конкретна референтна система, по отношение на която се изучава движението на определено тяло. Когато се казва, че земята се върти около въображаема ос, това означава, че тя работи въртеливо движениеспрямо всяка инерционна отправна система, а периодът на това въртене е равен на звездни дни - периодът на пълен оборот на Земята (небесната сфера) спрямо небесната сфера (Земята).

Всичко експериментални доказателствавъртенето на Земята около оста се свежда до доказателството, че референтната система, свързана със Земята, е неинерциална референтна система от специален тип - референтна система, която се върти спрямо инерциалните отправни системи.

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

Инерционни сили

Ефекти на центробежна 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 то. Това се дължи на действието на центробежната сила. Първо, точките земна повърхностразположен на по-високи географски ширини, по-близо до оста на въртене и следователно при приближаване 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 хоризонталната равнина 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 на експедиция в Африка, открива, че часовникът с махалото работи по-бавно на екватора, отколкото в Париж. Нютон скоро обясни това с факта, че периодът на трептене на махалото е обратно пропорционален на корен квадратенот ускорението на гравитацията, което намалява при екватора поради действието на центробежната сила.

Сплескване на Земята.Влиянието на центробежната сила води до сплескване на Земята при полюсите. Това е явлението, предсказано от Хюйгенс и Нютон в края на XVIIвек, е открит за първи път от Пиер дьо Мопертюи в края на 1730 г. в резултат на обработка на данни от две френски експедиции, специално оборудвани за решаване на този проблем в Перу (водени от Пиер Бугер и Шарл де ла Кондамин) и Лапландия (водена от Алексис Клеро и самият Мопертюи).

Силови ефекти на Кориолис: лабораторни експерименти

Този ефект трябва да бъде най-ясно изразен при 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 инерционен момент запазва ъгловия импулс, ако няма силни смущения. Фуко, уморен да обяснява какво се случва с махалото на Фуко, което не е на полюса, разработи друга демонстрация: висящият жироскоп запази ориентацията си, което означава, че бавно се обърна спрямо наблюдателя.

Отклонение на снаряди по време на стрелба.Друга видима проява на силата на Кориолис е отклонението на траекториите на снаряди (в северното полукълбо вдясно, в южното полукълбо наляво), изстреляни в хоризонтална посока. От гледна точка на инерциалната отправна система, за снаряди, изстреляни по меридиана, това се дължи на зависимостта на линейната скорост на въртене на Земята от географската ширина: когато се движи от екватора до полюса, снарядът задържа хоризонталната компонента на скоростта остава непроменена, докато линейната скорост на въртене на точките на земната повърхност намалява, което води до изместване на снаряда от меридиана в посоката на въртене на Земята. Ако изстрелът е произведен успоредно на екватора, тогава изместването на снаряда от паралел 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 предсказан от Грималди през 1740-те. и публикувана за първи път от Ричиоли през 1651 г.

Отклонение на свободно падащи тела от вертикалата. ( ) Ако скоростта на тялото има голяма вертикална компонента, силата на Кориолис е насочена на изток, което води до съответно отклонение на траекторията на тялото, свободно падащо (без начална скорост) с висока кула... Когато се разглежда в инерционна референтна система, 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 а тялото е малко по-напред от основата на кулата.

Ефектът на Eötvös.На ниски географски 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 изток. Този ефект е наречен ефект на Eötvös в чест на унгарския физик Lorand Eötvös, който го открива експериментално в началото на 20-ти век.

Експерименти, използващи закона за запазване на ъгловия импулс.Някои експерименти се основават на закона за запазване на ъгловия импулс: в инерциална референтна система величината на ъгловия импулс (равна на произведението на инерционния момент и ъгловата скорост на въртене) не се променя под действието на вътрешния импулс. сили. Ако в някакъв начален момент от време инсталацията е неподвижна спрямо Земята, тогава скоростта на нейното въртене спрямо инерциалната референтна система е равна на ъгловата скорост на въртене на Земята. Ако промените момента на инерция на системата, тогава ъгловата скорост на нейното въртене трябва да се промени, тоест ще започне въртене спрямо Земята. В неинерциална референтна система, свързана със Земята, въртенето възниква в резултат на действието на силата на Кориолис. Тази идея е предложена от френския учен Луи Поансо през 1851 г.

Първият такъв експеримент е проведен от Хаген през 1910 г.: две тежести върху гладка напречна греда са монтирани неподвижно спрямо повърхността на Земята. След това разстоянието между тежестите беше намалено. В резултат на това инсталацията започна да се върти. Още по-илюстративен експеримент е направен от немския учен Ханс Бука през 1949 г. Перпендикулярно на правоъгълна рамка е монтиран прът, дълъг приблизително 1,5 метра. Първоначално пръчката беше хоризонтална, инсталацията беше неподвижна спрямо Земята. След това пръчката се привежда във вертикално положение, което води до промяна на момента на инерция на инсталацията приблизително 10 4 пъти и бързото й завъртане 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, следователно като цяло посоката на въртене във фуния 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.

Силови ефекти на Кориолис: Явления в околната среда

Оптични експерименти

Редица експерименти, демонстриращи въртенето на Земята, се основават на ефекта на Саняк: ако пръстеновидният интерферометър се върти, тогава поради релативистични ефекти се появява фазова разлика в противоположно разпространяващите се 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 се демонстрира въртенето на Земята, този ефект е използван от американския физик Майкълсън в поредица от експерименти, проведени през 1923-1925 г. В съвременните експерименти, използващи ефекта на Саняк, въртенето на Земята трябва да се вземе предвид за калибрирането на пръстеновидните интерферометри.

Има редица други експериментални демонстрации на денонощното въртене на Земята.

Неравномерност на въртене

Прецесия и нутация

Историята на идеята за денонощното въртене на Земята

Античността

Обяснението на денонощното въртене на небесния свод чрез въртенето на Земята около оста й е предложено за първи път от представители на питагорейската школа, сиракузците Гикет и Екфант. Според някои реконструкции за въртенето на Земята е твърдял и питагореецът Филолай от Кротон (5 век пр.н.е.). Изявление, което може да се тълкува като индикация за въртенето на Земята, се съдържа в диалога на Платон Тимей .

За Гикет и Екфант обаче не се знае почти нищо и дори самото им съществуване понякога се поставя под въпрос. Според мнението на повечето учени Земята в системата на света на Филолай не се върти, а се превежда около Централния огън. В другите си произведения Платон следва традиционния възглед за неподвижността на Земята. Въпреки това, до нас стигнаха множество доказателства, че идеята за въртенето на Земята е защитавана 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. Действително, ако денонощното въртене на небето е отражение на въртенето на Земята, тогава предпоставката да се смята, че звездите са в една и съща сфера, изчезва.

Около век по-късно предположението за въртенето на Земята става част отпървият, предложен от великия астроном Аристарх от Самос (III в. пр. н. е.). Аристарх е подкрепян от вавилонския Селевк (II в. пр. н. е.), както и от Хераклид от Понт, които смятат Вселената за безкрайна. Фактът, че идеята за ежедневното въртене на Земята има своите привърженици още през 1 век сл. Хр. д., за което свидетелстват някои твърдения на философите Сенека, Деркилид, астроном Клавдий Птолемей. По-голямата част от астрономите и философите обаче не се съмняваха в неподвижността на Земята.

Аргументи срещу идеята за движението на Земята се намират в произведенията на Аристотел и Птолемей. И така, в неговия трактат Относно РаяАристотел обосновава неподвижността на Земята с факта, че на въртяща се Земя телата, хвърлени вертикално нагоре, не биха могли да паднат до точката, от която е започнало тяхното движение: повърхността на Земята ще се движи под хвърленото тяло. Друг аргумент в полза на неподвижността на Земята, даден от Аристотел, се основава на неговата физическа теория: Земята е тежко тяло и тежките тела са склонни да се движат към центъра на света, а не да се въртят около него.

От работата на Птолемей следва, че привържениците на хипотезата за въртене на Земята на тези аргументи отговарят, че както въздухът, така и всички земни обекти се движат заедно със Земята. Очевидно ролята на въздуха в това разсъждение е фундаментално важна, тъй като се подразбира, че именно движението му със Земята крие въртенето на нашата планета. Птолемей възразява срещу това, че

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

Средна възраст

Индия

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

Точно както човек на кораб, който се движи напред, вижда неподвижни обекти, движещи се 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.

Арябхату е подкрепян само от един астроном, Пртхудака (9 век). Повечето от индийските учени се застъпваха за неподвижността на Земята. И така, астрономът Варахамихира (6 век) твърди, че на въртяща се Земя птиците, летящи във въздуха, не могат да се върнат в гнездата си, а камъните и дърветата ще излитат от повърхността на Земята. Изтъкнатият астроном Брахмагупта (6 век) също повтори стария аргумент, че тяло, което е паднало от висока планина, но може да се спусне до основата си. В същото време той обаче 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 е разглеждана от много учени от мюсюлманския изток. И така, известният геометър ал-Сиджизи изобретява астролабия, чийто принцип се основава на това предположение. Някои ислямски учени (чиито имена не са достигнали до нас) дори намериха правилния начин да опровергаят основния аргумент срещу въртенето на Земята: вертикалността на траекториите на падащите тела. По същество в същото време беше изразен принципът на суперпозиция 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 от нейното въртене. Това се доказва от известния учен-енциклопедист ал-Бируни, който самият обаче се е стремял към неподвижността на Земята. Според него, ако върху падащото тяло действа някаква допълнителна сила, то резултатът от нейното действие върху въртящата се Земя ще доведе до някои ефекти, които реално не се наблюдават.

Сред учените от XIII-XVI век, свързани с обсерваториите Марагинская и Самарканд, възникна дискусия за възможността за емпирично обосноваване на неподвижността на Земята. Така известният астроном Кутб ал-Дин аш-Ширази (XIII-XIV век) вярва, че неподвижността на Земята може да бъде проверена чрез експеримент. От друга страна, основателят на обсерваторията в Марага Насир ад-Дин ат-Туси вярвал, че ако Земята се върти, тогава това въртене ще бъде разделено от слой въздух, съседен на нейната повърхност, и всички движения в близост до повърхността на Земята ще се случват точно по същия начин, както ако 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, астрономически наблюденияпоказват, че кометите участват в ежедневното въртене на небесната сфера. Следователно горните слоеве на въздуха се отнасят от въртенето на небосвода, следователно долните слоеве също могат да бъдат отнесени от въртенето на Земята. Така експериментът не може да даде отговор на въпроса дали земята се върти. Той обаче остава привърженик на неподвижността на Земята, тъй като това е 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 съгласяват с ат-Туси, че всички физически явленияна въртяща се и неподвижна Земя би довело по същия начин. Ролята на въздуха в това обаче вече не се счита за основна: не само въздухът, но и всички обекти се носят от въртящата се Земя. Следователно, за да се обоснове неподвижността на Земята, е необходимо да се включи учението на Аристотел.

Специална позиция в тези спорове заема третият директор на Самаркандската обсерватория Алауддин 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 ад-Дин ал-Амили стига до подобно заключение. Според него астрономите и философите не са представили достатъчно доказателства, за да опровергаят въртенето на Земята.

латински запад

Подробно обсъждане на възможността за движение 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 малкостта на Земята в сравнение с Вселената, което прави приписването на ежедневното въртене на небето на Вселената в най-високата степеннеестествено.

Въпреки това, всички тези учени в крайна сметка отхвърлиха въртенето на Земята, макар и на различни основания. Така Алберт Саксонски вярва, че тази хипотеза не е в състояние да обясни наблюдаваните астрономически явления. Буридан и Орем справедливо не са съгласни с това, според което небесни явлениятрябва да се случи по същия начин, независимо дали се върти, Земята или Космосът. 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 те, според него, трябва да изостават от движението на Земята и да падат западно от точката на изстрел.

Но дори и този аргумент беше отхвърлен от Орем. Ако Земята се върти, тогава стрелата лети вертикално нагоре и в същото време се движи на изток, като е уловена от въздуха, въртящ се със Земята. Така стрелата трябва да падне на същото място, откъдето е изстреляна. Въпреки че тук отново се споменава ролята на въздуха за увличане, тя всъщност не играе специална роля. Това е показано от следната аналогия:

По същия начин, ако въздухът беше затворен в движещ се кораб, тогава човек, заобиколен от този въздух, ще изглежда, 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 протегне ръката си по права линия покрай мачтата на кораба, щеше да му се стори, че ръката му прави право движение; по същия начин според тази теория ни се струва, че същото се случва и със стрела, когато я изстреляме вертикално нагоре или вертикално надолу. Вътре в кораб, движещ се на изток с висока скорост, могат да се осъществят 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 е невъзможно чрез какъвто и да е опит да се докаже, че небесата имат денонощно движение, а земята не.

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

Всички обаче все още подкрепят и 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-късни времена също споменават възможността за денонощно въртене на Земята, но не са добавени нови аргументи, които не се съдържат в Буридан и Орем.

Така практически никой от средновековните учени никога не е приел хипотезата за въртенето на Земята. В хода на обсъждането му 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 век са публикувани няколко произведения, в които се твърди, че причината за денонощното въртене на небесния свод е въртенето на Земята около оста си. Един от тях е трактатът на италианеца Челио Калканини „За факта, че небето е неподвижно, а земята се върти, или за вечното движение на земята“ (написано около 1525 г., публикувано през 1544 г.). Той не прави голямо впечатление на съвременниците си, тъй като по това време вече е публикуван фундаменталният труд на полския астроном Николай Коперник „За завъртанията на небесните сфери“ (1543 г.), където хипотезата за денонощното въртене на Земята стана част от хелиоцентричната система на света, както в Аристарх от Самос ... Коперник преди това очерта мислите си в малко ръкописно есе Малък коментар(не по-рано от 1515 г.). Две години по-рано основната работа на Коперник е публикувана от немския 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 Мьостлин, физиците Джамбатиста Бенедети, Симон Стевин, философът Джордано Бруно, теологът Диего де Зунига. Някои учени приеха въртенето на Земята около оста си, отхвърляйки нейното транслационно движение. Това е позицията на германския астроном Николас Раймерс, известен още като Урсус, и италианските философи Андреа Чезалпино и Франческо Патрици. Гледната точка на изключителния физик Уилям Хилбърт, който подкрепяше аксиалното въртене на Земята, но не говори за нейното транслационно движение, не е напълно ясна. В началото на 17 век хелиоцентрична системасвета (включително въртенето на Земята около нейната ос) 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 Кристофър Клавиус.

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 приписват на звездната сфера огромни скорости на въртене, тъй като още в древността вече е надеждно установено, че размерът на Вселената значително надвишава размера на Земята (този аргумент се съдържаше дори от Буридан и Орем) ...

На тази хипотеза се противопоставяха съображения, базирани на динамичните концепции на времето. На първо място, това е вертикалността на траекториите на падащите тела. Появиха се и други аргументи, например равен обхват на стрелба в източната и западната посока. Отговаряйки на въпроса за ненаблюдаемостта на ефектите от дневната ротация в земните експерименти, Коперник пише:

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

Така основна роля в ненаблюдаемостта на въртенето на Земята играе увличането на въздуха от нейното въртене. Повечето Коперникани през 16 век са на същото мнение.

Привърженици на безкрайността на Вселената през 16 век са още Томас Дигес, Джордано Бруно, Франческо Патрици – всички те подкрепят хипотезата за въртене на Земята около ос (а първите двама също около Слънцето). Кристоф Ротман и Галилео Галилей вярваха, че звездите се намират на различни разстояния от Земята, въпреки че явно не говореха за безкрайността на Вселената. От друга страна Йоханес Кеплер отрича безкрайността на Вселената, въпреки че е привърженик на въртенето на Земята.

Религиозният контекст на спора за въртенето на Земята

Редица възражения срещу въртенето на Земята бяха свързани с противоречията й с текста на Свещеното писание. Тези възражения бяха два вида. Първо, някои места в Библията бяха цитирани в потвърждение, че ежедневното движение се извършва от Слънцето, например:

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

В този случай е засегнато аксиалното въртене на Земята, тъй като движението на Слънцето от изток на запад е част от ежедневното въртене на небето. В тази връзка често се цитира пасаж от книгата на Исус Навин:

Исус извика към Господа в деня, в който Господ предаде аморейците в ръцете на Израил, когато ги уби в Гаваон и те бяха убити пред израилтяните, и каза пред израилтяните: Стой, слънце, над Гаваон и луната над долината на Авалон!

Тъй като командата за спиране е дадена на Слънцето, а не на Земята, от това се заключава, че именно Слънцето извършва денонощното движение. Други пасажи са цитирани в подкрепа на неподвижността на земята, например:

Слагаш земята солидни основи: тя няма да бъде разклатена завинаги.

Смята се, че тези пасажи противоречат както на мнението за въртенето на Земята около оста й, 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 език, разбираем за обикновените хора, и ако авторите й дадат 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 пладне и се навежда към Аквилон“ – мъдрецът казва: „Земята върви в кръг на изток и оставяйки слънцето, което залязва, се огъва към двата тропика, от Рак на юг, от Козирог до Аквилон“ – тогава слушателите биха започнали да мислят: „Как? Казва ли, че земята се движи? Каква е тази новина?" Накрая щяха да го сметнат за глупак и той наистина щеше да бъде глупак.

Отговорите от този вид се дават главно на възражения относно денонощното движение на Слънцето. Второ, беше отбелязано, че някои пасажи от Библията трябва да се тълкуват алегорично (виж статията Библейски алегоризъм). И така, Галилей отбеляза, че ако Светото писание се приема изцяло буквално, тогава се оказва, че Бог има ръце, той е подложен на емоции като гняв и т.н. Като цяло, основна мисълзащитници на учението за движението на Земята беше, че науката и религията имат различни цели: науката изследва явленията на материалния свят, ръководена от аргументите на разума, целта на религията е моралното подобряване на човека, неговото спасение. Галилей цитира кардинал Баронио в тази връзка, че Библията учи как да се издигнеш на небето, а не как работи небето.

Тези аргументи бяха разгледани католическа църкванеубедително, а през 1616 г. учението за въртенето на Земята е забранено, а през 1631 г. Галилей е осъден от съда на инквизицията за защитата си. Извън Италия обаче тази забрана не оказва значително влияние върху развитието на науката и допринася главно за упадъка на авторитета на самата католическа църква.

Трябва да се добави, че религиозни аргументи срещу движението на Земята бяха изведени не само от църковни водачи, но и от учени (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 неподвижността на Слънцето и за новата питагорейска система на Вселената“ (1615 г.), където той изразява съображения, близки до Галилея, а испанският теолог Диего де Зунига дори използва теорията на Коперник, за да тълкува определени пасажи от Писанието (въпреки че по-късно той промени решението си). Така конфликтът между теологията и учението за движението на Земята не е бил толкова конфликт между науката и религията като такива, колкото конфликт между старите (до началото на XVIIвекове вече остарели) и нови методологични принципи, които са взети за основа на науката.

Стойността на хипотезата за въртенето на Земята за развитието на науката

Разбирането на научните проблеми, повдигнати от теорията за въртящата се земя, допринесе за откриването на законите класическа механикаи създаването на нова космология, която се основава на идеята за безкрайността на Вселената. Обсъждани в хода на този процес, противоречията между тази теория и буквалния прочит на Библията допринесоха за разграничаването на естествените науки и религията.

Земята е постоянно в движение, въртейки се около слънцето и около собствената си ос. Това движение и постоянен наклон на земната ос (23,5°) определя много от ефектите, които наблюдаваме като нормални явления: нощ и ден (поради въртенето на Земята около оста й), сезони (поради наклона на земната ос ос) и различен климат в различни области... Глобусите могат да се въртят и оста им е наклонена като тази на Земята (23,5°), така че с помощта на глобус е възможно да се проследи движението на Земята около оста си доста точно и с помощта на " Система Земя-Слънце" е възможно да се проследи движението на Земята около Слънцето.

Въртене на Земята около оста си

Земята се върти около собствената си ос от запад на изток (обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа отстрани Северен полюс). На Земята са необходими 23 часа, 56 минути и 4,09 секунди, за да извърши един пълен оборот около собствената си ос. Денят и нощта са причинени от въртенето на Земята. Ъглова скороствъртенето на Земята около оста си или ъгълът, под който се върти всяка точка от повърхността на Земята, е един и същ. За един час е 15 градуса. Но линейната скорост на въртене навсякъде по екватора е приблизително 1669 километра в час (464 m / s), намалявайки до нула на полюсите. Например, скоростта на въртене на географска ширина от 30 ° е 1445 km / h (400 m / s).
Ние не забелязваме въртенето на Земята поради простата причина, че всички обекти около нас се движат успоредно и едновременно с нас с еднаква скорост и няма „относителни“ движения на обекти около нас. Ако, например, кораб върви равномерно, без ускорение и забавяне по морето при тихо време без вълни на повърхността на водата, ние изобщо няма да усетим как се движи такъв кораб, ако сме в кабина без илюминатор, тъй като всички обекти в кабината ще се движат успоредно с нас и кораба.

Движението на земята около слънцето

Докато Земята се върти около собствената си ос, тя се върти около Слънцето от запад на изток обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа от Северния полюс. На Земята е необходима една звездна година (около 365,2564 дни), за да извърши един пълен оборот около Слънцето. Пътят, по който Земята се движи около Слънцето, се нарича земна орбита.и тази орбита не е идеално кръгла. Средното разстояние от Земята до Слънцето е около 150 милиона километра и това разстояние се променя на 5 милиона километра, образувайки малък орбитален овал (елипса). Точката от орбитата на Земята, която е най-близо до Слънцето, се нарича Перихелион. Земята преминава тази точка в началото на януари. Точката на земната орбита, която е най-отдалечена от Слънцето, се нарича Афелиос. Земята преминава тази точка в началото на юли.
Тъй като нашата Земя се движи около Слънцето по елиптична траектория, скоростта по орбитата се променя. През юли скоростта е минимална (29,27 km/s) и след преминаване на афелия (горната червена точка в анимацията) започва да се ускорява, а през януари скоростта е максимална (30,27 km/s) и започва да се забавя след преминаване на перихелия (долна червена точка).
Докато Земята прави един оборот около Слънцето, тя изминава разстояние от 942 милиона километра за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9,5 секунди, тоест ние се втурваме със Земята около Слънцето с Средната скорост 30 км в секунда (или 107 460 км в час), като в същото време Земята се върти около собствената си ос за 24 часа веднъж (365 пъти за година).
Всъщност, ако разгледаме движението на Земята по-стриктно, тогава то е много по-сложно, тъй като Земята се влияе от различни фактори: въртенето на Луната около Земята, привличането на други планети и звезди.

Дълго време хората се чудят защо нощта отстъпва място на деня, зимата през пролетта и лятото през есента. По-късно, когато се отговори на първите въпроси, учените започнаха да разглеждат Земята като обект по-подробно, опитвайки се да разберат с каква скорост се върти Земята около Слънцето и около оста си.

Във връзка с

Движение на Земята

Всички небесни тела са в движение, Земята не е изключение. Освен това, той едновременно има аксиално движение и движение около Слънцето.

За да визуализирате движението на Земята, просто погледнете върха, който едновременно се върти около оста си и бързо се движи по пода. Ако това движение не съществуваше, Земята нямаше да бъде обитаема. Така нашата планета без въртене около оста си ще бъде постоянно обърната към Слънцето от една от страните си, на която температурата на въздуха ще достигне +100 градуса и цялата налична вода в тази област ще се превърне в пара. От другата страна температурата щеше да бъде постоянно минусова и цялата повърхност на тази част щеше да бъде покрита с лед.

Орбита на въртене

Въртенето около Слънцето следва определена траектория - орбита, която е създадена поради привличането на Слънцето и скоростта на движение на нашата планета. Ако привличането беше няколко пъти по-силно или скоростта беше много по-ниска, тогава Земята падна в Слънцето. И ако привличането изчезнаили силно намаля, тогава планетата, водена от своя центробежна сила, отлетя тангенциално в космоса. Би било като да завъртите предмет, вързан за въже над главата си, и след това да го освободите рязко.

Траекторията на движението на Земята има формата на елипса, а не на идеален кръг, а разстоянието до звездата не е еднакво през цялата година. През януари планетата се приближава до точката, която е най-близо до звездата – нарича се перихелий – и е на 147 милиона км от звездата. И през юли Земята се отдалечава от слънцето със 152 милиона км, приближавайки се до точка, наречена афелий. Средното разстояние се приема за 150 милиона км.

Земята се движи по своята орбита от запад на изток, което съответства на посоката, обратна на часовниковата стрелка.

1 оборот около центъра Слънчева системаЗемята се нуждае от 365 дни 5 часа 48 минути 46 секунди (1 астрономическа година). Но за удобство е обичайно да се броят 365 дни за една календарна година, а оставащото време се "натрупва" и добавя по един ден към всяка високосна година.

Орбиталното разстояние е 942 милиона км. Въз основа на изчисленията скоростта на Земята е 30 км в секунда или 107 000 км/ч. За хората той остава невидим, тъй като всички хора и обекти се движат по един и същи начин в координатната система. И все пак е много голям. Например, най-висока скоростсъстезателна кола е 300 км/ч, което е 365 пъти по-бавно от скоростта на Земята, която се втурва в орбитата си.

Стойността от 30 km/s обаче не е постоянна поради факта, че орбитата е елипса. Скоростта на нашата планетапо време на цялото пътуване до известна степен се колебае. Най-голямата разлика се постига при преминаване на точките на перихелий и афелий и е 1 km/s. Тоест, предполагаемата скорост от 30 km/s е средна.

Аксиално въртене

Земната ос е условна линия, която може да бъде начертана от север до Южен полюс... Той преминава под ъгъл от 66 ° 33 спрямо равнината на нашата планета. Един оборот се извършва за 23 часа 56 минути и 4 секунди, това време е обозначено със звездни дни.

Основният резултат от аксиалното въртене е смяната на деня и нощта на планетата. В допълнение, поради това движение:

• Земята е оформена със сплескани стълбове;
• телата (речен поток, вятър), движещи се в хоризонтална равнина, са леко изместени (в южното полукълбо - наляво, в северното - надясно).

Скоростта на аксиално движение в различните участъци е значително различна. Най-високата на екватора е 465 m / s или 1674 km / h, нарича се линейна. Такава скорост, например, в столицата на Еквадор. В районите на север или на юг от екватора скоростта на въртене намалява. Например в Москва е почти 2 пъти по-ниско. Тези скорости се наричат ​​ъглови, степента им става по-малка, когато се приближават до полюсите. При самите полюси скоростта е нула, тоест полюсите са единствените части на планетата, които са неподвижни около оста.

Именно разположението на оста под определен ъгъл определя смяната на сезоните. Намирайки се точно в това положение, различни областипланетите получават различно количество топлина в различно време. Ако нашата планета беше разположена строго вертикално спрямо Слънцето, тогава изобщо нямаше да има сезони, тъй като северните ширини, осветени от светилото през деня, получават толкова топлина и светлина, колкото и южните ширини.

Аксиалното въртене се влияе от следните фактори:

• сезонни промени (валеж, движение на атмосферата);
• приливни вълни срещу посоката на аксиално движение.

Тези фактори забавят планетата, в резултат на което скоростта й намалява. Индикаторът за това намаление е много малък, само 1 секунда на 40 000 години, но за 1 милиард години дните са се удължили от 17 на 24 часа.

Движението на Земята продължава да се изучава и до днес.... Тези данни помагат да се съставят по-точни звездни карти, както и да се определи връзката на това движение с природните процеси на нашата планета.

• Денят се превръща в нощ.
• Земята прави пълен оборот за 23 часа и 57 минути.
• Когато се гледа от Северния полюс, планетата се върти обратно на часовниковата стрелка.
• Ъгълът на въртене е 15 градуса на час и е еднакъв във всяка точка на Земята.
• Линейната скорост на обороти по цялата планета не е еднаква. На полюсите той е равен на нула и с приближаването към екватора увеличава показателите. На екватора скоростта на въртене е приблизително 1668 km / h.

Важно! Скоростта на движение намалява с 3 милисекунди всяка година. Експертите свързват този факт с привличането на луната. Влияяйки на приливите и отливите, спътникът сякаш дърпа вода към себе си в посока, противоположна на движението на Земята. Създава се ефектът на триене на дъното на океаните и планетата се забавя леко.

Въртенето на планетата около слънцето

Важно! Астрономите наричат ​​точката на орбитата Афелий, която е най-отдалечена от Слънцето, а планетата я минава в края на юни. Най-близкият е Перихелион и го минаваме заедно с планетата в края на декември.

Важно! При по-внимателно изследване на орбиталното движение на Земята астрономите вземат предвид допълнителни също толкова важни фактори: привличането на всички небесни тела в Слънчевата система, влиянието на други звезди и естеството на въртенето на Луната.

Редуване на сезони

Важно! Два пъти годишно и в двете полукълба на планетата се установява относително идентично сезонно състояние. По това време Земята е обърната към Слънцето по такъв начин, че равномерно осветява повърхността си. Това се случва през есента и пролетта в дните на равноденствието.

Високосна година

Важно! Въртенето на Земята се влияе от нейния спътник – Луната. Под своето гравитационно поле въртенето на планетата постепенно се забавя, което увеличава продължителността на деня с 0,001 s с всеки век.

Разстоянието между нашата планета и Слънцето

Земята е винаги в движение. Въпреки че изглежда, че стоим неподвижно на повърхността на планетата, тя непрекъснато се върти около оста си и слънцето. Това движение не се усеща от нас, тъй като наподобява полет в самолет. Движим се със същата скорост като самолета, така че изобщо не усещаме, че се движим.

С каква скорост се върти Земята около оста си?

Земята прави един оборот около оста си за почти 24 часа (за да бъдем точни, за 23 часа 56 минути 4,09 секунди или 23,93 часа)... Тъй като обиколката на Земята е 40 075 км, тогава всеки обект на екватора се върти със скорост от приблизително 1 674 км в час или приблизително 465 метра (0,465 км) в секунда (40 075 км се дели на 23,93 часа и получаваме 1 674 км в час).

На (90 градуса северна ширина) и (90 градуса южна ширина), скоростта на практика е нула, тъй като точките на полюса се въртят с много бавна скорост.

За да определите скоростта на всяка друга географска ширина, просто умножете косинуса на географската ширина по скоростта на въртене на планетата на екватора (1674 км в час). Косинусът от 45 градуса е 0,7071, така че умножете 0,7071 по 1674 км в час и получите 1183,7 км в час.

Косинусът на необходимата географска ширина може лесно да се определи с помощта на калкулатор или погледнете таблицата на косинусите.

Скоростта на въртене на Земята за други географски ширини:

• 10 градуса: 0,9848 × 1674 = 1648,6 км в час;
• 20 градуса: 0,9397 × 1674 = 1573,1 км в час;
• 30 градуса: 0,866 × 1674 = 1449,7 км в час;
• 40 градуса: 0,766 × 1674 = 1282,3 км в час;
• 50 градуса: 0,6428 × 1674 = 1076,0 km в час;
• 60 градуса: 0,5 × 1674 = 837,0 км в час;
• 70 градуса: 0,342 × 1674 = 572,5 км в час;
• 80 градуса: 0,1736 × 1674 = 290,6 км в час.

Циклично спиране

Всичко е циклично, дори скоростта на въртене на нашата планета, която геофизиците могат да измерят с точност до милисекунди. Въртенето на Земята обикновено има петгодишни цикли на забавяне и ускорение и Миналата годинацикълът на забавяне често е свързан с избухването на земетресения по целия свят.

Тъй като 2018 г. е последната година от цикъл на забавяне, учените очакват увеличение на сеизмичната активност тази година. Корелацията не е причинно-следствена, но геолозите винаги търсят инструменти, за да се опитат да предскажат кога ще удари следващото масивно земетресение.

Вибрации на земната ос

Земята се клати леко, докато се върти, докато оста й се движи към полюсите. Наблюдавано е, че дрейфът земна оссе ускорява от 2000 г., движейки се със скорост от 17 см годишно на изток. Учените са открили, че оста все още се движи на изток, вместо да се движи напред-назад поради комбинираните ефекти от топенето на Гренландия и загубата на вода в Евразия.

Предполага се, че отклонението на оста е особено чувствително към промените, настъпващи на 45 градуса северна и южна ширина. Това откритие накара учените най-накрая да отговорят на дългогодишния въпрос защо оста се движи изобщо. Колебанията на изток или запад бяха причинени от сухи или влажни години в Евразия.

Колко бързо се движи земята около слънцето?

В допълнение към скоростта на въртене на Земята около оста си, нашата планета обикаля около Слънцето със скорост от около 108 000 км в час (или около 30 км в секунда) и завършва орбитата си около Слънцето за 365,256 дни.

Едва през 16-ти век хората осъзнават, че Слънцето е центърът на нашата слънчева система и че Земята се движи около него, а не е неподвижният център на Вселената.