ROTAČNÍ POHYB ZEMĚ: VLASTNOSTI A DŮSLEDKY - FYZICKÝ - 2025

Na otáčivý pohyb zemské je ten, že naše planeta Vykoná kolem zemské osy ve směru západ-východ a trvá přibližně jeden den, konkrétně 23 hodin, 56 minut a 3,5 vteřiny.

Tento pohyb, spolu s překladem kolem Slunce, jsou nejdůležitější, co Země má. Zejména je rotační pohyb velmi důležitý v každodenním životě živých bytostí, protože vede ke vzniku dní a nocí.

Obrázek 1. Díky pohybu Země zůstává jedna oblast osvětlená (den), zatímco druhá je v noci. Zdroj: Pixabay.

Proto má každý časový interval určité množství slunečního osvětlení, které se běžně nazývá den, a nepřítomnost slunečního světla nebo noci. Rotace Země také nese změny teploty, protože den je období oteplování, zatímco noc je období chlazení.

Tyto okolnosti znamenají milník ve všech živých bytostech, které obývají planetu, což vede k mnoha adaptacím, pokud jde o životní návyky. Podle toho společnosti stanovily období činnosti a odpočinku podle svých zvyklostí a ovlivněné prostředím.

Je zřejmé, že světelné a tmavé zóny se mění s pohybem. Při rozdělení 360 °, který má obvod, mezi 24 hodin, na které je den zaokrouhlen, se ukáže, že za 1 hodinu se Země otočila o 15 ° ve směru západ-východ.

Pokud se tedy přesuneme na západ o 15º, je to o hodinu dříve, opak se stane, pokud cestujeme na východ.

Rychlost rotace Země na své vlastní ose byla odhadnuta na 1600 km / h na rovníku, s následným poklesem, když se přibližuje k pólům, dokud se nezruší jen na ose rotace.

Charakteristika a příčiny

Důvod, proč se Země otáčí kolem své osy, spočívá v počátcích sluneční soustavy. Slunce pravděpodobně strávilo dlouhou dobu až poté, co gravitace umožnila jeho zrod z amorfní hmoty, která naplňuje prostor. Jak se formovalo, Slunce získalo rotaci poskytovanou primitivním oblakem hmoty.

Část hmoty, která dala vzniknout hvězdě, byla zhutněna kolem Slunce, aby se vytvořily planety, které také měly svůj podíl na momentu hybnosti původního mraku. Tímto způsobem mají všechny planety (včetně Země) svůj vlastní rotační pohyb ve směru západ-východ, s výjimkou Venuše a Uranu, které rotují opačným směrem.

Někteří věří, že Uran se srazil s jinou planetou podobné hustoty a kvůli nárazu změnil svou osu a směr otáčení. Na Venuši mohla existence plynných přílivů vysvětlit, proč se směr rotace v průběhu času pomalu obrací.

Úhlová hybnost

Úhlová hybnost je v rotaci to, co je lineární hybnost k překladu. Pro tělo rotující kolem pevné osy, jako je Země, je jeho velikost dána:

V této rovnici L je moment hybnosti (kg.m ² / s), I je moment setrvačnosti (kg.m ²) a w je úhlová rychlost (radian / s).

Úhlová hybnost je zachována, pokud na systém nepůsobí žádný čistý točivý moment. V případě vytváření sluneční soustavy je Slunce a hmota, která dala vzniknout planetám, považována za izolovaný systém, na který žádná síla nezpůsobila vnější točivý moment.

Cvičení vyřešeno

Za předpokladu, že Země je dokonalá koule a chová se jako tuhé tělo a používá dodaná data, musí být nalezena její úhlová hybnost rotace: a) kolem své vlastní osy ab) ve svém translačním pohybu kolem Slunce.

Řešení

a) Nejprve musíte mít moment setrvačnosti Země považován za kouli o poloměru R a hmotnosti M.

Úhlová rychlost se počítá takto:

Kde T je doba pohybu, která je v tomto případě 24 hodin = 86400 s:

Úhlová hybnost rotace kolem vlastní osy je:

b) Pokud jde o translační pohyb kolem Slunce, lze Zemi považovat za bodový objekt, jehož moment setrvačnosti je I = MR ² _m

Za rok existuje 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s, orbitální úhlová rychlost Země je:

S těmito hodnotami je orbitální moment hybnosti Země:

Důsledky rotačního pohybu

Jak již bylo zmíněno výše, posloupnost dnů a nocí spolu s jejich příslušnými změnami v hodinách světla a teploty jsou nejdůležitějším důsledkem rotačního pohybu Země na vlastní ose. Jeho vliv však trochu přesahuje tuto rozhodující skutečnost:

- Rotace Země úzce souvisí s tvarem planety. Země není dokonalá koule jako kulečníková koule. Jak se točí, vyvíjí se síly, které jej deformují, což způsobuje vyboulení na rovníku a následné zploštění na pólech.

- Deformace Země způsobuje malé kolísání hodnoty zrychlení gravitace g na různých místech. Tak například hodnota g je větší na pólech než na rovníku.

- Rotační pohyb značně ovlivňuje distribuci mořských proudů a do značné míry ovlivňuje vítr, a to díky skutečnosti, že masy vzduchu a vody zažívají odchylky od své trajektorie ve smyslu hodinových ručiček (severní polokoule) a v opačném směru (jižní polokoule).

- Časová pásma byla vytvořena, aby se reguloval průchod času na každém místě, protože různé oblasti Země jsou osvětleny sluncem nebo ztmaveny.

Coriolisův efekt

Coriolisův efekt je důsledkem rotace Země. Protože zrychlení existuje v celé rotaci, Země se nepovažuje za inerciální referenční rámec, což je to, co je potřeba pro uplatnění Newtonových zákonů.

V tomto případě se objevují tzv. Pseudosily, síly, jejichž původ není fyzický, jako je odstředivá síla, kterou zažívají cestující automobilu, když zakřivuje a cítí, že jsou odkloněni na jednu stranu.

Pro vizualizaci jeho účinků zvažte následující příklad: na platformě jsou dva lidé A a B na rotaci proti směru hodinových ručiček, oba v klidu vzhledem k ní. Osoba A hodí míč na osobu B, ale když míč dosáhne místa, kde B byl, již se pohnul a míč se odklonil o vzdálenost s, procházející za B.

Obrázek 2. Coriolisovo zrychlení způsobí, že míč vychýlí svou cestu laterálně.

Odstředivá síla není v tomto případě odpovědná, již působí mimo střed. Toto je Coriolisova síla, jejímž účinkem je boční vychýlení míče. Stává se, že jak A, tak B mají různé rychlosti nahoru, protože jsou v různých vzdálenostech od osy otáčení. Rychlost B je vyšší a jsou dány:

Výpočet Coriolisovy akcelerace

Zrychlení Coriolis má významné účinky na pohyb vzduchových hmot, a tak ovlivňuje klima. Proto je důležité vzít v úvahu, jak studovat pohyb vzduchu a oceánské proudy.

Lidé to také mohou zažít, když se pokoušejí chodit na platformě, která se otáčí, jako je pohyblivý karusel.

V případě znázorněném na předchozím obrázku předpokládejte, že gravitace není brána v úvahu a pohyb je vizualizován z inerciálního referenčního systému, vnějšího k plošině. V tomto případě hnutí vypadá takto:

Obrázek 3. Vypuštění koule z pohledu inerciálního referenčního systému. Cesta, která následuje, je přímočará (gravitace se nezohledňuje).

Odchylka, kterou míč zažívá od původní polohy osoby B, je:

Ale R _B - R = VT, pak:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Jedná se o pohyb s počáteční rychlostí 0 a konstantním zrychlením:

a _Coriolis = 2ω.v

Reference

1. Aguilar, A. 2004. General Geography. 2. Edice. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Fyzika: Principy s aplikacemi. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Základy geofyziky. 2. Edice. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakční Reverte. 37-52.
5. Fyzikální problémy reálného světa. Coriolis Force. Obnoveno z: real-world-physics-problems.com.
6. Proč se Země točí? Citováno z: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Coriolisův efekt. Obnoveno z: es.wikipedia.org.