A FÖLD FORGÓ MOZGÁSA: JELLEMZŐK ÉS KÖVETKEZMÉNYEK - FIZIKAI - 2025

A Föld forgási mozgása az, amelyet bolygónk a Föld tengelye körül nyugat-keleti irányban hajt végre, és körülbelül egy napig tart, konkrétan 23 óra, 56 perc és 3,5 másodperc.

Ez a mozgás és a Nap körül történő fordítás a legfontosabb, amit a Föld rendelkezik. Különösen a rotációs mozgás nagyon befolyásolja az élőlények mindennapi életét, mivel napokból és éjszakákból származik.

1. ábra A Föld mozgásának köszönhetően az egyik terület megvilágítva marad (nappal), míg a másik éjjel. Forrás: Pixabay.

Ezért minden időintervallumnak van egy bizonyos mennyiségű napfény megvilágítása, amelyet általában nappali nevenek, és nincs napfény vagy éjszaka. A Föld forgása hőmérsékleti változásokat is okoz, mivel a nap melegszik, míg az éjszaka hűtési időszak.

Ezek a körülmények mérföldkövet jelentenek minden élőlényben, amely a bolygót lakja, és az élet szokásainak sokféle adaptációját eredményezi. Ennek értelmében a társaságok a szokásaiknak megfelelően, a környezet befolyásolásával meghatározták a tevékenység és a pihenés időszakát.

Nyilvánvaló, hogy a világos és a sötét zóna megváltozik, amikor a mozgás zajlik. Ha elosztjuk a kerülettel ellátott 360º-t a nap kerekítésének 24 órája között, kiderül, hogy 1 óra alatt a föld 15 ° -kal elfordult nyugat-kelet felé.

Ezért ha 15 ° -kal nyugatra mozogunk egy órával korábban, akkor fordítva történik, ha keletre utazunk.

A Föld saját tengelyén való forgási sebességét az Egyenlítőn 1600 km / h-ra becsülték, és ennek következtében csökken a pólusokhoz közeledve, amíg éppen a forgástengelyen el nem tűnik.

Jellemzők és okok

Ennek oka, hogy a Föld a tengelye körül forog, a Naprendszer eredetében rejlik. Lehetséges, hogy a Nap csak akkor töltött hosszú ideig, miután a gravitáció lehetővé tette születését az űrben lakó amorf anyagból. Ahogy kialakult, a Nap megszerezte az anyag primitív felhője által biztosított forgást.

Az a kérdés, amely a csillagot a Nap körül tömörítette, létrehozta a bolygót, amelynek szintén megvan a része az eredeti felhő szögletének. Ilyen módon az összes bolygónak (beleértve a Földet is) saját forgási mozgása van nyugat-keleti irányban, kivéve a Vénusz és az Uránusz, amelyek az ellenkező irányba forognak.

Egyesek szerint Uránusz ütközött egy hasonló sűrűségű másik bolygóval, és az ütés miatt megváltoztatta tengelyét és forgásirányát. A Vénuszon a gáznemű dagályok megmagyarázhatják, miért változott az idő múlásával lassan a forgásirány.

Perdület

A szögmozgás forgásban az, hogy mi a lineáris lendület a fordításhoz. Egy olyan testnél, amely egy rögzített tengely körül forog, mint a Föld, annak nagyságát a következő érték adja meg:

Ebben az egyenletben L jelentése a szögmozgás (kg.m ² / s), I a tehetetlenség pillanata (kg.m ²) és w a szögsebesség (radián / s).

A szögmozgást mindaddig meg kell őrizni, amíg a rendszert nem befolyásolja nettó nyomaték. A Naprendszer kialakulása esetén a Napot és a bolygókat létrehozó anyagot izolált rendszernek kell tekinteni, amelyen semmilyen erő nem okozott külső nyomatékot.

A feladat megoldódott

Feltételezve, hogy a Föld tökéletes gömb, és úgy viselkedik, mint egy merev test, és a mellékelt adatok felhasználásával a szögleges forgási lendületét meg kell találni: a) saját tengelye körül és b) a Nap körül történő transzlációs mozgásában.

Megoldás

a) Először meg kell vizsgálni a Föld tehetetlenségi pillanatát, amelynek R és M tömegű gömbje van.

A szögsebességet így kell kiszámítani:

Ahol T a mozgás időszaka, amely ebben az esetben 24 óra = 86400 s, tehát:

A forgás szögsebessége a saját tengelye körül:

b) A Nap körül bekövetkező transzlációs mozgást tekintve a Földet pont objektumnak lehet tekinteni, amelynek tehetetlenségi nyomatéka I = MR ² _m

Egy évben 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s van, a Föld körüli szögsebessége:

Ezekkel az értékekkel a Föld orbitális szögmozgása:

A forgó mozgás következményei

Mint fentebb említettük, a napok és éjszakák egymás utáni sorrendje, a fényórában és a hőmérsékleten bekövetkező változásokkal együtt, a Föld saját tengelyén történő forgómozgásának legfontosabb következményei. Befolyása azonban egy kicsit túlmutat ezen a döntő tényen:

- A Föld forgása szorosan kapcsolódik a bolygó alakjához. A Föld nem tökéletes gömb, mint egy biliárdgolyó. Ahogy forog, erők alakulnak ki, amelyek deformálják azt, és az egyenlítőn kihúzódást, majd az oszlopokon ellapulást okoznak.

- A Föld deformációja kis mértékben ingadozik a gravitációs gyorsulás értékében különböző helyeken. Így például g értéke nagyobb a pólusoknál, mint az Egyenlítőnél.

- A forgási mozgás nagymértékben befolyásolja az óceánáramok eloszlását és nagymértékben befolyásolja a szeleket, mivel a levegő és a víz tömege eltér az utóbbi irányban (északi félteke) és az óramutató járásával megegyező irányban. az ellenkező irányba (déli félteke).

- Időzónákat hoztak létre annak érdekében, hogy az egyes időpontokban az idő múlását szabályozhassák, mivel a Föld különböző területeit a nap világítja meg vagy elsötétítik.

Coriolis hatás

A Coriolis-hatás a Föld forgásának következménye. Mivel a gyorsulás minden forgáskor fennáll, a Földet nem tekintjük inerciális referenciakeretnek, amelyre szükség van Newton törvényeinek alkalmazásához.

Ebben az esetben úgynevezett ál-erők jelennek meg, olyan erők, amelyek nem fizikai eredete, mint például a centrifugális erő, amelyet az autó utasai tapasztalnak egy görbe elkészítésekor, és úgy érzik, hogy az egyik oldaluk felé fordulnak.

A hatásainak megjelenítéséhez vegye figyelembe a következő példát: Két A és B ember van egy peronon az óramutató járásával ellentétes irányban forgatva, mindkettő nyugalmi helyzetben. Az A személy labdát dob ​​a B személyre, de amikor a labda eléri azt a helyet, ahol B volt, már elmozdult, és a labda elhajlik s távolságra, B áthaladva.

2. ábra. A Coriolis gyorsulása miatt a labda oldalirányban elhajlik.

A centrifugális erő ebben az esetben nem felelős, már a központtól hat. Ez a Coriolis-erő, amelynek hatása a labda oldalirányú elhajlása. Előfordul, hogy mind A, mind a B eltérő felfelé irányuló sebességgel rendelkezik, mert eltérő távolságra vannak a forgástengelytől. A B sebessége nagyobb, és ezeket adja meg:

A Coriolis gyorsulásának kiszámítása

A Coriolis gyorsulása jelentős hatással van a légtömeg mozgására, és így befolyásolja az éghajlatot. Ezért fontos ezt figyelembe venni, hogy megvizsgáljuk, hogyan mozognak a légáramok és az óceánáramok.

Az emberek azt is megtapasztalhatják, amikor egy forgó platformon próbálnak sétálni, például egy mozgó körhinta.

Tegyük fel, hogy az előző ábrán bemutatott esetben nem veszik figyelembe a gravitációt, és a mozgást egy inerciális referenciarendszerből ábrázolják, a peronon kívül. Ebben az esetben a mozgás így néz ki:

3. ábra: A golyó indulása inerciális referenciarendszerből. A következő út egyenes vonalú (a gravitációt nem veszik figyelembe).

A labda által a B személy eredeti helyzetétől kapott eltérés:

De R _B - R _A = vt, majd:

s = ω (vt). t = ω vt ²

Ez egy mozgás 0 kezdeti sebességgel és állandó gyorsulással:

a _Coriolis = 2ωv

Irodalom

1. Aguilar, A. 2004. Általános földrajz. 2.. Kiadás. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. A geofizika alapjai. 2.. Kiadás. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Modern csillagászat. Szerkesztõ visszavált. 37-52.
5. Valós fizikai problémák. Coriolis Force. Helyreállítva: real-world-physics-problems.com.
6. Miért forog a Föld? A lap eredeti címe: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Coriolis hatás. Helyreállítva: es.wikipedia.org.