Земля вертится потому что
Почему Земля крутится, а мы этого не замечаем?
Позвольте вас поздравить: в настоящее время вы крутитесь на скорости 1500 км/ч, даже не стараясь особо. Примерно с такой скоростью вращается Земля, совершая полный оборот. Почему же мы этого не ощущаем? На американских горках желудок грозит опустошить свое содержимое, а ведь это намного медленнее, чем 1500 км/ч. Вы не чувствуете, что вращаетесь на Земле по той же причине, по которой не ощущаете движения в поезде. Потому что Земля и поезд являются «системами отсчета» для физиков. Системы отсчета — это как точки зрения, перспектива. Человек, стоящий на поезде, имеет одну перспективу — одну систему отсчета — а человек на станции — другую.
Если вы стоите на платформе станции, вы определенно увидите неподвижную платформу и уходящий поезд. Но изнутри поезда вы будете чувствовать себя неподвижно, в то время как мир будет уезжать от вас. С любой точки зрения, вы будете в неподвижности. Из поезда можно наблюдать, как движется мир, на платформе можно наблюдать, как движется поезд.
То же самое справедливо для Земли и космоса, но в больших масштабах. Изнутри системы отсчета Земли, сказать, что вы вращаетесь, нельзя. Но если наблюдать Землю в системе отсчета космоса, можно разглядеть, что она не стоит на месте.
И как пассажиры, сидящие в поезде, мы даже не догадываемся, насколько быстро движемся — даже ветерок не колышет наши волосы. Воздух внутри поезда (и атмосфера, окружающая нашу планету) движутся с такой же скоростью, что и мы.
Существует одно важное различие между поездом и Землей. Когда поезд замедляется или ускоряется, мы можем ощутить возникающую силу на своем теле. Потому что есть простой закон физики: сила равна массе, умноженной на ускорение. Ваше тело — это масса, и когда ускорение равно нулю — когда поезд движется с постоянной скоростью — на тело не воздействует сила. Вы ее не чувствуете. Но когда поезд разгоняется или замедляется, сила есть. Если вы встанете не вовремя, вас просто собьет с ног.
Поскольку большинство поездов чаще меняют скорость, нежели движутся с постоянной, мы практически всегда можем определить, движемся мы или стоим на месте. Земля же не замедляется и не ускоряется. Но если бы ускорялась или замедлялась, мы бы это точно почувствовали, как и в поезде. К счастью, этого не происходит. И мы не чувствуем движения Земли. Но Солнце и Луна встают на востоке и садятся на западе именного из-за направления нашего вращения. Так люди догадались, что Земля не стоит на месте. И все-таки она вертится!
Почему мы не чувствуем как вращается земля? Что представляли о планете и окружающем мире древние люди
Скорость вращения Земли составляет 1500 км/ч, что достаточно много.
При катании на американских горках аттракцион, вращение намного медленнее, но организм реагирует на изменение положения тошнотой.
Естественное вращение планеты вокруг собственной оси не влечет никаких видимых последствий для человеческого организма. У некоторых людей может возникнуть вопрос, почему мы не чувствуем вращения земли. Ответ на него заключается в том, что одновременно вращаются атмосфера, океаны.
Все это находится в единой системе, которая остается неподвижно относительно ее обитателей, но двигается относительно других небесных тел.
Вращение планеты — на что влияет?
Постоянное перемещение планеты вокруг собственной оси сопровождается такими явлениями как смена дня и ночи, смена времен года.
Один оборот вокруг собственной оси занимает календарный год. Вокруг солнца Земля оборачивается за 24 часа.
Вся человеческая жизнь поделена на эти временные промежутки. Вращение земли определяет периоды сна и бодрствования.
Следовательно нам позволяет поддерживать организм в тонусе. Любые отклонения, нарушения в режиме, могут вызывать негативные последствия для здоровья.
Вращение Земли вокруг оси оказывает с одной стороны определяющее воздействие на жизнь всех форм жизни, обитающих на планете.
Человек не замечает данное вращение на физическом уровне, не видит движение планеты.
История рассмотрения вопроса древними людьми
Представления о планете, окружающем мире у людей в разные эпохи менялись.
Древние люди не путешествовали, на протяжении веков не покидали своих мест, у них отсутствовали современные телескопы и другие изобретения.
В своих предположениях они опирались на зрение, собственное мышление. Люди вели достаточно простой образ жизни, что создавало предпосылки для примитивной картины мира.
Факт вращение планеты вокруг собственной оси и вокруг Солнца был доказан значительно позднее. Средневековые ученые и астрономы Коперник, Галилей занималась доказательством этого неопровержимого факта, за что им приходилось претерпевать гонения церкви.
Другие ученые также занимались исследование данного вопроса, сегодня вращение Земли никто уже не оспаривает. Об этом знают даже дети.
Снимки из Космоса, видеоролики позволяют убедиться в наличии вращения Земли по орбите собственными глазами.
Почему мы не чувствуем вращения
Другой вопрос, почему люди не ощущают это движение. Вода остается на поверхности, люди не падают, никак не ощущают свое перемещение в пространстве.
Ответит на вопрос поможет теория относительности. Существуют разные системы отсчета, физические законы в которых сохраняются в рамках одной системы координаты. Перемещение в пространстве рассматривается по-другому при переходе в другую систему отсчета.
Вращение Земли можно сравнить с ездой на поезде, когда движение практически не ощущается. Земля и поезд, как известно, используются в качестве систем отсчета в физике. Находящийся в движущемся вагоне пассажир имеет одну систему отсчета, стоящий на станции человек — другую.
Стоящие на перроне человек наблюдает неподвижную платформу и отправляющийся от станции поезд. Находящийся внутри поезда пассажир неподвижен, в движении находится окружающий его мир. Находящиеся в поезде и на перроне люди остаются на месте. В первом случае двигается мир, во втором — поезд.
Вращение Земли воспринимается также, единственное отличие заключается в масштабах явления. Находящиеся внутри системы отсчета планеты люди пребывают в неподвижности, когда стоят на поверхности земли.
Живые организмы не чувствуют вращения земного шара. Вращение планеты заметно только при рассмотрении ее из космоса.
Люди находятся в состоянии едущих в поезде пассажиров. Признаки перемещения в пространстве отсутствуют. Атмосфера Земли перемещается с той же скоростью, что и люди. Движение планеты не влияет на ее обитателей.
Между ездой в поезде и «путешествием» на планете существует определенное отличие. Изменение скорости движения поезда сопровождается кратковременным силовым воздействием на тело человека.
Сила рассчитывается просто — массу тела необходимо умножить на ускорение. При нулевом ускорении, когда поезд перемещается с неизменной скоростью, ускорение равняется нулю, сила также отсутствует.
При ускорении или замедлении движения ускорение меняется, на тело начинается действовать сила. Данное физическое явление проявляется особенно заметно при попытках встать или сесть в период изменения скорости движения поезда. При резком торможении тело сидящего человека также может заметно наклоняться.
Поезда меняют скорость часто, поэтому сила воздействия на тело особенно заметна. Земля двигается с одинаковой скоростью постоянно.
Любые изменения скорости ее вращения по орбите также отражались бы на людях. О том, что планета меняет свое местоположение свидетельствуют смена дня и ночи, перемещение Солнца и Луны, других небесных тел.
Вращение планеты вызывает силу Кориолиса, пол ее воздействием возникают инерционные движения влево в южном полушарии и вправо в северном полушарии.
Эффекты центробежной силы
При следовании круговому движению планеты к телу (человека) должна прилагаться сила. В противном случае под воздействием инерции тело перемещалось быть по прямой линии.
Речь в данном случае ведется о силе тяжести, которая может быть рассмотрена как следующие понятия:
Центробежный эффект слабее силы тяжести (0,02 м/с меньше 9, 81 м/с), именно поэтому люди не чувствуют, как вращается Земля.
Топ заблуждений об астрономии. 2. Земля вращается вокруг Солнца
Да-да, это заблуждение тоже очень широко распространено. Например, в нескольких телепередачах с его помощью проверяли «уровень образованности» граждан. Часть людей отвечала, что Солнце вращается вокруг Земли, и зачислялась в «плохо образованные». Другая же часть утверждала, что это, наоборот, Земля вращается вокруг Солнца. И их записывали в «хорошо образованные». Говорят, вторых было не так уж и много.
По поводу этого вопроса со мной умудрялись спорить даже те люди, которые, по их заверениям, окончили естественно-научные вузы. Хотя вроде бы в самом начале этой вашей физики сообщаются сведения, достаточные для правильного понимания данного явления.
Штука в том, что фраза «Земля вращается вокруг Солнца» совершенно вернá. Однако если к ней добавить «а не наоборот» или даже просто «на самом деле», то она тут же станет неверной: поскольку фраза «Солнце вращается вокруг Земли» верна ровно в той же степени.
Это может поразить воображение, но это так: если один объект вращается вокруг второго, то второй с неизбежностью будет вращаться вокруг первого. Всё зависит о того, с какой точки мы на эти объекты смотрим. Что именно мы будем считать неподвижным: если первый объект, то вокруг него будет вращаться второй, а если второй — вокруг него будет вращаться первый.
Причём траектории их вращения будут абсолютно идентичными.
На иллюстрации красная точка — Солнце. Синяя — Земля. Маленькая зелёная точка — второй фокус эллиптической орбиты Земли.
r — расстояние между фокусами.
По определению эллипса сумма зелёных отрезков равна константе — c. t — коэффициент, меняющийся от 0 до 1, который определяет текущее соотношение расстояний от каждого из фокусов.
Их траектории друг относительно друга, как можно видеть, по форме совершенно идентичные. 
То же самое можно представить и в анимированном виде.
И вот тут мы доходим до более интересной части. Точнее, сразу до целого комплекта интересных частей.
Во-первых, в таком ракурсе неясно, а какие вообще претензии были к Галилею и к Джордано Бруно, которого вообще за что-то такое сожгли.
Во-вторых, возникает вопрос: ну, с выбором абстрактной точки отсчёта-то понятно, однако, как оно на самом деле? На самом деле-то кто вокруг кого вращается?
Начнём, пожалуй, со второго вопроса. Ответ на него: никакого «на самом деле» вообще нет. Во вселенной не существует избранной, «настоящей» системы отсчёта — они все равноправны. Вы можете измерять положение объектов относительно какого вам заблагорассудится другого объекта, и любое такое измерение будет не более «настоящим», чем любое другое.
Этот принцип — один из ключевых принципов физики: все точки отсчёта равны между собой.
Впрочем, по некоторым характеристикам они всё-таки отличаются. И этим иногда ошибочно пользуются, чтобы обосновать «настоящесть» одной системы по сравнению с другой.
Есть системы, в которых выполняется первый закон Ньютона. То есть, если сумма сил (а точнее их равнодействующая), приложенных к телу, равна нулю, то это тело покоится или движется равномерно и прямолинейно. А есть системы, где такое не выполняется.
Примером системы второго типа может быть разгоняющийся поезд: когда вы в нём стоите, вас начинает «тянуть» к хвосту поезда. Хотя, конечно, «на самом деле» это не вас тянет, а поезд из-под вас всё время пытается выехать. Если же он вдруг поедет с постоянной скоростью, тянуть назад вас перестанет, поскольку вы, благодаря сцеплению с полом или со скамейкой, разогнались относительно земли до той же скорости, что и поезд, и теперь с этой скоростью вместе с ним движетесь, или — если считать относительно поезда — не движетесь.
Системы первого типа называются «инерциальными», а второго «неинерциальными».
Так вот, часто можно слышать, будто «на самом деле Земля вращается вокруг Солнца, поскольку система с точкой отсчёта в центре Земли — неинерциальная».
Однако проблема тут в том, что и система, с точкой отсчёта в центре Солнца тоже не инерциальная. И даже с точкой отсчёта в центре масс Земли и Солнца (в виду огромной разницы их масс находящейся, впрочем, довольно близко к центру Солнца).
Потому что Земля с Солнцем не одни. Вокруг них целая куча других звёзд, галактик и, самое главное, других планет Солнечной системы. И вся эта толпа своим присутствием портит красоту картины.
В этом смысле, можно говорить лишь о том, что Солнце — «более инерциальная» система, чем Земля: эффекты от «неинерциальности» в этой системе менее заметны.
И это, правда, так. Однако в ряде случаев эффекты от неинерциальности Земли тоже заметны весьма слабо. Например, когда вы стоите на этой самой Земле и что-то там делаете. Совершенно точно, в таком контексте относительно Земли всё будет гораздо «инерциальнее», чем относительно Солнца.
Да и в целом бо́льшая или меньшая «инерциальность» не делает систему отсчёта «более» или «менее настоящей». Как максимум — более удобной для некоторых расчётов.
Причём именно для некоторых, а не для всех. Да, если взять Солнце за центр, то траектории планет становятся гораздо более понятными, а с центром внутри Земли они очень причудливо выглядят.
Если взять Солнце за центр, то траектории планет понятны, с центром внутри Земли они выглядят очень причудливо.
Однако вот движение Луны более понятно выглядит, если его рассматривать относительно Земли. То же касается и искусственных спутников: рассчитывать параметры их полёта гораздо проще относительно Земли, а не Солнца. И полёт на Луну тоже проще планировать именно в этой системе координат.
А полёт на Марс, например, проще спланировать, если вблизи Земли считать относительно Земли, вблизи Марса — относительно Марса, и только промежуточную его часть — относительно Солнца.
Нет универсально удобной системы отсчёта, как нет «настоящей».
Но за что же тогда сожгли Бруно и затравили Галилея?
Да, собственно, за то, что в те времена всё это было не особо известно. По представлениям тогдашней физики, и, что ещё важнее, по тогдашним религиозным канонам Земля находилась в центре мироздания, поэтому, как тогда казалось, эта самая избранная «настоящая» точка отсчёта была.
Да и планеты со звёздами, в общем-то, основной массой людей воспринимались не как сейчас. Это, кстати, заслуга, в том числе, Галилея с его телескопом и Бруно с его логикой и воображением — в склонении мира к правильному их восприятию.
Однако если Бруно пострадал за свои метафизические воззрения, а не только за пропаганду гелиоцентрической (с Солнцем в центре) системы, то Галилею инквизиция таки вписала в обвинительный приговор именно вот это:
Вследствие рассмотрения твоей вины и сознания твоего в ней присуждаем и объявляем тебя, Галилей, за всё вышеизложенное и исповеданное тобою под сильным подозрением у сего Св. судилища в ереси, как одержимого ложною и противною Священному и Божественному Писанию мыслью, будто Солнце есть центр земной орбиты и не движется от востока к западу, Земля же подвижна и не есть центр Вселенной.
К этому, впрочем, присовокупили ещё и то, что Галилей нарушил прямой запрет на изложение этой мысли, но это не главное.
Главное, что инквизиция банально не поняла основную часть прозрения Галилея. Оно не в том, что Солнце, а не Земля в «центре мира», а в том, что все системы отсчёта равноправны. Этот принцип так и назван в честь него: «Принцип относительности Галилея».
Правда, этот принцип в полной своей форме относился лишь к инерциальным системам отсчёта (в том смысле, что они не просто равноправны, а вообще изнутри неотличимы друг от друга: «как в одной полетит стрела, так и в другой тоже»). Да и про Солнце, как про «чуть более истинный центр», Галилей тоже обмолвился. Но всё-таки в своём понимании устройства мира он продвинулся гораздо дальше, чем его судьи.
Ну а к настоящему моменту физика продвинулась ещё сильнее. И теперь уже понятно, что правильно всё посчитать можно относительно любой точки, и её выбор зависит лишь от задачи — от которой точки её удобнее решать, от той и надо. А «настоящих» попросту нет.
Поэтому те «образованные», которые ответили так, и особенно те, кто их таким способом проверял на образованность, на самом деле не особо-то образованные, а просто заучили наизусть нужную фразу, как заклинание.
Наконец, ещё один нюанс: в природе никто вокруг кого не вращается. Само понятие «вращение» завязано на то, что мы, люди, обладаем памятью, а потому способны заметить, что некоторые явления почти повторяются. Повспоминав расположение планет и звёзд на небе, мы можем вычислить «период повторения» и, например, изобразить эффектным эллипсом, опоясывающим Солнце, траекторию родной Земли. А потом, понаблюдав подольше, нарисовать эллипсы и для других планет тоже. И назвать этот частный случай повторяемости «вращением».
Но вот природа, в отличие от нас, видимо, не помнит своей предыстории. Или, во всяком случае, никак этого не проявляет. Имеет ли тогда смысл пытаться выяснить, а кто вокруг кого вращается «на самом деле»?
Кстати, о более долгих наблюдениях. Чтобы пронаблюдать полный оборот Плутона вокруг Солнца нам бы потребовалось смотреть в небо примерно 248 лет. А его открыли только в 1930-м. И уже успели закрыть обратно.
Как вращается Земля
Наша планета находится в непрерывном движении. Она оборачивается как вокруг собственной оси, так и вокруг Солнца. Но задумывались ли вы, каким образом это происходит? В этой статье вы узнаете, как вращается Земля и что будет, если она остановится.
Что такое земная ось
Земная ось – это условная прямая, которая проходит через три точки: географические полюса и центр планеты. Как бы ни казалось на первый взгляд, земная ось – далеко не вертикальная линия. Она имеет угол наклона около 66 градусов, что объясняет смену сезонов на планете. Когда северное полушарие наклонено ближе к солнцу, на нем начинается лето. В это же время в южном полушарии зима, и наоборот.
При полностью вертикальной оси на Земле не было бы смен пор года, так как вся поверхность получала бы одинаковое количество тепла.
Земную ось не может пошатнуть ни притяжение Солнца, ни Луны или соседних небесных тел. Она постоянно вращается по кругу, по одной и той же траектории, описывая конус. Однако ее направление в пространстве может меняться. Если сегодня северный географический полюс Земли смотрит на Полярную звезду, то через 12 000 лет он развернется в противоположном направлении. И людям уже придется узнавать, где север, по звезде Вега из созвездия Лиры. А спустя еще почти 26 000 лет северный полюс вернется к своему текущему положению.
Смена времен года на нашей планете зависит от расположения ее оси
Помимо смены положения, ось Земли немного смещается в стороны из-за движения планеты. Она может перемещаться на 10-15 сантиметров в год в обе стороны. На это также влияют таяние ледников, уменьшение количества воды, засуха и другие факторы.
Оборот вокруг своей оси
Вам наверняка известно, что наша планета делает один оборот вокруг своей оси за 24 часа (23 часа 56 минут, если быть точнее). Это объясняет смену дня и ночи – какое полушарие (западное или восточное) сейчас повернуто к Солнцу, на том и день. Движется Земля с запада на восток, поэтому наша звезда всегда всходит на востоке и весь день «идет» по небосводу на запад.
Из-за того, что наша звезда всходит на востоке, Японию, как самое восточное государство Евразии и называют «Страной восходящего Солнца».
По причине подобного вращения Земли происходит и отклонение движущихся потоков вещества: вода, воздух и т.д. Таким образом, в северном полушарии вода в реках движется вправо от широт, параллельных экватору, а в южном – влево. Аналогичным образом разнятся абсолютно все потоки: от водоворотов до слива воды в вашей домашней раковине. Вы и сами можете это проверить.
Минутка интересных экспериментов: наберите воду в ванную или умывальник, предварительно закрыв слив. Затем откройте его, и образовавшаяся воронка будет крутиться по часовой стрелке. Если вы, конечно, не живете где-нибудь в южном полушарии.
Вокруг собственной оси планета вращается со скоростью 465 м/с или 1674 км/ч. Но это лишь линейная скорость, которую можно замерить по экватору. При удалении к полюсам этот показатель будет становиться все ниже. На самих географических полюсах линейная скорость вращения Земли полностью отсутствует. Угловая же скорость постоянно в любой точке земного шара и составляет 15 °/ч.
Суточный оборот Земли
Оборот вокруг Солнца
Вращение планеты вокруг нашей звезды происходит не по кругу, а по эллипсу, так как околосолнечная орбита Земли немного вытянута. Среднее расстояние от планеты до Солнца составляет 149,6 млн км.
Земля вращается вокруг Солнца со скоростью около 29,8 км/с. Это значение не постоянное и изменяется в зависимости от текущего положения в пространстве. При максимальном приближении к Солнцу (эта точка орбиты называется перигелий) скорость превышает 30 км/с, а при наибольшем удалении (афелий) – опускается примерно до 29 км/с.
Полный оборот вокруг нашей звезды Земля совершает примерно за 365 суток (обращений вокруг своей оси). Этот период называется одним астрономическим годом.
Календарный год, в отличие от астрономического, не постоянен. Так как за сутки мы принимаем не 23 ч 56 мин, а 24 часа для ровного счета, то за каждые четыре года в календаре накапливается один лишний 366-ой день (29 февраля). Такой год называется високосным.
Так как в космосе отсутствуют понятия верха и низа, сложно сказать, в какую сторону вращается наша планета вокруг Солнца. Но, если условно взглянуть на Солнечную систему «сверху» (с той стороны, где у Земли располагается северный полюс), то вращение будет происходить против часовой стрелки.
Годовой оборот Земли
Некоторые наверняка хоть раз задавались вопросом, почему мы не ощущаем вращения планеты ни вокруг своей оси, ни вокруг Солнца. Ответ на него достаточно прост: потому что все объекты вокруг нас движутся с нами. Представьте себя на борту очень плавного самолета или поезда. Все предметы вокруг вас остаются неподвижны, пока вы движетесь с постоянной скоростью, не ускоряясь и не замедляясь слишком сильно. Узнать, что вы находитесь в движении, в таком случае можно, выглянув в окно. Окружение там будет постоянно меняться, так как оно, в отличие от предметов внутри поезда/самолета не движется вместе с вами.
Что будет, если земля остановится
Представьте, что вы едете в автомобиле со скоростью свыше 1500 км/ч. Что будет при его резком торможении? Правильно, вы по инерции вылетите через лобовое стекло на той же скорости. То же самое произойдет и с людьми, и всеми другими существами и объектами на Земле, если ее вращение вокруг своей оси вдруг прекратится. Все мы впечатаемся в ближайшие горные массивы, а океаны всколыхнуться так, что огромную часть суши просто смоет невиданной силы цунами.
Но даже если замедление будет происходить постепенно, и все останутся живы, то все равно ненадолго, потому что:
Если при этом Земля продолжит вращаться вокруг Солнца, то сутки будут длиться год, а день и ночь – по шесть месяцев. Солнце начнет всходить не на востоке, а на западе, но это будет меньшая из наших проблем.
Когда гигантский цунами, смывающий все на своем пути, утихнет, вода начнет убывать от экватора к полюсам. Сегодня Земля не имеет формы идеального шара и немного сплющена у полюсов под воздействием центробежных сил. Но после остановки эти силы действовать перестанут, и вода из океанов сместится к полюсам, затопив ближайшую сушу и оставив один сплошной материк посередине, большая часть которого сегодня является океанским дном.
Магнитное поле Земли тоже исчезнет, а без него у планеты не будет защиты от радиоактивных космических ветров, которые вскоре уничтожат ту небольшую часть живых организмов, которым посчастливилось выжить после остановки. И в качестве вишенки на этом торте грусти – из-за исчезновения магнитного поля на Земле пропадут и полярные сияния.
Если же Земля перестанет вращаться и вокруг Солнца, то не будет даже той шестимесячной смены дня и ночи. Одно полушарие навсегда превратится в засушливую пустыню, а другая – в вечную мерзлоту. Примерно то же самое сегодня можно наблюдать на Меркурии. Но там это обусловлено близким расположением к Солнцу и очень медленным движением вокруг своей оси.