Время и вращение Земли
Земля не стоит на месте, а находится в непрерывном движении.
Вращение Земли вокруг Солнца — определяющий процесс, от которого зависит наличие жизни на планете. От того, какой стороной планета повернута и какое место занимает в Солнечной системе, зависят погодные условия, стабильность атмосферы, биосферы и другие важные условия для жизни организмов.
Именно потому, что Земля вращается вокруг Солнца и в то же самое время вокруг своей собственной оси, абсолютно на всех участках данной планеты происходит периодическая смена дня и ночи, а также последовательная смена четырех времен года.
Происхождение вращения Земли
Самая распространенная теория объясняет это процессами, шедшими во времена образования планет. Облака космической пыли «сбивались в кучу», образуя зародыши планет, к ним притягивались другие более или менее крупные космические тела. Столкновения с этими телами и могли придать вращение будущим планетам. А дальше планеты продолжали вращаться по инерции.
Почему Земля не падает на Солнце?
Когда Земля вращается вокруг Солнца, вырабатывается центробежная сила, которая пытается постоянно отбросить нашу планету. Но у неё это не получится. А всё потому, что Земля всегда движется вокруг светила с одинаковой скоростью и находится от него на безопасном расстоянии, соотносимом с центробежной силой, с которой Землю и пытаются выбить с орбиты. Вот почему Земля не падает на Солнце и не улетает в космос, а продолжает двигаться по заданной траектории.
Вращение Земли вокруг своей оси
Планета делает обороты вокруг самой себя по направлению с запада на восток. Мы не ощущаем этого процесса потому, что все предметы движутся одновременно и параллельно друг другу вместе с космическим телом. Во время вращения Земли вокруг своей оси остаются неподвижными только две точки: Северный и Южный полюса. Если их соединить воображаемой линией, то получится ось, вокруг которой вращается Земля.
Земная ось не перпендикулярна, а находится под углом 23,5° к земной орбите.
Осевое вращение Земли вокруг Солнца
Один такой оборот Земли называется сутками и длится 24 часа, точнее — 23 часа 56 минут и несколько секунд. Движение планеты происходит с запада на восток. Это явление объясняет смену дня и ночи: день наблюдается на той половине земного шара, которая освещается Солнцем, а ночь — на теневой стороне.
Сутки делятся на 24 часа (1440 минут, или 86 400 секунд) и условно делятся на четыре характерных интервала — утро, день, вечер и ночь.
Календарные сутки составляют недели, месяцы.
Вращение планеты имеет такие особенности и последствия:
- Если смотреть с Северного полюса, то планета вращается против часовой стрелки.
- Угол вращения составляет 15 градусов в час и в любой точке Земли одинаков.
- Линейная скорость оборотов по всей территории планеты неоднородна. На полюсах она равна нулю и по мере приближения к экватору увеличивается Наглядно это выглядит следующим образом. Город Кито находится вблизи линии экватора, значит, он и его жители незаметно для себя совершают вместе с Землёй поворот на скорости 465 м/с. А вот скорость вращения москвичей, проживающих гораздо севернее экватора, будет почти в два раза меньше: 260 м/с
- На экваторе скорость вращения составляет примерно 1668 км/ч.
Истинное и среднее солнечное время
Местное истинное солнечное время определяется положением Солнца. Вследствие того, что орбита, по которой Земля движется вокруг Солнца, не является окружностью, а ось Земли имеет наклон (из-за чего на Земле происходит смена времен года), истинное солнечное время неравномерно. Максимальная разница в продолжительности истинных солнечных суток в течение года составляет примерно 50 с , а отклонение времени начала суток от его среднего значения может достигать 16 мин.
Точно местное истинное солнечное время можно узнать, измерив специальным астрономическим инструментом часовой угол Солнца. Приблизительно солнечное время можно узнать по солнечным часам (низкая точность которых обусловлена размытостью тени).
Местное истинное солнечное время использовалось в жизни обычного человека примерно до XVIII века. К концу XVIII века широкое распространение получили механические часы, конструкция которых всё более совершенствовалась. Различные государства постепенно начали пользоваться средним солнечным временем, предпочитая его истинному. Так в Женеве оно было введено с 1780, в Лондоне — с 1792, в Берлине — с 1810, в Париже — с 1816 года .
В настоящее время местное истинное солнечное время используется в основном астрономами. В широком распространении оно потеряло актуальность в конце XIX — начале XX века в связи с введением системы часовых поясов и поясного времени.
Интересный факт. Ученые обнаружили пятилетние циклы ускорения и замедления в обращении Земли вокруг оси, и каждый последний «медленный» год чаще всего сопровождается всплеском количества землетрясений во всем мире. Прямая причинно-следственная связь этого еще не выявлена, но такие циклы могут стать инструментом прогнозирования роста сейсмической активности.
Вращение Земли вокруг Солнца
Наша планета пятая по величине и третья по удаленности от Солнца. Она сформировалась из элементов солнечной туманности около 4,55 млрд лет назад.Обращение планеты по отношению к центральной точке нашей системы происходит по эллиптической орбите на среднем расстоянии от центра системы почти 149,6 млн км со средней орбитальной скоростью примерно 29,8 км/с.
Пока Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, она успевает сделать примерно 365,25 своего собственного витка. Столько дней входит в 1 астрономический год.
Вращение Земли вокруг Солнца
Значение скорости изменяется в зависимости от расположения нашей планеты в космическом пространстве: находясь в ближайшей к Солнцу точке (она называется перигелием), это небесное тело движется быстрее — более 30 км/с, в афелии (наиболее удаленной от светила позиции) — медленнее, около 29,3 км/с. Такой цикл Земля проходит бесконечно, и от точности соблюдения траектории зависит жизнь на планете.
Чередование времен года
Совершая оборот вокруг Солнца, Земля движется по направлению с запада на восток. Во время своего путешествия это небесное тело не меняет угол наклона, поэтому на определенном участке орбиты она полностью обращена какой-то одной стороной. Этот период на планете воспринимается живым миром как лето, а на необращенной к Солнцу стороне в это время года будет царить зима. Благодаря постоянному движению на планете происходит смена сезонов.
Два раза в году на обоих Полушариях планеты устанавливается относительно одинаковое сезонное состояние. Земля в это время повернута к Солнцу таким образом, что оно равномерно освещает ее поверхность. Это происходит осенью и весной в дни равноденствия.
Високосный год
Земля делает один оборот вокруг собственной оси примерно за 23 часа 56 минут, а один оборот вокруг Солнца происходит за 365 дней и 6 часов. Эта разница периодов постепенно накапливается и один раз в 4 года у нас в календаре появляется лишний день (29 февраля), и такой год называется високосным.
Также на данный процесс оказывает определенное воздействие располагающаяся в непосредственной близости Луна, под действием гравитационного поля которой вращение Земли постепенно замедляется, а это свою очередь удлиняет сутки примерно на одну тысячную каждые 100 лет.
Что такое год?
Изначально под годом подразумевался полный цикл смен времён года (зима, весна, лето, осень). Лишь после создания гелиоцентрической теории было доказано, что понятие года неразрывно связано с вращением Земли вокруг Солнца (а также наклоном земной оси). Для повышения точности вычисления траекторий небесных тел и решения других астрономических задач необходимо было чёткое определение термина «год», в результате чего на свет появилось несколько его трактовок:
- Тропический год: временной отрезок, за который Солнце возвращается в изначальное положение на небесной сфере (с точки зрения наблюдателя на поверхности Земли). Продолжительность – 365 дней 5 часов 48 минут 45.19 секунд (незначительно меняется каждый год).
- Сидерический: временной отрезок, за который Земля делает полный оборот вокруг Солнца и возвращается в начальную точку (отсчёт ведётся относительно звёзд, положение которых на небесной сфере изменяется очень медленно). Продолжительность — 365 дней 6 часов 9 минут 8,97 секунд.
- Аномалистический год: временной отрезок, за который наша планета возвращается в определённую точку собственной орбиты – перицентр. Продолжительность – 365 дней 6 часов 13 минут 52,6 секунд.
- Календарный год: временной отрезок, приближённо обозначающий полный сезонный цикл. Продолжительность 365 дней (в григорианском календаре).
Линия перемены дат
Земля вращается вокруг оси с запада на восток. При этом мореплаватели во главе с Магелланом придерживались противоположного направления. Они обогнули планету с востока на запад, увидев на один восход солнца меньше, чем за время путешествия встретили в Европе. Для того чтобы подобная досадная путаница не возникала каждый раз, когда кто-то решит обойти вокруг света, была проведена линия перемены дат.
Она практически полностью проходит по меридиану 180º и является границей, где время суток остается одинаковым, но изменяется календарная дата.
Например, если к западу от линии на календаре 18 мая, то к востоку — еще 17-е. При этом и там, и там часы показывают примерно одно и то же время.
В отличие от нулевого меридиана линия перемены дат практически не попадает на территорию суши. Благодаря этому в большинстве случаев при перемещении по планете не приходится вычитать или прибавлять один день. Как уже было сказано, основная часть линии совпадает с меридианом 180º. Она соединяет два полюса, попадая на сушу только в Антарктиде.
Правило
Смену дат необходимо проводить при пересечении линии. Если корабль движется с востока на запад, то его команде нужно увеличить календарное число на один. В случае перемещения в обратном направлении оно уменьшается. На отрезке, где временная граница отклоняется, огибая острова Океании, команда вправе менять дату, лишь преодолев меридиан 180º, если судно не будет заходить в один из портов, то есть не возникнет необходимость синхронизации с местным временем.
Получается, что при пересечении линии в определенном направлении можно дважды прожить один и тот же день. Некоторые романтики подгадывают такое путешествие под знаменательные даты: годовщину свадьбы, день рождения.
По своей сути, линия перемены дат лишь условная граница. В ее основе не лежат какие-то физические закономерности. Линия создана для удобства международного общения. Смена одной даты на другую при пересечении этой границы похожа на перевод часов при переходе на летнее или зимнее время. Эти действия помогают человеку соотнести свое движение или деятельность с космическими процессами, но напрямую из них не вытекают.
Видео
Источник
Год земной
Год [править]Материал из Википедии — свободной энциклопедииПерейти к: навигация, поиск Год — единица измерения времени, в большинстве случаев приблизительно равная обороту Земли вокруг Солнца.
Содержание [убрать]
1 Астрономические и календарные определения года
1.1 Астрономические годы
1.2 Календарные годы
2 Различные продолжительности года (одним списком)
3 Кратные и дольные единицы
4 См. также
5 Примечания
[править] Астрономические и календарные определения годаАстрономические определения года основываются на периоде между повторениями различных астрономических событий, связанных с орбитальным движением Земли вокруг Солнца. Эти периоды представляют собой вещественные числа, то есть не содержат целого числа суток. Календарные годы, наоборот, должны содержать только целое количество суток — для обеспечения хозяйственной деятельности.
[править] Астрономические годытропический год — период движения среднего Солнца за который его долгота увеличивается на 360 градусов, то есть 1 оборот (долгота считается от точки весеннего равноденствия). Именно этот период определяет смену времён года. Устаревшим, менее точным, но более понятным является определение тропического года как периода между двумя последовательными прохождениями Солнцем точки весеннего равноденствия;
сидерический год — период орбитального движения Земли вокруг солнца в инерциальной системе отсчёта (относительно «неподвижных звёзд»);
аномалистический год — период обращения Земли относительно точек её эллиптической орбиты, называемых апсидами (перигелия и афелия) — перицентр, где Земля находится ближе всего к Солнцу (3 января в 2011 г.), и апоцентр, где Земля является наиболее удаленна от Солнца (4 июля в 2011 г.). Аномалистический год обычно определяется как время между пересечениями перицентра. Его средняя продолжительность 365.259636 дней (365 д 6 ч 13 мин 52,6 с) (в эпоху J2011.0).
[править] Календарные годыКалендарный год в григорианском и юлианском календарях равен 365 суток в невисокосные годы и 366 суток в високосные годы. Средняя же продолжительность года составляет 365,2425 суток для Григорианского и 365,25 суток для Юлианского календарей.
Исламский календарь содержит 353, 354 или 355 суток — 12 лунных месяцев. Средняя продолжительность года — 354,37 суток, что меньше тропического года и поэтому мусульманские праздники «кочуют» по временам года.
Еврейский календарь содержит 353, 354 или 355 суток в простом году и 383, 384 или 385 суток в високосном году. Средняя продолжительность года — 365,2468 суток, что близко к тропическому году.
В связи с тем, что параметры орбиты Земли и ориентация её оси вращения по отношению к эклиптике медленно изменяются со временем, эти определения года слегка отличаются. Ситуация усложняется, если определение года привязывается к суточному вращению Земли относительно Солнца (солнечные календари) или к взаимному положению Луны и Солнца относительно Земли (лунно-солнечные календари). Поскольку период обращения Земли вокруг Солнца (в любом определении), средний период осевого обращения Земли по отношению к Солнцу (средние солнечные сутки) и периоды обращения Луны вокруг Земли (сидерический, синодический, драконический месяцы) не соотносятся в точной пропорции, во всех существующих календарях приходится вводить те или иные поправки (високосные дни, дополнительные месяцы и т. п.), чтобы сохранить соизмеримость единиц счёта времени, основанных на природных астрономических циклах (года, лунного месяца, солнечных суток).
[править] Различные продолжительности года (одним списком)346,620047 дня — драконический год, промежуток времени, по истечении которого Солнце возвращается к тому же узлу лунной орбиты.
353, 354 или 355 дней — продолжительность невисокосных лет в некоторых лунно-солнечных календарях.
354,37 дней — лунный год, 12 лунных месяцев; средняя длина года в лунных календарях.
365 дней — невисокосный год во многих солнечных календарях; 31 536 000 с.
365,242199 дня — средний тропический год (усреднённый по всем точкам эклиптики промежуток времени, в течение которого Солнце возвращается в прежнюю позицию относительно эклиптики и земного экватора) на эпоху 2000 года.
365,24220 дня — средний тропический год на эпоху 1900,0.
365,24222 дня — средняя продолжительность года в новоюлианском календаре.
365,24(24) дня — средняя продолжительность года в иранском календаре, разработанном Омаром Хайамом.
365,2424 дня — средний интервал между двумя весенними равноденствиями на эпоху 2000 года.
365,2425 дня (точно) — средняя продолжительность года в григорианском календаре.
365,25 дня (точно) — юлианский год, средняя продолжительность года в юлианском календаре; равен точно 31 557 600 секунд СИ, используется в определении светового года. В юлианских годах выражаются периоды полураспада долгоживущих радионуклидов.
365,2564 дня — сидерический (звёздный) год; период обращения Земли вокруг Солнца относительно неподвижных звёзд.
365,2568983 дня — гауссов год, период обращения по невозмущённой круговой орбите радиусом в 1 астрономическую единицу материальной точки с пренебрежимо малой массой вокруг точечного объекта с массой в 1 массу Солнца.
365,259641 дня — аномалистический год, промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Земли через перигелий.
366 дней — високосный год во многих солнечных календарях; 31 622 400 с.
383, 384 или 385 дней — продолжительность високосного года в некоторых лунно-солнечных календарях.
383,9 дня — 13 лунных месяцев; високосный год в некоторых лунно-солнечных календарях.
В этих определениях 1 день равен 86 400 (24;60;60) с, а секунда является единицей СИ, определённой на основании атомного стандарта, не связанного с какими-либо астрономическими периодами. Это уточнение важно, так как, например, средние солнечные сутки и секунда, определённая через них, не являются постоянными величинами.
[править] Кратные и дольные единицыИногда используются кратные единицы килогод, мегагод, гигагод и т. д. (соответственно тысяча, миллион, миллиард… лет), с числительным употребляются в счётной форме «килоле;т», «мегале;т», «гигале;т» (например: пять мегалет). Кроме того, используются единицы столетие (век) и тысячелетие. Применение дольных единиц не зафиксировано, кроме единиц «полугодие» и «квартал».
В англоязычной научной литературе применяются сокращенные обозначения для тысяч лет (kyr или ka), миллионов лет (Myr или Ma), миллиардов лет (Gyr или Ga) и т. д., где «yr» — сокращение от англ. year, «a» — от лат. annum.
Источник