Почему мы не чувствуем вращения земли вокруг солнца

Почему мы не чувствуем, что Земля вращается?

Мы этого не чувствуем, но Земля вращается сама по себе. Например, точка, расположенная на экваторе, проходит около 1 670 км в час!

Мы не ощущаем вращения Земли, но это не мешает объектам на ее поверхности сообщать о ее движении. Вращение Земли вызывает силу Кориолиса, которая отклоняет инерционные движения вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Таким образом, благодаря маятнику, подвешенному под куполом Пантеона в Париже, Леон Фуко продемонстрировал вращение Земли в 1851 году.

Скорость вращения Земли, безусловно, относительно высока. Однако важно то, что эта скорость постоянна. Вращение Земли происходит равномерно, что не вызывает никаких особых ощущений. Когда вы сидите в поезде и он движется с крейсерской скоростью, вы ничего не чувствуете, даже если это высокоскоростной поезд. Физически можно почувствовать только ускорение и торможение. В эти моменты силы тянут нас к нашему месту или отталкивают от него.

Эффекты центробежной силы

Для того чтобы следовать круговому движению Земли, к телу должна быть приложена сила. В противном случае принцип инерции заставлял бы нас двигаться по прямой линии. Речь идет о силе тяжести, которую можно разложить на два понятия:

• сила тяжести (отвечающая за ускорение 9,81 м/с 2 ), возникающая из-за массы Земли и притягивающая нас к ее центру;
• центробежная сила (отвечающая за ускорение около 0,02 м/с 2 ), возникающая в результате вращения Земли и стремящаяся вытолкнуть нас из нее.

Чтобы почувствовать вращение Земли, центробежный эффект должен быть сильнее силы тяжести.

Источник

Почему мы не ощущаем вращение нашей планеты?

Давайте быть честными. Наверняка Вы прочитали вопрос и подумали: да потому что скорость ее вращения постоянна! Ответ правильный. Но… сядьте в вращающееся кресло и сделайте один оборот. Вы несомненно почувствуете, что приходится прикладывать усилия, чтобы удержать равновесие. Итак, тут очевидно присутствует какая-то мощная магия. Именно с ее помощью мы перестали чувствовать вращение Земли.

Давайте уточним, о чем идет речь

Давайте удостоверимся, что всем понятно, о чем идет речь в этой статье. Как мы уже выяснили, мы не замечаем движения нашей планеты (ни вращения, ни перемещения в пространстве), потому что оно имеет постоянную скорость. Что мы действительно ощущаем — это эффекты, вызванные ускорением или замедлением. Например в самолете, который разгоняется, чтобы взлететь, Вы чувствуете, что Вас вдавливает в кресло. Земля вращается (1675 км/ч на экваторе) и движется по орбите (107 826 км/ч) с постоянной скоростью. Поэтому мы просто этого не замечаем.

Но давайте остановимся на минуту, чтобы подумать о самом вращении. Как вы знаете, первый закон Ньютона гласит:

Каждое тело остается в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, если оно не вынуждено изменять свое состояние с помощью сил, прилагаемых к нему.

Конечно, это уже произошло с нами. Когда мы вращаемся вместе с Землей, возникает сила, которая хочет выбросить нас в космос. Но она очень слаба. И составляет всего 0,3% от силы тяжести, которая удерживает нас на Земле. Другими словами, если бы Земля не вращалась, вы бы весили на 0,3% больше.

Мы уже разобрались, почему мы не подвергаемся постоянному риску вылететь в космос. Но давайте вернемся к повороту кресла … почему мы не замечаем такого же эффекта при вращении Земли? Так происходит потому, что хотя скорость ее вращения очень высока, Земля едва поворачивается на 15 градусов каждый час. Или, что то же самое, поворачивается на 0,004 градуса в секунду. Это значительно ниже порога чувствительности нашего внутреннего уха. И мы просто не ощущаем этого. Другими словами, если бы вы могли повернуть кресло на такой маленькой скорости, Вы бы этого тоже не заметили.

Что будет, если Земля вдруг перестанет вращаться?

Это абсолютно невозможно. Так что не волнуйтесь, это просто фантазия.

Если бы Земля перестала вращаться, все, что находится на ее поверхности, будет сброшено в сторону со скоростью более 1600 км/час (на экваторе). Эта скорость будет все меньше и меньше, чем ближе Вы будете находится к полюсу. На широте 80º скорость будет только 290 км/ч. А на самом полюсе Вы вряд вообще что-то почувствуете.

Идеальная сфера без времен года

Без вращательного движения Земли день длился бы 6 месяцев. А ночь — еще 6 месяцев. Это имело бы катастрофические последствия для животных и растений. И, скорее всего, для нас тоже. Кроме того, планета стала бы почти идеальной сферической. Без вращения небольшая деформация в районе полюсов исчезла бы. Это может показаться мелочью и абсолютно безобидной вещью, но на самом деле это была бы большая проблема. Фактически, у нас был бы только один континент. Океаны перераспределили бы свои акватории и затопили бы многие районы планеты.

И, к тому же, у нас больше не будет времен года… К счастью, нам с Вами не о чем беспокоиться.

Источник

Почему мы не ощущаем быстрого вращения Земли вокруг оси?

Вы можете сидеть на диванчике, лежать на кровати или просто застыть на одном месте. Но вы все равно движетесь! Более того, вы мчитесь с огромной скоростью вместе с планетой, вращаясь вокруг оси. Но почему мы этого не замечаем?

Хоть вы и не чувствуете этого, но наша планета с атмосферой постоянно вращается. Скорость осевого вращения составляет около 1675 км/ч (на экваторе). То есть, читая эту статью, вы движетесь при ускорении в 465 м/с! Этот показатель будет немного сокращаться, если приблизитесь к одному из полюсов.

Графическое изображение оси вращения Земли

Как же мы можем не замечать таких скоростей? Все дело в природе самого движения планеты. Давайте представим, что мы оказались в самолете, который плавно летит с постоянной скоростью при одинаковой высоте. Вы можете попросить стакан воды, который не промчится мимо вас, или пройтись по салону.

Ощутить полет получится лишь в том случае, если выгляните в иллюминатор и увидите, как проноситесь над городом или облаками. Почему вы не чувствуете полета внутри? Потому что вы, самолет и все внутри летят с одинаковой скоростью.

Эта же схема срабатывает и осевым движением Земли. Наш мир выполняет один оборот за 23 часа и 56 минут. Вращение происходит непрерывно и с почти стабильной скоростью. И в принципе вы можете ощутить вращение за счет дуновения ветра на лицо. Однако и здесь все не так четко, ведь атмосфера вращается вместе с планетой.

Скорость вращения Земли в различных точках земного шара

Итак, мы не способны ощутить движение планеты. Но мы бы точно почувствовали изменение скорости, замедление или остановку. Просто представьте, что вы мчитесь на полной скорости и резко нажали на тормоз. Вас бы выбросило вперед со всем содержимым.

Причем, если планета остановится, а атмосфера продолжит вращаться по инерции с той же скоростью (465 м/с), то она просто снесет все с поверхности. Хоть мы и не замечаем вращение, однако исследователям и баллистикам приходится учитывать этот фактор в своих расчетах.

Эволюция Солнечной системы

Почему же Земля вращается? Если коротко, то планете просто не мешают это делать. Солнечная система возникла из коллапсирующего пылевого облака, которое стало уплощенным аккреционным диском с выпуклостью в центре. Все объекты внутри начали вращаться и продолжают это делать миллиарды лет, если на них не повлиять с помощью удара или какого-то катастрофического события.

Кстати, однажды Земля все же замедлится. Луна постепенно отдаляется от нас, поэтому сутки будут увеличиться до 25 часов и т.д. Но это происходит настолько медленно и естественно, что живые организмы успеют адаптироваться и снова не ощутят, с какой огромной скоростью раскручивается родная планета вокруг оси в космическом пространстве.

Источник

Спросите Итана: почему мы не чувствуем, как Земля летит сквозь космос?

Отправляющийся на Меркурий космический аппарат “Мессенджер” смог сделать несколько потрясающе красивых фотографий Земли, закладывая гравитационную петлю вокруг своей родной планеты 2 августа 2005 года. Несколько сотен изображений, сделанных широкоугольной камерой двойной системы получения изображений корабля (MDIS) были соединены в фильм

Наша планета – не неподвижное место, которое мы ощущаем под ногами, а тело, движущееся по невероятно сложному маршруту по Вселенной. Мы вращаемся вокруг своей оси каждые 24 часа, вращаемся вокруг Солнца раз в год, при этом вся Солнечная система вращается со скоростью 220 км/с вокруг центра Млечного пути, который ускоряется в направлении Андромеды в местной группе галактик, которая двигается относительно остаточного излучения Большого взрыва. Очень насыщенное космическое движение! Но при этом мы его совсем не чувствуем. Это беспокоит многих людей, включая читательницу, которая спрашивает:

Мне очень нужна ваша помощь! Пожалуйста, помогите мне объяснить моему мужу, почему мы не чувствуем, как Земля летит сквозь космос?

Есть простая причина, по которой мы не ощущаем этого движения телом, однако она не будет интуитивно понятной всем, привыкшим ощущать мир, живя на поверхности Земли.

Высуньте конечности из движущейся машины, и почувствуете силу проносящегося мимо воздуха. При удвоении скорости сила учетверяется. Но если вы покоитесь относительно воздуха, то никакой силы не ощущаете

Если вы находитесь в машине, движущейся со скоростью 25 км/ч, и решите высунуть в окно конечность, вы почувствуете умеренный ветер. Конечно, чем быстрее вы едете, тем больше будет действующая на вас сила, но то, как вы её ощущаете, не обязательно будет интуитивным. Если вы разгонитесь до 50 км/ч, сила, действующая на вашу конечность, будет в четыре раза больше, чем на скорости в 25 км/ч; если вы разгонитесь до 100 км/ч, то сила увеличится уже в 16 раз.

Однако эта сила существует только из-за того, что ваша рука движется относительно молекул воздуха, с которыми она сталкивается. Если бы окна вашей машины были бы закрыты, ваша рука не чувствовала бы никакой силы. Воздух внутри машины неподвижен относительно вашего тела. Только если два объекта движутся относительно друг друга, вы можете чувствовать силу.

Точная модель движения планет вокруг Солнца, движущегося сквозь Галактику. Отметьте, что все планеты остаются в одной плоскости и не отстают от Солнца

Когда Земля движется по орбите вокруг Солнца, или когда Солнечная система вращается вокруг центра Галактики, или когда наша Галактика движется относительно других галактик в местной группе, или когда местная группа движется относительно остальной Вселенной, на наши тела не действуют никакие силы, которые мы могли бы почувствовать.

Не существует датчика силы, который мы могли бы применить, чтобы обнаружить влияние этого движения, и всё из-за простой причины: всё, что воздействует на наши тела и заставляет нас ускоряться, пропорционально воздействует и на Землю, заставляя её ускоряться точно так же. Точно так же, как вы не чувствуете езды в плавно едущей машине, когда в ней подняты окна, вы не чувствуете, как Земля движется по Вселенной, пока вы связаны с Землёй. И это выполняется на всех масштабах, которые вы можете себе представить, вплоть до всей Вселенной.

Отталкивающие и притягивающие эффекты более плотных и более разреженных участков Млечного пути. Их общий эффект известен под именем дипольного отталкивателя. Хотя наша местная группа движется со скоростью 600 км/с относительно остаточного свечения Большого взрыва, мы его не чувствуем, поскольку нет никакого относительного движения между нашими телами и Землёй.

На самом деле эта история ещё глубже, как впервые понял Эйнштейн более 100 лет назад. Он понял, назвав это откровение “самой счастливой мыслью”, что любое изменение в движении объекта покажется ему ускорением, и что все формы постоянного ускорения, включая гравитацию, невозможно отличить друг от друга.

Сегодня мы называем это принципом эквивалентности Эйнштейна, и он сообщает нам, что в любой ускоренной системе отсчёта никакой объект, являющийся её частью, не может определить причину её ускорения. Иными словами, если вы являетесь частью Земли, а Земля ускоряется, то и вы ускоряетесь тоже, и не сможете почувствовать влияния никаких из различных причин этого.

Впервые это понял Галилей, сообразивший, что шар, падающий с Пизанской башни, будет падать строго вниз, и не будет отставать от Земли во время её вращения, поскольку атмосфера Земли движется вместе с нашей планетой.

Шар одинаково падает как в ускоряющейся ракете, так и на Земле – это демонстрирует принцип эквивалентности Эйнштейна

Это явление останется верным, даже если вы будете не на Земле! Если вы попадёте в космос – к примеру, на Международную космическую станцию – вы также будете ускоряться под влиянием всего, что движет вас по Вселенной. Вас будет притягивать Земля; Солнце и планеты; оставшаяся часть Галактики и Вселенной тоже будут оказывать на вас гравитационное влияние.

Эти силы заставляют вас ускоряться. Однако те же силы также заставляют все окружающие вас объекты, включая других астронавтов, неодушевлённые объекты и саму МКС ускоряться так же, как и вас. Вы будете ощущать “свободное падение”, как и все остальные находящиеся там объекты. Относительно вашего окружения на вас не будут действовать силы, и вы не будете ощущать ускорения.

Астронавты и фрукты на борту МКС. Гравитацию никто не отменял, но всё – включая корабль – ускоряется одинаково, в результате чего ощущается нулевая гравитация. МКС – пример инерциальной системы отсчёта

Однако некоторые исключения вы можете обнаружить, хотя вряд ли ваше тело будет настолько чувствительным. Существуют силы, связанные с тем, что Земля – крупный трёхмерный объект, а мы расположены только в одной его точке на поверхности. Относительно Земли мы ощущаем некоторые силы не так, как в целом их ощущает вся Земля.

Зарегистрируйтесь с промокодом в системе каршеринга, и на ваш счёт зачислят бонусы.

Оплатите подписку, и реклама отключится

Одно из исключений – приливные силы. Вы и сами являетесь трёхмерным объектом. Ваши ступни на земле оказываются чуть ближе к центру Земли, чем голова, то есть, на ваши ступни действует чуть большая гравитация. Эта разница, возможно, будет незначительной для того, чтобы вы смогли её заметить, однако можно придумать эксперимент, достаточно чувствительный к крохотной разнице в воздействиях гравитации. Первым экспериментом, показавшим эту разницу, стал эксперимент Паунда и Ребки, ставший одним из классических тестов теории гравитации Эйнштейна, и прекрасно её подтвердивший.

Физик Глен Ребка в нижней части башен Джефферсона в Гарвардском университете, звонит профессору Паунду по телефону во время настройки эксперимента Паунда-Ребки

Ещё один эффект – приливы самой Земли. Земля вращается, Луна притягивает как кору Земли, так и окружающие её океаны. Во время вращения притяжение Луны в каждой точке поверхности меняется, из-за чего океаны формируют утолщения.

И хотя лично вы недостаточно чувствительны для обнаружения этих изменений в силе, вы легко можете наблюдать приливы и отливы при вращении Земли. То, что у нас получается два вздутия океана, и то, что Земля делает один оборот в день, означает, что у нас каждый день происходит два прилива и два отлива. Вы не можете чувствовать приливные силы телом, но можете видеть их действие на берегу.

Луна не только оказывает приливное воздействие на Землю, но и тормозит её вращение, что увеличивает день.

Наконец, вращение Земли приводит к появлению особой силы, которую может обнаружить всё, что находится на её поверхности: силы Кориолиса. Поскольку Земля вращается относительно неподвижной точки (оси), точки на её поверхности на разных широтах испытывают небольшую силу.

Максимальной эта сила будет на Северном и Южном полюсах, и находящийся там объект повернулся бы на 360 градусов относительно объекта не на поверхности Земли. Но два полушария планеты вращаются в разных направлениях – на Северном полюсе ощущается вращение против часовой стрелки, а на Южном полюсе – по часовой. Для наблюдателя на экваторе сила падает до нуля, а на других широтах ощущается только частичное вращение.

Воздействие силы Кориолиса на маятник, качающийся на 45 градусах северной широты. На полный поворот маятника уходит два полных поворота Земли.

Впервые такой эксперимент драматически обставил Леон Фуко во Франции в 1851 году, привязав огромный вес на длинную верёвку, и подвесив её к потолку Пантеона в Париже. Маятник отпустили качаться по прямой и наблюдали за ним в течение дня. Через несколько часов стало ясно, что маятник двигается не просто вперёд и назад, но вращается по отношению к Пантеону.

Это было неоспоримое доказательство вращения Земли, реальности силы Кориолиса, и что вращение Земли можно продемонстрировать прямым и ясным экспериментом.

Маятник Фуко, выставляемый в Городе наук в Валенсии (Испания). Качаясь в течение дня, и вращаясь, он сбивает расположенные на полу колышки.

Силовые датчики нашего человеческого тела примитивны и работают на очень малых промежутках. Для ощущения вращения Земли требуются огромные кумулятивные эффекты, накапливающиеся в течение целого дня, и точные измерения, далеко выходящие за рамки возможностей наших тел.

Но это движение реально, и мы не чувствуем его не потому, что не движемся, но потому, что наше тело находится в постоянном и единообразном движении вместе с Землёй. Если бы что-либо оказало на вас не такое воздействие, как на Землю, вы бы сразу это почувствовали. Но в ином случае вам потребуются куда как более точные инструменты, чем простое тело человека. В целом, наука заключается именно в этом: в поиске способов, выходящих за пределы обычных органов чувств, помогающих нам изучать и исследовать Вселенную. Земля движется, и увидеть это вы можете при помощи маятника Фуко!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник