Die Neigung der Rotationsachse der Erde ist. Rotation der Erde. Theorie über Magnetfelder

Fünftgrößter Planet Sonnensystem- Die vor 4,54 Milliarden Jahren aus protoplanetarem Staub und Gas entstandene Erde hat die Form einer nicht ganz regelmäßigen Kugel und dreht sich nicht nur um die Sonne in einer Umlaufbahn in Form einer schwach ausgeprägten Ellipse mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 108.000 km/h, sondern auch um die eigene Achse. Die Drehung erfolgt vom Nordpol aus gesehen in Richtung von West nach Ost, also gegen den Uhrzeigersinn. Gerade weil sich die Erde um die Sonne und gleichzeitig um ihre eigene Achse dreht, gibt es absolut in allen Teilen dieses Planeten einen periodischen Wechsel von Tag und Nacht sowie einen sequentiellen Wechsel der vier Jahreszeiten.

Die durchschnittliche Entfernung von der Sonne zur Erde beträgt ungefähr 150 Millionen km, und der Unterschied zwischen der kleinsten und größten Entfernung beträgt ungefähr 4,8 Millionen km, während die Erdumlaufbahn ihre Exzentrizität nur geringfügig ändert und der Zyklus 94.000 Jahre beträgt. Ein wichtiger Faktor, der das Klima der Erde beeinflusst, ist die Entfernung zwischen ihr und der Sonne. Es gibt Vermutungen, dass die Eiszeit auf der Erde genau zu dem Zeitpunkt begann, als sie sich in größtmöglicher Entfernung von der Sonne befand.

Zusätzlicher Tag im Kalender

Die Erde macht eine Umdrehung um ihre eigene Achse in etwa 23 Stunden und 56 Minuten, und eine Umdrehung um die Sonne dauert 365 Tage und 6 Stunden. Dieser Periodenunterschied summiert sich allmählich und alle 4 Jahre erscheint ein zusätzlicher Tag in unserem Kalender (29. Februar), und ein solches Jahr wird als Schaltjahr bezeichnet. Auch dieser Vorgang wird durch den in unmittelbarer Nähe befindlichen Mond unter dem Einfluss von beeinflusst Schwerkraftfeld wodurch sich die Erdrotation allmählich verlangsamt, was wiederum den Tag alle 100 Jahre um etwa ein Tausendstel verlängert.

Ein signifikanter Klimawandel steht bevor

Der Wechsel der Jahreszeiten ist auf die Neigung zurückzuführen Rotationsachsen Erde zur Umlaufbahn der Sonne. Dieser Winkel beträgt nun 66° 33'. Die Anziehungskraft anderer Trabanten und Planeten verändert nicht den Neigungswinkel der Erdachse, sondern versetzt die Erde in einen Kreiskegel – diesen Vorgang nennt man Präzession. IN dieser Moment Die Position der Erdachse ist so, dass der Nordpol dem Polarstern gegenüberliegt. In den nächsten 12.000 Jahren wird sich die Erdachse aufgrund der Auswirkungen der Präzession verschieben und gegenüber dem Stern Wega sein, der nur die Hälfte des Weges zurückgelegt hat (der vollständige Präzessionszyklus dauert 25.800 Jahre), und sehr bedeutende klimatische Veränderungen verursachen Veränderungen auf absolut der gesamten Erdoberfläche.

Schwankungen, die den Klimawandel der Erde verursachen

Zweimal im Monat beim Passieren des Äquators und zweimal im Jahr bei gleichem Sonnenstand nimmt die Anziehungskraft der Präzession ab und wird gleich Null, danach nimmt sie wieder zu, d.h. die Präzessionsraten sind oszillierend . Diese Schwankungen nennt man Nutation, sie erreichen im Mittel alle 18,6 Jahre ihren Maximalwert und nehmen hinsichtlich ihres Einflusses auf das Klima den zweiten Platz nach dem Wechsel der Jahreszeiten ein.

Kurz in der Rotation der Erde um die Sonne.

V = (R e R p R p 2 + R e 2 t g 2 φ + R p 2 h R p 4 + R e 4 t g 2 φ) ω (\displaystyle v=\left((\frac (R_(e) \,R_(p))(\sqrt ((R_(p))^(2)+(R_(e))^(2)\,(\mathrm(tg)^(2)\varphi)))) +(\frac((R_(p))^(2)h)(\sqrt((R_(p))^(4)+(R_(e))^(4)\,\mathrm(tg)^ (2)\varphi )))\right)\omega ), Wo R. e (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - Äquatorialradius, Rp (\displaystyle R_(p))= 6356,8 km - Polarradius.

• Ein Flugzeug, das mit dieser Geschwindigkeit von Osten nach Westen fliegt (in einer Höhe von 12 km: 936 km / h auf dem Breitengrad von Moskau, 837 km / h auf dem Breitengrad von St. Petersburg), ruht im Inertialbezugssystem .
• Die Überlagerung der Rotation der Erde um ihre Achse mit einer Periode von einem Sterntag und um die Sonne mit einer Periode von einem Jahr führt zu einer Ungleichheit von Sonnen- und Sterntagen: Die Länge des durchschnittlichen Sonnentages beträgt genau 24 Stunden, das ist 3 Minuten 56 Sekunden länger als der Sternentag.

Physikalische Bedeutung und experimentelle Bestätigung

Die physikalische Bedeutung der Drehung der Erde um ihre Achse

Da jede Bewegung relativ ist, ist es notwendig, einen bestimmten Bezugsrahmen anzugeben, relativ zu dem die Bewegung eines Körpers untersucht wird. Wenn sie sagen, dass sich die Erde um eine imaginäre Achse dreht, bedeutet dies, dass sie eine Rotationsbewegung relativ zu jedem Trägheitsbezugssystem ausführt, und die Periode dieser Rotation gleich den Sternentagen ist - der Periode einer vollständigen Umdrehung der Erde (himmlisch Kugel) relativ zur Himmelskugel (Erde).

Alle experimentellen Beweise für die Rotation der Erde um ihre eigene Achse reduzieren sich auf den Beweis, dass das mit der Erde verbundene Bezugssystem ein nicht-trägheitsbezogenes Bezugssystem ist besondere Art- ein Bezugsrahmen, der eine Drehbewegung relativ zu Trägheitsbezugsrahmen ausführt.

Anders als bei der Trägheitsbewegung (d. h. der gleichförmigen geradlinigen Bewegung relativ zu den Trägheitsbezugssystemen) ist es zur Erkennung der nicht-Trägheitsbewegung eines geschlossenen Labors nicht erforderlich, Beobachtungen an externen Körpern vorzunehmen - eine solche Bewegung wird durch lokale Experimente (d. h , Experimente, die in diesem Labor durchgeführt wurden). In diesem Sinne des Wortes kann eine nicht-träge Bewegung, einschließlich der Rotation der Erde um ihre Achse, als absolut bezeichnet werden.

Trägheitskräfte

Auswirkungen der Zentrifugalkraft

Abhängigkeit der Beschleunigung im freien Fall von der geografischen Breite. Experimente zeigen, dass die Beschleunigung freier Fall von der geografischen Breite abhängt: Je näher am Pol, desto größer ist sie. Dies ist auf die Wirkung der Zentrifugalkraft zurückzuführen. Erstens sind Punkte auf der Erdoberfläche, die sich in höheren Breiten befinden, näher an der Rotationsachse und daher bei Annäherung an den Pol näher an der Entfernung r (\displaystyle r) von der Rotationsachse abnimmt und am Pol Null erreicht. Zweitens nimmt mit zunehmendem Breitengrad der Winkel zwischen dem Zentrifugalkraftvektor und der Horizontebene ab, was zu einer Abnahme der vertikalen Komponente der Zentrifugalkraft führt.

Dieses Phänomen wurde 1672 entdeckt, als der französische Astronom Jean Richet auf einer Expedition nach Afrika feststellte, dass Pendeluhren in Äquatornähe langsamer laufen als in Paris. Newton erklärte dies bald damit, dass die Periode eines Pendels umgekehrt proportional zu sei Quadratwurzel aus der Erdbeschleunigung, die am Äquator durch die Wirkung der Zentrifugalkraft abnimmt.

Abplattung der Erde. Der Einfluss der Zentrifugalkraft führt zur Abflachung der Erde an den Polen. Dieses von Huygens und Newton Ende des 17 und Charles de la Condamine) und Lappland (angeführt von Alexis Clero und Maupertuis selbst).

Coriolis-Krafteffekte: Laborexperimente

Dieser Effekt sollte am deutlichsten an den Polen zum Ausdruck kommen, wo die Periode der vollständigen Drehung der Pendelebene gleich der Periode der Erdrotation um ihre Achse ist (siderische Tage). Im allgemeinen Fall ist die Periode umgekehrt proportional zum Sinus der geographischen Breite, am Äquator ist die Schwingungsebene des Pendels unverändert.

Gyroskop- Ein rotierender Körper mit einem signifikanten Trägheitsmoment behält einen Drehimpuls bei, wenn keine starken Störungen auftreten. Foucault, der es leid war, zu erklären, was mit einem Foucault-Pendel passiert, das sich nicht am Pol befindet, entwickelte eine andere Demonstration: Ein aufgehängtes Gyroskop behielt seine Ausrichtung bei, was bedeutet, dass es sich langsam relativ zum Beobachter drehte.

Ablenkung von Projektilen während des Schusses. Eine weitere beobachtbare Manifestation der Coriolis-Kraft ist die Ablenkung der Flugbahnen von Projektilen (nach rechts auf der Nordhalbkugel, nach links auf der Südhalbkugel), die in horizontaler Richtung abgefeuert werden. Aus Sicht des Trägheitsbezugssystems ist dies bei Projektilen, die entlang des Meridians abgefeuert werden, auf die Abhängigkeit der linearen Geschwindigkeit der Erdrotation von der geografischen Breite zurückzuführen: Bei der Bewegung vom Äquator zum Pol behält das Projektil die horizontale Komponente der Geschwindigkeit unverändert, während die lineare Rotationsgeschwindigkeit von Punkten auf der Erdoberfläche abnimmt, was zu einer Verschiebung des Projektils vom Meridian in Richtung der Erdrotation führt. Wenn der Schuss parallel zum Äquator abgefeuert wurde, dann ist die Verschiebung des Projektils aus der Parallele darauf zurückzuführen, dass die Flugbahn des Projektils in einer Ebene mit dem Erdmittelpunkt liegt, während sich Punkte auf der Erdoberfläche annähern eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Erde. Dieser Effekt (für den Fall des Brennens entlang des Meridians) wurde von Grimaldi in den 40er Jahren des 17. Jahrhunderts vorhergesagt. und erstmals 1651 von Riccioli veröffentlicht.

Abweichung frei fallender Körper von der Senkrechten. ( ) Wenn die Geschwindigkeit des Körpers eine große vertikale Komponente hat, ist die Coriolis-Kraft nach Osten gerichtet, was zu einer entsprechenden Abweichung der Flugbahn eines frei fallenden Körpers (ohne Anfangsgeschwindigkeit) von einem hohen Turm führt. In einem Trägheitsbezugssystem betrachtet, erklärt sich der Effekt dadurch, dass sich die Spitze des Turms relativ zum Erdmittelpunkt schneller bewegt als die Basis, wodurch sich die Flugbahn des Körpers als schmale Parabel herausstellt und der Körper ist etwas vor der Basis des Turms.

Eötvös-Effekt. In niedrigen Breiten ist die Coriolis-Kraft bei der Bewegung entlang der Erdoberfläche in vertikaler Richtung gerichtet und ihre Wirkung führt zu einer Erhöhung oder Verringerung der Beschleunigung des freien Falls, je nachdem, ob sich der Körper nach Westen oder Osten bewegt. Dieser Effekt wird zu Ehren des ungarischen Physikers Lorand Åtvös, der ihn Anfang des 20. Jahrhunderts experimentell entdeckte, Eötvös-Effekt genannt.

Experimente zum Erhaltungssatz des Drehimpulses. Einige Experimente basieren auf dem Impulserhaltungssatz: In einem Trägheitsbezugssystem ändert sich der Wert des Impulses (gleich dem Produkt aus Impuls und Trägheit mal Rotationswinkelgeschwindigkeit) unter der Wirkung innerer Kräfte nicht. Wenn die Installation zu einem bestimmten Anfangszeitpunkt relativ zur Erde bewegungslos ist, dann ist die Geschwindigkeit ihrer Rotation relativ zum Trägheitsbezugssystem gleich der Winkelgeschwindigkeit der Erdrotation. Wenn Sie das Trägheitsmoment des Systems ändern, sollte sich die Winkelgeschwindigkeit seiner Rotation ändern, dh die Rotation relativ zur Erde beginnt. In einem mit der Erde verbundenen nicht-trägen Bezugssystem tritt Rotation als Ergebnis der Wirkung der Coriolis-Kraft auf. Diese Idee wurde 1851 vom französischen Wissenschaftler Louis Poinsot vorgeschlagen.

Das erste derartige Experiment wurde 1910 von Hagen durchgeführt: Zwei Gewichte auf einer glatten Querstange wurden relativ zur Erdoberfläche bewegungslos installiert. Dann wurde der Abstand zwischen den Lasten verringert. Dadurch kam die Anlage in Rotation. Ein noch anschaulicheres Experiment wurde 1949 von dem deutschen Wissenschaftler Hans Bucka durchgeführt. Ein etwa 1,5 Meter langer Stab wurde senkrecht zu einem rechteckigen Rahmen installiert. Anfangs war der Stab horizontal, die Installation war relativ zur Erde stationär. Dann wurde der Stab in eine vertikale Position gebracht, was zu einer Änderung des Trägheitsmoments der Anlage um etwa das 10 4 -fache und zu einer schnellen Rotation mit einer Winkelgeschwindigkeit führte, die 10 4 -mal höher als die Rotationsgeschwindigkeit der Erde war.

Trichter im Bad.

Da die Coriolis-Kraft sehr schwach ist, hat sie einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Richtung des Wasserwirbels beim Ablassen in einem Waschbecken oder einer Badewanne, sodass die Rotationsrichtung in einem Trichter im Allgemeinen nicht mit der Rotation der Erde zusammenhängt. Nur in sorgfältig kontrollierten Experimenten ist es möglich, die Wirkung der Coriolis-Kraft von anderen Faktoren zu trennen: Auf der Nordhalbkugel wird der Trichter gegen den Uhrzeigersinn gedreht, auf der Südhalbkugel - umgekehrt.

Auswirkungen der Coriolis-Kraft: Phänomene in der Umwelt

Optische Experimente

Eine Reihe von Experimenten, die die Rotation der Erde demonstrieren, basieren auf dem Sagnac-Effekt: Rotiert das Ringinterferometer, so entsteht aufgrund relativistischer Effekte eine Phasendifferenz in den entgegenkommenden Strahlen

Δ φ = 8 π EIN λ c ω , (\displaystyle \Delta \varphi =(\frac (8\pi A)(\lambda c))\omega ,)

Wo A (\displaystyle A)- die Fläche der Projektion des Rings auf die Äquatorialebene (die Ebene senkrecht zur Rotationsachse), c (\ displaystyle c)- Lichtgeschwindigkeit, ω (\displaystyle\omega)- Winkelgeschwindigkeit der Drehung. Um die Rotation der Erde zu demonstrieren, nutzte der amerikanische Physiker Michelson diesen Effekt in einer Reihe von Experimenten, die zwischen 1923 und 1925 durchgeführt wurden. In modernen Experimenten, die den Sagnac-Effekt nutzen, muss die Rotation der Erde berücksichtigt werden, um Ringinterferometer zu kalibrieren.

Es gibt eine Reihe weiterer experimenteller Demonstrationen der täglichen Rotation der Erde.

Ungleichmäßige Rotation

Präzession und Nutation

Geschichte der Idee der täglichen Rotation der Erde

Antike

Die Erklärung der täglichen Rotation des Himmels durch die Rotation der Erde um ihre Achse wurde zuerst von den Vertretern der pythagoräischen Schule, den Syrakusanern Hicket und Ekfant, vorgeschlagen. Einigen Rekonstruktionen zufolge behauptete auch der Pythagoreer Philolaus von Kroton (5. Jahrhundert v. Chr.) Die Rotation der Erde. Eine Aussage, die als Hinweis auf die Rotation der Erde interpretiert werden kann, ist im platonischen Dialog enthalten Timäus .

Über Giketa und Ekfant ist jedoch fast nichts bekannt, und sogar ihre bloße Existenz wird manchmal in Frage gestellt. Nach Meinung der meisten Wissenschaftler drehte sich die Erde im System der Welt von Philolaus nicht, sondern bewegte sich vorwärts um das zentrale Feuer. In seinen anderen Schriften folgt Plato der traditionellen Sichtweise der Unbeweglichkeit der Erde. Wir haben jedoch zahlreiche Beweise dafür erhalten, dass die Idee der Rotation der Erde vom Philosophen Heraklides Pontic (4. Jahrhundert v. Chr.) Verteidigt wurde. Wahrscheinlich hängt eine andere Annahme von Heraclid mit der Hypothese der Rotation der Erde um ihre Achse zusammen: Jeder Stern ist eine Welt, die Erde, Luft und Äther umfasst, und all dies befindet sich im unendlichen Raum. In der Tat, wenn die tägliche Rotation des Himmels eine Widerspiegelung der Rotation der Erde ist, dann verschwindet die Prämisse, die Sterne als auf derselben Sphäre befindlich zu betrachten.

Etwa ein Jahrhundert später wurde die Annahme der Rotation der Erde Bestandteil die erste, die von dem großen Astronomen Aristarch von Samos (3. Jahrhundert v. Chr.) vorgeschlagen wurde. Aristarch wurde vom babylonischen Seleukos (II. Jh. v. Chr.) sowie von Heraklid Pontic unterstützt, der das Universum für unendlich hielt. Dass die Idee der täglichen Rotation der Erde bereits im 1. Jahrhundert n. Chr. ihre Befürworter hatte. B. einige Aussagen der Philosophen Seneca, Derkillid, des Astronomen Claudius Ptolemäus bezeugen. Die überwältigende Mehrheit der Astronomen und Philosophen zweifelte jedoch nicht an der Unbeweglichkeit der Erde.

Argumente gegen die Idee der Erdbewegung finden sich in den Werken von Aristoteles und Ptolemäus. So in seiner Abhandlung Über den Himmel Aristoteles begründet die Unbeweglichkeit der Erde damit, dass auf einer rotierenden Erde senkrecht nach oben geworfene Körper nicht bis zu dem Punkt fallen könnten, an dem ihre Bewegung begann: Die Erdoberfläche würde sich unter dem geworfenen Körper bewegen. Ein weiteres Argument für die Unbeweglichkeit der Erde, das von Aristoteles angeführt wurde, basiert auf seiner physikalischen Theorie: Die Erde ist ein schwerer Körper, und schwere Körper neigen dazu, sich zum Mittelpunkt der Welt zu bewegen und nicht um ihn herum zu rotieren.

Aus der Arbeit von Ptolemäus folgt, dass die Befürworter der Hypothese der Erdrotation auf diese Argumente antworteten, dass sich sowohl die Luft als auch alle terrestrischen Objekte mit der Erde bewegen. Anscheinend ist die Rolle der Luft in dieser Argumentation von grundlegender Bedeutung, da bekannt ist, dass gerade ihre Bewegung zusammen mit der Erde die Rotation unseres Planeten verdeckt. Ptolemäus kontert dies, indem er das sagt

Körper in der Luft werden immer hinterherhinkend erscheinen ... Und wenn sich die Körper zusammen mit der Luft als Ganzem drehen würden, dann würde keiner von ihnen dem anderen voraus oder hinterherhinken scheinen, sondern im Flug an Ort und Stelle bleiben und das Werfen würde keine Abweichungen oder Bewegungen zu einem anderen Ort bewirken, wie wir sie mit unseren eigenen Augen sehen, und sie würden überhaupt nicht verlangsamen oder beschleunigen, weil die Erde nicht stationär ist.

Mittelalter

Indien

Der erste mittelalterliche Autor, der vorschlug, dass sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, war der große indische Astronom und Mathematiker Aryabhata (spätes V. - frühes VI. Jahrhundert). Er formuliert es an mehreren Stellen in seiner Abhandlung. Ariabhatia, Zum Beispiel:

So wie eine Person auf einem sich vorwärts bewegenden Schiff feststehende Objekte sich rückwärts bewegen sieht, so sieht ein Beobachter ... Fixsterne, die sich in einer geraden Linie nach Westen bewegen.

Es ist nicht bekannt, ob diese Idee von Aryabhata selbst stammt oder ob er sie von antiken griechischen Astronomen entlehnt hat.

Aryabhata wurde nur von einem Astronomen, Prthudaka (9. Jahrhundert), unterstützt. Die meisten indischen Wissenschaftler haben die Unbeweglichkeit der Erde verteidigt. So argumentierte der Astronom Varahamihira (6. Jahrhundert), dass auf einer rotierenden Erde in der Luft fliegende Vögel nicht zu ihren Nestern zurückkehren könnten und Steine ​​und Bäume von der Erdoberfläche fliegen würden. Der bedeutende Astronom Brahmagupta (6. Jahrhundert) wiederholte auch das alte Argument, dass ein Körper, der von einem hohen Berg stürzte, auf seinen Fuß sinken könnte. Gleichzeitig wies er jedoch ein Argument Varahamihiras zurück: Seiner Meinung nach könnten sich Objekte aufgrund ihrer Schwerkraft nicht von ihr lösen, selbst wenn sich die Erde drehte.

Islamischer Osten

Die Möglichkeit der Erdrotation wurde von vielen Wissenschaftlern des muslimischen Ostens in Betracht gezogen. So erfand der berühmte Geometer al-Sijizi das Astrolabium, dessen Funktionsprinzip auf dieser Annahme beruht. Einige islamische Gelehrte (deren Namen uns nicht überliefert sind) fanden sogar heraus Der richtige Weg Widerlegung des Hauptarguments gegen die Erdrotation: die Vertikalität der Flugbahnen fallender Körper. Im Wesentlichen wurde dabei gleichzeitig das Prinzip der Überlagerung von Bewegungen formuliert, wonach jede Bewegung in zwei oder mehr Komponenten zerlegt werden kann: Der fallende Körper bewegt sich in Bezug auf die Oberfläche der rotierenden Erde entlang einer Lotlinie, aber der Punkt, der die Projektion dieser Linie auf die Erdoberfläche ist, würde auf sie übertragen. Dies wird durch den berühmten Wissenschaftler-Enzyklopädisten al-Biruni belegt, der jedoch selbst zur Unbeweglichkeit der Erde neigte. Wenn eine zusätzliche Kraft auf den fallenden Körper einwirkt, führt seiner Meinung nach das Ergebnis seiner Wirkung auf die rotierende Erde zu einigen Effekten, die eigentlich nicht beobachtet werden.

Unter den Wissenschaftlern des 13. bis 16. Jahrhunderts, die mit den Observatorien von Maraga und Samarkand verbunden waren, entbrannte eine Diskussion über die Möglichkeit einer empirischen Rechtfertigung der Unbeweglichkeit der Erde. So glaubte der berühmte Astronom Kutb ad-Din ash-Shirazi (XIII-XIV Jahrhundert), dass die Unbeweglichkeit der Erde durch Experimente verifiziert werden könnte. Andererseits glaubte der Gründer des Maraga-Observatoriums, Nasir ad-Din at-Tusi, dass, wenn sich die Erde dreht, diese Rotation durch eine Luftschicht neben ihrer Oberfläche und alle Bewegungen in der Nähe der Erdoberfläche getrennt würde genau so ablaufen würde, als wäre die Erde bewegungslos. Er begründete dies mit Hilfe von Kometenbeobachtungen: Kometen seien laut Aristoteles ein meteorologisches Phänomen in der oberen Atmosphäre; Dennoch zeigen astronomische Beobachtungen, dass Kometen an der täglichen Rotation der Himmelskugel teilnehmen. Folglich werden die oberen Luftschichten von der Rotation des Himmels mitgerissen, und daher können auch die unteren Schichten von der Rotation der Erde mitgerissen werden. Somit kann das Experiment die Frage, ob sich die Erde dreht, nicht beantworten. Er blieb jedoch ein Befürworter der Unbeweglichkeit der Erde, wie es der Philosophie von Aristoteles entsprach.

Die meisten islamischen Gelehrten späterer Zeit (al-Urdi, al-Qazvini, an-Naysaburi, al-Dzhurjani, al-Birjandi und andere) stimmten at-Tusi zu, dass alle physikalischen Phänomene auf einer rotierenden und stationären Erde resultieren würden in der gleichen Weise. Die Rolle der Luft wurde in diesem Fall jedoch nicht mehr als grundlegend angesehen: Nicht nur Luft, sondern alle Objekte werden von der rotierenden Erde transportiert. Um die Unbeweglichkeit der Erde zu rechtfertigen, ist es daher notwendig, die Lehren von Aristoteles einzubeziehen.

Eine Sonderstellung in diesen Auseinandersetzungen nahm der dritte Direktor des Observatoriums von Samarkand, Alauddin Ali al-Kushchi (XV. Jahrhundert), ein, der die Philosophie des Aristoteles ablehnte und die Rotation der Erde für physikalisch möglich hielt. Zu einem ähnlichen Ergebnis kam im 17. Jahrhundert der iranische Theologe und Gelehrte-Enzyklopädist Baha al-Din al-Amili. Seiner Meinung nach haben Astronomen und Philosophen nicht genügend Beweise geliefert, um die Rotation der Erde zu widerlegen.

Lateinischer Westen

Eine ausführliche Erörterung der Möglichkeit der Erdbewegung ist in den Schriften der Pariser Scholastiker Jean Buridan, Albert von Sachsen und Nikolaus Orem (zweite Hälfte des 14. Jahrhunderts) weit verbreitet. Das wichtigste Argument für die Drehung der Erde und nicht des Himmels, das in ihren Werken angeführt wird, ist die Kleinheit der Erde im Vergleich zum Universum, was es höchst unnatürlich erscheinen lässt, die tägliche Drehung des Himmels dem Universum zuzuschreiben.

Alle diese Wissenschaftler lehnten jedoch letztendlich die Rotation der Erde ab, wenn auch aus unterschiedlichen Gründen. So glaubte Albert von Sachsen, dass diese Hypothese nicht in der Lage ist, die beobachteten astronomischen Phänomene zu erklären. Buridan und Orem widersprachen dem zu Recht, wonach Himmelsphänomene auf die gleiche Weise auftreten sollten, unabhängig davon, was die Rotation ausmacht, die Erde oder der Kosmos. Buridan konnte nur ein gewichtiges Argument gegen die Erdrotation finden: Senkrecht nach oben abgefeuerte Pfeile fallen eine steile Linie hinunter, obwohl sie seiner Meinung nach bei der Erdrotation der Erdbewegung hinterherhinken und herunterfallen müssten westlich des Schusspunktes.

Aber auch dieses Argument wurde von Oresme zurückgewiesen. Wenn sich die Erde dreht, fliegt der Pfeil senkrecht nach oben und bewegt sich gleichzeitig nach Osten, wobei er von der mit der Erde rotierenden Luft erfasst wird. Daher muss der Pfeil an der gleichen Stelle fallen, von der aus er abgefeuert wurde. Auch wenn hier wieder die mitreißende Rolle der Luft erwähnt wird, spielt sie in Wirklichkeit keine besondere Rolle. Dies wird durch die folgende Analogie veranschaulicht:

Wenn die Luft in einem sich bewegenden Schiff geschlossen wäre, würde es für eine von dieser Luft umgebene Person so aussehen, als ob sich die Luft nicht bewegt ... Wenn sich eine Person in einem Schiff befände, das sich mit hoher Geschwindigkeit nach Osten bewegt, ohne es zu wissen über diese Bewegung, und wenn er seine Hand in einer geraden Linie am Mast des Schiffes entlang ausstreckte, wäre es ihm vorgekommen, als würde seine Hand machen geradlinige Bewegung; Ebenso scheint es uns nach dieser Theorie, dass dasselbe mit einem Pfeil passiert, wenn wir ihn vertikal nach oben oder vertikal nach unten schießen. In einem Schiff, das sich mit hoher Geschwindigkeit nach Osten bewegt, können alle Arten von Bewegungen stattfinden: längs, quer, nach unten, nach oben, in alle Richtungen - und sie scheinen genau die gleichen zu sein, als wenn das Schiff stillsteht.

Ferner gibt Orem eine Formulierung an, die das Relativitätsprinzip vorwegnimmt:

Ich schließe daher, dass es unmöglich ist, durch irgendeine Erfahrung zu beweisen, dass die Himmel eine tägliche Bewegung haben und die Erde nicht.

Das endgültige Urteil von Oresme über die Möglichkeit der Erdrotation war jedoch negativ. Grundlage für diese Schlussfolgerung war der Text der Bibel:

Bisher unterstützen jedoch alle und ich glaube, dass es [der Himmel] und nicht die Erde ist, die sich bewegt, denn „Gott hat den Kreis der Erde geschaffen, der nicht erzittern wird“, trotz aller gegenteiligen Argumente.

Die Möglichkeit einer täglichen Rotation der Erde wurde auch von mittelalterlichen europäischen Wissenschaftlern und Philosophen späterer Zeit erwähnt, aber es wurden keine neuen Argumente hinzugefügt, die nicht in Buridan und Orem enthalten waren.

Daher akzeptierte praktisch keiner der mittelalterlichen Wissenschaftler die Hypothese der Rotation der Erde. Im Laufe seiner Diskussion durch Wissenschaftler aus Ost und West wurden jedoch viele tiefgründige Gedanken geäußert, die dann von Wissenschaftlern des Neuen Zeitalters wiederholt werden.

Renaissance und Neuzeit

In der ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts wurden mehrere Werke veröffentlicht, die behaupteten, der Grund für die tägliche Rotation des Himmels sei die Rotation der Erde um ihre Achse. Eine davon war die Abhandlung des Italieners Celio Calcagnini „Über die Tatsache, dass der Himmel bewegungslos ist und sich die Erde dreht, oder über die fortwährende Bewegung der Erde“ (geschrieben um 1525, veröffentlicht 1544). Auf seine Zeitgenossen machte er keinen großen Eindruck, da zu diesem Zeitpunkt bereits das grundlegende Werk des polnischen Astronomen Nicolaus Copernicus „Über Rotationen“ erschienen war. himmlische Sphären“(1543), wo die Hypothese der täglichen Rotation der Erde für ihn Teil des heliozentrischen Systems der Welt wurde, wie Aristarch von Samos. Copernicus drückte seine Gedanken zuvor in einem kleinen handschriftlichen Essay aus. Kleiner Kommentar(nicht vor 1515). Zwei Jahre früher als das Hauptwerk von Copernicus wurde das Werk des deutschen Astronomen Georg Joachim Rhetik veröffentlicht. Erste Erzählung(1541), wo die Theorie von Copernicus im Volksmund dargelegt wird.

Im 16. Jahrhundert wurde Copernicus von den Astronomen Thomas Digges, Retik, Christoph Rothman, Michael Möstlin, den Physikern Giambatista Benedetti, Simon Stevin, dem Philosophen Giordano Bruno und dem Theologen Diego de Zuniga voll unterstützt. Einige Wissenschaftler akzeptierten die Rotation der Erde um ihre Achse und lehnten ihre Vorwärtsbewegung ab. Dies war die Position des deutschen Astronomen Nicholas Reimers, auch bekannt als Ursus, sowie der italienischen Philosophen Andrea Cesalpino und Francesco Patrici. Der Standpunkt des herausragenden Physikers William Gilbert, der die axiale Rotation der Erde unterstützte, aber nicht über ihre Translationsbewegung sprach, ist nicht ganz klar. Zu Beginn des 17. Jahrhunderts erhielt das heliozentrische System der Welt (einschließlich der Rotation der Erde um ihre eigene Achse) eindrucksvolle Unterstützung durch Galileo Galilei und Johannes Kepler. Die einflussreichsten Gegner der Idee der Erdbewegung im 16. – frühen 17. Jahrhundert waren die Astronomen Tycho Brage und Christopher Clavius.

Die Hypothese der Rotation der Erde und die Entstehung der klassischen Mechanik

Tatsächlich im XVI-XVII Jahrhundert. das einzige argument für die axiale erdrotation war, dass in diesem fall der stellarkugel keine enormen rotationsgeschwindigkeiten zugeschrieben werden müssen, denn schon in der antik war zuverlässig festgestellt, dass die größe des universums die größe deutlich übersteigt der Erde (dieses Argument wurde auch von Buridan und Orem enthalten) .

Gegen diese Hypothese wurden Argumente vorgebracht, die auf den dynamischen Ideen der damaligen Zeit beruhten. Das ist zunächst einmal die Vertikalität der Flugbahnen fallender Körper. Es gab andere Argumente, zum Beispiel die gleiche Schussweite in Ost- und Westrichtung. Als Antwort auf die Frage nach der Nichtbeobachtbarkeit der Auswirkungen der Tagesrotation in terrestrischen Experimenten schrieb Copernicus:

Nicht nur die Erde mit dem damit verbundenen Wasserelement dreht sich, sondern auch ein beträchtlicher Teil der Luft und alles, was der Erde irgendwie verwandt ist, oder die Luft, die der Erde bereits am nächsten ist, durchtränkt mit Erd- und Wasserstoffen, folgt den gleichen Naturgesetzen wie die Erde oder hat eine Bewegung erlangt, die ihr durch die angrenzende Erde in ständiger Drehung und ohne Widerstand mitgeteilt wird

Somit spielt das Mitreißen von Luft durch ihre Rotation die Hauptrolle bei der Unbeobachtbarkeit der Erdrotation. Diese Meinung wurde im 16. Jahrhundert von der Mehrheit der Kopernikaner geteilt.

Befürworter der Unendlichkeit des Universums im 16. Jahrhundert waren auch Thomas Digges, Giordano Bruno, Francesco Patrici – sie alle unterstützten die Hypothese der Rotation der Erde um ihre Achse (und die ersten beiden auch um die Sonne). Christoph Rothmann und Galileo Galilei glaubten, dass sich die Sterne in unterschiedlichen Entfernungen von der Erde befinden, obwohl sie sich nicht ausdrücklich über die Unendlichkeit des Universums aussprachen. Andererseits leugnete Johannes Kepler die Unendlichkeit des Universums, obwohl er ein Befürworter der Rotation der Erde war.

Der religiöse Kontext der Erdrotationsdebatte

Eine Reihe von Einwänden gegen die Rotation der Erde waren mit ihren Widersprüchen zum Text der Heiligen Schrift verbunden. Diese Einwände waren zweierlei Art. Erstens wurden einige Stellen in der Bibel zitiert, um zu bestätigen, dass es die Sonne ist, die die tägliche Bewegung macht, zum Beispiel:

Die Sonne geht auf und die Sonne geht unter und eilt zu ihrem Ort, wo sie aufgeht.

In diesem Fall wurde die axiale Rotation der Erde angegriffen, da die Bewegung der Sonne von Ost nach West Teil der täglichen Rotation des Himmels ist. Eine Passage aus dem Buch Josua wurde in diesem Zusammenhang oft zitiert:

Jesus rief den Herrn an dem Tag an, an dem der Herr die Amoriter in die Hände Israels übergab, als er sie in Gibeon schlug und sie vor den Augen der Kinder Israel geschlagen wurden, und sprach vor den Israeliten: Hört auf, die! Die Sonne steht über Gibeon, und der Mond steht über dem Tal von Avalon. !

Da der Sonne und nicht der Erde der Befehl zum Anhalten gegeben wurde, wurde daraus geschlossen, dass es die Sonne war, die die tägliche Bewegung machte. Andere Passagen wurden zur Unterstützung der Unbeweglichkeit der Erde zitiert, wie zum Beispiel:

Du hast die Erde auf feste Fundamente gestellt, sie wird für immer und ewig nicht erzittern.

Diese Passagen wurden sowohl der Vorstellung von der Rotation der Erde um ihre Achse als auch der Rotation um die Sonne widersprüchlich angesehen.

Anhänger der Erdrotation (insbesondere Giordano Bruno, Johann Kepler und vor allem Galileo Galilei) verteidigten sich in mehrere Richtungen. Erstens wiesen sie darauf hin, dass die Bibel in einer Sprache geschrieben sei, die für gewöhnliche Menschen verständlich sei, und wenn ihre Autoren wissenschaftlich klare Formulierungen gegeben hätten, hätte sie ihre hauptsächliche, religiöse Mission nicht erfüllen können. So schrieb Bruno:

In vielen Fällen ist es töricht und unzweckmäßig, viel nach der Wahrheit zu argumentieren, anstatt nach dem gegebenen Fall und der Bequemlichkeit. Wenn zum Beispiel anstelle der Worte: „Die Sonne wird geboren und aufgeht, geht durch den Mittag und neigt sich zu Aquilon“, sagte der Weise: „Die Erde dreht sich im Kreis nach Osten und neigt sich, wenn sie die untergehende Sonne verlässt, zu zwei Wendekreise, vom Krebs bis zum Süden, vom Steinbock bis zum Adler“, dann begannen die Zuhörer zu denken: „Wie? Sagt er, die Erde bewegt sich? Was sind das für Neuigkeiten? Am Ende hätten sie ihn für einen Narren gehalten, und er wäre wirklich ein Narr gewesen.

Antworten dieser Art wurden hauptsächlich auf Einwände gegen die tägliche Bewegung der Sonne gegeben. Zweitens wurde darauf hingewiesen, dass einige Passagen der Bibel allegorisch interpretiert werden sollten (siehe Artikel Biblischer Allegorismus). Galileo bemerkte also, dass, wenn die Heilige Schrift völlig wörtlich genommen wird, sich herausstellt, dass Gott Hände hat und er Emotionen wie Wut usw. ausgesetzt ist. Hauptidee Die Verteidiger der Lehre von der Bewegung der Erde waren, dass Wissenschaft und Religion unterschiedliche Ziele haben: Die Wissenschaft betrachtet die Phänomene der materiellen Welt, geleitet von den Argumenten der Vernunft, das Ziel der Religion ist die moralische Verbesserung des Menschen, seine Erlösung. Galileo zitierte in diesem Zusammenhang Kardinal Baronio, dass die Bibel lehrt, wie man in den Himmel aufsteigt, nicht, wie der Himmel gemacht wird.

Diese Argumente wurden von der katholischen Kirche als nicht überzeugend angesehen, und 1616 wurde die Lehre von der Rotation der Erde verboten, und 1631 wurde Galileo von der Inquisition wegen seiner Verteidigung verurteilt. Außerhalb Italiens hatte dieses Verbot jedoch keine nennenswerten Auswirkungen auf die Entwicklung der Wissenschaft und trug hauptsächlich zum Niedergang der Autorität der katholischen Kirche selbst bei.

Es muss hinzugefügt werden, dass religiöse Argumente gegen die Erdbewegung nicht nur von Kirchenführern, sondern auch von Wissenschaftlern (z. B. Tycho Brage) vorgebracht wurden. Andererseits schrieb der katholische Mönch Paolo Foscarini einen kurzen Aufsatz „Brief über die Ansichten der Pythagoräer und Kopernikus über die Beweglichkeit der Erde und die Unbeweglichkeit der Sonne und über das neue pythagoräische System des Universums“ (1615), wo er Überlegungen zum Ausdruck brachte, die Galilean nahe standen, und der spanische Theologe Diego de Zuniga benutzte sogar die Theorie von Copernicus, um einige Passagen der Heiligen Schrift zu interpretieren (obwohl er später seine Meinung änderte). Der Konflikt zwischen Theologie und Erdbewegungslehre war also weniger ein Konflikt zwischen Wissenschaft und Religion als solcher, sondern ein Konflikt zwischen alten (zu Beginn des 17. Jahrhunderts bereits überholten) und neuen methodischen Prinzipien zugrunde liegende Wissenschaft.

Bedeutung der Hypothese der Erdrotation für die Entwicklung der Wissenschaft

Das Verständnis der wissenschaftlichen Probleme, die durch die Theorie der rotierenden Erde aufgeworfen wurden, trug zur Entdeckung der Gesetze der klassischen Mechanik und zur Schaffung einer neuen Kosmologie bei, die auf der Idee der Unendlichkeit des Universums basiert. Die dabei diskutierten Widersprüche zwischen dieser Theorie und der wörtlichen Lesart der Bibel trugen zur Abgrenzung von Naturwissenschaft und Religion bei.

Schon in der Antike bemerkten die Menschen beim Beobachten des Sternenhimmels, dass tagsüber die Sonne und am Nachthimmel - fast alle Sterne - von Zeit zu Zeit ihren Weg wiederholen. Dies legte nahe, dass es zwei Gründe für dieses Phänomen gab. Entweder findet es vor dem Hintergrund eines feststehenden Sternenhimmels statt, oder der Himmel dreht sich um die Erde. Claudius Ptolemäus, ein herausragender altgriechischer Astronom, Wissenschaftler und Geograph, schien dieses Problem gelöst zu haben, indem er jeden davon überzeugte, dass sich die Sonne und der Himmel um die bewegungslose Erde drehen. Obwohl sie es nicht erklären konnte, fanden sich viele damit ab.

Das heliozentrische System, das auf einer anderen Version basiert, hat seine Anerkennung in einem langen und dramatischen Kampf erkämpft. Giordano Bruno starb auf dem Scheiterhaufen, der greise Galileo erkannte die "Richtigkeit" der Inquisition, aber "... es dreht sich noch immer!"

Heute gilt die Rotation der Erde um die Sonne als vollständig bewiesen. Insbesondere die Bewegung unseres Planeten in einer sonnennahen Umlaufbahn wird durch die Aberration des Sternenlichts und die parallaktische Verschiebung mit einer Periodizität von einem Jahr bewiesen. Heute wurde festgestellt, dass die Rotationsrichtung der Erde, genauer gesagt ihres Baryzentrums, entlang der Umlaufbahn mit der Richtung ihrer Rotation um ihre Achse übereinstimmt, dh von West nach Ost erfolgt.

Es gibt viele Fakten, die darauf hindeuten, dass sich die Erde im Weltraum auf einer sehr komplexen Umlaufbahn bewegt. Die Rotation der Erde um die Sonne wird begleitet von ihrer Bewegung um die Achse, Präzession, Nutationsschwingungen und einem schnellen Flug zusammen mit der Sonne in einer Spirale innerhalb der Galaxis, die ebenfalls nicht stillsteht.

Die Rotation der Erde um die Sonne erfolgt wie bei anderen Planeten auf einer elliptischen Umlaufbahn. Daher ist die Erde einmal im Jahr am 3. Januar so nah wie möglich an der Sonne und einmal am 5. Juli entfernt sie sich am weitesten von ihr. Der Unterschied zwischen Perihel (147 Millionen km) und Aphel (152 Millionen km) ist im Vergleich zur Entfernung von der Sonne zur Erde sehr gering.

Unser Planet bewegt sich in einer sonnennahen Umlaufbahn, macht 30 km pro Sekunde und die Umdrehung der Erde um die Sonne dauert 365 Tage und 6 Stunden.Dies ist das sogenannte siderische oder stellare Jahr. Aus praktischen Gründen ist es üblich, 365 Tage im Jahr zu berücksichtigen. Die „zusätzlichen“ 6 Stunden in 4 Jahren ergeben 24 Stunden, also einen Tag mehr. Diese (laufenden, zusätzlichen) Tage werden einmal alle 4 Jahre zum Februar hinzugefügt. Daher enthalten in unserem Kalender 3 Jahre 365 Tage und ein Schaltjahr - das vierte Jahr - enthält 366 Tage.

Die Rotationsachse der Erde ist gegenüber der Bahnebene um 66,5° geneigt. Dabei fallen im Laufe des Jahres die Sonnenstrahlen auf jeden Punkt der Erdoberfläche unter

Ecken. So erhalten zu unterschiedlichen Jahreszeiten Punkte an unterschiedlichen Standorten gleichzeitig ungleich viel Licht und Wärme. Aus diesem Grund haben die Jahreszeiten in den gemäßigten Breiten einen ausgeprägten Charakter. Gleichzeitig fallen die Sonnenstrahlen am Äquator das ganze Jahr über im gleichen Winkel auf die Erde, sodass die Jahreszeiten dort leicht voneinander abweichen.

Wie Sie wissen, bewegt sich die Erde ständig, und diese Bewegung besteht aus ihrer Rotation um ihre eigene Achse und entlang einer Ellipse um die Sonne. Dank dieser Rotationen wechseln die Jahreszeiten auf unserem Planeten und der Tag wird durch die Nacht ersetzt. Wie groß ist die Rotationsgeschwindigkeit der Erde?

Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse

Wenn wir die Rotation der Erde um ihre eigene Achse (natürlich imaginär) betrachten, dann macht sie in 24 Stunden (genauer gesagt 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden) eine vollständige Umdrehung, und es wird allgemein angenommen, dass dies am Äquator der Fall ist die Geschwindigkeit dieser Rotation beträgt 1670 Kilometer pro Stunde. Die Rotation unseres Planeten um seine Achse bewirkt einen Wechsel von Tag und Nacht und wird als tagaktiv bezeichnet.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um die Sonne

Um unsere Leuchte dreht sich die Erde auf einer geschlossenen elliptischen Bahn und macht eine vollständige Umdrehung in 365 Tagen 5 Stunden 48 Minuten und 46 Sekunden (dieser Zeitraum wird als Jahr bezeichnet). Stunden, Minuten und Sekunden machen ein weiteres Viertel eines Tages aus, und in vier Jahren summieren sich solche „Viertel“ zu einem ganzen Tag. Daher besteht jedes vierte Jahr aus genau 366 Tagen und wird aufgerufen

Unser Planet ist ständig in Bewegung:

• Rotation um die eigene Achse, Bewegung um die Sonne;
• Rotation zusammen mit der Sonne um das Zentrum unserer Galaxie;
• Bewegung relativ zum Zentrum der Lokalen Gruppe von Galaxien und anderen.

Bewegung der Erde um ihre eigene Achse

Drehung der Erde um ihre Achse(Abb. 1). Als Erdachse wird eine gedachte Linie genommen, um die sie sich dreht. Diese Achse weicht um 23 ° 27 "von der Senkrechten zur Ebene der Ekliptik ab. Die Erdachse schneidet die Erdoberfläche an zwei Punkten - den Polen - Nord und Süd. Vom Nordpol aus gesehen erfolgt die Erdrotation gegen den Uhrzeigersinn oder, wie allgemein angenommen wird, von Westen nach Osten. Der Planet dreht sich an einem Tag vollständig um seine Achse.

Reis. 1. Rotation der Erde um ihre Achse

Ein Tag ist eine Zeiteinheit. Getrennte Stern- und Sonnentage.

siderischer Tag ist die Zeit, die die Erde benötigt, um sich relativ zu den Sternen um ihre eigene Achse zu drehen. Sie entsprechen 23 Stunden 56 Minuten 4 Sekunden.

Sonnentag ist die Zeit, die die Erde benötigt, um sich in Bezug auf die Sonne um ihre Achse zu drehen.

Der Rotationswinkel unseres Planeten um seine Achse ist in allen Breitengraden gleich. In einer Stunde bewegt sich jeder Punkt auf der Erdoberfläche um 15° von seiner ursprünglichen Position. Gleichzeitig ist die Bewegungsgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur geografischen Breite: Am Äquator beträgt sie 464 m / s und bei einer Breite von 65 ° nur 195 m / s.

Die Rotation der Erde um ihre eigene Achse wurde 1851 von J. Foucault in seinem Experiment nachgewiesen. In Paris wurde im Pantheon ein Pendel unter der Kuppel aufgehängt und darunter ein Kreis mit Unterteilungen. Mit jeder weiteren Bewegung stellte sich heraus, dass das Pendel auf neuen Divisionen stand. Dies kann nur passieren, wenn sich die Erdoberfläche unter dem Pendel dreht. Die Position der Schwingungsebene des Pendels am Äquator ändert sich nicht, da die Ebene mit dem Meridian zusammenfällt. Die axiale Rotation der Erde hat wichtige geografische Auswirkungen.

Wenn sich die Erde dreht, entsteht eine Zentrifugalkraft, die eine wichtige Rolle bei der Formgebung des Planeten spielt und die Schwerkraft verringert.

Eine weitere der wichtigsten Folgen der axialen Drehung ist die Bildung einer Drehkraft - Coriolis-Kräfte. Im 19. Jahrhundert sie wurde zuerst von einem französischen Wissenschaftler auf dem Gebiet der Mechanik berechnet G. Coriolis (1792-1843). Dies ist eine der Trägheitskräfte, die eingeführt werden, um den Einfluss der Drehung eines sich bewegenden Bezugssystems auf die Relativbewegung eines materiellen Punkts zu berücksichtigen. Seine Wirkung kann kurz wie folgt ausgedrückt werden: Jeder sich bewegende Körper auf der Nordhalbkugel weicht nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links aus. Am Äquator ist die Corioliskraft null (Abb. 3).

Reis. 3. Wirkung der Coriolis-Kraft

Die Wirkung der Coriolis-Kraft erstreckt sich auf viele Phänomene der geographischen Hülle. Seine ablenkende Wirkung macht sich besonders in Bewegungsrichtung von Luftmassen bemerkbar. Unter dem Einfluss der Ablenkkraft der Erdrotation nehmen die Winde der gemäßigten Breiten beider Hemisphären eine überwiegend westliche Richtung und in tropischen Breiten - Osten. Eine ähnliche Manifestation der Coriolis-Kraft findet sich in der Bewegungsrichtung des Ozeanwassers. Mit dieser Kraft ist auch die Asymmetrie der Flusstäler verbunden (das rechte Ufer ist in der nördlichen Hemisphäre normalerweise hoch, im Süden das linke).

Die Rotation der Erde um ihre Achse führt auch zu einer Bewegung der Sonneneinstrahlung über die Erdoberfläche von Ost nach West, also zum Wechsel von Tag und Nacht.

Der Wechsel von Tag und Nacht erzeugt einen täglichen Rhythmus in der belebten und unbelebten Natur. Der Tagesrhythmus ist eng mit den Licht- und Temperaturverhältnissen verbunden. Bekannt sind der tägliche Temperaturverlauf, Tag- und Nachtwinde etc. Tagesrhythmen gibt es auch bei Wildtieren - Photosynthese ist nur tagsüber möglich, die meisten Pflanzen öffnen ihre Blüten zu unterschiedlichen Stunden; Manche Tiere sind tagsüber aktiv, andere nachts. Auch das menschliche Leben verläuft in einem täglichen Rhythmus.

Eine weitere Folge der Rotation der Erde um ihre eigene Achse ist der Zeitunterschied an verschiedenen Punkten auf unserem Planeten.

Seit 1884 wurde ein Zonenzeitkonto eingeführt, das heißt, die gesamte Erdoberfläche wurde in 24 Zeitzonen zu je 15° eingeteilt. Hinter Normalzeit Nehmen Sie die Ortszeit des Mittelmeridians jeder Zone. Benachbarte Zeitzonen unterscheiden sich um eine Stunde. Die Grenzen der Gürtel werden unter Berücksichtigung politischer, administrativer und wirtschaftlicher Grenzen gezogen.

Der Nullgürtel ist Greenwich (namens Greenwich Observatory in der Nähe von London), der auf beiden Seiten des Nullmeridians verläuft. Die Zeit des Null- oder Anfangsmeridians wird berücksichtigt Weltzeit.

Meridian 180° als international akzeptiert Datum Messlinie- eine bedingte Linie auf der Oberfläche des Globus, auf deren beiden Seiten die Stunden und Minuten zusammenfallen, und Kalenderdaten unterscheiden sich um einen Tag.

Für mehr rationelle Nutzung Sommertageslicht wurde 1930 in unserem Land eingeführt Mutterschaftszeit, der Zone um eine Stunde voraus. Dazu wurden die Zeiger der Uhr um eine Stunde vorgestellt. In dieser Hinsicht lebt Moskau, das sich in der zweiten Zeitzone befindet, nach der Zeit der dritten Zeitzone.

Seit 1981, zwischen April und Oktober, wurde die Zeit um eine Stunde vorgestellt. Diese sog Sommerzeit. Es wird eingeführt, um Energie zu sparen. Im Sommer ist Moskau der Standardzeit zwei Stunden voraus.

Die Zeitzone, in der sich Moskau befindet, ist Moskau.

Bewegung der Erde um die Sonne

Die Erde dreht sich um ihre eigene Achse und bewegt sich gleichzeitig um die Sonne, wobei sie den Kreis in 365 Tagen 5 Stunden 48 Minuten 46 Sekunden umrundet. Dieser Zeitraum heißt astronomisches Jahr. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass ein Jahr 365 Tage hat, und alle vier Jahre, wenn sich 24 von sechs Stunden „ansammeln“, gibt es nicht 365, sondern 366 Tage im Jahr. Dieses Jahr heißt Schaltjahr, und dem Februar wird ein Tag hinzugefügt.

Der Weg im Weltraum, auf dem sich die Erde um die Sonne bewegt, wird genannt Orbit(Abb. 4). Die Umlaufbahn der Erde ist elliptisch, daher ist der Abstand von der Erde zur Sonne nicht konstant. Wenn die Erde drin ist Perihel(aus dem Griechischen. Peri- in der Nähe, um und helios- Sonne) - der sonnennächste Punkt der Umlaufbahn - am 3. Januar beträgt die Entfernung 147 Millionen km. Zu dieser Zeit ist auf der Nordhalbkugel Winter. Die weiteste Entfernung von der Sonne in Aphel(aus dem Griechischen. aro- weg von und helios- Sonne) - die größte Entfernung von der Sonne - 5. Juli. Das entspricht 152 Millionen km. Zu dieser Zeit ist auf der Nordhalbkugel Sommer.

Reis. 4. Bewegung der Erde um die Sonne

Die jährliche Bewegung der Erde um die Sonne wird durch die kontinuierliche Änderung der Position der Sonne am Himmel beobachtet – die Mittagshöhe der Sonne und die Position ihres Sonnenauf- und -untergangs ändern sich, die Dauer der hellen und dunklen Teile der Tag ändert sich.

Bei der Bewegung im Orbit ändert sich die Richtung der Erdachse nicht, sie ist immer auf den Polarstern gerichtet.

Aufgrund einer Änderung des Abstands von der Erde zur Sonne sowie aufgrund der Neigung der Erdachse zur Ebene ihrer Bewegung um die Sonne wird im Laufe des Jahres eine ungleichmäßige Verteilung der Sonnenstrahlung auf der Erde beobachtet . So ändern sich die Jahreszeiten, was typisch für alle Planeten ist, die eine Neigung der Rotationsachse zur Ebene ihrer Umlaufbahn haben. (Ekliptik) anders als 90°. Die Umlaufgeschwindigkeit des Planeten auf der Nordhalbkugel ist im Winter höher und im Sommer niedriger. Das Winterhalbjahr dauert also 179 und das Sommerhalbjahr 186 Tage.

Infolge der Bewegung der Erde um die Sonne und der Neigung der Erdachse zur Ebene ihrer Umlaufbahn um 66,5 ° wird auf unserem Planeten nicht nur der Wechsel der Jahreszeiten beobachtet, sondern auch eine Änderung der Tageslänge und Nacht.

Die Rotation der Erde um die Sonne und der Wechsel der Jahreszeiten auf der Erde sind in Abb. 81 (Äquinoktien und Sonnenwenden entsprechend den Jahreszeiten in der nördlichen Hemisphäre).

Nur zweimal im Jahr – an den Tagen der Tagundnachtgleiche sind Tag und Nacht auf der ganzen Erde fast gleich lang.

Tagundnachtgleiche- der Moment, in dem der Mittelpunkt der Sonne während seiner scheinbaren jährlichen Bewegung entlang der Ekliptik den Himmelsäquator kreuzt. Es gibt Frühlings- und Herbstäquinoktien.

Die Neigung der Rotationsachse der Erde um die Sonne an den Tagundnachtgleichen vom 20. bis 21. März und 22. bis 23. September ist neutral gegenüber der Sonne, und die ihr zugewandten Teile des Planeten werden von Pol zu Pol gleichmäßig beleuchtet (Abb. 5). Die Sonnenstrahlen fallen senkrecht auf den Äquator.

Der längste Tag und die kürzeste Nacht treten zur Sommersonnenwende auf.

Reis. 5. Beleuchtung der Erde durch die Sonne an den Tagen der Tagundnachtgleiche

Sonnenwende- der Moment des Durchgangs der vom Äquator am weitesten entfernten Punkte der Ekliptik (Sonnenwendepunkte) durch das Zentrum der Sonne. Es gibt Sommer- und Wintersonnenwende.

Am Tag der Sommersonnenwende am 21./22. Juni nimmt die Erde eine Position ein, in der das nördliche Ende ihrer Achse zur Sonne geneigt ist. Und die Strahlen fallen vertikal nicht auf den Äquator, sondern auf den nördlichen Wendekreis, dessen Breite 23 ° 27 beträgt. "Tag und Nacht werden nicht nur die Polarregionen beleuchtet, sondern auch der Raum darüber hinaus bis zur Breite 66 ° 33" ( Nördlicher Polarkreis). Auf der Südhalbkugel erweist sich zu dieser Zeit nur der Teil, der zwischen dem Äquator und dem südlichen Polarkreis (66°33") liegt, als beleuchtet. Darüber hinaus ist an diesem Tag die Erdoberfläche nicht beleuchtet.

Am Tag der Wintersonnenwende am 21./22. Dezember läuft alles umgekehrt ab (Abb. 6). Die Sonnenstrahlen fallen bereits steil auf den südlichen Wendekreis. Beleuchtet werden auf der Südhalbkugel Gebiete, die nicht nur zwischen Äquator und Wendekreis liegen, sondern auch rund um den Südpol. Diese Situation hält bis zur Frühlings-Tagundnachtgleiche an.

Reis. 6. Beleuchtung der Erde am Tag der Wintersonnenwende

An zwei Parallelen der Erde an den Tagen der Sonnenwende steht die Sonne am Mittag direkt über dem Kopf des Betrachters, also im Zenit. Solche Parallelen nennt man Tropen. Auf dem Wendekreis des Nordens (23° N) steht die Sonne am 22. Juni im Zenit, auf dem Wendekreis des Südens (23° S) am 22. Dezember.

Am Äquator ist Tag immer gleich Nacht. Einfallswinkel Sonnenstrahlen auf der Erdoberfläche und die Tageslänge ändern sich dort nur wenig, sodass der Wechsel der Jahreszeiten nicht zum Ausdruck kommt.

Polarkreise bemerkenswert, da sie die Grenzen von Gebieten sind, in denen es polare Tage und Nächte gibt.

Polartag- die Zeit, in der die Sonne nicht unter den Horizont fällt. Je weiter entfernt vom Polarkreis in Polnähe, desto länger der Polartag. Auf der Breite des Polarkreises (66,5°) dauert sie nur einen Tag, am Pol 189 Tage. Auf der Nordhalbkugel auf der Breite des Polarkreises wird der Polartag am 22. Juni - dem Tag der Sommersonnenwende - und auf der Südhalbkugel auf der Breite des südlichen Polarkreises - am 22. Dezember begangen.

Polarnacht dauert von einem Tag am Breitengrad des Polarkreises bis zu 176 Tagen an den Polen. Während der Polarnacht erscheint die Sonne nicht über dem Horizont. Auf der Nordhalbkugel, am Breitengrad des Polarkreises, wird dieses Phänomen am 22. Dezember beobachtet.

Es ist unmöglich, ein so wunderbares Naturphänomen wie weiße Nächte nicht zu bemerken. Weiße Nächte- das sind helle Nächte zu Beginn des Sommers, wenn die Abenddämmerung mit der Morgendämmerung zusammenfällt und die Dämmerung die ganze Nacht dauert. Sie werden in beiden Hemisphären bei Breitengraden über 60° beobachtet, wenn der Mittelpunkt der Sonne um Mitternacht um nicht mehr als 7° unter den Horizont fällt. In St. Petersburg (ca. 60°N) dauern weiße Nächte vom 11. Juni bis 2. Juli, in Archangelsk (64°N) vom 13. Mai bis 30. Juli.

Der jahreszeitliche Rhythmus in Verbindung mit der Jahresbewegung wirkt sich vor allem auf die Beleuchtung der Erdoberfläche aus. Abhängig von der Änderung der Höhe der Sonne über dem Horizont auf der Erde gibt es fünf Beleuchtungsgürtel. Der heiße Gürtel liegt zwischen den nördlichen und südlichen Wendekreisen (Wendekreis des Krebses und Wendekreis des Steinbocks), nimmt 40 % der Erdoberfläche ein und zeichnet sich durch die größte Wärmemenge aus, die von der Sonne kommt. Zwischen den Tropen und den Polarkreisen in der südlichen und nördlichen Hemisphäre gibt es mäßige Beleuchtungszonen. Schon hier kommen die Jahreszeiten zum Ausdruck: Je weiter von den Tropen entfernt, desto kürzer und kühler der Sommer, desto länger und kälter der Winter. Die Polargürtel in der nördlichen und südlichen Hemisphäre werden durch die Polarkreise begrenzt. Hier ist die Höhe der Sonne über dem Horizont während des Jahres gering, sodass die Menge an Sonnenwärme minimal ist. Die Polarzonen sind geprägt von polaren Tagen und Nächten.

Abhängig von der jährlichen Bewegung der Erde um die Sonne sind es nicht nur der Wechsel der Jahreszeiten und die damit verbundene ungleichmäßige Beleuchtung der Erdoberfläche über die Breitengrade hinweg, sondern auch ein wesentlicher Teil der Prozesse in der geographischen Hülle: jahreszeitliche Wetteränderungen, die Regime von Flüssen und Seen, der Rhythmus im Leben von Pflanzen und Tieren, Arten und Bedingungen der landwirtschaftlichen Arbeit.

Kalender.Kalender- ein System zur Berechnung langer Zeiträume. Dieses System basiert auf periodischen Naturphänomenen, die mit der Bewegung von Himmelskörpern verbunden sind. Der Kalender nutzt astronomische Phänomene - den Wechsel der Jahreszeiten, Tag und Nacht, Wechsel Mondphasen. Der erste Kalender war ägyptisch und entstand im 4. Jahrhundert. BC e. Am 1. Januar 45 führte Julius Cäsar den julianischen Kalender ein, der noch immer von den Russen verwendet wird Orthodoxe Kirche. Aufgrund der Tatsache, dass die Dauer des Julianischen Jahres im 16. Jahrhundert um 11 Minuten 14 Sekunden länger ist als das astronomische Jahr. ein „Fehler“ von 10 Tagen angesammelt - der Tag des Frühlingsäquinoktiums kam nicht am 21. März, sondern am 11. März. Dieser Fehler wurde 1582 durch ein Dekret von Papst Gregor XIII. korrigiert. Die Zählung der Tage wurde um 10 Tage vorverlegt, und der Tag nach dem 4. Oktober sollte als Freitag gelten, aber nicht der 5. Oktober, sondern der 15. Oktober. Die Frühlings-Tagundnachtgleiche wurde wieder auf den 21. März zurückgesetzt, und der Kalender wurde als Gregorianischer Kalender bekannt. Es wurde 1918 in Russland eingeführt. Es hat jedoch auch eine Reihe von Nachteilen: ungleiche Dauer der Monate (28, 29, 30, 31 Tage), Ungleichheit der Quartale (90, 91, 92 Tage), Inkonsistenz der Anzahl der Monate nach Wochentagen.