Природа периодических колебаний вращения Земли

ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ

Параметры, характеризующие вращательное движение Земли.

Вращение Земли вокруг своей оси проявляется во многих явлениях на ее поверхности. Например, пассаты (постоянные ветры в тропических областях обоих полушарий, дующие к экватору) вследствие вращения Земли с запада на восток дуют с северо-востока в северном полушарии и с юго-востока – в южном полушарии; в северном полушарии подмываются правые берега рек, в южном – левые, при движении циклона с юга на север его путь отклоняется к востоку и т.д.

Вращение Земли доказывается с помощью маятника Фуко. Он является свободным маятником и сохраняет неизменным в пространстве направление плоскости своих колебаний, если на него не действует никакая сила, кроме силы тяжести. Положим, маятник Фуко подвешен на северном полюсе Земли, Наблюдатель находится на земной поверхности. Он видит, что плоскость колебаний маятника непрерывно смещается в направлении с востока на запад «за Солнцем», т.е. по ходу часовой стрелки. За одни звездные сутки плоскость колебаний маятника совершит полный оборот относительно поверхности Земли. На южном полюсе Земли маятник совершит один оборот, но против часовой стрелки.

Вращение Земли вокруг своей оси используется человеком для измерения времени. В астрономии и геодезии оно служит незаменимой основой для введения различных систем координат. Однако Земля вращается не совсем стабильно: меняется скорость ее вращения, движутся географические полюсы, колеблется ось вращения в пространстве. Все это вызывается процессами, протекающими на нашей планете, и зависят от особенностей строения и физических свойств земных недр. Следовательно, изучение неравномерности вращения планеты имеет большое практическое и научное значение.

Не постоянна и скорость движения Земли на орбите. Одну половину своего пути с 21 марта по 23 сентября (летнее полугодие) Земля проходит за 186, а вторую, с 23 сентября по 21 марта (зимнее полугодие), за 179 суток.

Природа периодических колебаний вращения Земли

1. Приливные выступы Земли, обусловленные Луной и Солнцем, постоянно перемещаются по земной поверхности вслед за Луной и Солнцем – с востока на запад, т.е. в направлении, обратном суточному вращению Земли. Естественно, что при таком перемещении в океанах и в Земле возникают силы трения, которые тормозят вращение планеты. Благодаря этому и должно происходить вековое замедление вращения Земли. Оценки показывают, что из-за этого сутки должны удлиняться на 0.003 сек за 100 лет.

2. При движении Луны и системы Земля-Луна склонения Луны и Солнца и расстояния от Земли до Луны и Солнца постоянно меняются. Поэтому приливообразующая сила колеблется во времени соответствующим образом, что в конечном итоге и вызывает приливную неравномерность вращения Земли. Наиболее значительными являются колебания с полумесячным и месячным периодами.

3. Неприливная неравномерность вращения Земли и движение полюсов могут быть обусловлены: изменением в распределении воздушных масс в атмосфере, снежного и ледяного покровов, осадков и растительности на земной поверхности, вариациями уровня мирового океана, взаимодействием ядра и мантии Земли, извержениями вулканов, землетрясениями, воздействием внешних сил и т.д.

Исследования последних лет показали, что главной причиной сезонной неравномерности вращения Земли является атмосферная циркуляция (рис. 5.1). Момент импульса ветров всей атмосферы не равен нулю, а составляет в среднем за год +14·10²⁵ кг·м²/c. Его величина меняется в течение года от +16.1·10²⁵ в апреле и ноябре до +10.9·10²⁵ кг·м²/c в августе.

Рис. 5.1

Дата добавления: 2015-12-08