Rotación diaria de la Tierra- rotación de la Tierra alrededor de su eje con un período de un día sideral, cuya manifestación observada es rotación diurna esfera celestial. La rotación de la Tierra es de oeste a este. Cuando se ve desde la Estrella Polar o el Polo Norte de la Eclíptica, la rotación de la Tierra ocurre en sentido antihorario.
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V = (R mi R pags R pags 2 + R mi 2 grapas 2 φ + R pags 2 h R pags 4 + R mi 4 grapas 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 ), donde R mi (\displaystyle R_(e))= 6378,1 km - radio ecuatorial, R p (\ Displaystyle R_ (p))= 6356,8 km - radio polar.
- Un avión que vuele a esta velocidad de este a oeste (a una altitud de 12 km: 936 km/h en la latitud de Moscú, 837 km/h en la latitud de San Petersburgo) estará en reposo en el marco de referencia inercial .
- La superposición de la rotación de la Tierra alrededor de su eje con un período de un día sideral y alrededor del Sol con un período de un año conduce a la desigualdad de los días solares y siderales: la duración del día solar promedio es exactamente de 24 horas, lo cual es 3 minutos 56 segundos más que el día sideral.
Significado físico y confirmación experimental
El significado físico de la rotación de la Tierra alrededor de su eje.
Dado que todo movimiento es relativo, es necesario indicar un marco de referencia específico, con respecto al cual se está estudiando el movimiento de un cuerpo. Cuando dicen que la tierra gira alrededor de un eje imaginario, quiere decir que hace movimiento rotatorio relativo a cualquier marco de referencia inercial, y el período de esta rotación es igual a días siderales, el período de una revolución completa de la Tierra (esfera celeste) en relación con la esfera celeste (Tierra).
Todas las pruebas experimentales de la rotación de la Tierra alrededor de su eje se reducen a la prueba de que el marco de referencia asociado con la Tierra es un marco de referencia no inercial de un tipo especial: un marco de referencia que realiza un movimiento de rotación relativo a los marcos de referencia inerciales de referencia.
A diferencia del movimiento inercial (es decir, el movimiento rectilíneo uniforme relativo a los marcos de referencia inerciales), para detectar el movimiento no inercial de un laboratorio cerrado, no es necesario realizar observaciones sobre cuerpos externos, - dicho movimiento se detecta con la ayuda de experimentos locales (es decir, experimentos realizados dentro de este laboratorio). En este sentido de la palabra, el movimiento no inercial, incluida la rotación de la Tierra alrededor de su eje, puede llamarse absoluto.
Fuerzas de inercia
Efectos de la fuerza centrífuga
Dependencia de aceleración caida libre de la latitud geográfica. Los experimentos muestran que la aceleración de caída libre depende de la latitud geográfica: cuanto más cerca del polo, mayor es. Esto se explica por la acción fuerza centrífuga. Primero, los puntos en la superficie terrestre ubicados en latitudes más altas están más cerca de ejes de rotacion y, en consecuencia, al acercarse al polo, la distancia r (\ estilo de visualización r) disminuye desde el eje de rotación, llegando a cero en el polo. En segundo lugar, al aumentar la latitud, el ángulo entre el vector de fuerza centrífuga y el plano del horizonte disminuye, lo que conduce a una disminución de la componente vertical de la fuerza centrífuga.
Este fenómeno fue descubierto en 1672, cuando el astrónomo francés Jean Richet, durante una expedición a África, descubrió que cerca del ecuador relój de péndulo ir más lento que en París. Newton pronto explicó esto diciendo que el período de un péndulo es inversamente proporcional a raíz cuadrada de la aceleración de la gravedad, que disminuye en el ecuador por la acción de la fuerza centrífuga.
Aplanamiento de la Tierra. La influencia de la fuerza centrífuga conduce al achatamiento de la Tierra en los polos. Este fenómeno fue predicho por Huygens y Newton en finales del XVII fue descubierta por primera vez por Pierre de Maupertuis a fines de la década de 1730 como resultado del procesamiento de datos de dos expediciones francesas especialmente equipadas para resolver este problema en Perú (dirigida por Pierre Bouguer y Charles de la Condamine) y Laponia (dirigida por Alexis Clairaut y mismo Maupertuis).
Efectos de la fuerza de Coriolis: experimentos de laboratorio
Este efecto debería expresarse más claramente en los polos, donde el período de rotación completa del plano del péndulo es igual al período de rotación de la Tierra alrededor de su eje (días siderales). V caso general, el período es inversamente proporcional al seno de la latitud geográfica , en el ecuador el plano de oscilación del péndulo no cambia.
Giroscopio- un cuerpo giratorio con un momento de inercia significativo conserva un momento angular si no hay perturbaciones fuertes. Foucault, que estaba cansado de explicar qué le pasaba a un péndulo de Foucault que no estaba en el polo, desarrolló otra demostración: un giroscopio suspendido mantuvo su orientación, lo que significa que giraba lentamente en relación con el observador.
Desviación de proyectiles durante disparos de armas. Otra manifestación observable de la fuerza de Coriolis es la desviación de las trayectorias de los proyectiles (a la derecha en el hemisferio norte, a la izquierda en el hemisferio sur) disparados en dirección horizontal. desde el punto de vista sistema inercial Como referencia, para proyectiles disparados a lo largo del meridiano, esto se debe a la dependencia de la velocidad lineal de rotación de la Tierra con la latitud geográfica: cuando se mueve del ecuador al polo, el proyectil retiene el componente horizontal de la velocidad sin cambios, mientras que Linea de velocidad La rotación de puntos en la superficie terrestre disminuye, lo que provoca un desplazamiento del proyectil del meridiano en la dirección de rotación de la Tierra. Si el tiro se disparó paralelo al ecuador, entonces el desplazamiento del proyectil desde el paralelo se debe al hecho de que la trayectoria del proyectil se encuentra en el mismo plano que el centro de la Tierra, mientras que los puntos en la superficie terrestre se mueven en un plano perpendicular al eje de rotación de la Tierra. Este efecto (para el caso de disparar a lo largo del meridiano) fue predicho por Grimaldi en los años 40 del siglo XVII. y publicado por primera vez por Riccioli en 1651.
Desviación de cuerpos en caída libre de la vertical. ( ) Si la velocidad del cuerpo tiene una gran componente vertical, la fuerza de Coriolis se dirige hacia el este, lo que conduce a una desviación correspondiente de la trayectoria de un cuerpo en caída libre (sin velocidad inicial) desde una torre alta. Cuando se considera en un marco de referencia inercial, el efecto se explica por el hecho de que la parte superior de la torre en relación con el centro de la Tierra se mueve más rápido que la base, por lo que la trayectoria del cuerpo resulta ser una parábola estrecha. y el cuerpo está ligeramente por delante de la base de la torre.
Efecto Eötvös. En latitudes bajas, la fuerza de Coriolis, al moverse a lo largo de la superficie terrestre, se dirige en dirección vertical y su acción conduce a un aumento o disminución de la aceleración de caída libre, dependiendo de si el cuerpo se mueve hacia el oeste o hacia el este. Este efecto se denomina efecto Eötvös en honor al físico húngaro Lorand Åtvös, quien lo descubrió experimentalmente a principios del siglo XX.
Experimentos utilizando la ley de conservación del momento angular. Algunos experimentos se basan en la ley conservación momento momento: en un marco de referencia inercial, el valor del momento (igual al producto del momento inercia y la velocidad angular de rotación) bajo la acción de fuerzas internas no cambia. Si en algún momento inicial la instalación está inmóvil con respecto a la Tierra, entonces la velocidad de su rotación con respecto al marco de referencia inercial es igual a la velocidad angular de rotación de la Tierra. Si cambia el momento de inercia del sistema, entonces la velocidad angular de su rotación debería cambiar, es decir, comenzará la rotación relativa a la Tierra. En un marco de referencia no inercial asociado a la Tierra, la rotación se produce como resultado de la acción de la fuerza de Coriolis. Esta idea fue propuesta por el científico francés Louis Poinsot en 1851.
Hagen llevó a cabo el primer experimento de este tipo en 1910: dos pesos en una barra transversal lisa se instalaron inmóviles en relación con la superficie de la Tierra. Luego se redujo la distancia entre las cargas. Como resultado, la instalación entró en rotación. Un experimento aún más ilustrativo fue realizado por el científico alemán Hans Bucka en 1949. Se instaló una varilla de aproximadamente 1,5 metros de largo perpendicular a un marco rectangular. Inicialmente, la varilla era horizontal, la instalación estaba estacionaria en relación con la Tierra. Luego se introdujo la varilla en posición vertical, lo que provocó un cambio en el momento de inercia de la instalación de aproximadamente 10 4 veces y su rotación rápida con una velocidad angular 10 4 veces mayor que la velocidad de rotación de la Tierra.
Embudo en el baño.
Dado que la fuerza de Coriolis es muy débil, tiene un efecto insignificante en la dirección del remolino de agua cuando se drena en un fregadero o bañera, por lo que, en general, la dirección de rotación en un embudo no está relacionada con la rotación de la Tierra. Solo en experimentos cuidadosamente controlados es posible separar el efecto de la fuerza de Coriolis de otros factores: en el hemisferio norte, el embudo girará en sentido contrario a las agujas del reloj, en el hemisferio sur, viceversa.
Efectos de la Fuerza de Coriolis: Fenómenos en el Medio Ambiente
experimentos ópticos
Varios experimentos que demuestran la rotación de la Tierra se basan en el efecto Sagnac: si el interferómetro de anillo gira, entonces, debido a los efectos relativistas, aparece una diferencia de fase en los rayos que se aproximan.
Δ φ = 8 π UN λ C ω , (\displaystyle \Delta \varphi =(\frac (8\pi A)(\lambda c))\omega ,)donde A (\ estilo de visualización A)- el área de proyección del anillo en el plano ecuatorial (el plano perpendicular al eje de rotación), c (\ estilo de visualización c)- velocidad de la luz, ω (\ estilo de visualización \ omega)- velocidad angular de rotación. Para demostrar la rotación de la Tierra, este efecto fue utilizado por el físico estadounidense Michelson en una serie de experimentos realizados en 1923-1925. En los experimentos modernos que utilizan el efecto Sagnac, se debe tener en cuenta la rotación de la Tierra para calibrar los interferómetros de anillo.
Hay una serie de otras demostraciones experimentales de la rotación diurna de la Tierra.
rotación desigual
Precesión y nutación
Historia de la idea de la rotación diaria de la Tierra
Antigüedad
La explicación de la rotación diaria del firmamento por la rotación de la Tierra alrededor de su eje fue propuesta por primera vez por representantes de la escuela pitagórica, los siracusanos Hicket y Ekfant. Según algunas reconstrucciones, el pitagórico Filolao de Crotona (siglo V a. C.) también reivindicó la rotación de la Tierra. Una declaración que puede interpretarse como una indicación de la rotación de la Tierra está contenida en el diálogo platónico. timeo .
Sin embargo, casi nada se sabe sobre Giketa y Ekfant, e incluso a veces se cuestiona su existencia. Según la opinión de la mayoría de los científicos, la Tierra en el sistema del mundo de Philolaus no giraba, sino que avanzaba alrededor del Fuego Central. En sus otros escritos, Platón sigue la visión tradicional de la inmovilidad de la Tierra. Sin embargo, nos han llegado numerosas evidencias de que la idea de la rotación de la Tierra fue defendida por el filósofo Heráclides Ponto (siglo IV a.C.). Probablemente, otra suposición de Heráclides está relacionada con la hipótesis de la rotación de la Tierra alrededor de su eje: cada estrella es un mundo que incluye tierra, aire, éter, y todo esto está ubicado en el espacio infinito. En efecto, si la rotación diaria del cielo es un reflejo de la rotación de la Tierra, entonces desaparece la premisa de considerar a las estrellas como si estuvieran en la misma esfera.
Alrededor de un siglo después, la suposición sobre la rotación de la Tierra se volvió parte integral el primero, propuesto por el gran astrónomo Aristarco de Samos (siglo III a. C.). Aristarco fue apoyado por el babilónico Seleuco (siglo II a. C.), así como por Heraclid Pontic, quien consideraba que el Universo era infinito. El hecho de que la idea de la rotación diaria de la Tierra tuviera sus partidarios ya en el siglo I d.C. e., testifican algunas afirmaciones de los filósofos Séneca, Derkillid, el astrónomo Claudio Ptolomeo. La abrumadora mayoría de los astrónomos y filósofos, sin embargo, no dudaron de la inmovilidad de la Tierra.
Los argumentos en contra de la idea del movimiento de la Tierra se encuentran en las obras de Aristóteles y Ptolomeo. Así, en su tratado sobre el cielo Aristóteles justifica la inmovilidad de la Tierra por el hecho de que, en una Tierra en rotación, los cuerpos lanzados verticalmente hacia arriba no podrían caer hasta el punto de donde comenzó su movimiento: la superficie de la Tierra se movería debajo del cuerpo lanzado. Otro argumento a favor de la inmovilidad de la Tierra, dado por Aristóteles, se basa en su teoría física: la Tierra es un cuerpo pesado, y los cuerpos pesados tienden a moverse hacia el centro del mundo, y no a girar alrededor de él.
Del trabajo de Ptolomeo se deduce que los partidarios de la hipótesis de la rotación de la Tierra respondieron a estos argumentos de que tanto el aire como todos los objetos terrestres se mueven junto con la Tierra. Al parecer, el papel del aire en este razonamiento es de fundamental importancia, ya que se entiende que es precisamente su movimiento junto con la Tierra lo que oculta la rotación de nuestro planeta. Ptolomeo responde a esto diciendo que
los cuerpos en el aire siempre parecerán rezagados... Y si los cuerpos giraran junto con el aire como un todo, entonces ninguno de ellos parecería estar delante del otro o rezagado, sino que permanecería en su lugar, en vuelo. y tirándolo no haría desviaciones o movimientos a otro lugar, como vemos con nuestros propios ojos que se producen, y no disminuirían ni acelerarían en nada, porque la Tierra no está estacionaria.
Edad media
India
El primero de los autores medievales, que sugirió que la Tierra gira alrededor de su eje, fue el gran astrónomo y matemático indio Aryabhata (finales del siglo V - principios del siglo VI). Lo formula en varios lugares de su tratado. Ariabhatia, Por ejemplo:
Así como una persona en un barco que avanza ve objetos fijos que se mueven hacia atrás, así un observador... ve estrellas fijas que se mueven en línea recta hacia el oeste.
No se sabe si esta idea pertenece al propio Aryabhata o si la tomó prestada de los antiguos astrónomos griegos.
Aryabhata fue apoyado por un solo astrónomo, Prthudaka (siglo IX). La mayoría de los científicos indios han defendido la inmovilidad de la Tierra. Así, el astrónomo Varahamihira (siglo VI) argumentó que en una Tierra en rotación, las aves que vuelan en el aire no podrían regresar a sus nidos, y las piedras y los árboles saldrían volando de la superficie terrestre. El eminente astrónomo Brahmagupta (siglo VI) también repitió el viejo argumento de que un cuerpo que cayó de Montaña alta, pero podría hundirse hasta su base. Al mismo tiempo, sin embargo, rechazó uno de los argumentos de Varahamihira: en su opinión, aunque la Tierra girara, los objetos no podrían desprenderse de ella debido a su gravedad.
Oriente islámico
La posibilidad de la rotación de la Tierra fue considerada por muchos científicos del Oriente musulmán. Así, el famoso geómetra al-Sijizi inventó el astrolabio, cuyo principio de funcionamiento se basa en esta suposición. Algunos eruditos islámicos (cuyos nombres no nos han llegado) incluso encontraron La direccion correcta refutación del principal argumento contra la rotación de la Tierra: la verticalidad de las trayectorias de los cuerpos que caen. En esencia, al mismo tiempo, se enunció el principio de superposición de movimientos, según el cual cualquier movimiento puede descomponerse en dos o más componentes: con respecto a la superficie de la Tierra en rotación, el cuerpo que cae se mueve a lo largo de una plomada, pero se trasladaría a ella el punto que es la proyección de esta línea sobre la superficie terrestre. Esto lo demuestra el famoso científico y enciclopedista al-Biruni, quien, sin embargo, se inclinaba por la inmovilidad de la Tierra. En su opinión, si alguna fuerza adicional actúa sobre el cuerpo que cae, entonces el resultado de su acción sobre la Tierra en rotación conducirá a algunos efectos que en realidad no se observan.
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Nasir ad-Din at-Tusi
Entre los científicos de los siglos XIII-XVI, asociados a los observatorios de Maraga y Samarcanda, se desarrolló una discusión sobre la posibilidad de una justificación empírica de la inmovilidad de la Tierra. Así, el célebre astrónomo Kutb ad-Din ash-Shirazi (siglos XIII-XIV) creía que la inmovilidad de la Tierra podía comprobarse experimentalmente. Por otro lado, el fundador del observatorio de Maraga, Nasir ad-Din at-Tusi, creía que si la Tierra giraba, esta rotación estaría separada por una capa de aire adyacente a su superficie, y todos los movimientos cerca de la superficie de la Tierra ocurriría exactamente de la misma manera que si la Tierra estuviera inmóvil. Lo comprobó con la ayuda de observaciones de cometas: según Aristóteles, los cometas son un fenómeno meteorológico en la atmósfera superior; sin embargo, las observaciones astronómicas muestran que los cometas participan en la rotación diaria de la esfera celeste. En consecuencia, las capas superiores del aire son arrastradas por la rotación del cielo y, por lo tanto, las capas inferiores también pueden ser arrastradas por la rotación de la Tierra. Por lo tanto, el experimento no puede responder a la pregunta de si la Tierra gira. Sin embargo, siguió siendo partidario de la inmovilidad de la Tierra, ya que estaba en la línea de la filosofía de Aristóteles.
La mayoría de los eruditos islámicos de una época posterior (al-Urdi, al-Qazwini, an-Naysaburi, al-Jurdjani, al-Birjandi y otros) coincidieron con at-Tusi en que todos fenomeno fisico en una Tierra giratoria y estacionaria resultaría de la misma manera. Sin embargo, el papel del aire en este caso ya no se consideraba fundamental: no solo el aire, sino también todos los objetos son transportados por la Tierra en rotación. Por tanto, para justificar la inmovilidad de la Tierra, es necesario involucrar las enseñanzas de Aristóteles.
Una posición especial en estas disputas la tomó el tercer director del Observatorio de Samarcanda, Alauddin Ali al-Kushchi (siglo XV), quien rechazó la filosofía de Aristóteles y consideró físicamente posible la rotación de la Tierra. En el siglo XVII, el teólogo y erudito enciclopedista iraní Baha al-Din al-Amili llegó a una conclusión similar. En su opinión, los astrónomos y filósofos no han aportado pruebas suficientes para desmentir la rotación de la Tierra.
oeste latino
Una discusión detallada de la posibilidad del movimiento de la Tierra está ampliamente contenida en los escritos de los escolásticos parisinos Jean Buridan, Alberto de Sajonia y Nicolás Orem (segunda mitad del siglo XIV). El argumento más importante a favor de la rotación de la Tierra, y no del cielo, dado en sus trabajos, es la pequeñez de la Tierra en comparación con el Universo, lo que hace atribuir la rotación diaria del cielo del Universo a el grado más alto antinatural.
Sin embargo, todos estos científicos finalmente rechazaron la rotación de la Tierra, aunque por motivos diferentes. Así, Alberto de Sajonia creía que esta hipótesis no es capaz de explicar los fenómenos astronómicos observados. Buridan y Orem discreparon con razón de esto, según el cual los fenómenos celestes deberían ocurrir de la misma manera independientemente de lo que haga la rotación, la Tierra o el Cosmos. Buridan solo pudo encontrar un argumento significativo en contra de la rotación de la Tierra: las flechas disparadas verticalmente hacia arriba caen en línea recta, aunque con la rotación de la Tierra, en su opinión, tendrían que retrasarse con respecto al movimiento de la Tierra y caer a al oeste del punto del tiro.
Pero incluso este argumento fue rechazado por Oresme. Si la Tierra gira, entonces la flecha vuela verticalmente hacia arriba y al mismo tiempo se mueve hacia el este, siendo capturada por el aire que gira con la Tierra. Por lo tanto, la flecha debe caer en el mismo lugar desde donde fue disparada. Aunque aquí nuevamente se menciona el papel de arrastre del aire, en realidad no juega un papel especial. Esto se ilustra con la siguiente analogía:
De manera similar, si el aire estuviera cerrado en un barco en movimiento, entonces a una persona rodeada por este aire le parecería que el aire no se mueve... Si una persona estuviera en un barco moviéndose a gran velocidad hacia el este, sin saber acerca de este movimiento, y si extendiera la mano en línea recta a lo largo del mástil del barco, le habría parecido que su mano estaba haciendo movimiento rectilíneo; del mismo modo, según esta teoría, nos parece que a una flecha le sucede lo mismo cuando la disparamos verticalmente hacia arriba o verticalmente hacia abajo. Dentro de un barco que se mueve hacia el este a gran velocidad, pueden tener lugar todo tipo de movimientos: longitudinales, transversales, hacia abajo, hacia arriba, en todas las direcciones, y parecen exactamente iguales que cuando el barco está parado.
Además, Orem da una formulación que anticipa el principio de relatividad:
Concluyo, por tanto, que es imposible demostrar por experiencia alguna que los cielos tengan un movimiento diurno y que la tierra no.
Sin embargo, el veredicto final de Oresme sobre la posibilidad de la rotación de la Tierra fue negativo. La base para esta conclusión fue el texto de la Biblia:
Sin embargo, hasta ahora todos apoyan y creo que es [el Cielo] y no la Tierra la que se mueve, pues "Dios creó el círculo de la Tierra que no se moverá", a pesar de todos los argumentos opuestos.
La posibilidad de una rotación diaria de la Tierra también fue mencionada por científicos y filósofos europeos medievales de una época posterior, pero no se agregaron nuevos argumentos que no estuvieran contenidos en Buridan y Orem.
Así, prácticamente ninguno de los científicos medievales aceptaba la hipótesis de la rotación de la Tierra. Sin embargo, en el curso de su discusión por científicos de Oriente y Occidente, se expresaron muchos pensamientos profundos, que luego serán repetidos por científicos de la Nueva Era.
Renacimiento y época moderna
En la primera mitad del siglo XVI se publicaron varios trabajos que afirmaban que el motivo de la rotación diaria del cielo es la rotación de la Tierra alrededor de su eje. Uno de ellos fue el tratado del italiano Celio Calcagnini "Sobre el hecho de que el cielo está inmóvil y la Tierra gira, o sobre el movimiento perpetuo de la Tierra" (escrito alrededor de 1525, publicado en 1544). el no produjo gran impresión en los contemporáneos, pues ya se había publicado la obra fundamental del astrónomo polaco Nicholas Copernicus “Sobre las rotaciones de las esferas celestes” (1543), donde la hipótesis de la rotación diaria de la Tierra pasó a formar parte del sistema heliocéntrico de el mundo, como Aristarchus Samossky. Copérnico expresó previamente sus pensamientos en un pequeño ensayo escrito a mano. Pequeño comentario(no antes de 1515). Dos años antes que la obra principal de Copérnico, se publicó la obra del astrónomo alemán Georg Joachim Rhetik. Primera narrativa(1541), donde se expone popularmente la teoría de Copérnico.
En el siglo XVI, Copérnico contó con el pleno apoyo de los astrónomos Thomas Digges, Retik, Christoph Rothman, Michael Möstlin, los físicos Giambatista Benedetti, Simon Stevin, el filósofo Giordano Bruno, el teólogo Diego de Zúñiga. Algunos científicos aceptaron la rotación de la Tierra alrededor de su eje, rechazando su movimiento hacia adelante. Esta fue la posición del astrónomo alemán Nicholas Reimers, también conocido como Ursus, así como de los filósofos italianos Andrea Cesalpino y Francesco Patrici. El punto de vista del destacado físico William Gilbert, quien apoyó rotación axial Tierra, pero no habló sobre su movimiento hacia adelante. A principios del siglo XVII sistema heliocéntrico(incluida la rotación de la Tierra alrededor de su eje) recibió un apoyo impresionante de Galileo Galilei y Johann Kepler. Los opositores más influyentes a la idea del movimiento de la Tierra en el siglo XVI y principios del XVII fueron los astrónomos Tycho Brage y Christopher Clavius.
La hipótesis de la rotación de la Tierra y la formación de la mecánica clásica.
De hecho, en los siglos XVI-XVII. el único argumento a favor de la rotación axial de la Tierra fue que en este caso no hay necesidad de atribuir grandes velocidades de rotación a la esfera estelar, porque incluso en la antigüedad ya se estableció de manera confiable que el tamaño del Universo supera significativamente el tamaño de la Tierra (este argumento también fue contenido por Buridan y Orem).
Contra esta hipótesis se expresaron argumentos basados en las ideas dinámicas de la época. En primer lugar, esta es la verticalidad de las trayectorias de los cuerpos que caen. También aparecieron otros argumentos, por ejemplo, campo de tiro igual en el este y direcciones occidentales. Respondiendo a la pregunta sobre la inobservabilidad de los efectos de la rotación diurna en los experimentos terrestres, Copérnico escribió:
No solo gira la Tierra con el elemento agua conectado con ella, sino también una parte considerable del aire, y todo lo que es de alguna manera similar a la Tierra, o el aire ya más cercano a la Tierra, saturado con materia terrestre y agua, sigue las mismas leyes de la naturaleza que la tierra, o ha adquirido movimiento, que le es comunicado por la tierra contigua en rotación constante y sin resistencia alguna
De este modo, papel principal en la inobservabilidad de la rotación de la Tierra juega el arrastre del aire por su rotación. Esta opinión fue compartida por la mayoría de los copernicanos en el siglo XVI.
Los partidarios de la infinidad del Universo en el siglo XVI también fueron Thomas Digges, Giordano Bruno, Francesco Patrici, todos ellos apoyaron la hipótesis de la rotación de la Tierra alrededor de su eje (y los dos primeros también alrededor del Sol). Christoph Rothmann y Galileo Galilei creían que las estrellas estaban ubicadas en diferentes distancias de la Tierra, aunque no hablaron explícitamente de la infinitud del Universo. Por otro lado, Johannes Kepler negaba la infinidad del Universo, aunque era partidario de la rotación de la Tierra.
El contexto religioso del debate sobre la rotación de la Tierra
Varias objeciones a la rotación de la Tierra se asociaron con sus contradicciones con el texto. Sagrada Escritura. Estas objeciones eran de dos clases. En primer lugar, se citaron algunos lugares de la Biblia para confirmar que es el Sol el que hace el movimiento diario, por ejemplo:
El sol sale y el sol se pone, y se apresura a su lugar donde sale.
En este caso, la rotación axial de la Tierra estaba bajo ataque, ya que el movimiento del Sol de este a oeste es parte de la rotación diaria del cielo. A este respecto se ha citado a menudo un pasaje del libro de Josué:
Jesús clamó al Señor el día que el Señor entregó a los amorreos en manos de Israel, cuando los venció en Gabaón, y fueron vencidos delante de los hijos de Israel, y dijo delante de los israelitas: Detente, sol. está sobre Gabaón, y la luna sobre el valle de Avalón.
Dado que la orden de detenerse se le dio al Sol, y no a la Tierra, se concluyó de esto que era el Sol quien realizaba el movimiento diario. Se han citado otros pasajes en apoyo de la inmovilidad de la Tierra, tales como:
Tú pones el suelo en cimientos sólidos: no será sacudida por los siglos de los siglos.
Estos pasajes se consideraron contrarios tanto a la noción de la rotación de la Tierra alrededor de su eje como a la revolución alrededor del Sol.
Los partidarios de la rotación de la Tierra (en particular, Giordano Bruno, Johann Kepler y especialmente Galileo Galilei) defendieron en varias direcciones. Primero, señalaron que la Biblia fue escrita en un lenguaje comprensible la gente común, y si sus autores dieron claro punto científico desde el punto de vista de la redacción, no podría cumplir su principal misión religiosa. Así, Bruno escribió:
En muchos casos, es tonto e inoportuno dar mucho razonamiento de acuerdo con la verdad en lugar de en consecuencia. esta ocasión y conveniencia Por ejemplo, si en lugar de las palabras: “El sol nace y sale, pasa por el mediodía y se inclina hacia Aquilón”, el sabio dice: “La tierra va en círculo hacia el este y, dejando el sol que se pone, se inclina hacia dos trópicos, de Cáncer al Sur, de Capricornio a Aquilo”, entonces los oyentes comenzaban a pensar: “¿Cómo? ¿Dice que la tierra se mueve? ¿Qué es esta noticia? Al final, lo habrían considerado un tonto, y realmente habría sido un tonto.
Las respuestas de este tipo se dieron principalmente a las objeciones relativas al movimiento diario del Sol. En segundo lugar, se señaló que algunos pasajes de la Biblia deben interpretarse alegóricamente (ver el artículo Alegorismo Bíblico). Entonces, Galileo notó que si la Sagrada Escritura se toma completamente literalmente, resulta que Dios tiene manos, está sujeto a emociones como la ira, etc. En general, idea principal Los defensores de la doctrina del movimiento de la Tierra decían que la ciencia y la religión tienen objetivos diferentes: la ciencia considera los fenómenos del mundo material, guiada por los argumentos de la razón, el objetivo de la religión es la mejora moral del hombre, su salvación. Galileo citó al cardenal Baronio a este respecto de que la Biblia enseña cómo ascender al cielo, no cómo se hacen los cielos.
Estos argumentos fueron considerados Iglesia Católica poco convincente, y en 1616 se prohibió la doctrina de la rotación de la Tierra, y en 1631 Galileo fue condenado por el tribunal de la Inquisición por su defensa. Sin embargo, fuera de Italia, esta prohibición no influencia significativa en el desarrollo de la ciencia y contribuyó principalmente a la caída de la autoridad de la propia Iglesia Católica.
Debe agregarse que los argumentos religiosos en contra del movimiento de la Tierra fueron presentados no solo por los líderes de la iglesia, sino también por los científicos (por ejemplo, Tycho Brage). Por otro lado, el monje católico Paolo Foscarini escribió un breve ensayo “Carta sobre las opiniones de los pitagóricos y Copérnico sobre la movilidad de la Tierra y la inmovilidad del Sol y sobre el nuevo sistema pitagórico del universo” (1615), donde expresó consideraciones cercanas a las de Galileo, e incluso el teólogo español Diego de Zúñiga utilizó la teoría de Copérnico para interpretar algunos pasajes de la Escritura (aunque luego cambió de opinión). Así, el conflicto entre la teología y la doctrina del movimiento de la Tierra no fue tanto un conflicto entre la ciencia y la religión como tal, sino un conflicto entre lo antiguo (para principios del XVII siglos ya obsoletos) y nuevos principios metodológicos que subyacen a la ciencia.
Importancia de la hipótesis de la rotación de la Tierra para el desarrollo de la ciencia
Tener sentido problemas científicos planteada por la teoría de la rotación de la Tierra, contribuyó al descubrimiento de las leyes de la mecánica clásica y a la creación de una nueva cosmología, que se basa en la idea de la infinidad del Universo. Discutidas durante este proceso, las contradicciones entre esta teoría y la lectura literalista de la Biblia contribuyeron a la demarcación de las ciencias naturales y la religión.
ver también
notas
- Poincaré, Acerca de la ciencia, Con. 362-364.
- Este efecto se observó por primera vez
¡Hola queridos lectores! Hoy me gustaría tocar el tema de la Tierra y pensé que les sería útil un post sobre cómo gira la Tierra. 🙂 Después de todo, el día y la noche, y también las estaciones, dependen de ello. Conozcámonos mejor a todos.
Nuestro planeta gira sobre su eje y alrededor del sol. Cuando da una vuelta alrededor de su eje, pasa un día, y cuando da la vuelta al Sol, pasa un año. Más sobre esto a continuación:
eje de la tierra.
El eje de la Tierra (eje de rotación de la Tierra) - esta es una línea recta alrededor de la cual se da la rotación diaria de la Tierra; esta línea pasa por el centro y corta la superficie de la Tierra.
La inclinación del eje de rotación de la Tierra.
El eje de rotación de la Tierra está inclinado con respecto al plano en un ángulo de 66°33´; gracias a esto sucede. Cuando el Sol está sobre el Trópico del Norte (23°27´ N), comienza el verano en el Hemisferio Norte, y la Tierra se encuentra en su punto más alejado del Sol.
Cuando el Sol sale sobre el Trópico del Sur (23°27´ S), comienza el verano en el Hemisferio Sur.
En el hemisferio norte, el invierno comienza en este momento. La atracción de la Luna, el Sol y otros planetas no cambia el ángulo del eje de la tierra, sino que conduce al hecho de que se mueve a lo largo de un cono circular. Este movimiento se llama precesión.
El Polo Norte apunta hacia la Estrella Polar. El eje de la tierra durante los próximos 12.000 años, como resultado de la precesión, pasará aproximadamente a la mitad y estará dirigido a la estrella Vega.
Unos 25.800 años constituye un ciclo completo de precesión e influye significativamente en el ciclo climático.
Dos veces al año, cuando el Sol está directamente sobre el ecuador, y dos veces al mes, cuando la Luna está en una posición similar, la atracción debida a la precesión disminuye a cero y hay un aumento y una disminución periódicos en la tasa de precesión.
Tales movimientos oscilatorios del eje de la tierra se conocen como nutación, que alcanza su punto máximo cada 18,6 años. En cuanto a su impacto en el clima, esta periodicidad ocupa el segundo lugar después de cambio de estaciones.
Rotación de la Tierra alrededor de su eje.
Rotación diaria de la Tierra el movimiento de la Tierra en sentido antihorario, o de oeste a este, visto desde el Polo Norte del mundo. La rotación de la Tierra determina la duración del día y hace que el día y la noche cambien.
La Tierra da una vuelta alrededor de su eje en 23 horas 56 minutos y 4,09 segundos. Durante el período de una revolución alrededor del Sol, la Tierra realiza aproximadamente 365 ¼ revoluciones, lo que equivale a un año o 365 ¼ días.
Cada cuatro años, se agrega otro día al calendario, porque por cada uno de esos turnos, a excepción de un día completo, se gasta otro cuarto de día. La rotación de la Tierra ralentiza gradualmente la atracción gravitacional de la Luna y prolonga el día aproximadamente 1/1000 de cada siglo.
A juzgar por los datos geológicos, la tasa de rotación de la Tierra podría cambiar, pero no más del 5%.
Alrededor del Sol, la Tierra gira en una órbita elíptica, casi circular, a una velocidad de unos 107.000 km/h en dirección de oeste a este. La distancia media al Sol es de 149.598 mil km, y la diferencia entre la distancia más pequeña y la más grande es de 4,8 millones de km.
La excentricidad (desviación del círculo) de la órbita terrestre cambia ligeramente durante un ciclo de 94 mil años. Se cree que los cambios en la distancia al Sol facilitan la formación de un ciclo climático complejo, y que el avance y el retroceso de los glaciares durante las glaciaciones están asociados con sus etapas individuales.
Todo en nuestro vasto universo es muy complejo y preciso. Y nuestra Tierra es solo un punto en ella, pero este es nuestro hogar, del que aprendimos un poco más en una publicación sobre cómo gira la Tierra. Nos vemos en nuevos posts sobre el estudio de la Tierra y el Universo🙂
¿Por qué cambia el día y la noche? Por supuesto, has visto amaneceres y atardeceres más de una vez. ¿Por qué crees que suceden? ¿El sol deja de brillar? Un simple experimento te ayudará a entender esto. Si se dirige una linterna encendida hacia el lado de un globo escolar ordinario en una habitación oscura, entonces una mitad estará iluminada y la otra mitad estará en la sombra. De la misma manera, los rayos del Sol iluminan nuestro planeta en la eterna oscuridad del espacio.
El eje imaginario de la Tierra corre en línea recta desde el Polo Norte hacia el Sur. La Tierra gira a su alrededor de oeste a este y expone al Sol a un lado y luego al otro. En el lado iluminado - día, en el lado opuesto al mismo tiempo - noche. alrededor de su eje determina el cambio de día y noche.
La Tierra da una vuelta completa alrededor de su eje en 23 horas y 56 minutos, es decir, en un día. Un día es una unidad de tiempo, aproximadamente igual al período de rotación de la Tierra alrededor de su eje. El día se suele dividir en noche, mañana, tarde y noche.
tiempo estándar
Debido a la rotación de la Tierra alrededor de su eje, la hora del día en diferentes puntos el mundo no puede ser el mismo. Por lo tanto, por conveniencia, se introdujeron las zonas horarias: la superficie de la tierra fue dividida por meridianos en 24 zonas cada 15 grados de longitud.
La hora del día dentro de la misma zona horaria se llama cinturón. La diferencia horaria entre las zonas es de una hora. Se considera que el origen de los husos horarios es el meridiano de Greenwich que pasa por la ciudad de Greenwich (esto es, no lejos de Londres, donde se encuentra el Observatorio de Greenwich). A partir de él, los cinturones se cuentan hacia el este. En otras palabras, al mudarse a hacia el este el tiempo estándar aumenta, y en el oeste, disminuye.
Si son las 12 en punto en Greenwich, entonces son las 13 en punto en la primera zona al este y las 11 en punto en la primera zona al oeste. El comienzo de un nuevo día se considera la zona horaria 12. Así, cuando en Lejano Oriente comienza un nuevo día, en el Hemisferio Occidental aún perdura el anterior.
En 2011, el Presidente de nuestro país firmó la ley federal sobre la asignación de nueve zonas horarias en Rusia. Los límites de estas zonas se determinan teniendo en cuenta los límites de las repúblicas, territorios y regiones. Federación Rusa. La zona horaria está configurada a la misma hora. En el mismo 2011, se canceló la transición al horario de invierno en el territorio de Rusia.
Desde la antigüedad, la gente se ha interesado en saber por qué la noche es reemplazada por el día, el invierno en primavera y el verano en otoño. Más tarde, cuando se encontraron las respuestas a las primeras preguntas, los científicos comenzaron a considerar a la Tierra como un objeto con más detalle, tratando de averiguar qué tan rápido gira la Tierra alrededor del Sol y alrededor de su eje.
Movimiento de tierra
Todo cuerpos celestiales están en movimiento, la Tierra no es una excepción. Además, tiene simultáneamente un movimiento axial y un movimiento alrededor del Sol.
Para visualizar el movimiento de la tierra., solo mire la parte superior, girando simultáneamente alrededor del eje y moviéndose rápidamente por el piso. Sin este movimiento, la Tierra no sería habitable. Entonces, nuestro planeta, sin rotación alrededor de su eje, estaría constantemente girado hacia el Sol con uno de sus lados, en el que la temperatura del aire alcanzaría los +100 grados, y toda el agua disponible en esta área se convertiría en vapor. Por otro lado, la temperatura estaría constantemente bajo cero y toda la superficie de esta parte estaría cubierta de hielo.
órbita de rotación
La rotación alrededor del Sol sigue una determinada trayectoria, una órbita, que se estableció debido a la atracción del Sol y la velocidad de nuestro planeta. Si la atracción fuera varias veces más fuerte o la velocidad fuera mucho menor, entonces la Tierra caería sobre el Sol. ¿Qué pasaría si la atracción se hubiera ido? o muy disminuido, entonces el planeta, impulsado por su fuerza centrífuga, voló tangencialmente hacia el espacio. Sería como si un objeto atado a una cuerda girara por encima de la cabeza y luego se soltara abruptamente.La trayectoria del movimiento de la Tierra tiene forma de elipse, no de círculo perfecto, y la distancia al sol varía a lo largo del año. En enero, el planeta se acerca al punto más cercano a la luminaria -se llama perihelio- y se encuentra a 147 millones de kilómetros de la luminaria. Y en julio, la Tierra se aleja del sol 152 millones de km, acercándose a un punto llamado afelio. Se toma como distancia media 150 millones de km.
La tierra se mueve en su órbita de oeste a este, lo que corresponde a la dirección "en sentido contrario a las agujas del reloj".
1 vuelta al centro sistema solar La Tierra necesita 365 días 5 horas 48 minutos 46 segundos (1 año astronómico). Pero por conveniencia, se acostumbra considerar 365 días para un año calendario, y el tiempo restante se “acumula” y agrega un día a cada uno. año bisiesto.La distancia orbital es de 942 millones de km. Según los cálculos, la velocidad de la Tierra es de 30 km por segundo o 107 000 km/h. Para las personas, permanece invisible, ya que todas las personas y objetos se mueven de la misma manera en el sistema de coordenadas. Y sin embargo es muy grande. Por ejemplo, la velocidad máxima de un coche de carreras es de 300 km/h, que es 365 veces más lenta que la velocidad de la Tierra en su órbita.
Sin embargo, el valor de 30 km/s no es constante debido a que la órbita es una elipse. La velocidad de nuestro planeta fluctúa un poco a lo largo del viaje. mayor diferencia se alcanza al pasar los puntos de perihelio y afelio y es de 1 km/s. Es decir, la velocidad aceptada de 30 km/s es la media.
Rotación axial
El eje de la tierra es una línea condicional que se puede trazar de norte a Polo Sur. Pasa en un ángulo de 66 ° 33 con respecto al plano de nuestro planeta. Una revolución ocurre en 23 horas 56 minutos y 4 segundos, este tiempo está indicado por un día sideral.
El principal resultado de la rotación axial es el cambio de día y noche en el planeta. Además, debido a este movimiento:
- La tierra tiene forma de polos achatados;
- los cuerpos (flujo de río, viento) que se mueven en un plano horizontal están algo desplazados (a la izquierda en el hemisferio sur, a la derecha en el hemisferio norte).
Velocidad de movimiento axial por Diferentes areas es significativamente diferente. La más alta en el ecuador es de 465 m/s o 1674 km/h, se le llama lineal. Tal velocidad, por ejemplo, en la capital de Ecuador. En áreas al norte o al sur del ecuador, la velocidad de rotación disminuye. Por ejemplo, en Moscú es casi 2 veces menor. Estas velocidades se llaman angulares., su exponente se vuelve más pequeño a medida que se acercan a los polos. En los polos mismos, la velocidad es cero, es decir, los polos son las únicas partes del planeta que no tienen movimiento relativo al eje.Es la ubicación del eje en un cierto ángulo lo que determina el cambio de estaciones. Estando en esta posición, Diferentes areas Los planetas reciben diferentes cantidades de calor. diferente tiempo. Si nuestro planeta estuviera ubicado estrictamente verticalmente en relación con el Sol, entonces no habría estaciones en absoluto, ya que aquellas iluminadas por la luminaria en tiempo de día latitudes del norte recibió tanto calor y luz como las latitudes del sur.
La rotación axial está influenciada por los siguientes factores:
- cambios estacionales (precipitación, movimiento atmosférico);
- maremotos contra la dirección del movimiento axial.
Estos factores reducen la velocidad del planeta, como resultado de lo cual su velocidad disminuye. El indicador de esta disminución es muy pequeño, solo 1 segundo en 40.000 años, sin embargo, a lo largo de 1.000 millones de años, el día se alargó de 17 a 24 horas.
El movimiento de la Tierra continúa siendo estudiado hasta el día de hoy.. Esta información ayuda a crear información más precisa cartas estelares, así como determinar la relación de este movimiento con procesos naturales en nuestro planeta.
La tierra está en constante movimiento, girando alrededor del sol y alrededor de su propio eje. Este movimiento y la constante inclinación del eje de la Tierra (23,5°) determina muchos de los efectos que observamos como fenómenos normales: la noche y el día (debido a la rotación de la Tierra sobre su eje), el cambio de estaciones (debido a la inclinación del eje de la Tierra), y clima diferente en Varias áreas. Los globos se pueden girar y su eje tiene una inclinación como el eje de la Tierra (23,5°), por lo que con la ayuda de un globo se puede trazar con bastante precisión el movimiento de la Tierra alrededor de su eje, y con la ayuda del "Tierra - Sol " sistema se puede rastrear el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.
Rotación de la Tierra alrededor de su eje
La tierra gira sobre su propio eje de oeste a este (en sentido antihorario visto desde el Polo Norte). La Tierra tarda 23 horas, 56 minutos y 4,09 segundos en completar uno vuelta completa alrededor de su propio eje. El día y la noche se deben a la rotación de la tierra. La velocidad angular de la rotación de la Tierra alrededor de su eje, o el ángulo por el cual gira cualquier punto de la superficie de la Tierra, es el mismo. Hace 15 grados en una hora. Pero la velocidad lineal de rotación en cualquier parte del ecuador es de aproximadamente 1669 kilómetros por hora (464 m/s), disminuyendo a cero en los polos. Por ejemplo, la velocidad de rotación a una latitud de 30° es de 1445 km/h (400 m/s).
No notamos la rotación de la Tierra por la sencilla razón de que todos los objetos que nos rodean se mueven en paralelo y simultáneamente con nosotros a la misma velocidad y no hay movimientos "relativos" de los objetos que nos rodean. Si, por ejemplo, un barco se mueve de manera uniforme, sin aceleración y desaceleración a través del mar en un clima tranquilo, sin olas en la superficie del agua, no sentiremos en absoluto cómo se mueve ese barco si estamos en una cabina sin ojo de buey , ya que todos los objetos dentro de la cabina se moverán en paralelo con nosotros y el barco.Movimiento de la Tierra alrededor del Sol
Mientras que la Tierra gira sobre su propio eje, también gira alrededor del Sol de oeste a este en sentido contrario a las agujas del reloj, cuando se ve desde Polo Norte. A la Tierra le toma un año sideral (alrededor de 365,2564 días) completar una revolución completa alrededor del Sol. La trayectoria de la Tierra alrededor del Sol se llama órbita terrestre. y esta órbita no es perfectamente redonda. La distancia media de la Tierra al Sol es de unos 150 millones de kilómetros, y esta distancia varía hasta los 5 millones de kilómetros, formando una pequeña órbita ovalada (elipse). El punto de la órbita terrestre más cercano al Sol se llama Perihelio. La Tierra pasa por este punto a principios de enero. El punto de la órbita de la Tierra que está más alejado del Sol se llama Afelio. La Tierra pasa por este punto a principios de julio.
Dado que nuestra Tierra se mueve alrededor del Sol en una trayectoria elíptica, la velocidad orbital cambia. En julio la velocidad es mínima (29,27 km/s) y tras pasar el afelio (punto rojo superior en la animación) empieza a acelerar, y en enero la velocidad es máxima (30,27 km/s) y empieza a decelerar tras pasar perihelio (punto rojo inferior). ).
Mientras la Tierra da una vuelta alrededor del Sol, recorre una distancia igual a 942 millones de kilómetros en 365 días, 6 horas, 9 minutos y 9,5 segundos, es decir, corremos junto con la Tierra alrededor del Sol a una velocidad media de 30 km por segundo (o 107 460 km por hora), y al mismo tiempo la Tierra gira alrededor de su propio eje en 24 horas una vez (365 veces en un año).
De hecho, si consideramos más escrupulosamente el movimiento de la Tierra, entonces es mucho más complicado, ya que varios factores influyen en la Tierra: la rotación de la Luna alrededor de la Tierra, la atracción de otros planetas y estrellas.
