Осьове обертання Землі та його наслідки

Земля обертається навколо своєї осі за період 23 год. 56 хв. 4,09 с. Обертання Землі навколо осі проявляється в багатьох явищах на її поверхні: зміні дня і ночі, добовій ритміці в географічній оболонці, припливах та відпливах та ін.

Наочним посібником осьового обертання Землі є маятник Фуко. За одну зоряну добу маятник здійснить повний оберт відносно поверхні Землі з кутовою швидкістю w = 15⁰ за зоряну годину. На південному полюсі маятник зробить за 24 зоряні години теж один повний оберт, але проти годинникової стрілки. Лише на екваторі маятник Фуко неефективний. В будь-якому іншому місці з більшою від 0 широтою кут видимого повороту площини коливань маятника відносно повер­хні Землі пропорційний географічній широті wj=15⁰×sinj. Не менш наочним є відхилення падаючих тіл на схід. У теоретичній механіці для розрахунків величини відхилення тіл на схід (x) є формула , де h – висота падіння тіла в м; j – географічна широта. Добре спостерігається осьове обертання Землі із супутників.

Внаслідок того, що Земля не має точної симетричної форми і не є однорідною, то її період обертання не залишається незмінним. На екваторіальні виступи Землі діють сили притягання Місяця і Сонця. Через це вісь обертання Землі здійснює складні рухи в просторі. Насамперед вона повільно описує навколо осі екліптики конус, залишаючись весь час нахиленою до площини орбіти під кутом 66⁰33'. Цей рух земної осі називається прецесійним, період його біля 26000 років. Крім того, вісь обертання Землі здійснює різні дрібні коливання поблизу свого середнього положення, що називається нутацією земної осі. Нутаційні коливання виникають тому, що прецесійні сили Сонця і Місяця безперервно змінюють свою величину і напрями – вони = 0, коли Сонце і Місяць знаходяться в площині екватора Землі і досягають максимуму, коли вони найбільше віддалені від нього. Головне нутаційне коливання земної осі має період 18,6 років, що дорівнює періоду обертання місячних вузлів.

Відмічено, що широти пунктів на Землі не залишаються незмінни­ми, а періодично змінюються, відхиляючись від середнього значення на 0,3''. Якщо широта в одному місці збільшується то на протилеж­ному меридіані вона зменшується на таку ж приблизно величину. Ці коливання широт пояснюються тим, що Земля зміщується відносно осі обертання. Внаслідок цього полюси Землі, описуючи на поверхні складну криву, не виходять з квадрата зі сторонами в 30 метрів. При цьому рух відбувається проти годинникової стрілки.

Період обертання Землі навколо осі є проміжок часу, протягом якого Земля здійснює повний оберт відносно якогось незмінного напряму. Встановлено, що кутова швидкість Землі не постійна, тобто обертання Землі нерівномірне. Внаслідок цього середня доба виявляється величиною непостійною. Під впливом притягання Місяця і в меншій степені Сонця в твердому тілі Землі відбуваються земні припливи. Завдяки обертанню Землі припливні хвилі підіймаються і опускаються з амплітудою в декілька десятків сантиметрів (максимально до 43 см), рухаються по її поверхні. Як наслідок кожна точка поверхні двічі на добу підіймається і опускається. Деякі дослідники вважають у цьому можливу причину утворення загальної тріщинуватості порід.

Вісь обертання – це уявна пряма, навколо якої Земля обер­тається і яка проходить через цент маси Землі. Вона пере­тинає поверхню Землі в двох точках – північному географічному полюсі і південному. Велике коло на поверхні Землі, площина якого перпендикулярна до осі обертання, називається зем­ним екватором. Вона ділить поверхню Землі на дві півкулі. Малі ко­ла, площини яких паралельні до площини екватора називають гео­графічними паралелями. Паралель, що знаходиться на віддалі 23⁰27' на північ від екватора, називається північним тропіком, а па­ралель, що знаходиться на віддалі 23⁰27' на південь від екватора, називається південним тропіком, паралелі, що знаходяться на 66⁰33' пн.ш. та 66⁰33' пд.ш. – відповідно північним і південним по­лярним колом. Найкоротша пряма, що з'єднує обидва полюси, нази­вається географічним меридіаном. Нульовий меридіан – Грінвіцький.