Земля непрерывно вращается вокруг собственной оси и вокруг Солнца. Эти процессы определяют чередование дня и ночи, смену времен года и влияют на течение глобальных природных циклов. Наука Mail рассказывает, с какой скоростью движется планета, сколько времени занимает оборот вокруг своей оси и вокруг единственной звезды Солнечной системы.
Главное о вращении Земли
В разделе собрали ключевую информацию из статьи.
Земля вращается вокруг своей оси примерно за 23 часа 56 минут и одновременно движется по орбите вокруг Солнца, завершая один оборот за 365 суток.
Средняя скорость вращения у экватора достигает 1674 км/ч.
В долгосрочной перспективе вращение Земли медленно замедляется из-за приливного взаимодействия с Луной.
В последние годы зафиксировано кратковременное ускорение вращения, из-за которого сутки стали короче примерно на 1—1,5 миллисекунды.
Суточное вращение определяет смену дня и ночи, а наклон оси относительно плоскости орбиты вызывает смену времен года.
Как именно вращается Земля вокруг Солнца и своей оси
Земля движется вокруг собственной оси и вокруг Солнца. Процессы происходят одновременно, но имеют разную природу и длительность.
Вращение вокруг оси — это суточное движение планеты. Воображаемая ось проходит через Северный и Южный полюсы. Она наклонена к плоскости орбиты примерно на 23,44 градуса, поэтому Земля не просто поворачивается, а как бы кренится в пространстве. За один оборот вокруг оси проходит 23 часа 56 минут 4 секунды — это звездные сутки. Полный оборот относительно Солнца занимает немного больше времени — 24 часа, что и определяет привычный ритм дня.
Параллельно Земля движется по орбите вокруг Солнца. Траектория этого движения — не идеальный круг, а эллипс, длина которого превышает 930 миллионов километров. Среднее расстояние от планеты до светила примерно равно 150 миллионам километров. Один оборот вокруг Солнца занимает около 365 суток, то есть год. Скорость орбитального движения достигает 30 километров в секунду.
Ось вращения в течение пути сохраняет наклон в том же направлении, не следуя за орбитой. Именно благодаря этому северное и южное полушария поочередно получают больше или меньше солнечного света. Этот механизм лежит в основе сезонных изменений климата и освещенности, но с суточным вращением не связан.
Движение по орбите и вращение вокруг оси происходят в одном направлении — с запада на восток. Совпадение делает наблюдаемое с Земли движение Солнца и звезд обратным: кажется, что небесное тело встает на востоке и садится на западе.
Скорость вращения Земли
Скорость вращения Земли не одинакова во всех точках планеты. Она зависит от расстояния до оси: чем ближе к экватору, тем выше линейная скорость, а чем ближе к полюсам, тем она меньше. Ведь точки на экваторе за сутки проходят большую окружность, чем те, что находятся на высоких широтах.
У экватора окружность Земли составляет около 40 075 километров. Один оборот планета совершает примерно за 86 164 секунды, поэтому скорость движения на экваторе достигает 465 м/с, или около 1674 км/ч. В более северных широтах значение заметно ниже: например, в районе Москвы — около 260 м/с, а у полюсов скорость стремится к нулю.
Параллельно с вращением вокруг оси Земля движется по орбите со средней скоростью примерно 29,78 километра в секунду (около 107 200 км/ч). Это орбитальное движение не влияет на суточную скорость, но задает общее направление и формирует разницу между звездными и солнечными сутками. Именно поэтому оборот относительно Солнца занимает не 23 часа 56 минут, а 24 часа.
Скорость вращения Земли не остается строго постоянной. Она меняется, причем в контексте разных временных отрезков. В долгосрочной перспективе — на протяжении веков и тысячелетий — планета постепенно замедляется: сутки удлиняются примерно на 1,7 миллисекунды за столетие. Это связано с приливным взаимодействием с Луной: энергия, возникающая при движении океанов и деформации земной коры, рассеивается и тормозит планету.
Одновременно с этим происходят кратковременные отклонения: в последние годы зафиксировано ускорение вращения, при котором сутки стали короче примерно на 1—1,5 миллисекунды. Эти флуктуации не противоречат общей тенденции, а накладываются на нее. Причина — внутренние процессы в недрах планеты, изменения в атмосфере, океанах и таяние ледников, которые влияют на распределение массы и, как следствие, на скорость вращения. Что в итоге победит, ускорение или замедление, пока предсказать сложно.
Человек не ощущает колебания. Но ученые принимают их во внимание. В XX веке время, основанное на движении планеты, начало отставать от атомных часов — сверхточных приборов, которые фиксируют колебания атомов с постоянной частотой и служат основой глобальной системы отсчета времени.
Чтобы синхронизировать обе шкалы, с 1972 года добавили 27 дополнительных секунд. Самая заметная пауза произошла в ночь с 31 декабря 2016 года, когда мировые часы «задержались» на секунду.
Вращение Земли как причина смены дня и ночи, времен года
Суточное вращение Земли вокруг своей оси и ее орбитальное движение вокруг Солнца определяют то, как распределяется солнечный свет на поверхности планеты. Именно эти механизмы лежат в основе смены дня и ночи, а также времен года.
Когда Земля вращается вокруг оси, одна ее половина оказывается освещенной, а другая — погруженной в тень. Поскольку направление вращения — с запада на восток, Солнце кажется поднимающимся на востоке и заходящим на западе. Переход от света к темноте происходит плавно, и каждый участок планеты по очереди проходит через освещенную и теневую стороны. Это и образует суточный цикл, к которому адаптированы биологические ритмы большинства живых организмов.
Изменение времен года связано не с тем, как далеко Земля находится от Солнца, а с углом наклона ее оси к плоскости орбиты, который составляет около 23,44 градуса. Именно поэтому солнечные лучи в разные месяцы года попадают на поверхность планеты под разным углом и распределяются по полушариям неравномерно. Когда северное полушарие обращено к Солнцу, здесь устанавливается лето, а в южном в это время зима. Спустя полгода картина становится противоположной. Дважды в год, во время равноденствий, Солнце одинаково освещает оба полушария, и длительность дня и ночи практически совпадает.
Наклон оси остается постоянным во время движения по орбите, поэтому сезонные изменения повторяются из года в год с высокой регулярностью. Цикличность лежит в основе календарей и природных ритмов: она определяет длину дня, количество солнечного тепла и сезонные колебания климата.
Вопросы и ответы
В разделе ответили на вопросы о вращении Земли.
Как вращение Земли связано с формой планеты?
Центробежная сила, возникающая при вращении, делает Землю сплюснутой у полюсов и слегка расширенной на экваторе. Из-за этого планета имеет форму не идеальной сферы, а геоида. Если бы вращения не было, форма стала бы ближе к шару.
Может ли вращение Земли повлиять на течение океанов?
Да. Суточное вращение создает эффект Кориолиса, который влияет на направление потоков воды и воздуха. Именно из-за него крупные океанские течения и ветровые системы закручиваются в определенную сторону в каждом полушарии, формируя глобальные циркуляции.
Почему в полярных регионах нет обычного чередования дня и ночи?
На высоких широтах вблизи полюсов наклон оси Земли приводит к полярному дню и ночи. В течение нескольких месяцев Солнце либо не заходит вовсе, либо не поднимается над горизонтом. Это прямое следствие геометрии вращения и орбиты.
Откуда берутся високосные годы и как они связаны с вращением Земли?
Земля делает полный оборот вокруг Солнца не ровно за 365 суток, а примерно за 365,2422 дня. Чтобы календарь не «уползал» относительно реального времени, раз в четыре года добавляют один день — 29 февраля. Эта поправка компенсирует накопившуюся разницу между календарным и астрономическим годами.
