MAAN KIERTOLIIKE: OMINAISUUDET JA SEURAUKSET - FYYSINEN - 2026

Kiertoliike Maan on yksi, että planeetta toteuttaja maapallon ympäri akselin, joka länsi-itä suunnassa ja kestää noin yhden päivän, erityisesti 23 tuntia, 56 minuuttia ja 3,5 sekuntia.

Tämä liike, samoin kuin käännös auringon ympärillä, ovat tärkeimpiä, mitä maapallolla on. Erityisesti rotaatioliikkeellä on suuri vaikutus elävien olentojen jokapäiväiseen elämään, koska se aiheuttaa päiviä ja yötä.

Kuva 1. Maan liikkumisen ansiosta yksi alue pysyy valaistuna (päivä), kun taas toinen on yöllä. Lähde: Pixabay.

Siksi jokaisella aikavälillä on tietty määrä aurinkovalaistusta, jota kutsutaan yleisesti päiväksi, eikä auringonvaloa tai yötä. Maapallon kierto aiheuttaa myös lämpötilan muutoksia, koska päivä on lämpenemisjakso, kun taas yö on jäähdytysjakso.

Nämä olosuhteet merkitsevät virstanpylvästä kaikissa planeetan asuttamissa elävissä olentoissa, mikä johtaa moniin mukautuksiin elämäntapojen suhteen. Sen mukaan yritykset ovat asettaneet toiminta- ja lepoajansa tapojensa mukaan ja ympäristön vaikutuksesta.

On selvää, että vaaleat ja tummat alueet muuttuvat liikkumisen tapahtuessa. Kun jaetaan 360 astetta, jolla on kehä, 24 tunnin välillä, johon päivä pyöristetään, osoittautuu, että tunnissa maa on kääntynyt 15 astetta länsi-itään.

Siksi, jos siirrymme länteen 15º se on tuntia aikaisemmin, päinvastoin tapahtuu, jos matkustamme itään.

Maan pyörimisnopeudeksi omalla akselillaan on arvioitu päiväntasaajalla 1600 km / h, mistä seuraa pieneneminen lähestyessä napoja, kunnes se sammuu vain pyörimisakselilla.

Ominaisuudet ja syyt

Syy siihen, että maapallo pyörii akselinsa ympäri, on aurinkokunnan alkuperä. Mahdollisesti aurinko vietti pitkään vasta sen jälkeen, kun painovoima teki mahdolliseksi syntymänsä avaruuden asuttavasta amorfisesta aineesta. Kun aurinko muodostui, aurinko sai pyörimisen, jonka primitiivinen ainepilvi tarjoaa.

Jotkut tähtien synnyttämistä asioista tiivistyivät Auringon ympärille planeettojen luomiseksi, joilla oli myös osuutensa alkuperäisen pilven kulmavirrasta. Tällä tavalla kaikilla planeetoilla (myös maapallolla) on oma kiertoliike länsi-itään, paitsi Venus ja Uranus, jotka pyörivät vastakkaiseen suuntaan.

Jotkut uskovat, että Uranus törmäsi toisen saman tiheyden omaavan planeetan kanssa ja muutti iskun vuoksi akselinsa ja pyörimissuunnan. Venuksen kohdalla kaasumaisten vuoroveden olemassaolo selitti, miksi pyörimissuunta kääntyi hitaasti ajan myötä.

Kulmainen vauhti

Kulmavirhe on kiertyessä sitä, mikä lineaarinen vauhti on käännökselle. Keholle, joka pyörii kiinteän akselin ympäri kuin maa, sen suuruus lasketaan:

Tässä yhtälössä L on kulmamomentti (kg.m ² / s), I on hitausmomentti (kg.m ²) ja w on kulmanopeus (radiaani / s).

Kulmamomentti säilyy niin kauan kuin järjestelmässä ei ole nettovääntömomenttia. Aurinkokunnan muodostumisen tapauksessa aurinkoa ja planeettojen synnyttämää ainetta pidetään eristettynä järjestelmänä, johon mikään voima ei aiheuttanut ulkoista vääntömomenttia.

Harjoitus ratkaistu

Jos oletetaan, että Maa on täydellinen pallo ja käyttäytyy kuin jäykkä runko, ja käyttämällä toimitettua tietoa, sen kiertokulman on löydettävä: a) oman akselinsa ympäri ja b) sen translaatioliikkeessä Auringon ympäri.

Ratkaisu

a) Ensin täytyy saada maapallon hitausmomentti, jota pidetään säteen R ja massan M pallona.

Kulmanopeus lasketaan seuraavasti:

Missä T on liikkeen jakso, joka tässä tapauksessa on 24 tuntia = 86400 s, siis:

Kääntymisen kulma momentti oman akselinsa ympäri on:

b) Mitä tulee aurinkoa ympäröivään liikkeeseen, maata voidaan pitää pistekohteena, jonka hitausmomentti on I = MR ² _m

Vuoden aikana on 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s, maapallon kiertoradan kulmanopeus on:

Näiden arvojen avulla maapallon kiertorata on:

Pyörimisliikkeen seuraukset

Kuten edellä mainittiin, päivien ja öiden peräkkäisyys niiden vastaavilla valon ja lämpötilan tuntimuutoksilla on tärkein seuraus maapallon pyörimisliikkeestä omalla akselillaan. Sen vaikutus ulottuu kuitenkin hiukan tämän ratkaisevan tosiasian ulkopuolelle:

- Maan kierto on läheisesti yhteydessä planeetan muotoon. Maa ei ole täydellinen pallo, kuten biljardipallo. Kun se pyörii, kehittyvät voimat, jotka muuttavat sitä, aiheuttaen pullistumia päiväntasaajalla ja myöhemmin litistymisen napoissa.

- Maapallon muodonmuutos aiheuttaa pieniä vaihteluita painovoiman kiihtyvyyden arvossa g eri paikoissa. Siten esimerkiksi g: n arvo on napoilla suurempi kuin päiväntasaajalla.

- Pyörimisliike vaikuttaa suuresti valtameren virtojen jakautumiseen ja tuuliin, johtuen siitä, että ilma- ja vesimassat poikkeavat niiden suunnasta sekä myötäpäivään (pohjoisella pallonpuoliskolla) että vastakkaiseen suuntaan (eteläinen pallonpuolisko).

- Aikavyöhykkeet on luotu säätelemään ajan kulkua kussakin paikassa, koska maapallon eri alueita valaisee aurinko tai tummentaa.

Coriolis-vaikutus

Coriolis-ilmiö on seurausta maapallon pyörimisestä. Koska kiihtyvyys esiintyy kaikissa kiertoissa, maata ei pidetä inertiaalisena viitekehyksenä, mitä tarvitaan Newtonin lakien soveltamiseksi.

Tässä tapauksessa ilmestyvät ns. Pseudovoimat, voimat, joiden alkuperä ei ole fyysinen, kuten keskipakoisvoima, jonka auton matkustajat kokevat käyrän muodostaessa ja tunteessaan, että heidät ohjataan toiselle puolelle.

Jotta sen vaikutukset näkyisivät, ota huomioon seuraava esimerkki: Lavalla on kaksi ihmistä A ja B vastapäivään kiertäessä, molemmat levossa sen suhteen. Henkilö A heittää pallon henkilölle B, mutta kun pallo saavuttaa paikan, jossa B oli, se on jo siirtynyt ja pallo taipuu etäisyyteen s, ohittaen B: n taakse.

Kuva 2. Coriolis-kiihtyvyys saa pallon muuttamaan polkuaan sivusuunnassa.

Keskipakoisvoima ei tässä tapauksessa ole vastuussa, se toimii jo keskustasta. Tämä on Coriolis-voima, jonka vaikutuksena on pallon pallon taipuminen sivusuunnassa. Tapahtuu, että sekä A: lla että B: llä on erilaiset nousunopeudet, koska ne ovat eri etäisyyksillä pyörimisakselista. B-nopeus on suurempi ja ne annetaan:

Corioliksen kiihtyvyyden laskeminen

Corioliksen kiihtyvyydellä on merkittäviä vaikutuksia ilmamassajen liikkeeseen ja vaikuttaa siten ilmastoon. Siksi on tärkeää ottaa se huomioon tutkittaessa kuinka ilmavirta ja merivirto liikkuvat.

Ihmiset voivat myös kokea sen yrittäessään kävellä pyörivällä lavalla, kuten liikkuvalla karusellissa.

Oletetaan, että edellisessä kuvassa esitetyssä tapauksessa painovoimaa ei oteta huomioon ja liike näkyy inertiaalisesta referenssijärjestelmästä, alustan ulkopuolella. Tässä tapauksessa liike näyttää tältä:

Kuva 3. Kuulan laukaisu inertiaalisesta referenssijärjestelmästä. Seuraava polku on suoraviivainen (painovoimaa ei oteta huomioon).

Pallon kokema poikkeama henkilön B alkuperäisestä sijainnista on:

Mutta R _B - R = vt, niin:

s = ω (vt). t = ω vt ²

Se on liike, jonka lähtönopeus on 0 ja vakiokiihtyvyys:

a _Coriolis = 2ω.v

Viitteet

1. Aguilar, A. 2004. Yleinen maantiede. 2nd. Painos. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Fysiikka: Periaatteet ja sovellukset. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Geofysiikan perusteet. 2nd. Painos. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Moderni tähtitiede. Toimituksellinen käännös. 37-52.
5. Oikean maailman fysiikkaongelmat. Coriolis Force. Palautettu osoitteesta: real-world-physics-problems.com.
6. Miksi Maa pyörii? Haettu osoitteesta spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Coriolis-vaikutus. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org.