Kuten jo mainittiin, Maahan liittyvät koordinaattijärjestelmät eivät ole inertiaalisia. Tämä johtuu Maan pyörimisestä akselinsa ympäri ja Auringon ympäri. Kaikissa teknisissä ongelmissa käytetään kuitenkin perustana mekaniikan toista aksioomaa, joka pätee vain inertiajärjestelmiin. Edellisessä kappaleessa saatu liikeyhtälö ei-inertiaalisille järjestelmille antaa meille mahdollisuuden arvioida tässä tapauksessa esiintyvä virhe.

Tarkastellaan ensin Maahan liittyvän koordinaattijärjestelmän ei-inertiaalisuuden tulosta, jonka aiheuttaa Maan pyöriminen akselinsa ympäri. Ensimmäisessä likiarvossa maapalloa voidaan pitää syöpäpallona.

Maan pyöriminen akselinsa ympäri synnyttää translaatio- ja Coriolis-kiihtyvyydet ja sitä kautta vastaavat hitausvoimat. Koska maapallo pyörii vakiokulmanopeudella, tapahtuu vain keskipetaalinen translaatiokiihtyvyys, joka on yhtä suuri:

missä on sen yhdensuuntaisuuden säde, jolla annettu piste sijaitsee (kuva 61). Tämän kiihtyvyyden vektori sijaitsee yhdensuuntaistasossa ja on suunnattu maan akseliin. Koska

missä R on maan säde ja yhdensuuntaisuuden leveysaste

Maa pyörii täydellisesti akselinsa ympäri suunnilleen keskimääräisessä aurinkoajassa (täsmälleen sidereaaliajassa), joten

Suurin keskipistekiihtyvyys tapahtuu päiväntasaajalla, eli otossa saadaan päiväntasaaja

Tämä on noin 300 kertaa vähemmän kuin maan painovoiman kiihtyvyys.

Kehon painovoiman poikkeama Maan säteestä

Keskipitkän kiihtyvyyden esiintyminen johtaa siihen, että kehon paino ei ole täsmälleen sama kuin sen vetovoima, ja pystysuora poikkeaa jonkin verran maan säteen suunnasta.

Tarkastellaan todellakin kiinteää (Maan suhteen) massapistettä, joka on ripustettu kierteeseen (kuva 62).

Se on suhteellisessa tasapainossa kolmen voiman vaikutuksesta: kierteen T reaktion vetovoima Maahan ja kannettavan liikkeen inertiavoima. suunnattu vastakkaiseen kiihtyvyyteen ja yhtä suuri kuin:

Coriolis-inertiavoima on yhtä suuri kuin nolla, koska pisteen suhteellinen nopeus on nolla, ja pisteen suhteellisen tasapainoyhtälön mukaan meillä on:

Mutta langan reaktio on suuruudeltaan yhtä suuri kuin kehon paino ja on suunnattu vastakkaiseen suuntaan

Näin ollen:

Näin ollen kehon paino on Maan kannettavan kiihtyvyyden gravitaatiovoiman ja inertiavoiman resultantti. Tämän resultantin suunta määrittää todellisen pystysuoran tietyssä paikassa maapallolla. Kuvasta 62 tästä seuraa, että se ei ole sama kuin maan säde ja poikkeaa siitä kulman a verran. Määritellään se.

Maan paikan leveysaste on todellisen pystysuoran suunnan ja päiväntasaajatason välinen kulma. Sinilauseesta seuraa, että

Kulma a on hyvin pieni, ja ilman merkittävää virhettä voimme laittaa

Ja siksi

Tästä seuraa, että todellisen pystysuoran suunta osuu yhteen maan säteen kanssa vain päiväntasaajalla, ja suurin poikkeama tapahtuu leveysasteella. Se vastaa

Tämä arvo on niin pieni, että se voidaan jättää huomiotta suurimmassa osassa teknisistä ongelmista.

Ero painovoiman ja painovoiman välillä

Laske painovoiman suuruus. Tätä varten riittää projisoituminen todellisen pystyvoiman suuntaan

Kun otetaan huomioon kulman a pieni, voimme sitten laittaa

Gravitaatiovoima F on suurempi kuin painovoima kaikissa maan pisteissä, lukuun ottamatta Maan napoja, joissa ne ovat yhtä suuret. Suurin poikkeama tapahtuu päiväntasaajalla, jossa paino on:

Tässä on painovoiman kiihtyvyys navassa, kehon paino navassa. Kehon paino päiväntasaajalla on vain 0,3 % pienempi kuin painovoima. Siksi tämä ero jätetään huomioimatta teknisissä asioissa.

Kannettavan hitausvoiman laskeminen maan olosuhteissa

Kiinnittäkäämme huomiota seuraavaan tärkeään seikkaan. Oletetaan, että materiaalipisteen tutkittu liike etenee alueella, jonka mitat ovat pienet verrattuna Maan säteeseen. Silloin voima Фper on vakio kuin voima Kun ne lasketaan yhteen, saadaan voima, joka on myös vakio. Siksi kannettavan hitausvoiman huomioon ottamiseksi sitä ei tarvitse tarkastella erikseen, vaan gravitaatiovoiman sijasta riittää, että liitetään liikeyhtälöön voima, joka tunnetaan voiman tavoin annettu paikka maan päällä. Kannettavan hitausvoiman tarkastelun päätteeksi huomaamme, että se on suunnattu vastakkaiseen suuntaan keskikiihtyvyyteen nähden. Tästä johtuen fysiikassa sillä on siellä hyvin yleinen nimi - keskipakovoima.

Pyörimishitausvoima, jonka aiheuttaa Maan pyöriminen akselinsa ympäri

Harkitse pyörimisvoimaa tai Coriolis-hitausvoimaa, jonka aiheuttaa Maan pyöriminen akselinsa ympäri. Hän on tasa-arvoinen

ja sekä sen suuruus että suunta riippuvat pisteen suhteellisesta nopeudesta. Kääntövoima puuttuu vain kahdessa tapauksessa:

kun piste on levossa suhteessa Maahan tai kun se liikkuu yhdensuuntaisesti maan akselin kanssa (vektorit ovat kollineaarisia).

Coriolis-kiihtyvyyden suuruuden arvioimiseksi harkitse tapausta, jossa suhteellinen nopeus on kohtisuorassa vektoriin nähden. Jotta Coriolis-kiihtyvyydellä olisi arvo, suhteellinen nopeus on yhtä suuri kuin

Tällaisilla nopeuksilla liikkuvat esimerkiksi tykistökuoret ja raketit. Näissä tapauksissa Coriolis-voima voi vaikuttaa merkittävästi liikkeen luonteeseen ja erityisesti aiheuttaa ammuksen huomattavan poikkeaman kohteesta. Vaikka Coriolis-voima voidaan useimmissa tapauksissa jättää huomioimatta, on ilmiöitä, joissa se ilmenee melko selvästi. Tällaisia ​​ilmiöitä ovat esimerkiksi pohjoisen pallonpuoliskon jokien oikean rannan ja eteläisen pallonpuoliskon vasemman rannan eroosio. Tarkastellaan tätä esimerkkiä yksityiskohtaisemmin.

Uskon lait ja Beis Balo

Virtakoon pohjoisen pallonpuoliskon joki maapallon pituuspiiriä pitkin pohjoisesta etelään (kuva 63). Minkä tahansa maapallon pisteen siirrettävä nopeus on suunnattu tangentiaalisesti rinnakkain lännestä itään ja on yhtä suuri:

Vesihiukkasilla on suhteellisen nopeudensa lisäksi myös edellä mainittu siirtonopeus. Liikkuessaan pohjoisesta etelään ne siirtyvät yhdestä yhdensuuntaisuudesta toiseen, jonka säde on suurempi ja siksi siirtonopeus kasvaa jatkuvasti suuntaa muuttamatta (länestä itään). Lisäksi Maan pyörimisestä johtuen suhteellinen nopeus muuttaa suuntaansa avaruudessa kääntyen lännestä itään.

Tämä saa vesihiukkaset kiihtymään, mikä tarkoittaa, että niihin kohdistuu voima kiihtymisen suuntaan. Tämä voima syntyy joen läntisen eli oikean rannan paineesta veteen. Toiminnan ja reaktion yhtäläisyyden lain mukaan vesi puristaa samalla voimalla oikeaa rantaa huuhtoen sen vähitellen pois. Nykyaikaisella pallonpuoliskolla, missä tahansa joen virtauksen suunnassa, oikea ranta on aina alttiina eroosiolle. Eteläisellä pallonpuoliskolla joen vasen ranta on alttiina eroosiolle, kuten edellä esitetyn kaltaiset perustelut osoittavat. Tätä ilmiötä kutsutaan Beerin laiksi.

Sama tulos voidaan saada paljon helpommin soveltamalla muodollisesti pyörimishitausvoiman kaavaa.

Tarkasteltavassa tapauksessa suhteelliset nopeudet ovat hyvin pieniä, ja näin ollen myös Coriolis-voimat ovat hyvin pieniä, mutta niiden jatkuva ja pitkittynyt toiminta johtaa havaittaviin tuloksiin. Coriolis-voimalla on vielä suurempi vaikutus valtameren virtauksiin. Esimerkiksi Golfvirran lämmin virta poikkeaa sen vaikutuksesta oikealle.

Coriolis-voiman vaikutus selittää myös sen tosiasian, että pohjoisella pallonpuoliskolla tuuli poikkeaa oikealle paineen laskun suunnasta (eteläisellä pallonpuoliskolla vasemmalle). Tämä ilmiö tunnetaan meteorologiassa Bays-Balo-lain nimellä.

Yhteenvetona sanotusta on pääteltävä, että Maahan jäykästi kytkettyjen koordinaattijärjestelmien epäinertiaalisuuden korjaukset, jotka aiheutuvat jälkimmäisen pyörimisestä akselin ympäri, ovat pääsääntöisesti niin merkityksettömiä, että laajassa Suurin osa teknisistä ongelmista mekaniikan toinen aksiooma kuvaa mekaanisia ilmiöitä varsin riittävällä tarkkuudella.

Hitausvoimat, jotka aiheutuvat Maan pyörimisestä Auringon ympäri

Tarkastellaan nyt maakappaleisiin vaikuttavia hitausvoimia, jotka johtuvat Maan pyörimisestä Auringon ympäri.

Maa kiertää Auringon suunnilleen vakionopeudella kiertoradalla, joka on lähellä Auringon keskipisteenä olevaa ympyrää ja tekee yhden kierroksen vuodessa. Tämän liikkeen aiheuttama Maan päällä sijaitsevien aineellisten pisteiden kannettava kiihtyvyys on Aurinkoa kohti suuntautuvaa keskikiihtyvyyttä. Kannettavan liikkeen vastaava hitausvoima (keskipakovoima) on suunnattu poispäin Auringosta. Lisäksi Auringon gravitaatiovoima vaikuttaa samaan pisteeseen. Näiden voimien vektorisumma on käytännössä yhtä suuri kuin nolla.

Maan pinnalla olevan pisteen liikkeestä ja Maan pyörimisestä Auringon ympäri syntyvät Coriolis-voimat ovat mitättömiä verrattuna Coriolis-voimiin, jotka syntyvät vain Maan pyörimisestä sen akselin ympäri, koska kulmanopeus Maan pyörimisnopeus on monta kertaa suurempi kuin Maan kiertonopeus auringon ympäri

Siksi Maahan liittyvien koordinaattijärjestelmien epä-inertiaalisuus, joka johtuu maan liikkeestä kiertoradalla, voidaan jättää huomiotta verrattuna vastaaviin korjauksiin, jotka aiheutuvat Maan pyörimisestä akselinsa ympäri.

Planeettamme pyöriminen hidastuu vähitellen

Useiden kilometrien korkeudet tsunamit murskaavat tornadoja, hurrikaaneja, tulivuoria ja maanjäristyksiä. Kaikki tämä odottaa planeettamme pienellä päivän pituuden muutoksella.

Miksi maapallo pyörii?

globallookpress.com

Tieteilijöillä ei vieläkään ole varmaa vastausta tähän kysymykseen. Hypoteeseja on monia, mutta todennäköisin on, että aurinkotuuli, epäsäännöllinen muoto ja aika pakotti maapallon pyörimään.

Planeettamme ei ole aina ollut pyöreä ja tasainen. Sen muodostumisvaiheessa se muistutti lumipalloa, jonka lapsi teki. Sen pinnalla oli monia painaumia ja vuoria. Kaikki nämä epäsäännöllisyydet toimivat eräänlaisena aurinkotuulen purjeena. Tämän seurauksena maapallo alkoi miljoonien vuosien aikana pyöriä akselinsa ympäri nopeudella, johon olemme tottuneet.

Muuten, planeetan pyörimisen hidastuminen ja päivän pituuden pidentäminen johtuu siitä, että nämä tekijät eivät enää vaikuta Maahan. Ilmakehä ja magneettikenttä suojaavat maapalloa aurinkotuulelta ja kosmiselta säteilyltä, joten pyörimisnopeus hidastuu, mutta tämä hidastuminen on niin merkityksetöntä, että sitä ei voi havaita ihmiselämän puitteissa.

Kymmenen kertaa hitaammin...

"Miksi vuorokaudessa on vain 24 tuntia?" - kuulemme usein retorisen kysymyksen niiltä, ​​joilla ei ole aikaa mihinkään. Onko se niin paha? Mitä tapahtuu, jos vuorokaudessa on 24 ja 25 tuntia?

Päivä - Maan pyörimisjakso akselinsa ympäri - erittäin tärkeä vakio. Mistä ei riipu vain päivän ja yön muutos, vaan myös elämä planeetallamme. Yhden tunnin vuorokauden pituuden muutosta Maan asukkaat eivät todennäköisesti huomaa. Mutta jos planeetan pyöriminen hidastuu kymmenen kertaa, olemme kohtaamassa raamatullisen mittakaavan katastrofia.

Maan pyörimisnopeus päiväntasaajalla on 1666 km/h. Kun pääset lähemmäs napoja, nopeus pienenee johtuen planeetan säteen pienenemisestä suhteessa sen pyörimisakseliin. Esimerkiksi Moskovan leveysasteilla tämä luku on jo 1200 km / h. Kuten tiedämme koulufysiikan kurssista, pyörimisnopeus määrää sen keskipakovoiman suuruuden, joka vaikuttaa kaikkiin pyörivän kappaleen pinnalla oleviin kappaleisiin, Maa ei ole poikkeus.

Kuka tahansa voi arvioida keskipakoisvoimien vaikutusta tavanomaisilla asteikoilla. Moskovassa 50 kiloa painanut henkilö painaa Ecuadorissa noin 49,5 kiloa. "Painonpudotus" tapahtuu keskipakovoiman takia, joka toimii vastakkaiseen suuntaan kuin painovoima ja pyrkii heittämään ihmisen avaruuteen.

Joten kuvitellaan, että huomenna maapallo alkoi pyöriä kymmenen kertaa hitaammin. Vuorokausi piteni 240 tuntiin ja planeetan pyörimisnopeus putosi 150 km/h:iin. NASA:n fyysikko Sten Odenwald väittää, että tällainen planeetan pysähdys pystyy tappamaan kaiken pinnallaan olevan elämän. Kaikki esineet lentävät inertialla lännestä itään, kuten jyrkästi jarrutetussa junassa hyllyiltä putoavat matkustajat. Tämän "lennon" nopeus ylittää 1000 kilometriä tunnissa. Monimutkaisille elämänmuodoille, joihin myös ihminen kuuluu, tämä on varma kuolema.

Vesi valtamerissä jatkaa myös liikkumista hitaudella nopeudella 1500 km / h, mikä johtaa jättimäisten tsunamien muodostumiseen, jotka putoavat autioille mantereille. Hieman myöhemmin myös tunnelma kapinoi. Se kokee samat ilmiöt kuin valtamerissä. Hitauden vaikutuksesta ilmamassat jatkavat liikettä ja muodostavat ennenkuulumattomia tornadoja ja hurrikaaneja. Inertiaprosessit jatkuvat planeetan sisällä. Nestemäisen magman ja ytimen kaoottinen liike aiheuttaa maanjäristyksiä ja tulivuorenpurkauksia.

Kun elementtien väkivalta rauhoittuu, planeetan ulkonäkö muuttuu tuntemattomaksi. Valtamerten vesi, joka nyt jakautuu keskipakovoimien avulla, syöksyy kohti napoja. Päiväntasaajalle muodostuu yksi maanosa, joka ympäröi planeetan. Eurooppa, mukaan lukien Venäjä, Australia, Pohjois-Amerikka, osa Etelä-Amerikasta jää veden alle. Tästä ei kuitenkaan tule ketään suremaan.

Kaikki monimutkaiset elämänmuodot tuhoutuvat. Vain yksinkertaisimmat organismit selviävät, joiden on käytävä evoluution polkua alusta alkaen sopeutuen uusiin ympäristöolosuhteisiin. Mutta elpyykö elämä maapallolla sen pyörimisen hidastuessa, on suuri kysymys.

Tosiasia on, että planeetan pyöriminen luo sen ympärille sähkömagneettisen kentän, joka suojaa kaikkea elämää tuhoisalta kosmiselta säteilyltä. Pyörimisnopeuden pienentyessä tämä suoja heikkenee niin paljon, että radioaktiiviset hiukkaset pääsevät pintaan.

pixabay.com

…ja nyt nopeammin

Maan pyörimisnopeuden lisääntyminen fysiikan kannalta on epätodennäköinen tapahtuma, mutta siitä huolimatta pohditaan, mitä planeetalle tapahtuu, jos sen pyörimisnopeus kasvaa 10-kertaiseksi.

Ensinnäkin keskipakovoima muuttuu, päiväntasaajalla tämä voima on vain kolme kertaa pienempi kuin planeetan painovoima. Vastaavasti kaikkien ruumiiden paino päiväntasaajalla laskee yli 30%. Itse asiassa planeetta ei ole kiinteä kappale, fyysikko Sten Odenwald väittää, että planeetat ovat enemmän kuin nestettä. Siksi keskipakovoiman vaikutuksesta Maan muoto muuttuu merkittävästi.

Sininen planeettamme venyy päiväntasaajaa pitkin ja ottaa ellipsoidin muodon, sen halkaisija päiväntasaajalla on lähes 2,5 kertaa napojen halkaisija. Muuten, juuri tämä vaikutus ei anna planeetan kiihtyä yli 10 kertaa. Mitä kauempana massa on pyörimisakselista, sitä hitaampi tämä pyöriminen on. Tämän vaikutuksen ovat nähneet kuka tahansa, joka on koskaan katsonut taitoluistelua. Jos luistelija painaa kätensä vartaloon pyörimiselementtien suorittamisen aikana, nopeus kasvaa ja päinvastoin.

pixabay.com

Sama vaikutus tulee olemaan maapallolla. Halkaisijan kasvu päiväntasaajaa pitkin hidastaa pyörimisnopeutta eikä salli planeetan kiihtymistä yli 10 kertaa. Muuten, jos tätä vaikutusta ei olisi olemassa ja "pallomme" voisi pyöriä 17 kertaa nopeammin kuin se nyt pyörii, silloin keskipakovoima olisi yhtä suuri kuin gravitaatiovoima ja painottomuus asettuisi päiväntasaajalle. Mutta palataanpa maailmaan, jossa päivä kymmenkertaistui. Maan muodon muuttaminen ja painon vähentäminen eivät ole ainoita muutoksia. Lisääntyneen Coriolis-voiman vuoksi maapallon ilmakehä menettää vakauden, hurrikaanit raivoavat jatkuvasti. Suurin osa vedestä kerääntyy päiväntasaajalle. Seurauksena on, että valtameren syvyys tässä paikassa on 150-200 kilometriä! Eli kaikki päiväntasaajan, trooppisen ja subtrooppisen vyöhykkeen maa joutuu veden alle. Mutta pohjoisten merien tilalle tulee maaperä.

Mutta katastrofaalisista muutoksista huolimatta planeetta pysyy asuttavana. Kummallista kyllä, monimutkaiset elämänmuodot selviävät paljon helpommin pyörimisnopeuden kasvusta kuin hidastumisesta.

Pysähdys mahdollista

Yhtenä mahdollisista apokalypsivaihtoehdoista tiedemiehet kutsuvat sitä planeetan pyörimisen hidastumiseksi sen täydelliseen pysähtymiseen saakka. Syynä on se, että Maa hidastuu 2 millisekuntia vuodessa Kuun synnyttämien vuorovesivoimien vuoksi. 140 miljoonan vuoden kuluttua vuorokaudessa on 25 tuntia. Vaikka ihmiskunta ei elä planeetan täydelliseen pysähtymiseen asti. Viiden miljardin vuoden kuluttua Aurinko muuttuu punaiseksi jättiläiseksi ja nielee Maan.

Syynä tähän on ensisijaisesti Kuu. Sen vetovoima saa aikaan jatkuvan aaltojen esiintymisen valtamerissä ja maan suolistossa: planeettamme ikään kuin heiluu.

Samaan aikaan maapallo käyttäytyy kuin luistelija, joka tekee kierrosta: hidastaakseen sitä urheilija levittää kätensä. Siksi kaukaisessa tulevaisuudessa tulee olemaan 25 tuntia vuorokaudessa. Eräs brittiläinen tähtitieteilijä onnistui todistamaan, että maapallo on pyörinyt vuodesta 700 eKr. hidastuu jatkuvasti. Hän opiskeli savitauluja ja muita historiallisia kirjoituksia, jotka sisälsivät tietoa auringon- ja kuunpimennyksistä. Sen perusteella ja Auringon silloisen sijainnin huomioon ottaen hän laski Maan "jarrutusmatkan".

Kun esihistorialliset protoeläimet elivät maapallolla 530 miljoonaa vuotta sitten, päivä kesti 21 tuntia. 100 miljoonaa vuotta sitten eläneille dinosauruksille uusi päivä alkoi 23 tuntia edellisen jälkeen. Tämä näkyy selvästi korallien kalkkipitoisissa kerrostumissa. Korallit pitävät eräänlaista kalenteria muodostaen päivittäin uusia kalkkipitoisia kerrostumia, joiden paksuus vaihtelee vuodenajan mukaan.

Tämän perusteella voitiin esimerkiksi laskea, mikä aikaväli erottaa jousen toisesta. Sen kesto maapallon historiassa on jatkuvasti lyhentynyt. 530 miljoonaa vuotta sitten maapallo pyöri akselinsa ympäri nopeammin kuin nykyään, mutta se pyörii Auringon ympäri tasaista tahtia. Vuosi kesti silloin yhtä monta tuntia kuin nykyään, mutta päivässä oli 420. Ihmiskunnan olemassaolon aikana Maan pyöriminen hidastui luotettavien lähteiden mukaan edelleen, toteaa Journal for the History of Astronomy (vol. 39, s. 229, 2008) Richard Stephenson Durhamin yliopistosta Iso-Britanniasta. Stephenson käyttää kuvauksia sadoista auringon- ja kuunpimennyksistä viimeisten 2 700 vuoden ajalta.

Maan pyörimisen hidastumisen vahvistavat parhaiten esikristillisen Babylonin savitaulut, kirjoittaa Stephenson. Babylonian tiedemiehet kirjasivat savelle nuolenpääkirjoituksella taivaan ilmiöiden tarkan paikan ja ajan. Lisäksi Stephenson tutki kiinalaista ja eurooppalaista alkuperää olevia asiakirjoja. Missä tahansa maapallolla täydellinen auringonpimennys voidaan havaita noin kerran 300 vuodessa. Kun Kuu tulee Auringon ja Maan väliin, täydellinen pimeys laskeutuu muutamaksi minuutiksi.

Usein suurimmalla tarkkuudella merkittiin muistiin, minä päivänä ja mihin aikaan auringonpimennyksen alku ja sen loppu sattuivat. Nämä kaksi dataa riittivät astronomille määrittämään Auringon tarkan sijainnin, kuten se oli vuosituhansia sitten. Tehtävää helpotti Babylonian kalenterin päivämäärien uudelleenlaskennan taulukot.

Historiallisiin lähteisiin tallennetun Auringon sijainnin perusteella tähtitieteilijät voivat rekonstruoida kotiplaneetan hidastusprosessin: oikein dokumentoidun auringonpimennyksen avulla voit määrittää Maan oikean sijainnin sen liikeradalla Auringon ympäri. Koska Maan liikkeen rata Auringon ympäri ei liity mitenkään sen pyörimiseen oman akselinsa ympäri, tästä johdetaan itsenäinen ajan mitta - niin sanottu maanpäällinen aika.

Maan pyörimisen hidastuminen ilmenee, kun verrataan maanpäällistä aikaa universaaliin. Maailmanaika on yleisesti hyväksytty aika, joka riippuu Maan pyörimisestä ja määräytyy Auringon sijainnin perusteella Greenwichiin (kaupunki Isossa-Britanniassa). Se on jatkuvasti tuotava takaisin, muutaman vuoden välein yhden vuoden lopun ja seuraavan alun välillä lisätään sekunti.

Historiallisten asiakirjojen perusteella Richard Stephenson pystyi määrittämään näiden kahden ajan välisen suhteen. Maanpäällinen ja universaali aika eroavat toisistaan, mitä kauemmin tämä tai tuo auringonpimennys tapahtui.

Tämän seurauksena vuosituhannen aikana päivä pitenee lähes kahdella sekunnin tuhannesosalla. Satelliittimittaukset viime vuosikymmeninä vahvistavat vastaavan hidastuvuusnopeuden. Osoittautuu, että Babylonin kukoistusaikoina päivä oli neljällä sekunnin sadasosalla lyhyempi kuin nykyään. Stephenson kuitenkin pystyi korjaamaan tämän minimaalisen poikkeaman, koska virhe kertyi yleiseen aikaan. Vuodelta 700 eaa noin miljoona päivää oli kulunut, mikä oli hieman lyhyempi kuin tänään - tänään tavanomaista kelloa joutuisi vaihtamaan noin 7 tunnilla.

Viimeiset vuodet ovat olleet poikkeus. Tänä aikana päivä melkein ei pidentynyt, maapallo pyöri lähes vakionopeudella. Ehkä massojen siirtyminen Maan suolistossa kiihdytti planeetan pyörimistä, mikä kompensoi Kuun aiheuttamaa hidastuvuutta. Kauhea maanjäristys Etelä-Aasiassa ja sitä seurannut tsunami antoivat maapallolle lisäkierron vuoden 2004 lopulla - tämä lyhensi vuorokauden pituutta noin kahdeksalla sekunnin miljoonasosalla. Kansainvälisen maan kiertopalvelun mukaan lyhin päivä viimeisen sadan vuoden aikana oli 13. heinäkuuta 2003 – tämä päivä jäi alle 24 tunnin lähes 1,5 sekunnin tuhannesosalla.

Lisäksi "Universal Time" voi tarkoittaa jotakin sen versioista (UT0, UT1 jne.). Siksi erikoiskirjallisuudessa on tapana ilmoittaa, mitä tarkoitetaan ∆T, esimerkiksi "DTD - UT1", mikä tarkoittaa "dynaamista maanaikaa miinus maailmanajan versio UT1".

Joistakin määritelmän muutoksista huolimatta ΔT:n fyysinen merkitys ei muutu - tämä on ero ihanteellisen tasaisesti nykyisen ajan ja "ajan" välillä, jonka määrittää Maan kierto (joka hidastuu ja epätasaisesti).

Maan epätasaisesta pyörimisestä akselinsa ympäri

Maailmanaika (UT) on maapallon päivittäiseen pyörimiseen perustuva aika-asteikko, joka ei ole aivan tasainen suhteellisen lyhyillä aikaväleillä (päivistä vuosisatiin), joten millään sellaiseen aika-asteikkoon perustuvalla aikamittauksella ei voi olla tarkempaa kuin 1: 10 8 . Päävaikutus kuitenkin ilmenee pitkiä aikoja: vuosisatojen mittakaavassa vuorovesikitka hidastaa asteittain Maan pyörimisnopeutta noin 2,3 ms / päivä / vuosisata. On kuitenkin muita syitä, jotka muuttavat Maan pyörimisnopeutta. Näistä tärkeimmät ovat mannerjään sulamisen vaikutukset viimeisen jääkauden lopussa. Tämä johti maankuoren voimakkaan kuormituksen vähenemiseen ja jääkauden jälkeiseen rentoutumiseen, jota seurasi kuoren suoristaminen ja kohoaminen sirkumpolaarisilla alueilla - prosessi, joka jatkuu nyt ja jatkuu, kunnes isostaattinen tasapaino saavutetaan. Tämä jääkauden jälkeinen rentoutumisvaikutus saa massat siirtymään lähemmäs Maan pyörimisakselia, mikä saa sen pyörimään nopeammin (kulmaliikemäärän säilymislaki). Tästä mallista saatu kiihtyvyys on noin -0,6 ms/päivä/vuosisata. Näin ollen Maan pyörimisen kokonaiskiihtyvyys (itse asiassa hidastuminen) eli keskimääräisen aurinkopäivän pituuden muutos on +1,7 ms/päivä/vuosisata. Tämä arvo on hyvin sopusoinnussa Maan pyörimisen keskimääräisen hidastuvuusnopeuden kanssa viimeisten 27 vuosisadan aikana.

Terrestrial Time (TT) on teoreettisesti yhtenäinen aika-asteikko, joka on määritelty ylläpitämään jatkuvuutta edellisen yhtenäisen efemeridiajan (ET) aika-asteikon kanssa. ET perustuu Maan pyörimisestä riippumattomaan fysikaaliseen suureen, jota ehdotettiin (ja otettiin käyttöön) vuosina 1948-52, jotta aika-asteikko olisi mahdollisimman yhtenäinen ja riippumaton gravitaatiovaikutuksista kuin tuolloin oli mahdollista. ET-määrittely perustui aurinkotauluihin (Englanti)Venäjän kieli Simon Newcomb (1895), tulkittu uudelleen ottamaan huomioon tietyt eroavaisuudet havainnoissa.

Newcombin taulukot toimivat kaikkien tähtitieteellisten aurinkoefemereiden perustana vuosina 1900-1983. Aluksi ne ilmaistiin (ja julkaistiin sellaisinaan) Greenwichin ajan ja keskimääräisen aurinkopäivän mukaan, mutta myöhemmin, erityisesti ajanjaksolla 1960-1983, niitä käsiteltiin ET:nä ilmaistuna vuonna hyväksytyn 1948-52 ehdotus siirtyä ET:hen. ET:tä puolestaan ​​voitaisiin nyt pitää uusien tulosten valossa aika-asteikona, joka on mahdollisimman lähellä keskimääräistä aurinkoaikaa vuosina 1750-1890 (keskipisteen ollessa noin 1820), koska juuri tällä aikavälillä havainnot tehtiin. tehty, jonka perusteella Newcombin taulukot koottiin. Vaikka TT-asteikko on täysin homogeeninen (perustuu sekunnin SI-yksikköön ja joka sekunti on tiukasti sama kuin joka toinen sekunti), käytännössä se toteutetaan kansainvälisenä atomiaikana (TAI) noin 1:10 14 tarkkuudella. .

Delta T:n määritys havainnoista

Aika, jonka määrittää Maan sijainti (tarkemmin sanottuna Greenwichin meridiaanin suunta suhteessa kuvitteelliseen keskimääräiseen aurinkoon), on pyörimisnopeuden integraali. Integroitaessa huomioiden vuorokauden pituuden muutos +1,7 ms/päivä/vuosisata ja valitsemalla aloituspisteen vuonna 1820 (Newcombin vuorokauden pituuden määrittämiseen käyttämän havaintovälin likimääräinen keskikohta) , ΔT:lle paraabeli 31 × ((Vuosi − 1820)/100)² sekunneissa. Historiallisten täydellisten auringonpimennyshavaintojen analyysistä saatu tasoitettu data antaa ΔT-arvoiksi noin +16800 s ajan -500, +10600 s 0, +5700 s 500, +1600 s 1000 ja +180 s 1500 kohdalla. Kaukoputken keksimisen jälkeen ΔT on määritetty Kuun peittämien tähtien havaintojen perusteella, mikä mahdollistaa tarkemmat ja useammin esiintyvät magnitudit. ΔT-korjaus jatkoi laskuaan 1500-luvun jälkeen, kunnes se saavutti +11±6s tasangon vuosina 1680-1866. Kolmen vuosikymmenen ajan vuoteen 1902 asti se pysyi negatiivisena vähintään −6,64 s, minkä jälkeen se alkoi nousta +63,83 sekuntiin vuonna 2000. Tulevaisuudessa ΔT kasvaa kiihtyvällä nopeudella (neliö). Tämä vaatii yhä useampien karkaussekuntien lisäämistä koordinoituun maailmanaikaan (UTC), koska UTC on säilytettävä yhden sekunnin sisällä UT1:n yhtenäisestä asteikosta. (Nyt UTC:ssä käytetty SI-sekunti oli jo hieman lyhyempi käyttöönottohetkellä kuin keskimääräisen aurinkoajan sekunnin nykyinen arvo.) Fyysisesti maailmanajan nollameridiaani on melkein aina Maan aikameridianin itäpuolella. menneisyydestä ja tulevaisuudesta. +16800 s eli 4⅔ tuntia vastaa 70°E. Tämä tarkoittaa, että −500 vuodessa auringonpimennys tapahtui Maan nopeamman pyörimisen vuoksi 70° itään kohdasta, joka seuraa yhtenäisellä ajalla TT tehdyistä laskelmista.

Kaikki ΔT-arvot ennen vuotta 1955 riippuvat Kuun havainnoista, jotka liittyvät joko pimennyksiin tai okkultaatioihin. Kulman liikemäärän säilyminen Maa-Kuu -järjestelmässä edellyttää, että vuorovesikitkasta johtuva Maan kulmaliikemäärän pieneneminen siirretään Kuuhun, mikä lisää sen kulmaliikemäärää, mikä tarkoittaa, että sen etäisyyttä Maasta on kasvatettava, mikä puolestaan Keplerin kolmannen lain vuoksi johtaa kuun hidastuvaan kierrokseen maan ympäri. Yllä olevat ΔT-arvot viittaavat siihen, että tähän vaikutukseen liittyvä kuun kiihtyvyys on d n/dt = -26"/vuosisata², missä n on Kuun keskimääräinen kulmanopeus. Tämä on lähellä parhaita kokeellisia arvioita d:lle n/dt saatu vuonna 2002: −25,858±0,003"/cv2, joten aiemmin arvoon −26"/civ² saatuja ΔT-estimaatteja, ottaen huomioon kokeellisten havaintojen epävarmuudet ja tasoitusvaikutukset, ei voida laskea uudelleen. Nykyään UT määritetään mittaamalla Maan suuntaus suhteessa ekstragalaktisiin radiolähteisiin liittyvään inertiaaliseen viitekehykseen, korjattuna sidereaalisen ja aurinkoajan välisen hyväksytyn suhteen mukaan. Näitä useissa observatorioissa suoritettuja mittauksia koordinoi International Earth Rotation Service (IERS).

Delta T-arvot

Vuosille 1900-1995 arvot on annettu "Astronomy on a Personal Computer", neljäs painos, 2002, Montenbrook O., Pfegler T., vuodelle 2000 mukaan - englanninkielisestä Wikistä.

vuosi	delta T
1900	-2,72
1905	3,86
1910	10,46
1915	17,20
1920	21,16
1925	23,62
1930	24,02
1935	23,93
1940	24,33
1945	26,77
1950	29,15
1955	31,07
1960	33,15
1965	35,73
1970	40,18
1975	45,48
1980	50,54
1985	54,34
1990	56,86
1995	60,82
2000	63,83
2005	64,69
2010	66,07

Delta T -laskenta

Likimääräinen kaava delta T:n laskemiseksi

Δ T ≃ 32.184 + 10 + N , (\displaystyle \Delta T\simeq 32(,)184+10+N,)

missä
32,184 sekuntia on ero TAI:n ja
10 sekuntia - ero TAI:n ja UTC:n välillä vuoden 1972 alussa,
N on karkaussekuntien määrä vuodesta 1972 lähtien.

Kaava antaa virheen enintään 0,9 sekuntia. Esimerkiksi vuoden 1995 alussa otettiin käyttöön 19 sekuntia koordinaatiota ja kaava antaa ΔT = 61,184 sekuntia, mikä on vain 0,364 sekuntia korkeampi kuin taulukkoarvo.

Tarkka kaava delta T:n laskemiseksi

IERS Earth Rotation Servicen tiedotteesta A (Bulletin - A) voit selvittää eron TAI:n ja UTC:n välillä (riippuu koordinaatiosekuntien määrästä, arvo muuttuu harvoin) sekä UT1:n ja UTC:n välillä (arvo on jatkuvasti muuttuessa, tiedote annetaan päivittäin keskiyöllä), jolloin delta T voidaan laskea tarkasti kaavalla:

Δ T = 32,184 s + (TA I − U T C) − (U T 1 − U T C) . (\displaystyle \Delta T=32.184s+(TAI-UTC)-(UT1-UTC).)

Likimääräinen kaava delta T laskemiseksi tulevaisuutta varten

Delta T:n laskeminen tulevaisuutta varten on mahdollista vain likimääräisesti, koska maapallon kiertoliikkeen muutosta ei ymmärretä hyvin. Siitä huolimatta, jos haluat laskea esimerkiksi varjon polun auringonpimennyksestä tai kuun peittämän tähtien ajan, on suoritettava ainakin likimääräinen laskelma. Fred Espegnac (Englanti)Venäjän kieli kun lasken auringonpimennyksiä ajanjaksolle 2005-2050, käytin kaavaa

Δ T = 62 . 92 + 0 . 32217 ⋅ (y − 2000) + 0 . 005589 ⋅ (y − 2000) 2 . \oikea)+0,005589\cdot \vasen(y-2000),\oikea)^

missä y on vuosi, jolle delta T määritetään.

Planeetan pyörimisnopeus riippuu ilmastonmuutoksesta.Tänään tuulet ovat kiihdyttäneet planeetan juoksua...

Nopeuden vuoksi Maan pyöriminen eri tekijöiden vaikutuksesta. Esimerkiksi jos tuulet hidastuvat, planeetta pyörii nopeammin säilyttääkseen kulmaliikkeen. Marraskuussa 2009 soi kuitenkin jotain muuta. Syyllinen osoittautui mantereen ympärillä oleva Etelämanner-napavirta. Stephen Markus ja hänen kollegansa NASA Jet Propulsion Laboratorysta (USA) ja Institute of Physics of the Earthista (Ranska) huomasivat, että 8. marraskuuta 2009 se hidastui dramaattisesti. Päivän tarkan pituuden mittaukset osoittivat, että samaan aikaan maapallo kiihtyi hieman ja elpyi 20. marraskuuta - virran mukana, raportoi science.compulenta.ru. Tämä havaittiin ensimmäistä kertaa.

Kukaan ei tiedä varmasti, miksi virta hidastui, mutta tohtori Markus uskoo, että se johtui ilmakehän muutoksista. Kaksi päivää ennen tätä samaan suuntaan puhaltavat tuulet myös laantuivat. Kahden päivän kuluttua ne palautuivat normaaliksi, samoin virta. Hänen kollegansa Jet Propulsion Laboratorysta uskovat, että El Niñon siirtymäalue olisi voinut vaikuttaa tuulen nopeuksiin. Lisäksi planeetta voi alkaa pyöriä nopeammin tason nousun vuoksi. Kun vesi kerääntyy napoille, massa kasvaa maan akselin alueella, ja maan pyöriminen kiihtyy, se pyörii kuin huippu.

... Ja vuosi sitten - nopeus Maan pyöriminen hidastunut

Muuten, melkein vuosi sitten, 25. helmikuuta 2011, Anchoragen (USA) tiedemiehet pelkäsivät Weekly World Newsissa julkaistun päinvastaisen viestin. Sitten he löysivät hidastumisen Maan pyöriminen ja ennusti, että maa lakkaa pyörimästä vain kolmen vuoden kuluttua! "Hidastuminen johtaa kestävästi pidempiin päiviin ja öihin ja voi aiheuttaa kaikkea tuhoisista tulvista ja maanjäristyksistä massanälkään", sanoi geofyysikko Joseph Jenkowski. – Tämä on ylivoimaisesti vakavin ja välittömin ihmiskunnan kohtaama ongelma.

Tutkijat ovat uskoneet siihen pitkään maan pyöriminen hidastaa. Uskotaan, että kolme miljardia vuotta sitten päivä kesti noin 13 tuntia, kun nyt yksi täysi maan pyöriminen akselillaan kestää 23 tuntia, 56 minuuttia ja 4,091 sekuntia. Aluksi uskottiin, että hidastuminen oli asteittaista, ja maapallon päivän pituus piteni vain 0,02 sekuntia vuosisadassa. Mutta uudet mittaukset osoittivat, että se muuttuu maan pyöriminen tulee tärkeämmäksi kuin koskaan ennen. Professori Jenkowskin pelottavien laskelmien mukaan maan pyöriminen lakkaa kokonaan 16.1.2013 mennessä.

Uskomatonta, että tästä tulee pysyvä päivä toisella puolella maapalloa ja pysyvä yö toisella puolella maapalloa! professori huudahti lehdistötilaisuuksissaan. - Ne ihmiset, jotka sattumalta löytävät itsensä Maan pimeältä puolelta, löytävät itsensä synkästä, kylmästä ikuisen mustuuden maailmasta. Käytännössä kaikki kasvilajit - jotka riippuvat fotosynteesistä - kuolevat muutaman viikon sisällä, mikä johtaa maataloustoiminnan pysähtymiseen ja nälänhätään, jota ihmiskunta on koskaan kokenut. Mutta elämä ei ole makeaa selviytyjillekään maapallon päivän puolella. Kuvittele, että yläosa pyörii hitaasti - ennen kuin se pysähtyy, se alkaa värähdellä. Sama tapahtuu planeetallemme, jolloin mannerlaatat siirtyvät. Tuloksena on valtavia hyökyaaltoja ja maanjäristyksiä, joissa miljardeja kuolee."