Seperti yang telah disebutkan, sistem koordinat yang terkait dengan Bumi tidak inersia. Hal ini disebabkan oleh rotasi Bumi pada porosnya dan mengelilingi Matahari. Namun, dalam semua masalah teknis, aksioma mekanika kedua digunakan sebagai dasar, yang hanya berlaku untuk sistem inersia. Persamaan gerak untuk sistem non-inersia yang diperoleh pada paragraf sebelumnya memungkinkan kita untuk memperkirakan kesalahan yang terjadi dalam kasus ini.

Pertimbangkan terlebih dahulu hasil non-inersia sistem koordinat yang terkait dengan Bumi, yang disebabkan oleh rotasi Bumi di sekitar porosnya. Dalam perkiraan pertama, Bumi dapat dianggap sebagai bola kanker.

Rotasi Bumi di sekitar porosnya menghasilkan percepatan translasi dan Coriolis, dan, akibatnya, gaya inersia yang sesuai. Karena Bumi berotasi dengan kecepatan sudut konstan, hanya percepatan translasi sentripetal yang terjadi, sama dengan:

di mana adalah jari-jari paralel di mana titik yang diberikan berada (Gbr. 61). Vektor percepatan ini terletak pada bidang sejajar dan diarahkan ke sumbu bumi. Sebagai

di mana R adalah jari-jari Bumi, dan garis lintang paralel, maka

Bumi melakukan rotasi penuh pada porosnya dalam waktu kira-kira waktu matahari rata-rata (tepatnya dalam waktu sidereal), oleh karena itu

Percepatan sentripetal terbesar terjadi di khatulistiwa, yaitu ketika Mengambil kita mendapatkan untuk khatulistiwa

Ini kira-kira 300 kali lebih kecil dari percepatan gravitasi bumi.

Penyimpangan gaya gravitasi tubuh dari jari-jari Bumi

Kehadiran percepatan sentripetal mengarah pada fakta bahwa berat benda tidak bertepatan persis dengan gaya tariknya, dan vertikal menyimpang agak dari arah jari-jari bumi.

Memang, pertimbangkan titik massa tetap (terhadap Bumi) yang tergantung pada seutas benang (Gbr. 62).

Itu berada dalam keseimbangan relatif di bawah aksi tiga gaya: gaya tarik ke Bumi dari reaksi benang T dan gaya inersia dari gerakan portabel. berlawanan arah dengan percepatan dan sama dengan:

Gaya inersia Coriolis sama dengan nol, karena kecepatan relatif titik sama dengan nol, dan, menurut persamaan keseimbangan relatif titik, kita memiliki:

Tetapi reaksi benang sama besarnya dengan berat badan dan diarahkan ke arah yang berlawanan

Karena itu:

Dengan demikian, berat benda adalah resultan dari gaya gravitasi dan gaya inersia dari percepatan portabel Bumi. Arah resultan ini menentukan vertikal sebenarnya di tempat tertentu di Bumi. Dari gambar. 62 maka itu tidak bertepatan dengan jari-jari Bumi dan menyimpang darinya dengan sudut a. Mari kita definisikan.

Garis lintang suatu tempat di Bumi adalah sudut antara arah vertikal sejati dan bidang ekuator. Dari teorema sinus berikut bahwa

Sudut a sangat kecil, dan tanpa kesalahan yang signifikan kita dapat menempatkan

Dan maka dari itu

Oleh karena itu, arah vertikal sejati bertepatan dengan jari-jari Bumi hanya di kutub di khatulistiwa, dan deviasi maksimum terjadi di garis lintang. Ini sama dengan

Nilai ini sangat kecil sehingga dalam sebagian besar masalah teknis dapat diabaikan.

Perbedaan antara gravitasi dan gaya gravitasi

Hitung besarnya gaya gravitasi. Untuk melakukan ini, cukup dengan memproyeksikan ke arah gaya vertikal yang sebenarnya

Mengingat kecilnya sudut a, kita dapat menempatkan

Gaya gravitasi F lebih besar daripada gaya gravitasi di semua titik di bumi, kecuali kutub-kutub bumi yang besarnya sama. Penyimpangan maksimum terjadi di ekuator, di mana beratnya adalah:

Berikut adalah percepatan gravitasi di kutub, berat badan di kutub. Berat benda di ekuator hanya 0,3% lebih kecil dari gaya gravitasi. Oleh karena itu, dalam hal teknis, perbedaan ini diabaikan.

Menghitung gaya inersia portabel di bawah kondisi Bumi

Mari kita perhatikan keadaan penting berikut ini. Mari kita asumsikan bahwa gerakan yang dipelajari dari suatu titik material berlangsung di wilayah yang dimensinya lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari Bumi. Maka gaya per akan konstan seperti gaya Menambahkannya bersama-sama, kita mendapatkan gaya yang juga akan konstan. Oleh karena itu, untuk memperhitungkan gaya inersia portabel, tidak perlu dipertimbangkan secara terpisah, tetapi alih-alih gaya gravitasi, cukup untuk memasukkan ke dalam persamaan gerak gaya yang, seperti gaya, dikenal untuk tempat yang diberikan di Bumi. Menyelesaikan pertimbangan gaya inersia portabel, kami mencatat bahwa itu diarahkan ke arah yang berlawanan dengan percepatan sentripetal. Karena ini, dalam fisika ia memiliki nama yang sangat umum di sana - gaya sentrifugal.

Gaya inersia rotasi yang disebabkan oleh rotasi bumi pada porosnya

Pertimbangkan gaya rotasi atau gaya inersia Coriolis yang disebabkan oleh rotasi Bumi di sekitar porosnya. Dia setara

dan besar serta arahnya bergantung pada kecepatan relatif titik tersebut. Gaya putar tidak ada hanya dalam dua kasus:

ketika titik itu diam relatif terhadap Bumi, atau ketika ia bergerak sejajar dengan sumbu Bumi (vektor-vektornya kolinear).

Untuk memperkirakan besarnya percepatan Coriolis, pertimbangkan kasus ketika kecepatan relatif tegak lurus terhadap vektor . Agar percepatan Coriolis memiliki nilai, kecepatan relatif sama dengan

Dengan kecepatan seperti itu bergerak, misalnya, peluru artileri dan roket. Dalam kasus ini, gaya Coriolis dapat memiliki efek yang signifikan pada sifat gerakan dan, khususnya, menyebabkan penyimpangan yang nyata dari proyektil dari target. Meskipun dalam kebanyakan kasus gaya Coriolis dapat diabaikan, ada fenomena di mana ia memanifestasikan dirinya dengan cara yang agak mencolok. Fenomena tersebut misalnya, pengikisan tepi kanan sungai di belahan bumi utara dan tepi kiri sungai di belahan bumi selatan. Mari kita pertimbangkan contoh ini secara lebih rinci.

Hukum Iman dan Beis Balo

Biarkan sungai di belahan bumi utara mengalir di sepanjang meridian bumi dari utara ke selatan (Gbr. 63). Kecepatan portabel dari setiap titik di Bumi diarahkan secara tangensial ke paralel dari barat ke timur dan sama dengan:

Partikel air, selain kecepatan relatifnya, juga memiliki kecepatan transfer yang disebutkan di atas. Bergerak dari utara ke selatan, mereka bergerak dari satu paralel ke paralel lain, yang memiliki radius lebih besar dan oleh karena itu kecepatan transfer terus meningkat tanpa mengubah arahnya (dari barat ke timur). Selain itu, karena rotasi Bumi, kecepatan relatif berubah arah di ruang angkasa, berputar dari barat ke timur.

Hal ini menyebabkan partikel air berakselerasi, yang berarti bahwa gaya bekerja pada mereka dalam arah percepatan. Gaya ini muncul dari tekanan barat, yaitu tepi kanan sungai, di atas air. Menurut hukum persamaan aksi dan reaksi, air akan menekan dengan gaya yang sama di tepi kanan, secara bertahap membasuhnya. Di belahan bumi modern, ke segala arah aliran sungai, tepi kanan selalu mengalami erosi. Di belahan bumi selatan, seperti yang dapat ditunjukkan dengan alasan yang mirip dengan di atas, tepi kiri sungai mengalami erosi. Fenomena yang dipertimbangkan disebut hukum Beer.

Hasil yang sama dapat diperoleh dengan lebih mudah dengan menerapkan rumus gaya inersia rotasi secara formal.

Dalam kasus yang dipertimbangkan, kecepatan relatif sangat kecil, dan, akibatnya, gaya Coriolis juga sangat kecil, tetapi aksinya yang terus-menerus dan berkepanjangan menghasilkan hasil yang nyata. Gaya Coriolis memiliki efek yang lebih besar pada arus di laut. Misalnya, di bawah pengaruhnya, arus hangat Arus Teluk menyimpang ke kanan.

Pengaruh gaya Coriolis juga menjelaskan fakta bahwa di belahan bumi utara angin menyimpang ke kanan dari arah terjadinya penurunan tekanan (ke kiri di belahan bumi selatan). Fenomena ini dikenal dalam meteorologi dengan nama hukum Bays-Balo.

Menyimpulkan apa yang telah dikatakan, harus disimpulkan bahwa koreksi untuk non-inersia sistem koordinat yang terhubung secara kaku dengan Bumi, yang disebabkan oleh rotasi yang terakhir di sekitar sumbu, sebagai suatu peraturan, sangat tidak signifikan sehingga dalam jumlah besar sebagian besar masalah teknis aksioma kedua mekanika menjelaskan fenomena mekanik dengan akurasi yang cukup memadai.

Gaya inersia yang disebabkan oleh rotasi Bumi mengelilingi Matahari

Sekarang mari kita perhatikan gaya-gaya inersia yang bekerja pada benda-benda terestrial yang dihasilkan dari rotasi Bumi mengelilingi Matahari.

Bumi bergerak mengelilingi Matahari dengan kecepatan kira-kira konstan dalam orbit yang dekat dengan lingkaran yang berpusat pada Matahari, membuat satu revolusi per tahun. Percepatan portabel titik material yang terletak di Bumi, yang disebabkan oleh gerakan ini, akan menjadi percepatan sentripetal yang diarahkan ke Matahari. Gaya inersia yang sesuai dari gerakan portabel (gaya sentrifugal) diarahkan menjauh dari Matahari. Selain itu, gaya gravitasi Matahari bekerja pada titik yang sama. Jumlah vektor gaya-gaya ini praktis akan sama dengan nol.

Gaya Coriolis yang dihasilkan dari pergerakan suatu titik di permukaan Bumi dan rotasi Bumi mengelilingi Matahari akan dapat diabaikan dibandingkan dengan gaya Coriolis yang timbul hanya dari rotasi Bumi di sekitar porosnya, karena kecepatan sudut rotasi bumi akan berkali-kali lebih besar dari kecepatan sudut rotasi bumi mengelilingi matahari

Oleh karena itu, sistem koordinat non-inersia yang terkait dengan Bumi dan yang disebabkan oleh pergerakan Bumi di sepanjang orbitnya dapat diabaikan dibandingkan dengan koreksi serupa yang disebabkan oleh rotasi Bumi di sekitar porosnya.

Rotasi planet kita secara bertahap melambat

Tsunami setinggi beberapa kilometer, tornado yang menghancurkan, angin topan, gunung berapi, dan gempa bumi. Semua ini menunggu planet kita dengan sedikit perubahan panjang hari.

Mengapa bumi berputar?

globallookpress.com

Para ilmuwan masih belum memiliki jawaban pasti untuk pertanyaan ini. Ada banyak hipotesis, tetapi yang paling masuk akal adalah bahwa Bumi dipaksa untuk berputar oleh angin matahari, bentuk dan waktu tidak teratur.

Planet kita tidak selalu bulat dan rata. Pada tahap pembentukannya, itu menyerupai bola salju yang dibuat oleh seorang anak kecil. Di permukaannya terdapat banyak cekungan dan pegunungan. Semua ketidakteraturan ini memainkan peran semacam layar untuk angin matahari. Akibatnya, selama jutaan tahun, Bumi mulai berputar pada porosnya dengan kecepatan yang biasa kita lakukan.

Omong-omong, proses memperlambat rotasi planet dan menambah panjang hari disebabkan oleh fakta bahwa faktor-faktor ini tidak lagi bekerja di Bumi. Atmosfer dan medan magnet melindungi bumi dari angin matahari dan radiasi kosmik, sehingga kecepatan rotasi melambat, tetapi perlambatan ini sangat kecil sehingga tidak terlihat dalam kerangka kehidupan manusia.

Sepuluh kali lebih lambat...

"Mengapa hanya ada 24 jam dalam sehari?" - kita sering mendengar pertanyaan retoris dari mereka yang tidak punya waktu untuk apa pun. Apakah itu buruk? Apa yang akan terjadi jika ada 24 dan 25 jam dalam sehari?

Hari - periode rotasi Bumi di sekitar porosnya - konstanta yang sangat penting. Di mana tidak hanya perubahan siang dan malam tergantung, tetapi juga kehidupan di planet kita. Perubahan panjang hari satu jam, penghuni Bumi, kemungkinan besar, tidak akan menyadarinya. Tetapi jika rotasi planet melambat sepuluh kali, maka kita berada dalam bencana proporsi alkitabiah.

Kecepatan rotasi bumi di ekuator adalah 1666 km/jam. Saat Anda semakin dekat ke kutub, kecepatan berkurang karena penurunan jari-jari planet relatif terhadap sumbu rotasinya. Misalnya, di garis lintang Moskow, angka ini sudah 1.200 km / jam. Seperti yang kita ketahui dari pelajaran fisika sekolah, kecepatan rotasi menentukan besarnya gaya sentrifugal yang bekerja pada semua benda yang terletak di permukaan benda yang berputar, tidak terkecuali Bumi.

Siapapun dapat mengevaluasi pengaruh gaya sentrifugal menggunakan timbangan konvensional. Seseorang yang memiliki berat 50 kilogram di Moskow akan memiliki berat sekitar 49,5 kilogram di Ekuador. “Penurunan berat badan” akan terjadi karena gaya sentrifugal, yang bekerja berlawanan arah dengan gaya gravitasi dan cenderung melemparkan seseorang ke luar angkasa.

Jadi mari kita bayangkan bahwa besok Bumi mulai berputar sepuluh kali lebih lambat. Hari meningkat menjadi 240 jam, dan kecepatan rotasi di planet ini turun menjadi 150 km/jam. Fisikawan di NASA Sten Odenwald mengklaim bahwa pemberhentian planet seperti itu mampu membunuh semua kehidupan di permukaannya. Semua benda akan terbang dari barat ke timur dengan inersia, seperti penumpang yang jatuh dari rak di kereta yang direm tajam. Kecepatan "penerbangan" ini akan melebihi 1000 kilometer per jam. Untuk bentuk kehidupan yang kompleks, yang juga dimiliki manusia, ini adalah kematian yang pasti.

Air di lautan juga akan terus bergerak secara inersia dengan kecepatan 1500 km/jam, hal ini akan menyebabkan terbentuknya tsunami raksasa yang akan jatuh di benua yang sepi. Beberapa saat kemudian, suasana juga akan memberontak. Ini akan mengalami fenomena yang sama seperti di lautan. Di bawah pengaruh inersia, massa udara akan melanjutkan gerakannya dan akan membentuk tornado dan angin topan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Proses inersia akan terus berlanjut di dalam planet. Pergerakan magma cair dan inti yang kacau akan menimbulkan gempa bumi dan letusan gunung berapi.

Ketika kekerasan unsur-unsur mereda, penampilan planet akan berubah tanpa bisa dikenali. Air lautan, yang sekarang didistribusikan oleh gaya sentrifugal, akan bergegas menuju kutub. Di khatulistiwa, terbentuk satu benua yang akan mengelilingi planet ini. Eropa, termasuk Rusia, Australia, Amerika Utara, sebagian Amerika Selatan akan tenggelam. Namun, tidak akan ada yang berduka tentang ini.

Semua bentuk kehidupan yang kompleks akan binasa. Hanya organisme paling sederhana yang akan bertahan, yang harus melalui jalur evolusi sejak awal, beradaptasi dengan kondisi lingkungan baru. Tetapi apakah kehidupan di Bumi akan pulih setelah rotasinya melambat adalah pertanyaan besar.

Faktanya adalah bahwa rotasi planet menciptakan medan elektromagnetik di sekitarnya, yang melindungi semua kehidupan dari radiasi kosmik yang merusak. Dengan penurunan kecepatan rotasi, perlindungan ini akan melemah sehingga partikel radioaktif akan mencapai permukaan.

pixabay.com

… dan sekarang lebih cepat

Peningkatan kecepatan rotasi bumi dari sudut pandang fisika adalah peristiwa yang tidak mungkin, tetapi kita akan mempertimbangkan apa yang akan terjadi pada planet ini jika kecepatan rotasinya meningkat 10 kali lipat.

Pertama-tama, gaya sentrifugal akan berubah, di ekuator gaya ini hanya akan tiga kali lebih kecil dari gaya gravitasi planet. Dengan demikian, berat semua benda di ekuator akan berkurang lebih dari 30%. Faktanya, planet bukanlah benda padat, fisikawan Sten Odenwald mengklaim bahwa planet lebih mirip cairan. Oleh karena itu, di bawah aksi gaya sentrifugal, bentuk Bumi akan berubah secara signifikan.

Planet biru kita akan membentang di sepanjang khatulistiwa dan berbentuk ellipsoid, diameternya di ekuator akan hampir 2,5 kali diameter di kutub. Ngomong-ngomong, efek inilah yang tidak akan memungkinkan planet ini berakselerasi lebih dari 10 kali. Semakin jauh massa dari sumbu rotasi, semakin lambat rotasi ini. Efek ini telah terlihat oleh siapa saja yang pernah menonton figure skating. Jika skater menekan lengannya ke tubuh selama eksekusi elemen rotasi, maka kecepatannya meningkat, dan sebaliknya.

pixabay.com

Efek yang sama akan terjadi pada Bumi. Peningkatan diameter di sepanjang khatulistiwa akan memperlambat kecepatan rotasi dan tidak akan membiarkan planet ini dipercepat lebih dari 10 kali. Omong-omong, jika efek ini tidak ada dan mungkin untuk memutar "bola" kita 17 kali lebih cepat daripada yang berputar sekarang, maka gaya sentrifugal akan sama dengan gaya gravitasi, dan keadaan tanpa bobot akan terjadi di ekuator. Tapi mari kita kembali ke dunia di mana hari berkurang sepuluh kali lipat. Mengubah bentuk Bumi dan mengurangi berat bukanlah satu-satunya perubahan. Karena peningkatan gaya Coriolis, atmosfer bumi akan kehilangan stabilitas, badai akan mengamuk terus-menerus. Sebagian besar air terakumulasi di ekuator. Alhasil, kedalaman laut di tempat ini akan menjadi 150-200 kilometer! Artinya, semua daratan di zona ekuator, tropis, dan subtropis akan terendam air. Tapi di tempat laut utara akan ada tanah.

Namun, terlepas dari perubahan bencana, planet ini akan tetap layak huni. Anehnya, bentuk kehidupan yang kompleks akan memiliki waktu yang jauh lebih mudah untuk bertahan dari peningkatan kecepatan rotasi daripada perlambatan.

Berhenti mungkin

Sebagai salah satu opsi yang memungkinkan untuk kiamat, para ilmuwan menyebutnya sebagai perlambatan rotasi planet hingga berhenti total. Alasannya adalah bahwa Bumi melambat 2 milidetik per tahun karena gaya pasang surut yang dihasilkan oleh Bulan. Dalam 140 juta tahun akan ada 25 jam dalam sehari. Meskipun umat manusia tidak akan hidup sampai berhenti total dari planet ini. Dalam 5 miliar tahun, Matahari akan berubah menjadi raksasa merah dan menelan Bumi.

Alasan untuk ini terutama adalah Bulan. Kekuatan daya tariknya menyebabkan terjadinya gelombang yang konstan di lautan dan di perut bumi: planet kita, seolah-olah, bergoyang.

Pada saat yang sama, Bumi berperilaku seperti skater yang melakukan rotasi: untuk memperlambatnya, atlet merentangkan tangannya. Itulah sebabnya di masa depan yang jauh akan ada 25 jam dalam sehari. Salah satu astronom Inggris berhasil membuktikan bahwa rotasi Bumi sejak 700 SM. melambat terus menerus. Dia mempelajari tablet tanah liat dan tulisan sejarah lainnya yang berisi informasi tentang gerhana matahari dan bulan. Berdasarkan itu dan dengan mempertimbangkan posisi Matahari saat itu, ia menghitung "jarak pengereman" Bumi.

Ketika proto-hewan prasejarah hidup di Bumi 530 juta tahun yang lalu, satu hari berlangsung selama 21 jam. Untuk dinosaurus yang hidup 100 juta tahun yang lalu, hari baru dimulai 23 jam setelah hari sebelumnya. Hal ini terlihat jelas pada endapan karang yang berkapur. Karang menyimpan semacam kalender, membentuk endapan berkapur baru setiap hari, yang ketebalannya bervariasi tergantung musim.

Berdasarkan ini, misalnya, dimungkinkan untuk menghitung interval waktu yang memisahkan satu pegas dari pegas lainnya. Durasinya dalam sejarah Bumi terus berkurang. 530 juta tahun yang lalu, Bumi berputar pada porosnya lebih cepat dari hari ini, tetapi berputar mengelilingi Matahari dengan kecepatan konstan. Tahun kemudian berlangsung jam yang sama seperti hari ini, tetapi ada 420 hari dalam setahun Selama keberadaan umat manusia, rotasi Bumi, menurut sumber terpercaya, terus melambat, menyatakan dalam Journal for the History Astronomi (vol. 39, p. 229, 2008) Richard Stephenson dari Universitas Durham di Inggris. Stephenson mengacu pada deskripsi ratusan gerhana matahari dan bulan selama 2.700 tahun terakhir.

Perlambatan rotasi bumi paling baik dikonfirmasi oleh lempengan tanah liat Babel pra-Kristen, tulis Stephenson. Dalam tulisan paku di atas tanah liat, para ilmuwan Babilonia mencatat tempat dan waktu yang tepat dari fenomena langit. Selain itu, Stephenson mempelajari dokumen-dokumen yang berasal dari Cina dan Eropa. Di mana pun di Bumi, gerhana matahari total dapat diamati setiap 300 tahun sekali. Ketika Bulan berada di antara Matahari dan Bumi, kegelapan total terjadi selama beberapa menit.

Seringkali, dengan akurasi tertinggi, dicatat pada tanggal dan jam berapa awal gerhana matahari dan akhirnya jatuh. Dua data ini cukup bagi astronom untuk menentukan posisi Matahari yang tepat, seperti ribuan tahun yang lalu. Tugas difasilitasi oleh tabel untuk menghitung ulang tanggal kalender Babilonia.

Berdasarkan posisi Matahari yang tercatat dalam sumber-sumber sejarah, para astronom dapat merekonstruksi proses perlambatan planet asal: gerhana matahari yang didokumentasikan dengan baik memungkinkan Anda menentukan posisi Bumi yang tepat di jalur pergerakannya mengelilingi Matahari. Karena lintasan gerakan Bumi mengelilingi Matahari sama sekali tidak terkait dengan rotasinya di sekitar porosnya sendiri, ukuran waktu independen diturunkan dari sini - yang disebut waktu terestrial.

Perlambatan rotasi bumi memanifestasikan dirinya ketika membandingkan waktu terestrial dengan waktu universal. Waktu Universal adalah waktu yang diterima secara umum, yang bergantung pada rotasi Bumi dan ditentukan berdasarkan posisi Matahari relatif terhadap Greenwich (sebuah kota di Inggris). Itu terus-menerus harus dibawa kembali, setiap beberapa tahun antara akhir satu tahun dan awal berikutnya, satu detik ditambahkan.

Berdasarkan dokumen sejarah, Richard Stephenson mampu menentukan hubungan antara dua waktu tersebut. Waktu terestrial dan universal semakin berbeda, semakin lama gerhana matahari ini atau itu terjadi.

Akibatnya, selama milenium, hari menjadi lebih lama hampir dua per seribu detik. Pengukuran satelit selama beberapa dekade terakhir mengkonfirmasi tingkat perlambatan yang sesuai. Ternyata selama masa kejayaan Babel, hari itu lebih pendek dari hari ini dengan empat ratus detik. Namun, Stephenson mampu memperbaiki penyimpangan minimal ini karena akumulasi kesalahan dalam waktu universal. Dari 700 SM sekitar satu juta hari telah berlalu, yang sedikit lebih pendek dari hari ini - hari ini jam yang biasa harus diatur ulang sekitar 7 jam.

Beberapa tahun terakhir telah menjadi pengecualian. Selama waktu ini, hari hampir tidak memanjang, Bumi berputar dengan kecepatan yang hampir konstan. Mungkin perpindahan massa di perut Bumi mempercepat rotasi planet, mengimbangi perlambatan yang disebabkan oleh Bulan. Gempa bumi dahsyat di Asia Selatan dan tsunami yang mengikutinya membuat Bumi berputar ekstra pada akhir tahun 2004, memperpendek panjang hari sekitar delapan persejuta detik. Menurut Layanan Rotasi Bumi Internasional, hari terpendek dalam seratus tahun terakhir adalah 13 Juli 2003 - hari ini kurang dari 24 jam hampir 1,5 perseribu detik.

Selain itu, "Waktu Universal" dapat berarti salah satu versinya (UT0, UT1, dll.). Oleh karena itu, dalam literatur khusus biasanya untuk menunjukkan apa yang dimaksud dengan T, misalnya "DTD - UT1", yang berarti "Waktu Bumi Dinamis dikurangi Waktu Universal Versi UT1".

Meskipun ada beberapa perubahan dalam definisi, arti fisik dari T tidak berubah - ini adalah perbedaan antara waktu ideal seragam saat ini dan "waktu" yang ditentukan oleh rotasi Bumi (yang melambat, dan tidak merata).

Tentang rotasi bumi yang tidak merata di sekitar porosnya

Waktu Universal (UT) adalah skala waktu yang didasarkan pada rotasi harian bumi, yang tidak cukup seragam dalam interval waktu yang relatif singkat (dari hari ke abad), dan oleh karena itu setiap pengukuran waktu berdasarkan skala waktu seperti itu tidak dapat memiliki akurasi yang lebih baik daripada waktu. 1:10 8 . Namun, efek utama dimanifestasikan dalam waktu yang lama: dalam skala berabad-abad, gesekan pasang surut secara bertahap memperlambat laju rotasi Bumi sekitar 2,3 ms / hari / abad. Namun, ada alasan lain yang mengubah kecepatan rotasi Bumi. Yang paling penting adalah efek dari mencairnya lapisan es benua pada akhir zaman es terakhir. Hal ini menyebabkan penurunan beban kuat pada kerak bumi dan relaksasi pasca-glasial, disertai dengan pelurusan dan pengangkatan kerak di daerah kutub - sebuah proses yang berlanjut sekarang dan akan terus berlanjut hingga keseimbangan isostatik tercapai. Efek relaksasi pasca-glasial ini menyebabkan massa bergerak lebih dekat ke sumbu rotasi bumi, yang menyebabkannya berputar lebih cepat (hukum kekekalan momentum sudut). Percepatan yang diperoleh dari model ini adalah sekitar 0,6 ms/hari/abad. Jadi, percepatan total (sebenarnya, perlambatan) rotasi bumi, atau perubahan panjang hari matahari rata-rata, adalah +1,7 ms/hari/abad. Nilai ini sesuai dengan laju rata-rata perlambatan rotasi bumi selama 27 abad terakhir.

Waktu Terestrial (TT) adalah skala waktu yang secara teoritis seragam, yang didefinisikan untuk mempertahankan kontinuitas dengan skala waktu ephemeris (ET) seragam sebelumnya. ET didasarkan pada kuantitas fisik yang tidak bergantung pada rotasi Bumi, diusulkan (dan diadopsi) pada tahun 1948-52 dengan tujuan memiliki skala waktu yang seragam dan independen dari efek gravitasi yang dimungkinkan pada saat itu. Definisi ET mengandalkan tabel surya (Bahasa inggris)Rusia Simon Newcomb (1895), menafsirkan ulang untuk memperhitungkan perbedaan tertentu dalam pengamatan.

Tabel Newcomb menjadi dasar untuk semua ephemeris matahari astronomi dari tahun 1900 hingga 1983. Awalnya, mereka dinyatakan (dan diterbitkan seperti itu) dalam istilah Greenwich Mean Time dan Mean Solar Days, tetapi kemudian, terutama untuk periode 1960 hingga 1983, mereka diperlakukan seperti yang dinyatakan dalam ET, sesuai dengan yang diterima dalam 1948-52 proposal untuk pindah ke ET. Pada gilirannya, ET sekarang dapat dipertimbangkan berdasarkan hasil baru sebagai skala waktu yang sedekat mungkin dengan waktu matahari rata-rata antara 1750 dan 1890 (dengan titik tengah sekitar 1820), karena dalam interval inilah pengamatan dilakukan. dibuat, atas dasar tabel Newcomb dikompilasi. Meskipun skala TT sangat homogen (berdasarkan satuan SI detik, dan setiap detik sama persis dengan setiap detik lainnya), dalam praktiknya ini diterapkan sebagai Waktu Atom Internasional (TAI) dengan akurasi sekitar 1:10 14 .

Penentuan delta T dari pengamatan

Waktu yang ditentukan oleh posisi Bumi (lebih tepatnya, orientasi meridian Greenwich relatif terhadap Matahari rata-rata fiktif) merupakan integral dari kecepatan rotasi. Saat mengintegrasikan, dengan mempertimbangkan perubahan panjang hari sebesar +1,7 ms/hari/abad, dan memilih titik awal pada tahun 1820 (perkiraan pertengahan interval pengamatan yang digunakan oleh Newcom untuk menentukan panjang hari) , untuk T, sebuah parabola 31 × ((Tahun − 1820)/100)² dalam detik. Data pemulusan yang diperoleh dari analisis historis pengamatan gerhana matahari total memberikan nilai T sekitar +16800 s pada 500, +10600 s pada 0, +5700 s pada 500, +1600 s pada 1000 dan +180 s pada 1500. Sejak penemuan teleskop, T ditentukan dari pengamatan okultasi bintang oleh Bulan, memungkinkan magnitudo yang lebih akurat dan lebih sering. Koreksi T terus menurun setelah abad ke-16 hingga mencapai dataran tinggi +11±6s antara tahun 1680 dan 1866. Selama tiga dekade sampai tahun 1902 tetap negatif dengan minimal 6.64 s, kemudian mulai meningkat menjadi +63.83 s pada tahun 2000. Di masa depan, T akan meningkat pada tingkat yang meningkat (kuadrat). Ini akan membutuhkan lebih banyak dan lebih banyak detik kabisat untuk ditambahkan ke Waktu Universal Terkoordinasi (UTC), karena UTC harus dipertahankan dalam satu detik dari UT1. (Dekon SI yang sekarang digunakan untuk UTC sudah pada saat adopsi sedikit lebih pendek dari nilai saat ini dari waktu matahari rata-rata kedua.) Secara fisik, meridian nol untuk Waktu Universal hampir selalu berada di sebelah timur meridian waktu Bumi, baik di masa lalu dan di masa depan. +16800 s atau 4⅔ jam sesuai dengan 70°E. Artinya dalam 500 tahun, karena rotasi Bumi yang lebih cepat, gerhana matahari terjadi pada posisi 70° BT yang mengikuti dari perhitungan menggunakan waktu seragam TT.

Semua nilai T sebelum 1955 bergantung pada pengamatan Bulan yang terkait dengan gerhana atau okultasi. Kekekalan momentum sudut dalam Sistem Bumi-Bulan mengharuskan penurunan momentum sudut Bumi akibat gesekan pasang surut ditransfer ke Bulan, meningkatkan momentum sudutnya, yang berarti jaraknya dari Bumi harus meningkat, yang, pada gilirannya , karena hukum ketiga Kepler, menyebabkan revolusi perlambatan bulan mengelilingi bumi. Nilai T di atas menunjukkan bahwa percepatan bulan yang terkait dengan efek ini adalah d n/dt = -26"/abad², di mana n adalah kecepatan rata-rata sidereal sudut Bulan. Ini mendekati estimasi eksperimental terbaik untuk d n/dt, diperoleh pada tahun 2002: 25.858±0.003"/cv2, dan oleh karena itu perkiraan T yang diperoleh sebelumnya berdasarkan nilai 26"/civ², dengan mempertimbangkan ketidakpastian dan efek pemulusan dalam pengamatan eksperimental, tidak dapat dihitung ulang. Saat ini, UT ditentukan dengan mengukur orientasi Bumi sehubungan dengan kerangka acuan inersia yang terkait dengan sumber radio ekstragalaksi, dikoreksi untuk hubungan yang diterima antara waktu sidereal dan matahari. Pengukuran ini, dilakukan di beberapa observatorium, dikoordinasikan oleh International Earth Rotation Service (IERS).

Nilai Delta T

Untuk tahun 1900-1995, nilai diberikan menurut "Astronomi pada Komputer Pribadi", edisi keempat, 2002, Montenbrook O., Pfegler T., untuk tahun 2000 - dari Wiki bahasa Inggris.

Tahun	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

Perhitungan Delta T

Perkiraan rumus untuk menghitung delta T

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

di mana
32,184 detik adalah perbedaan antara dan TAI,
10 detik - perbedaan antara TAI dan UTC pada awal 1972,
N adalah jumlah detik kabisat yang diperkenalkan sejak 1972.

Rumus memberikan kesalahan tidak lebih dari 0,9 detik. Misalnya, pada awal tahun 1995, 19 detik koordinasi diperkenalkan dan rumus memberikan T = 61,184 detik, yang hanya 0,364 detik lebih tinggi dari nilai tabel.

Rumus yang tepat untuk menghitung delta T

Dari Buletin A (Bulletin - A) Layanan Rotasi Bumi IERS, Anda dapat mengetahui perbedaan antara TAI dan UTC (tergantung pada jumlah detik koordinasi, nilainya jarang berubah) dan antara UT1 dan UTC (nilainya konstan berubah, buletin diberikan pada tengah malam setiap hari), maka delta T dapat dihitung secara tepat dengan rumus:

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

Perkiraan rumus untuk menghitung delta T untuk masa depan

Menghitung delta T untuk masa depan hanya mungkin secara perkiraan, karena fakta bahwa perubahan rotasi bumi tidak dipahami dengan baik. Namun demikian, untuk menghitung, misalnya, lintasan bayangan dari gerhana matahari atau waktu okultasi bintang oleh Bulan, setidaknya perlu dilakukan perhitungan perkiraan. Fred Espegnak (Bahasa inggris)Rusia saat menghitung gerhana matahari periode 2005-2050, saya menggunakan rumus

T = 62 . 92 + 0 . 32217 (y 2000) + 0 . 005589 (y 2000) 2 . \kanan)+0,005589\cdot \kiri(y-2000\kanan)^(2),)

di mana y adalah tahun dimana delta T ditentukan.

Kecepatan rotasi planet bergantung pada perubahan iklim.Hari ini angin telah mempercepat larinya planet ini...

Untuk kecepatan Rotasi bumi dipengaruhi oleh berbagai faktor. Misalnya, jika angin melambat, planet berputar lebih cepat untuk menghemat momentum sudut. Namun, pada November 2009, sesuatu yang lain dimainkan. Pelakunya ternyata adalah Arus Lingkar Kutub Antartika, yang mengelilingi benua. Stephen Markus dan rekan-rekannya dari NASA Jet Propulsion Laboratory (USA) dan Institute of Physics of the Earth (Prancis) memperhatikan bahwa pada tanggal 8 November 2009, ia melambat secara dramatis. Pengukuran panjang hari yang tepat menunjukkan bahwa pada saat yang sama Bumi sedikit berakselerasi, pulih pada 20 November - bersama dengan arus, lapor science.compulenta.ru. Ini pertama kali diamati.

Tidak ada yang tahu pasti mengapa arus melambat, tetapi Dr. Markus yakin itu karena perubahan atmosfer. Dua hari sebelumnya, angin yang bertiup ke arah yang sama juga mereda. Dua hari setelah mereka kembali normal, begitu pula arusnya. Rekan-rekannya di Jet Propulsion Laboratory percaya bahwa wilayah pergeseran El Niño dapat mempengaruhi kecepatan angin. Selain itu, planet mungkin mulai berputar lebih cepat karena kenaikan level. Ketika air terakumulasi di kutub, massa akan meningkat di area sumbu bumi, dan rotasi bumi dipercepat, itu akan berputar seperti gasing.

... Dan setahun yang lalu - kecepatan Rotasi bumi melambat

Omong-omong, hampir setahun yang lalu, pada 25 Februari 2011, para ilmuwan dari Anchorage (AS) mengkhawatirkan pesan sebaliknya yang diterbitkan di Weekly World News. Kemudian mereka menemukan pelambatan Rotasi bumi dan meramalkan bahwa Bumi akan berhenti berputar hanya dalam tiga tahun! "Perlambatan akan menyebabkan siang dan malam yang lebih panjang secara berkelanjutan dan dapat menyebabkan segalanya mulai dari banjir dan gempa bumi yang menghancurkan hingga kelaparan massal," kata ahli geofisika Joseph Jenkowski. - Ini adalah masalah paling serius dan mendesak yang sekarang dihadapi umat manusia.

Para sarjana telah lama percaya bahwa rotasi bumi melambat. Diyakini bahwa tiga miliar tahun yang lalu, sehari berlangsung sekitar 13 jam, sementara sekarang satu jam penuh rotasi bumi pada porosnya membutuhkan waktu 23 jam 56 menit 4,091 detik. Pada awalnya diyakini bahwa perlambatan itu bertahap, dengan panjang hari Bumi meningkat hanya 0,02 detik per abad. Tetapi pengukuran baru diduga menunjukkan bahwa perubahan dalam rotasi bumi menjadi lebih signifikan dari sebelumnya. Menurut perhitungan menakutkan Profesor Jenkowski, rotasi bumi berhenti sepenuhnya pada tanggal 16 Januari 2013.

Luar biasa, ini akan berubah menjadi siang permanen di satu sisi dunia dan malam permanen di sisi lain! seru profesor itu pada konferensi persnya. - Orang-orang yang, secara kebetulan, akan menemukan diri mereka di sisi gelap Bumi, akan menemukan diri mereka di dunia yang suram dan dingin dari kegelapan abadi. Hampir semua kehidupan tanaman - yang bergantung pada fotosintesis - akan mati dalam beberapa minggu, menyebabkan terhentinya aktivitas pertanian dan kelaparan yang pernah dialami umat manusia. Tetapi hidup juga tidak akan manis bagi mereka yang selamat di sisi dunia saat ini. Bayangkan bagian atas berputar perlahan - sebelum berhenti, ia mulai berosilasi. Hal yang sama akan terjadi pada planet kita, menyebabkan lempeng benua bergeser. Hasilnya adalah gelombang pasang besar dan gempa bumi di mana miliaran orang akan mati.”