Zarejestruj nazwę Użytkownika

Ruch obiegowy i obrotowy Ziemi - ściąga eksperta

< powrót

Ściąga eksperta

Ruch obrotowy i obiegowy Ziemi

 

Ruch obiegowy

  • W starożytności uważano, że wszystkie ciała niebieskie wraz ze Słońcem poruszają się wokół Ziemi. Jest to tzw. teoria geocentryczna. Dopiero w XVI w. Mikołaj Kopernik odkrył, że to Ziemia wraz z pozostałymi planetami krąży wokół Słońca. Teoria ta nazwana została heliocentryczną od słowa Helios oznaczającego po grecku Słońce.
  • Ziemia wykonuje ruch obiegowy wokół Słońca po eliptycznej drodze zwanej orbitą.
  • Czas pełnego obiegu Ziemi wynosi 365 dni, 5 godzin i 49 minut i nosi nazwę roku. Przyjęto, że rok kalendarzowy trwa równo 365 dni, dlatego w ciągu 4 lat z pozostałych godzin uzyskuje się jedną dobę, która dodawana do miesiąca lutego sprawia, że mamy tzw. rok przestępny trwający 366 dni.
  • Oś Ziemi jest nachylona względem płaszczyzny orbity pod stałym kontem 66°33’. Nachylenie to powoduje, że kąt padania promieni słonecznych w poszczególnych regionach świata zmienia się w ciągu roku.
  • Największy kąt z jakim promienie Słoneczne mogą padać na Ziemię wynosi 90°. Mówimy wtedy, że Słońce góruje w zenicie. Sytuacja taka może mieć miejsce tylko na obszarach między zwrotnikiem Raka na północy i zwrotnikiem Koziorożca na południu. 
  • Tylko dwa razy do roku 21 marca i 23 września Ziemia znajduje się w takim położeniu, że promienie słoneczne padają prostopadle na równik. Wtedy to na całej kuli ziemskiej dzień i noc będą tej samej długości czyli trwać będą równo po 12 godzin. 
  • Konsekwencją ruchu obiegowego Ziemi są zmiany wysokości słońca nad horyzontem w momencie górowania a tym samym ilości ciepła dostarczanego do powierzchni Ziemi w ciągu roku. Na tej podstawie wyznaczone są astronomiczne pory roku. Daty ich rozpoczęcia są jednakowe na całej kuli ziemskiej i przyjmuje się następujące daty ich pierwszych dni:

→ wiosna 21 marca
→ lato 22 czerwca
→ jesień 23 września
→ zima 22 grudnia

      

  • Na półkuli północnej astronomiczne pory roku pokrywają się z kalendarzowymi natomiast na półkuli południowej mamy do czynienia z półrocznym przesunięciem w stosunku do pór kalendarzowych. Czyli, że lipiec i sierpień są tam typowymi miesiącami zimowymi a styczeń i luty miesiącami letnimi.
  • 21 marca występuje zjawisko równonocy wiosennej. Na całej kuli Ziemskiej dzień i noc trwają równo po 12 godzin. Słońce góruje w zenicie na równiku. Na półkuli północnej rozpoczyna się wiosna a na południowej zgodnie z wcześniejszymi wyjaśnieniami rozpoczynać będzie się jesień. W rejonie bieguna północnego rozpoczyna się dzień polarny a bieguna południowego noc polarna. 

  • 22 czerwca jest dniem przesilenia letniego. Promienie słoneczne padają pod kątem prostym na Zwrotnik Raka a więc Ziemia zwrócona jest do Słońca biegunem północnym. Na półkuli północnej dzień trwa najdłużej a noc najkrócej i rozpoczyna się lato. Na półkuli południowej natomiast rozpoczyna się zima i sytuacja jest odwrotna. 

  • 23 września występuje zjawisko równonocy jesiennej. Słońce znów góruje w zenicie na równiku. W kolejnych dniach na półkuli południowej trwać będzie wiosna a na półkuli północnej jesień.

  • 22 grudnia w dniu przesilenia zimowego Słońce góruje w zenicie na Zwrotniku Koziorożca. Na półkuli północnej dzień trwa najkrócej a noc najdłużej i rozpoczyna się zima. Na Półkuli południowej natomiast noc jest najkrótsza a dzień najdłuższy i rozpoczyna się lato. Z biegiem czasu na półkuli północnej dzień staje się coraz dłuższy aż do 21 marca i równonocy wiosennej. 

  •  W ten sposób po 365 dniach, 5 godzinach i 49 minutach Ziemia wykonała pełny obrót wokół Słońca i minął rok.
  • Najmniejsze różnice w długości trwania dnia i nocy występują na obszarach pomiędzy zwrotnikami. Na równiku przez cały rok Słońce wschodzi i zachodzi dokładnie o tej samej godzinie. Zarówno w Polsce jak i w innych umiarkowanych szerokościach geograficznych różnica między najdłuższym a najkrótszym dniem w roku wynosi ok. 8 godzin. Na biegunach przez pół roku Słońce w ogóle nie wschodzi – trwa noc polarna a przez pozostałe sześć miesięcy wciąż jest widoczne na niebie i trwa polarny dzień.
  • Korzystając z odpowiednich wzorów można z łatwością wyliczyć jak wysoko nad horyzontem będzie Słońce w pierwszych dniach kolejnych pór roku w dowolnym miejscu na Ziemi.
Dni obserwacji  Półkula północna  Półkula południowa
21 marca, 23 września h=90°-φ h=90°-φ
22 czerwca h=90°-φ+23°27’  h=90°-φ-23°27’
22 grudnia  h=90°-φ-23°27 h=90°-φ+23°27’

→za h przyjmujemy wysokość Słońca nad horyzontem
→a φ to szerokość geograficzna miejsca obserwacji


Ruch obrotowy

  • Poza ruchem obiegowym wokół Słońca kula Ziemska wykonuje także ruch wokół własnej osi. Ruch ten nazywany także ruchem wirowym odbywa się z zachodu na wschód, a więc w kierunku przeciwnym niż pozorny ruch Słońca i gwiazd. Wszystkim nam wydaje się, że Słońce od rana wznosi się po łuku a po południu zaczyna powoli opadać ku linii widnokręgu i w końcu chowa się. To właśnie zjawisko nazywać będziemy ruchem pozornym lub widomym. W rzeczywistości to Ziemia się obraca a jej pełny obrót trwa dobę czyli 24 godziny.

  • Prędkość tego obrotu jest różna w zależności od szerokości geograficznej. Na równiku wynosi ona 1666km/h a im bliżej biegunów tym prędkość ta maleje. Prędkość ta jest dla człowieka nieodczuwalna dzięki temu, że wraz z Ziemią obraca się także atmosfera.
  • Następstwem ruchu obrotowego jest występowanie dnia i nocy. Ziemia obraca się a promienie Słoneczne padają na kolejne jej części i tak gdy w jednym miejscu jest dzień to po przeciwnej stronie Ziemi panuje noc. W zależności od pory roku wschody i zachody Słońca widoczne są w innych miejscach na horyzoncie, zmienia się również jego wysokość podczas górowania.
  • Następstwem ruchu obrotowego jest także spłaszczenie biegunów Ziemi. Z tego właśnie powodu Ziemia nie jest okrągła a ma kształt geoidy. Dzieje się tak za sprawą siły odśrodkowej towarzyszącej ruchowi obrotowemu.

  • Na każde ciało poruszające się po powierzchni Ziemi działa siła, którą od nazwiska jej odkrywcy nazwano siłą Coriolisa. Powoduje ona odchylanie wiatrów i prądów morskich na półkuli północnej w prawo a na półkuli południowej w lewo.

Z wykładu dowiesz się, czym jest ruch obiegowy a czym obrotowy Ziemi. Poznasz tajemnicę czterech pór roku. Dowiesz się również, jak zmienia się długość nocy i dnia w ciagu roku. Na koniec nasz ekspert wyjaśni Ci na przykładach, jak obliczać wysokość słońca na horyzontem. Zapraszamy!