Tại sao trái đất quay nhưng nước không bay ra ngoài

Hiện tượng tự quay của Trái Đất là sự quay của hành tinh Trái Đất xung quanh trục của nó. Trái Đất quay từ phía tây sang phía đông. Nhìn từ sao Bắc cực Polaris, Trái Đất quay ngược chiều kim đồng hồ.

Chu kỳ quay của Trái Đất so với định tinh được gọi là ngày stellar bởi Tổ chức quốc tế về Sự xoay của Trái Đất và Các hệ thống tham chiếu [IERS] là 86.164,098 903 691 giây thời gian Mặt Trời trung bình [UT1] [23h 56' 4,098 903 691s, 0,997 269 663 237 16 ngày Mặt Trời trung bình].[30][n 2] Chu kỳ quay của Trái Đất so với tiến động hoặc di chuyển điểm xuân phân trung bình, gọi là ngày sidereal, là 86.164,090 530 832 88 giây thời gian Mặt Trời trung bình [UT1] [23h 56' 4,090 530 832 88s, 0,997 269 566 329 08 ngày Mặt Trời trung bình].[30] Do đó ngày sidereal ngắn hơn ngày stellar khoảng 8,4 ms.[32]

Cả ngày stellar và ngày sidereal ngắn hơn ngày Mặt Trời trung bình khoảng 3 phút 56 giây. Ngày Mặt Trời trung bình trong giây SI có thể xem ở IERS trong giai đoạn năm 1623–2005[33] and 1962–2005.[34]

Gần đây [1999–2010] độ dài trung bình hàng năm của ngày Mặt Trời trung bình đã thay đổi vượt quá 86.400 giây SI giữa 0,25 ms và 1 ms, nó phải được thêm vào cả hai giá trị của ngày stellar và ngày ở phần trên để có được độ dài trong giây SI [xem Biến động độ dài ngày].

Vận tốc gócSửa đổi

Vận tốc góc của sự tự quay của Trái Đất trong không gian quán tính là [7,2921150 ± 0,0000001] ×10−5 radian trên giây SI [giây Mặt Trời trung bình].[30] Nhân với [180°/π radian]×[86.400 giây/ngày Mặt Trời trung bình] được 360.9856°/ngày Mặt Trời trung bình, cho thấy Trái Đất quay hơn 360° so với những định tinh trong một ngày Mặt Trời. Sự di chuyển của Trái Đất dọc theo quỹ đạo gần tròn của nó trong khi nó đang tự quay quanh trục của mình đòi hỏi Trái Đất quay quanh trục nhiều hơn một vòng một chút so với những ngôi sao cố định trước khi Mặt Trời trung bình có thể vượt lên trên lại, mặc dù nó chỉ quay một vòng [360°] so với Mặt Trời trung bình.[n 3] Nhân giá trị trong rad/s với bán kính xích đạo của Trái Đất 6.378.137 m [hình bầu dục WGS84] [hệ số 2π radian cần bởi cả hai giản ước] được vận tốc xích đạo 465,1 m/s, 1,674,4 km/h hoặc 1.040,4 mph.[35] Some sources state that Earth's equatorial speed is slightly less, or 1,669.8 km/h.[36] Điều này có được bằng cách chia chu vi xích đạo Trái Đất với 24 giờ. Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ một chu vi ngụ ý không chủ ý chỉ một sự quay trong không gian quán tính, nên đơn vị thời gian tương ứng phải là ngày sao. Điều này được xác nhận bằng csach nhân số ngày sao trong một ngày Mặt Trời trung bình, 1,002 737 909 350 795,[30] được tốc độ xích đạo trong giờ Mặt Trời trung bình cho ở phần trên là 1.674,4 km/h.

Tốc độ tiếp tuyến của sự quay của Trái Đất tại một điểm trên Trái Đất ướt lượng bằng cách nhân vận tốc ở xích đạo với cos của vĩ độ.[37] Ví dụ, trung tâm không gian Kennedy nằm ở 28,59° vĩ độ Bắc, chho vận tốc: cos 28,59° nhân 1.674,4km/h [1.040,4mph; 465,1m/s] = 1.470,23km/h [913,56mph; 408,40m/s]

Bài chi tiết: Biến động độ dài ngày và ΔT

Thay đổi trong trục quaySửa đổi

Trục quay của Trái Đất di chuyển so với các định tinh [không gian quán tính]; thành phần của chuyển động này là tiến động và chương động. Nó cũng di chuyển so với vỏ Trái Đất; nó được gọi là chuyển động cực.

Tiến động là sự quay của trục quay của Trái Đất, được gây ra chủ yếu bởi mô men xoắn từ lực hấp dẫn của Mặt Trời, Mặt Trăng và các vật thể khác. Chuyển động cực chủ yếu là do chương động lõi tự do và thay đổi Chandler.

Thay đổi trong vận tốc quaySửa đổi

Tác động thủy triềuSửa đổi

Qua hàng triệu năm, sự tự quay của Trái Đất giảm đáng kể bởi gia tốc thủy triều qua tác động hấp dẫn với Mặt Trăng. Trong quá trình này, mô men động lượng được chuyển từ từ sang Mặt Trăng với tốc độ tỷ lệ với r − 6 {\displaystyle r^{-6}} , với r {\displaystyle r} là bán kính quỹ đạo của Mặt Trăng. Quá trình này tăng dần với độ dài của ngày đến giá trị hiện tại và dẫn đến Mặt Trăng bị khóa thủy triều với Trái Đất.

Sự giảm tốc quay dần dần này được ghi chép ước tính với các ước lượng độ dài ngày có được từ quan sát rhythmit và stromatolit; một sự biên soạn về các đo đạc này[38] chỉ ra độ dài ngày tăng đều từ khoảng the 21 giờ 600 triệu năm trước[39] đến giá trị hiện tại là 24 giờ. Bằng cách đếm phiến cực nhỏ hình thành ở thủy tiều cao hơn, tần số thủy triều [và do đó độ dài ngày] có thể được ước lượng, giống như đếm vòng cây, mặc dù ước lượng này có thể ít tin cậy hơn ở tuổi lớn hơn.[40]

Sự kiện toàn cầuSửa đổi

Ngoài ra, một số sự kiện quy mô lớn, như Động đất và sóng thần Ấn Độ Dương 2004, đã khiến hiện tượng quay nhanh hơn khoảng 3 micro giây bằng cách tác động mô men quán tính của Trái Đất.[41] Nảy lên hậu băng hà, tiếp diễn kể từ Kỷ băng hà, cũng đang thay đổi sự phân bố khối lượng Trái Đất do đó tác động vào mô men quán tính của Trái Đất và bởi bảo toàn mô men động lượng, chu kỳ quay của Trái Đất.[42]

Đo đạcSửa đổi

Việc quan sát sự quay của Trái Đất lâu dài được thực hiện với giao thoa kế đường cơ sở cực dài phối hợp với hệ thống Định vị Toàn cầu, vệ tinh định tầm laser, và các kỹ thuật vệ tinh khác.Việc này cung cấp tham khảo chắc chắn cho việc xác định giờ quốc tế, tiến động, và chương động.[43]

Hiện tượng quay nguyên bản của Trái Đất là một dấu tích của mô men động lượng ban đầu của đám mây bụi, đá, và khí mà kết hợp để tạo thành Hệ Mặt Trời. Đám mây nguyên thủy này bao gồm hiđrô và heli được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn, cũng như các nguyên tố nặng hơn phát ra bởi siêu tân tinh. Vì bụi vũ trụ không đồng nhất, bất kỳ sự bất đối xứng nào trong quá trình bồi lắng hấp dẫn đều dẫn đến mô men động lượng của hành tinh được tạo ra.[44]

Tuy nhiên, nếu giả thuyết vụ va chạm lớn đối với nguồn gốc của Mặt Trăng là chính xác, tốc độ quay nguyên thủy này đã bị thiết lập lại bởi va chạm Theia 4,5 tỷ năm trước. Bất kể tốc độ và độ nghiêng nào của sự quay của Trái Đất trước va chạm, nó đã trải qua một ngày dài khoảng 5 giờ sau va chạm.[45] Hiệu ứng thủy triều sau đó làm chậm tốc độ này lại cho đến giá trị hiện đại bây giờ.

• Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời
• Sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt Trời
• Đường trắc địa [trong toán học]
• Đường trắc địa trong thuyết tương đối tổng quát
• Giả thuyết vụ va chạm lớn
• Hệ thống Trắc địa Thế giới
• Hiệu ứng Allais
• Lịch sử Trái Đất
• Lịch sử trắc địa
• Nychthemeron
• Trái Đất tròn
• Trắc địa

1. ^ Khi độ lệch tâm của Trái Đất vượt quá 0,047 và điểm cận nhật ở phân điểm hoặc chí điểm thích hợp, chỉ một giai đoạn với một cao điểm cân bằng một giai đoạn còn lại với hai cao điểm.[21]
2. ^ Aoki, nguồn của những số liệu này, sử dụng thuật ngữ "giây UT1" thay vì "giây thời gian Mặt Trời trung bình".[31]
3. ^ Trong thiên văn học, không giống như hình học, 360° nghĩa là quay lại cùng một điểm trong phạm vi thời gian tuần hoàn, một ngày Mặt Trời trung bình hoặc một ngày sao đối với sự quay quanh trục của Trái Đất, hoặc một năm sao hoặc một năm nhiệt đới trung bình hoặc hơn nữa là năm Julius trung bình bao gồm chính xác 365,25 ngày đối với sự quay quanh Mặt Trời.

1. ^ Dennis D. McCarthy; Kenneth P. Seidelmann [ngày 18 tháng 9 năm 2009]. Time: From Earth Rotation to Atomic Physics [bằng tiếng Anh]. John Wiley & Sons. tr.232. ISBN978-3-527-62795-0.
2. ^ Stephenson, F. Richard [2003]. “Historical eclipses and Earth's rotation”. Astronomy & Geophysics [bằng tiếng Anh]. 44 [2]. tr.2.22–2.27. doi:10.1046/j.1468-4004.2003.44222.x.
3. ^ Burch, George Bosworth [1954]. “The Counter-Earth”. Osiris [bằng tiếng Anh]. 11: 267–294. doi:10.1086/368583. JSTOR301675.
4. ^ Aristotle. Of the Heavens [bằng tiếng Anh]. Book II, Ch 13. 1.
5. ^ Ptolemy. Almagest Book I, Chapter 8 [bằng tiếng Anh].
6. ^ “Bản sao đã lưu trữ” [PDF]. Bản gốc [PDF] lưu trữ ngày 13 tháng 12 năm 2013. Truy cập ngày 11 tháng 4 năm 2017.
7. ^ //books.google.com/books?id=DHvThPNp9yMC&pg=PA71
8. ^ Alessandro Bausani [1973]. “Cosmology and Religion in Islam”. Scientia/Rivista di Scienza [bằng tiếng Anh]. 108 [67]: 762.
9. ^ a b Young, M. J. L. biên tập [ngày 2 tháng 11 năm 2006]. Tôn giáo, Học hành và Khoa học trong giai đoạn 'Abbasid [bằng tiếng Anh]. Cambridge University Press. tr.413. ISBN9780521028875.
10. ^ Nasr, Seyyed Hossein [ngày 1 tháng 1 năm 1993]. An Introduction to Islamic Cosmological Doctrines [bằng tiếng Anh]. SUNY Press. tr.135. ISBN9781438414195.
11. ^ Ragep, Sally P. [2007]. “Ibn Sīnā: Abū ʿAlī al‐Ḥusayn ibn ʿAbdallāh ibn Sīnā”. Trong Thomas Hockey; và đồng nghiệp [biên tập]. The Biographical Encyclopedia of Astronomers [bằng tiếng Anh]. New York: Springer. tr.570–2. ISBN978-0-387-31022-0. [PDF version]
12. ^ Ragep, F. Jamil [2001a], “Tusi and Copernicus: The Earth's Motion in Context”, Science in Context [bằng tiếng Anh], Cambridge University Press, 14 [1–2]: 145–163, doi:10.1017/s0269889701000060
13. ^ Aquinas, Thomas. Commentaria in libros Aristotelis De caelo et Mundo. Lib II, cap XIV. trans in Grant, Edward biên tập [1974]. A Source Book in Medieval Science [bằng tiếng Anh]. Harvard University Press. trang 496–500
14. ^ Buridan, John [1942]. Quaestiones super libris quattuo De Caelo et mundo. tr.226–232. trong Grant 1974, tr.500–503
15. ^ Oresme, Nicole. Le livre du ciel et du monde. tr.519–539. trong Grant 1974, tr.503–510
16. ^ Copernicus, Nicolas. On the Revolutions of the Heavenly Spheres [bằng tiếng Anh]. Book I, Chap 5–8.
17. ^ Gilbert, William. De Magnete, On the Magnet and Magnetic Bodies, and on the Great Magnet the Earth [bằng tiếng Anh]. tr.313–347.
18. ^ Russell, John L. “Copernican System in Great Britain”. Trong J. Dobrzycki [biên tập]. The Reception of Copernicus' Heliocentric Theory [bằng tiếng Anh]. tr.208.
19. ^ J. Dobrzycki 1972, tr.221Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFJ._Dobrzycki1972 [trợ giúp]
20. ^ Almagestum novum, chương 9, trích dẫn trong Graney, Christopher M. [2012]. “126 arguments concerning the motion of the earth. GIOVANNI BATTISTA RICCIOLI in his 1651 ALMAGESTUM NOVUM” [PDF]. Tạp chí Lịch sử Thiên văn học [bằng tiếng Anh]. volume 43, pages 215–226.
21. ^ a b Jean Meeus; J. M. A. Danby [tháng 1 năm 1997]. Mathematical Astronomy Morsels [bằng tiếng Anh]. Willmann-Bell. tr.345–346. ISBN978-0-943396-51-4.
22. ^ Equation of time in red and true solar day in blue
23. ^ The duration of the true solar day
24. ^ //hpiers.obspm.fr/eoppc/eop/eopc04_05/eopc04.62-now
25. ^ Physical basis of leap seconds
26. ^ Leap seconds Lưu trữ 2015-03-12 tại Wayback Machine
27. ^ Prediction of Universal Time and LOD Variations
28. ^ R. Hide et al., "Topographic core-mantle coupling and fluctuations in the Earth's rotation" 1993.
29. ^ Giây nhuận bởi USNO Lưu trữ 2015-03-12 tại Wayback Machine
30. ^ a b c d IERS EOP Useful constants
31. ^ Aoki, et al., "The new definition of Universal Time", Astronomy and Astrophysics 105 [1982] 359–361.
32. ^ Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, ed. P. Kenneth Seidelmann, Mill Valley, Cal., University Science Books, 1992, p.48, ISBN 0-935702-68-7.
33. ^ IERS Excess of the duration of the day to 86,400s … since 1623 Lưu trữ 2008-10-03 tại Wayback Machine Graph at end.
34. ^ IERS Variations in the duration of the day 1962–2005
35. ^ Arthur N. Cox, ed., Allen's Astrophysical Quantities p.244.
36. ^ Michael E. Bakich, The Cambridge planetary handbook, p.50.
37. ^ Butterworth and Palmer. “Speed of the turning of the Earth”. Ask an Astrophysicist [bằng tiếng Anh]. NASA Goddard Spaceflight Center.
38. ^ Williams, George E. [ngày 1 tháng 2 năm 2000]. “Geological constraints on the Precambrian history of Earth's rotation and the Moon's orbit”. Reviews of Geophysics [bằng tiếng Anh]. 38 [1]: 37–59. doi:10.1029/1999RG900016. ISSN1944-9208.
39. ^ Zahnle, K.; Walker, J. C. [ngày 1 tháng 1 năm 1987]. “A constant daylength during the Precambrian era?”. Precambrian Research [bằng tiếng Anh]. 37: 95–105. doi:10.1016/0301-9268[87]90073-8. ISSN0301-9268. PMID11542096.
40. ^ Scrutton, C. T. [ngày 1 tháng 1 năm 1978]. Brosche, Professor Dr Peter; Sündermann, Professor Dr Jürgen [biên tập]. Periodic Growth Features in Fossil Organisms and the Length of the Day and Month [bằng tiếng Anh]. Springer Berlin Heidelberg. tr.154–196. doi:10.1007/978-3-642-67097-8_12. ISBN9783540090465.
41. ^ Sumatran earthquake sped up Earth's rotation, Nature, ngày 30 tháng 12 năm 2004.
42. ^ Wu, P.; W.R.Peltier [1984]. “Pleistocene deglaciation and the earth's rotation: a new analysis”. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society [bằng tiếng Anh]. 76 [3]: 753–792. Bibcode:1984GeoJ...76..753W. doi:10.1111/j.1365-246X.1984.tb01920.x.
43. ^ Đo đạc lâu dài
44. ^ “Tại sao hành tinh quay?”. Ask an Astronomer [bằng tiếng Anh].
45. ^ Stevenson, D. J. [1987]. “Nguồn gốc Mặt Trăng–Giả thuyết va chạm”. Annual Review of Earth and Planetary Sciences [bằng tiếng Anh]. 15 [1]: 271–315. Bibcode:1987AREPS..15..271S. doi:10.1146/annurev.ea.15.050187.001415.