8.Орбитальное движение Земли и ее осевое вращение. Неравномерости вращения з., их физ-я природа

Галактика вращается вокруг своей оси с неодинаковой угловой скоростью в различных ее точках: скорость возрастает по мере удаления от ядра Галактики к ее периферии. Полный оборот на расстоянии Солнца от ядра Галактика совершает как минимум за 180 млн. лет, вращаясь со скоростью около 2510⁴м/с. Галактика постоянно поступательно движется в направлении созвездия Единорога со скоростью около 2110⁴м/с. В этих движениях вместе с Солнцем участвует Земля как составная часть Солнечной системы. Одновременно с этим Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с запада на восток(орбитальное движение). Эксцентриситет орбиты равен 0,017. Наиболее близкая к Солнцу точка земной орбиты наз. перигелием, наиболее удаленная – афелием. Полный оборот вокруг Солнца наша планета совершает за 365 суток 5 часов 48 мин и 46 с. Характерно, что на отдельных участках орбиты движение Земли происходит быстрее, чем на других. Первую половину своей орбиты планета проходит примерно за 186 суток ( с 21 марта по 23 сентября), вторую – за 179 суток (с 23 сентября по 21 марта). Наибольших значений скорость орбитального движения достигает в перигелии, наименьших – в афелии. При средней, или так наз. круговой, скорости Земли, равной 29 780м/с, различие скоростей в перигелии и афелии составляет 950м/с. Наряду с орбитальным движением Земля постоянно совершает вращательное движение вокруг своей оси. Такое вращение происходит также с запада на восток, полный оборот вокруг своей оси планета совершает за одни сутки(23 часа 56мин 4с) с угловой скоростью около 7,29211610^-5с^-1, или со средней линейной скоростью 465м/с. Продолжительность суток  и угловая скорость  меняются в течение года. Наибольших значений  достигает в марте, наименьших – в августе, причем их разность равна 2510^-4с. Относительное изменение угловой скорости между мартом и августом составляет около 2,810^-8. Ярким доказательством осевого вращения Земли является известный опыт Фуко с физическим маятником. Опыт основан на законе механики, что всякое колеблющееся тело стремится сохранить плоскость своего колебания при условии, что на него не действуют никакие другие силы, кроме силы тяжести. ₀=15град/час. Другое доказательство – силы Кориолиса, действием которых объясняется подмыв правого берега рек в Северном полушарии и левого – в Южном, отклонение падающих тел к востоку в Северном и к западу – в Южном полушарии. Это связано с тем, что чем дальше находится точка от оси вращения Земли, тем больше ее скорость вращения с запада на восток. В настоящее время принято рассматривать три типа неравномерности вращения Земли: вековое(постоянное) замедление: приводят к увеличению периода вращения Земли вокруг своей оси. В результате продолжительность суток, за последние 2000 лет, возрастала в среднем на 0,0023 с в столетие (в результате влияния на Землю притяжений Луны и Солнца в океанах и морях образуются приливные волны, которые перемещаются в направлении, противоположном вращению планеты. Это приводит к уменьшению энергии вращательного движения Земли и тем самым к замедлению ее вращения); переодические(сезонные): ведут к тому, что время осевого вращения Земли в течение года может различаться на 0,001 с. и нерегулярные(скачкообразные): могут удлинять или сокращать продолжительность суток до 0,004 с. Mомент количества движенияМ свободно вращающегося тела есть величина постоянная и представляет собой произведение момента инерции I на угловую скорость . Для Земли М=I = m_зR²(1 + 2/3), где  - коэффициент(структурный коэффициент), зависящий от структуры планеты(распределения плотностей горных пород по ее радиусу, для Земли принят равным 0,33), m_з и R – соответственно масса и средний радиус Земли. Значит, если I будет уменьшаться(например из-за уменьшения  и R), то скорость вращения Земли возрастает. По литературным данным, средняя скорость уменьшения земного радиуса составляет около 5см за 100лет, достигая в отдельные периоды 12см. Это ведет к уплотнению земных недр, т.е. к уменьшению коэффициента , что неизбежно способствует росту значений . Уменьшение радиуса Земли происходит неравномерно. Это усиливается неустойчивостью механического и физико-химического состояния недр. Так, давление в центре Земли Р равно: Р=f3m_з²/(8R²), где f – гравитационная постоянная. Из формулы видно, что уменьшение радиуса планеты сопровождается резким увеличением давления в слоях недр. Это приводит к перетоку новых масс планеты в состав ее ядра и его уплотнению. В итоге давление Р растет, а объем планеты уменьшается. В целом – наблюдается так наз. вековое ускорение вращения планеты, составляющее в относительных единицах 1,410^-8 за столение. Главную роль в сезонных изменениях скорости вращения Земли играет атмосферная циркуляция (обмен количеством движения между атмосферой и Землей). Сезонные колебания скорости вращения Земли могут быть представлены двумя волнами – с годичным и полугодичным периодами. В земной атмосфере имеются постоянные воздушные течения, размеры которых сопоставимы с размерами материков. Скорости этих течений на высотах 50 – 70км в среднем составляют зимой около 10м/с, летом 70м/с. Причем, воздушные потоки в первом случае(зимой) направлены с запада на восток, во втором – с востока на запад. В более низких слоях атмосферы на высотах 8 – 15км скорость воздушных течений в среднем равна 40 –60м/с, они направлены с запада на восток. В результате трения воздушного потока о земную поверхность возникает тангенциальная сила, суммарное значение которой в приземном слое атмосферы может быть большим, тем самым она способствует замедлению вращения твердой оболочки Земли. Поскольку воздушные течения характеризуются нестационарностью по скорости и частично по направлению, действие силы трения вызывает также скачкообразные, непереодические изменения угловой скорости . Большая роль в изменении скорости вращения нашей планеты принадлежит взаимодействию сезонной атмосферной циркуляции с поверхностью Земли. В Северном полушарии над материками обычно развиваются области низкого, зимой – высокого атмосферного давления. Это связано с большей нагретостью летом суши, чем моря, а зимой – наоборот. В результате “избыточные массы воздуха” скапливаются над сушей зимой, над морями и океанами летом. Совместно с особенностями пространственного распределения материков в обоих полушариях это вызывает периодические изменения скорости вращения Земли. Поэтому наряду с 11-летними и годовыми колебаниями скорости вращения Земли, связанными с солнечной активностью, могут существовать колебания, соответствующие разнообразным циклам погоды и имеющие период около 3 месяцев.

Следствий нешарообразности Земли и ее движений много. Так эллипсоидальность и неравномерное распределение масс внутри Земли оказывает влияние на движение ИСЗ и других летательных аппаратов, находящихся на больших расстояниях от земной поверхности.

Орбитальное движение – смена времен года.

Суточное вращение Земли – смена дня и ночи, которая сопровождается изменениями в течение суток целого ряда параметров геосфер, например,Т. Осевое вращение Земли превращает приливные выступы в морях и океанах и в твердой оболочке Земли в приливную волну, которая как бы обходит вокруг планеты, перемещается навстречу ее вращения и поэтому замедляет его. Из-за возникающего торможения увеличивается продолжительность суток и это, в исторически большом масштабе времени, ведет к смене климата и др. физико-географических условий. Кроме того, в результате замедления вращения уменьшается полярное сжатие Земли. Это сопровождается опусканием и сокращением материком в экваториальной области, поднятием и увеличением их площади в полярных областях. Ритмы.