Она вертится! Но почему мы этого не замечаем?

Она вертится! Но почему мы этого не замечаем?

«И всё-таки она вертится!» Эта фраза всем знакома с детства. Любой школьник знает, что произнес ее Галилео Галилей перед инквизицией после вынужденного отречения от своего убеждения в том,  что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Действительно, после показного покаяния взгляды Галилея не изменились, он на самом деле был убежден во вращении Земли.

Но только вот вопрос о том, говорил ли Галилей данную фразу, остается открытым до сих пор. По мнению историков, - это миф, а создан он был итальянским журналистом Джузеппе Баретти, написавшим книгу о Галилео Галилее, в 1757 г., т.е. через сто с лишним лет после отречения Галилея. Но согласитесь, что если это и миф, то все-таки такой миф надо заслужить.

Давайте последовательно рассмотрим вопрос о вращении Земли.

Во-первых, она вращается вокруг собственной оси.

Вращение Земли вокруг собственной оси 

Вращение Земли вокруг своей оси

Земля совершает один оборот вокруг оси за 23 ч. 56 мин. 4,09 сек. Вращение происходит с запада на восток, т.е. против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса. Поэтому нам кажется, что Солнце и Луна восходят на востоке, а заходят на западе.

Во-вторых, Земля вращается вокруг Солнца.

Обращение Земли вокруг Солнца

Обращение Земли вокруг Солнца

Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, близкой к круговой, в направлении с запада на восток со скоростью около 107 000 км/ч. Среднее расстояние до Солнца 149 598 тыс. км, а разница между наибольшим и наименьшим расстоянием 4,8 млн. км.

Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 23,439281º, благодаря чему происходит смена времен года. Когда Солнце находится над Северным тропиком (23°27' с.ш.), - в Северном полушарии начинается лето, при этом Земля располагается дальше всего от Солнца. В Южном полушарии лето начинается, когда Солнце поднимается над Южным тропиком (23°27' ю.ш.). В это время в Северном полушарии начинается зима. Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите со средней скоростью 29,765 км/сек. Но скорость эта не постоянна: она колеблется от 30,27 км/сек до 29,27 км/сек. Земля совершает примерно 3651/4 оборота за время одного витка вокруг Солнца, что составляет 3651/4 суток, или один год. Поскольку на каждый такой виток, кроме целых суток, дополнительно затрачивается еще четверть суток, то каждые четыре года к календарю добавляется один день. Так мы получаем високосный год с 29 днями в феврале. Гравитационное притяжение Луны постепенно замедляет вращение Земли и удлиняет сутки примерно на 1/1000 сек. каждое столетие.

В-третьих, Земля также перемещается по круговому конусу. Это явление называется прецессией.

Прецессия

Прецессия

Притяжение Солнца, Луны и других планет не изменяет угла наклона земной оси, но приводит к тому, что она перемещается по круговому конусу. Это перемещение называется прецессией. В настоящее время Северный полюс направлен на Полярную звезду. За следующие 12 000 лет земная ось в результате прецессии пройдет примерно полпути и будет направлена на звезду Вега. Полный цикл прецессии составляет около 25 800 лет и вносит существенный вклад в климатический цикл Земли. Дважды в год, когда Солнце находится непосредственно над экватором, и дважды в месяц, когда аналогичным образом расположена Луна, притяжение, обусловленное прецессией, уменьшается до нуля и происходит периодическое увеличение и снижение темпов прецессии. Такое колебательное движение земной оси известно как нутация, которая достигает максимума каждые 18,6 лет. Эта периодичность по влиянию на климат занимает второе место после смены времен года.

В-четвертых, Земля и Луна вместе совершают обращение вокруг центра масс.

Система Земля-Луна и ее обращение

Движение системы Земля-Луна вокруг центра масс

Земля и Луна связаны взаимным притяжением. Общий центр тяжести, называемый центром масс, расположен на линии, соединяющей центры Земли и Луны. Поскольку масса Земли почти в 82 раза больше массы Луны, центр масс этой системы расположен на глубине более 1600 км от поверхности Земли. И Земля, и Луна совершают оборот вокруг этой точки за 27,3 суток. Поскольку они обращаются вокруг Солнца, центр масс описывает сглаженный эллипс, хотя каждое из этих тел имеет волнистую траекторию.

В-пятых, Земля в составе Солнечной системы обращается вокруг центра Галактики.

Вращение вокруг центра Галактики

Солнечная система в составе Млечного Пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной.

Движение Галактики Млечный Путь во Вселенной

А Солнце и вся Солнечная система обращается вокруг центра Галактики Млечный Путь по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c.

Можете себе представить, в какой карусели мы находимся? Вращаемся, вращаемся… Но почему мы этого не замечаем?

Почему мы не замечаем вращения Земли?

Потому что невозможно заметить вращение Земли, находясь на ее поверхности. Человек слишком мал по сравнению с земным шаром. К тому же мы вращаемся вместе с Землей. Вращение можно заметить только со стороны.

Недаром долгое время люди считали, что Земля плоская, как стол или как блин, держится на трех китах (или на трех слонах). С развитием науки представления людей о Земле менялись. Теперь мы знаем, что Земля участвует одновременно в нескольких движениях, рассмотренных нами.

Не замечая вращения Земли, мы наблюдаем и чувствуем его последствия — смену дня и ночи. Если бы Земля не вращалась, то на той стороне, которая обращена к свету, всегда был бы день, а противоположная сторона всегда находилась бы в темноте. Но как хорошо, что этого не происходит! Каждая точка Земли находится сначала на освещенной стороне, затем на темной. Через 24 часа все повторяется, так как период суточного движения Земли равен 24 часам.

Мы не замечаем также движения Земли вокруг Солнца, но, тем не менее, видим и чувствуем смену времен года. Земля обращается вокруг Солнца за 365,25 суток. Этот период времени называется годом.

Наша планета участвует еще в нескольких видах движения: относительно Млечного Пути. Млечный Путь движется относительно других галактик. Во Вселенной нет ничего неподвижного, неизменного, раз и навсегда данного.

Но…

К.Банти

В начале XX века А. Пуанкаре и А. Эйнштейн провозгласили всеобщий принцип относительности: нет смысла утверждать, что тело покоится или движется, если дополнительно не уточнить, относительно чего оно покоится или движется. Но замечание Эйнштейна относится к общей теории относительности и означает принципиальную допустимость любых систем отсчёта. Однако отсюда не следует их физическая (и даже математическая) эквивалентность. С точки зрения удалённого наблюдателя, в системе отсчёта, близкой к инерциальной, планеты Солнечной системы всё же движутся «по Копернику», а геоцентрическая система координат имеет ограниченную область применения, хотя часто и удобна для земного наблюдателя. Таким образом, с точки зрения прогресса науки борьба Галилея была не напрасной.

Поэтому: «И всё-таки она вертится!»