Hvad hvis nogen skulle fortælle dig, at du på ethvert givet tidspunkt rejste med hastigheder, der langt overstiger lydens hastighed? Du tror måske, de var skøre, i betragtning af at du – så godt du kunne se – stod på fast grund og ikke i cockpittet på et supersonisk jetfly. Ikke desto mindre er udsagnet korrekt. På ethvert givet tidspunkt bevæger vi os alle med en hastighed på omkring 1.674 kilometer i timen, takket være Jordens rotation,
Per definition er Jordens rotation den tid, det tager at rotere én gang om sin akse. Dette opnås tilsyneladende en gang om dagen - altså hver 24 timer. Men der er faktisk to forskellige slags rotation, der skal overvejes her. For det første er der den tid, det tager for Jorden at dreje én gang om sin akse, så den vender tilbage til den samme orientering sammenlignet med resten af universet. Så er der, hvor lang tid det tager for Jorden at dreje, så Solen vender tilbage til det samme sted på himlen.
Solar vs. siderisk dag:
Som vi alle ved, tager det præcis 24 timer for Solen at vende tilbage til det samme sted på himlen, hvilket ville virke indlysende. 24 timer er, hvad vi opfatter som værende en komplet dag, og den tid, det tager at skifte fra dag til nat og tilbage igen. Men i sandhed tager det faktisk Jorden 23 timer, 56 minutter og 4,09 sekunder at dreje en gang om sin akse sammenlignet med baggrundsstjernerne.
Hvorfor forskellen? Nå, det ville være fordi Jorden kredser om Solen og fuldfører en bane på lidt over 365 dage. Hvis du dividerer 24 timer med 365 dage, vil du se, at du har cirka 4 minutter om dagen. Med andre ord roterer Jorden om sin akse, men den kredser også om Solen, så Solens position på himlen indhenter med 4 minutter hver dag.
Nattehimlen, der viser 6 timers rotation fanget ved lang eksponering. Kredit: Chris Schur
Den tid, det tager for Jorden at rotere én gang om sin akse, er kendt som asiderisk dag– hvilket er 23.9344696 timer. Fordi denne type dag-måling er baseret på Jordens position i forhold til stjernerne, bruger astronomer det som et tidsregistreringssystem til at holde styr på, hvor stjerner vil dukke op på nattehimlen, primært så de ved, hvilken retning de skal pege deres. teleskoper ind.
Den tid, det tager for Solen at vende tilbage til det samme sted på himlen, kaldes asol-dag, hvilket er 24 timer. Dette varierer dog hen over året, og den akkumulerede effekt giver sæsonmæssige afvigelser på op til 16 minutter fra gennemsnittet. Dette er forårsaget af to faktorer, som inkluderer Jordens elliptiske bane omkring Solen og dens aksiale hældning.
Orbit og aksial hældning:
Som Johannes Kepler anført i hans Ny astronomi (1609), roterer Jorden og Solplaneterne ikke om Solen i perfekte cirkler. Dette er kendt som Keplers første lov , som siger, at 'en planets kredsløb om Solen er en ellipse med Solens massecenter i ét fokus'. Ved perihelium (dvs. det nærmeste) er det 147.095.000 km (91.401.000 mi) fra Solen; hvorimod det ved aphelion er 152.100.000 km (94.500.000 mi).
Denne afstandsændring betyder, at Jordens kredsløbshastighed stiger, når den er tættest på Solen. Mens dens hastighed i gennemsnit er omkring 29,8 km/s (18,5 mps) eller 107.000 km/t (66487 mph), varierer den faktisk med en hel km pr. sekund i løbet af året – mellem 30,29 km/s og 29,29 km/s. s (109.044 – 105.444 km/t; 67.756,8 – 65.519,864 mph).
Jordens aksiale hældning (eller skråstilling) og dens relation til rotationsaksen og kredsløbsplanet set fra Solen under nordjævndøgn. Kredit: NASA
Med denne hastighed tager det Solen, hvad der svarer til 24 timer - altså en soldag - at fuldføre en fuld rotation om Jordens akse og vende tilbage til meridianen (et punkt på kloden, der løber fra nord til syd gennem polerne). Set fra udsigtspunktet over både Solens og Jordens nordpoler kredser Jorden i retning mod uret om Solen.
Denne Jords rotation omkring Solen, eller Solens præcession gennem jævndøgn, er grunden til, at et år varer cirka 365,2 dage. Det er også af denne grund, at der hvert fjerde år kræves en ekstra dag (en 29. februar i hvert skudår). Også Jordens rotation om Solen er underlagt en let excentricitet på (0,0167°), hvilket betyder, at den periodisk er tættere på eller længere fra Solen på bestemte tidspunkter af året.
Jordens akse hælder også ca. 23.439° mod ekliptikken. Det betyder, at når Solen krydser ækvator ved begge jævndøgn, er det daglige skift i forhold til baggrundsstjernerne i en vinkel i forhold til ækvator. I juni og december, hvor Solen er længst væk fra den himmelske ækvator, svarer et givet skift langs ekliptika til et stort skift ved ækvator.
Så tilsyneladende soldage er kortere i marts og september end i juni eller december. På nordlige tempererede breddegrader står solen op nord for sand øst under sommersolhverv og går ned nord for sand vest og vender om vinteren. Solen står op syd for sand øst om sommeren for den sydlige tempererede zone og går ned syd for sand vest.
Rotationshastighed:
Som tidligere nævnt drejer jorden ret hurtigt. Faktisk har forskere fastslået, at Jordens rotationshastighed ved ækvator er 1.674,4 km/t. Det betyder, at blot ved at stå på ækvator, ville en person allerede rejse med en hastighed, der overstiger lydens hastighed i en cirkel. Men ligesom at måle en dag, kan Jordens rotation måles på en af to forskellige måder.
Jordens rotationsperiode i forhold til fiksstjernerne er kendt som en 'stjernedag', som er 86.164.098903691 sekunders middelsoltid (eller 23 timer, 56 minutter og 4.0989 sekunder). Jordens rotationsperiode i forhold til den forudgående eller bevægende gennemsnitlige forårsjævndøgn er i mellemtiden 23 timer 56 minutter og 4,0905 sekunders middelsoltid. Ikke den store forskel, men alligevel en forskel.
Imidlertid er planeten en smule langsommere med tiden, på grund af de tidevandseffekter, Månen har på Jordens rotation. Atomure viser, at en moderne dag er omkring 1,7 millisekunder længere end for et århundrede siden, hvilket langsomt øger hastigheden, hvormed UTC justeres med springsekunder. Jordens rotation går også fra vest mod øst, hvorfor Solen står op i øst og går ned i vest.
Visualisering af en siderisk dag vs en soldag. Kredit: quora.com
Jordens dannelse:
En anden interessant ting ved Jordens rotation er, hvordan det hele startede. Dybest set skyldes planetens rotation vinkelmomentet af alle de partikler, der kom sammen for at skabe vores planet for 4,6 milliarder år siden. Før det var Jorden, Solen og resten af solsystemet en del af en gigantisk molekylær sky af brint, helium og andre tungere grundstoffer.
Da skyen kollapsede, fik alle partiklernes momentum skyen til at dreje rundt. Jordens nuværende rotationsperiode er resultatet af denne indledende rotation og andre faktorer, herunder tidevandsfriktion og den hypotetiske påvirkning af Theia – et sammenstød med et objekt på størrelse med Mars, der menes at have fundet sted ca. 4,5 milliarder år siden og dannede Månen.
Denne hurtige rotation er også det, der giver Jordens form, og flader den ud til en oblate kugle (eller hvad der ligner en sammenklemt kugle). Denne specielle form af vores planet betyder, at punkter langs ækvator faktisk er længere fra Jordens centrum end ved polerne.
Kunstnerens indtryk af, hvordan solsystemet så ud i de tidlige stadier af dannelsen, som en støvsky, der kredser om en stjerne. Kredit: JPL/NASA
Studiehistorie:
I oldtiden troede astronomer naturligvis, at Jorden var et fast legeme i kosmos, og at Solen, Månen, planeterne og stjernerne alle roterede omkring den. I den klassiske oldtid blev dette formaliseret til kosmologiske systemer af filosoffer og astronomer som Aristoteles og Ptolemæus - som senere blev kendt som den ptolemæiske model (eller Geocentrisk model ) af universet.
Men der var dem under antikken, der satte spørgsmålstegn ved denne konvention. Et stridspunkt var det faktum, at Jorden ikke kun var fikseret på plads, men at den ikke roterede. For eksempel udgav Aristarchus fra Samos (ca. 310 – 230 f.v.t.) skrifter om emnet, som blev citeret af hans samtidige (såsom Arkimedes). Ifølge Archimedes gik Aristarchus ind for, at Jorden kredsede om Solen, og at universet var mange gange større end tidligere antaget.
Og så var der Seleucis af Seleucia (ca. 190 – 150 f.v.t.), en hellenistisk astronom, som levede i det nær-østlige Seleucid-rige. Seleucus var en fortaler for det heliocentriske system af Aristarchus, og kan endda have bevist, at det er sandt ved nøjagtigt at beregne planetpositioner og Jordens omdrejning omkring Jord-Månen 'massecentrum'.
En illustration af det ptolemæiske geocentriske system af den portugisiske kosmograf og kartograf Bartolomeu Velho, 1568. Kredit: Bibliothèque Nationale, Paris
Den geocentriske model af universet ville også blive udfordret af middelalderlige islamiske og indiske lærde. For eksempel offentliggjorde den indiske astronom Aaryabhata i 499 sin magnum opus Aryabhatiya , hvori han foreslog en model, hvor Jorden drejede om sin akse, og planeternes perioder blev givet i forhold til Solen.
Den iranske astronom fra det 10. århundrede Abu Sa'id al-Sijzi modsagde den ptolemæiske model ved at hævde, at Jorden kredsede om sin akse, og dermed forklarede den tilsyneladende døgncyklus og stjernernes rotation i forhold til Jorden. På omtrent samme tidspunkt diskuterede Abu Rayhan Biruni 973 – 1048) muligheden for, at Jorden roterer om sin egen akse og rundt om Solen – selvom han betragtede dette som et filosofisk spørgsmål og ikke et matematisk.
Ved Maragha og Ulugh Beg (aka. Samarkand) Observatoriet blev Jordens rotation diskuteret af flere generationer af astronomer mellem det 13. og 15. århundrede, og mange af de fremførte argumenter og beviser lignede dem, Copernicus brugte. Det var også på dette tidspunkt, at Nilakantha Somayaji udgavAryabhatiyabhasya(en kommentar tilAryabhatiya), hvor han gik ind for en delvis heliocentrisk planetarisk model. Dette blev fulgt i 1500 af Tantrasangraha, hvor Somayaji inkorporerede Jordens rotation om sin akse.
I det 14. århundrede begyndte aspekter af heliocentricisme og en bevægende Jord at dukke op i Europa. For eksempel diskuterede den franske filosof biskop Nicole Oresme (ca. 1320-1325 til 1382 e.Kr.) muligheden for, at Jorden roterede om sin akse. Det var dog den polske astronom Nicolaus Copernicus, der havde den største indflydelse på moderne astronomi, da han i 1514 udgav sine ideer om et heliocentrisk univers i en kort afhandling med titlen Commentariolus ('Lille kommentar').
En sammenligning af de geocentriske og heliocentriske modeller af universet. Kredit: history.ucsb.edu
Som andre før ham byggede Copernicus videre på den græske astronom Atistarchus' arbejde, såvel som at hylde Maragha-skolen og flere bemærkelsesværdige filosoffer fra den islamiske verden (se nedenfor). Iboende for hans model var det faktum, at Jorden, og alle de andre planeter, rullede rundt om Solen, men også at Jorden drejede om sin akse og var i kredsløb af Månen.
Med tiden og takket være videnskabsmænd som Galileo og Sir Isaac Newton , bevægelsen og revolutionen af vores planet ville blive en accepteret videnskabelig konvention. Med fremkomsten af rumalderen, indsættelsen af satellitter og atomure, har vi ikke kun bekræftet, at den er i konstant bevægelse, men har været i stand til at måle dens kredsløb og rotation med utrolig nøjagtighed.
Kort sagt, verden har snurret siden dens begyndelse. Og i modsætning til hvad nogle måske siger, er det faktiskeraftagende, omend i en utrolig langsom hastighed. Men selvfølgelig, når det aftager betydeligt, vil vi sandsynligvis være ophørt med at eksistere, eller sluppet dets 'krumme bånd' og blevet en interplanetarisk art.
Vi har skrevet mange interessante artikler om Jordens bevægelser her på Universe Today. Her er Hvor hurtigt roterer jorden? , Jordens kredsløb om solen , Hvor hurtigt roterer jorden? , Hvorfor drejer jorden? , Hvad ville der ske, hvis jorden holdt op med at snurre? , og Hvad er forskellen mellem de heliocentriske og geocentriske modeller af solsystemet?
Hvis du vil have mere information om jordens rotation, så tjek ud NASA's Solar System Exploration Guide on Earth . Og her er et link til NASAs Jordobservatorium .
Vi har også optaget en episode af Astronomy Cast alt om Jorden . Hør her, Afsnit 51: Jorden .