Движение земли вокруг оси. Вращение земли вокруг солнца и своей оси

Наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем она перемещается в космосе вокруг центра Галактики. А та, в свою очередь, движется во Вселенной. Но наибольшее значение для всего живого играет вращение Земли вокруг Солнца и собственной оси. Без этого движения условия на планете были бы непригодными для поддержания жизни.

Солнечная система

Земля как планета Солнечной системы по расчетам ученых сформировалась более 4,5 млрд лет назад. За это время расстояние от светила практически не изменялось. Скорость движения планеты и сила притяжения Солнца уравновесили ее орбиту. Она не идеально круглая, но стабильная. Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли заметно уменьшилась, то она бы упала на Солнце. В противном случае она рано или поздно улетела бы в космос, перестав быть частью системы.

Расстояние от Солнца до Земли делает возможным поддержание оптимальной температуры на ее поверхности. В этом немаловажную роль играет и атмосфера. Во время вращения Земли вокруг Солнца меняются времена года. Природа приспособилась к таким циклам. Но если бы наша планета была отдалена на большее расстояние, то температура на ней стала бы отрицательной. Очутись она ближе - вся вода бы испарилась, так как столбик термометра превысил бы точку кипения.

Путь планеты вокруг светила называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Она имеет эллипсность. Максимальная разница составляет 5 млн км. Самая близкая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Она называется перигелием. Земля ее проходит в январе. В июле планета находится от светила на максимальном отдалении. Наибольшее расстояние - 152 млн км. Эта точка называется афелием.

Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответственно смену суточных режимов и годовых периодов.

Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это из-за того, что масса Земли огромна. Тем не менее каждую секунду мы пролетаем в пространстве около 30 км. Это кажется нереальным, но таковы расчеты. В среднем считается, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн км. Один полный оборот вокруг светила она делает за 365 дней. Пройденное расстояние за год составляет почти миллиард километров.

Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, двигаясь вокруг светила, составляет 942 млн км. Мы вместе с ней движемся в пространстве по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км/час. Направление вращения - с запада на восток, то есть против условной часовой стрелки.

Полный оборот планета завершает не ровно за 365 дней, как принято считать. При этом проходит еще около шести часов. Но для удобства летоисчисления это время учитывают суммарно за 4 года. В итоге «набегает» один дополнительный день, его добавляют в феврале. Такой год считается високосным.

Скорость вращения Земли вокруг Солнца непостоянна. Она имеет отклонения от среднего значения. Это связано с эллиптической орбитой. Разница между значениями наиболее проявляется в точках перигелия и афелия и составляет 1 км/сек. Эти изменения незаметны, так как мы и все окружающие нас предметы двигаются в системе координат одинаково.

Смена сезонов

Вращение Земли вокруг Солнца и наклон оси планеты делает возможным смену времен года. Это меньше заметно на экваторе. Но ближе к полюсам годовая цикличность проявляется больше. Северное и Южное полушария планеты обогреваются энергией Солнца неравномерно.

Двигаясь вокруг светила, они проходят четыре условные точки орбиты. При этом поочередно два раза в течение полугодичного цикла они оказываются к нему дальше или ближе (в декабре и июне - дни солнцестояний). Соответственно в месте, где поверхность планеты прогревается лучше, там температура окружающей среды выше. Период на такой территории принято называть летом. В другом полушарии в это время заметно холоднее - там зима.

Спустя три месяца такого движения с периодичностью в полгода планетарная ось располагается таким образом, что оба полушария находятся в одинаковых условиях для обогрева. В это время (в марте и сентябре - дни равноденствия) температурные режимы приблизительно равны. Тогда, в зависимости от полушария, наступают осень и весна.

Земная ось

Наша планета - это вращающийся шар. Движение ее осуществляется вокруг условной оси и происходит по принципу волчка. Опираясь основанием в плоскость в раскрученном состоянии, он будет удерживать равновесие. Когда скорость вращения ослабевает, волчок падает.

Земля упора не имеет. На планету действуют силы притяжения Солнца, Луны и других объектов системы и Вселенной. Тем не менее она выдерживает постоянное положение в пространстве. Скорость ее вращения, полученная еще при формировании ядра, достаточна для поддержания относительного равновесия.

Земная ось проходит через шар планеты не перпендикулярно. Она наклонена под углом 66°33´. Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца делает возможным смену сезонов года. Планета «кувыркалась» бы в пространстве, если бы у нее не было строгой ориентации. Ни о каком постоянстве условий среды и жизненных процессов на ее поверхности не было бы речи.

Осевое вращение Земли

Вращение Земли вокруг Солнца (один оборот) происходит в течение года. За день на ней сменяются день и ночь. Если посмотреть на Северный полюс Земли с космоса, то можно увидеть, как она вращается против часовой стрелки. Полный оборот она совершает приблизительно за 24 часа. Этот период называют сутками.

Скорость вращения определяет быстроту смены дня и ночи. За один час планета оборачивается приблизительно на 15 градусов. Скорость вращения в разных точках ее поверхности различна. Это происходит из-за того, что она имеет шарообразную форму. На экваторе линейная скорость составляет 1669 км/час, или 464 м/сек. Ближе к полюсам этот показатель уменьшается. На тридцатой широте линейная скорость уже будет составлять 1445 км/час (400 м/сек).

Из-за осевого вращения планета имеет несколько сжатую с полюсов форму. Также это движение «заставляет» отклоняться перемещающиеся предметы (в том числе воздушные и водные потоки) от первоначального направления (сила Кориолиса). Еще одним важным следствием такого вращения являются приливы и отливы.

Смена дня и ночи

Шарообразный объект единственным источником света в определенный момент освещается только наполовину. Применительно к нашей планете в одной ее части в этот момент будет день. Неосвещенная часть будет скрыта от Солнца - там ночь. Осевое вращение дает возможность сменяться этим периодам.

Кроме светового режима изменяются условия обогрева поверхности планеты энергией светила. Такая цикличность имеет важное значение. Скорость смены световых и тепловых режимов осуществляется сравнительно быстро. За 24 часа поверхность не успевает ни чрезмерно нагреться, ни остыть ниже оптимального показателя.

Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси с относительно постоянной скоростью имеет определяющее для животного мира значение. Без постоянства орбиты планета не удержалась бы в зоне оптимального обогрева. Без осевого вращения день и ночь длились бы по полгода. Ни то ни другое не способствовало бы зарождению и сохранению жизни.

Неравномерность вращения

Человечество за свою историю привыкло к тому, что смена дня и ночи происходит постоянно. Это служило неким эталоном времени и символом равномерности жизненных процессов. На период вращения Земли вокруг Солнца до определенной степени оказывает влияние эллипсность орбиты и другие планеты системы.

Другая особенность - изменение продолжительности суток. Осевое вращение Земли происходит неравномерно. Выделяют несколько основных причин. Значение имеют сезонные колебания, связанные с динамикой атмосферы и распределением осадков. Кроме того, приливная волна, направленная против хода движения планеты, постоянно его тормозит. Этот показатель ничтожен (за 40 тыс. лет на 1 секунду). Но за 1 млрд лет под действием этого продолжительность суток увеличилась на 7 часов (с 17 до 24).

Следствия вращения Земли вокруг Солнца и своей оси изучаются. Данные исследования имеют большое практическое и научное значение. Их используют не только для точности определения звездных координат, но и для выявления закономерностей, которые могут влиять на процессы жизнедеятельности человека и природные явления в гидрометеорологии и других областях.

Неоспоримым фактом является относительное движение Земля – Солнце. Но вопрос, что вокруг чего движется?

Коперник объяснял: ”Мы скользим в лодке по спокойной реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней не подвижны, а берега "плывут” в обратном направлении, точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что в ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по орбите”. (Л1 стр.21) Когда я сплавлялся по реке, берега стояли, а я плыл в лодке мимо берегов. В мире всё относительно, либо я двигаюсь относительно берега, либо берег относительно меня. Однако истина в том, что вода реки течёт относительно берегов. "Правда прямых доказательств вращению Земли и её годовому обращению вокруг Солнца Коперник привести не мог, так как уровень развития науки того времени не позволял этого сделать, но гениально простое объяснение видимого движения Солнца и планет убеждало в справедливости его теории”. (Л2 стр.84) Надо отдать должное Копернику, он сумел убедить многих.

Основным доказательством, что Земля вращается вокруг Солнца, является явление под названиемГодичный параллакс ближних звёзд.

"Если перемещаться вдоль базиса АВ рис.1, то будет казаться , что предмет Ссмещается на фоне более далёких предметов. Такое кажущееся смещение предмета, вызванное перемещением наблюдателя, называется параллактическим, а угол, под которым с недоступного предмета виден базис - параллаксом. Очевидно, что чем дальшепредмет (при одном и том же базисе) тем меньше его параллакс…
Даже самые близкие к нам небесные тела находятся на чрезвычайно больших расстояниях от Земли. Поэтому для измерения их параллактического смещения необходим очень большой базис.
При перемещении наблюдателя по земной поверхности на расстояния в тысячи километров происходит заметное параллактическое смещение Солнца, планет и других тел солнечной системы ” (Л3 стр.30) " Если бы вы отправились из Москвы на Северный полюс и по пути наблюдали небо, то очень легко заметили бы, что Полярная звезда (или полюс Мира), поднимаетсявсё выше и выше над горизонтом. Насамом Северном полюсе звёзды расположены совсем не так, какна Московском небе” (Л1)

Удивительно, наблюдатель сместился на несколько тысяч километров в орбитальной плоскости, видит изменение на небесной сфере, а сместившись в этой же плоскости за 6 месяцев почти на 300 миллионов километров, базис увеличилсяпочти в 100 000 раз, наблюдает всё те же незначительные изменения. Почему? От Земли до звёзд расстояния огромные и разные, поэтому такое перемещение в орбитальной плоскости вызвало бы значительные изменения в положении звёзд на небосводе. Параллакс хорош для характеристики визуального относительного движениязакрепленных на Земле предметов, так как известно, что движется и что стоит, а в космосе звёзды могут иметь свои орбиты. Параллакс-это то, что вам кажется, поэтому не является достоверной оценкой происходящего в космосе. А эклиптика может наблюдаться как при вращении Земли вокруг Солнца, так и при вращении Солнцавокруг Земли.

Приведу пример относительного движения. Стоят два состава. В одном из них Вы. Видитев окно, началось движение одного из них. Который? Выглянули в окно, смотрите на землю, и Вам становится ясно, который состав пошёл, так как у Вас появилась ещё одна точка относительного движения, по которой можно судить об относительном движении составов. В космосе между Землёй и Солнцем нет такой точки.

Коль скоро, из выше перечисленного, появились сомнения в правильности предположения Коперника, для определения, что вокруг чего вращается, я использовал достоверные факты измерения суточного времени вращения Земли вокруг своей оси по звёздам и Солнцу.

"Самая простая система счёта времени называется звёздным временем. Она основана на вращении Земли вокруг оси, которое можно считать равномерным, так как обнаруженные отклонения от равномерного вращения не допускают 0,005 секунды за сутки”(Л2 стр.46). Суточное время по звёздам составляет 23часа 56минут 4секунды. "…

Для измеренияВремени стали использовать средние солнечные сутки, а поскольку среднее Солнце представляет собой фиктивную точку , его положение на небе вычислялось теоретически , на основании многолетних наблюдений истинного Солнца.

Разность между средним и истинным солнечным Временем называется уравнением времени. Четыре раза в году уравнение времени бывает равно нулю , а его максимальное и минимальное значения равны примерно +15 мин" (Л4) Рис.2. " Наибольшие расхождения происходит 12 февраля (η = +14 м 17 с) и3 – 4 ноября (η = -16 м 24 с) " (Л2 стр52) .

Рис. 2. Уравнение времени

Уравнение времени - разница между временем, которое показывают обычные часы, и временем, которое показывают солнечные часы.

" Уравнение времени меняется в течение года, таким образом, что почти в точности воспроизводится от одного года до следующей. Видимые времени, и солнечные часы, может быть впереди (быстро) на целых 16 минут 33 сек (около 3 ноября), или сзади (медленно) на целых 14 мин 6 сек (около 12 февраля). ’’ (Л5)

‘’ Связь междуобеими системами солнечного времени устанавливается через уравнение времени (ŋ), представляющее собой разность между средним вре менем и солнечным временем

ŋ =T λ - T ¤ (3.8) ‘’ (Л2 стр.52)

Поэтому для определения истинного солнечного время суток при расчёте, к среднему солнечному времени добавляю время из уравнения времени для данного дня. Так, как это сказано в учебнике и вытекает из определения уравнения времени.

Средние сутки по Солнцу содержат 24 часа (Л2 Стр.51). Поэтому наблюдатель Н2 (Рис.4) 12 февраля зафиксирует полный оборот по Солнцу за 24часа 14минут 17секунд .3 – 4 ноября,наблюдатель Н2 определит по Солнцу суточное времяв 24ч16м24с = 23часа 43минуты 36секунд.
Я предлагаю для сравнительного анализа разместитьдвухнаблюдателейнаэкваторе, расстояниемежду ними в 180 0 . Измерение суточного времени они проводят одновременно.

Пожалуй, здесь стоит отметить, что Земля сродни колесу. Обод это экватор, ось - воображаемая ось Земли. Для понимания того, почемуя расположил наблюдателей на экваторе на расстоянии в 180 0 , рассмотрим измерение времени вращающегося колеса (рис.3).

Рис.3

НаРис.4. Звезда, Земля, Солнце и наблюдатели к началу отсчёта суточного времени, находятся на одной прямой ZD . Н1 измеряет суточное время по звезде, Н2 по Солнцу.
Рис.4

Если теория Коперника верна, т о из-за движения Земли по орбите, Н1 будет первым определять суточное время, а Н2 всегда будет вторым. Подтверждение тому Л2 стр.50. "По прошествии звёздных суток Земля повернётся на 360 0 и переместится по своей орбите на угол≈1 0 .

Чтобы…снова наступил истинный полдень Земле необходимо повернуться ещё на угол≈1 0 , на что потребуется около 4 м. Таким образом, продолжительность истинных солнечных суток соответствует повороту Земли примерно на 361 0 ." Так какрасстояние до звёзд считается невообразимо большим, будем считать, что ∠ О"ZО (Рис.4) стремится к нулю, иначе не объяснить, почему по звездам совершён оборот в 360 0 . Согласно движению Земли по орбите, он должен быть меньше. Следует отметить тот факт, что полный оборот Земля сделает тогда, когда прямая, на которой находятся наблюдатели, станет параллельно прямой ZD, так как к началу отсчёта времени наблюдатели Н1 и Н2 находятся на прямой ZD.Поэтому наблюдатель Н1, будем считать, переместится в точку "А" и отметит время полного оборота Земли вокруг своей оси относительно звезды. Наблюдатель Н2 окажется в точке "В".Чтобы Н2 зафиксировал суточное время по Солнцу, Земле надо повернуться на ∠ BO " D (Рис.4). Раз АВ параллельно ZD то ∠ BO " D = ∠ О"DO. Иначе говоря, угловое расстояние движения Земли по орбите за 23часа 56минут 4секунды ровно углу, на который должна повернуться Земля, чтобы Н2 закончил измерение суточного времени по Солнцу.

Для ответа на вопрос, что вокруг чего вертится, я использовалтеорему : Если две параллельные прямые пересечены третьей прямой, то внутренние накрест лежащие углы равны.

На преодоление ∠ ВО" D (Рис.4) 12 февраля потребуется время 24ч14м17с – 23ч56м4с = 18м13с. Что соответствует повороту Земли на угол 18м13с / 4м ≈ 4,5 о . Значит, Земля в этот день проходит по орбите угол в 4,5 о ? Либо замедляет скорость вращения вокруг своей оси на период преодоления ∠ ВО" D , так как согласно теории Земля за сутки не можетпроходить по орбите более≈1 о . 3-4 ноября затратит на 12мин. 28сек. время меньше, чем Н1 по звёздам. Чтобы такое случилось, Земля перед этим должна была бы двигаться по орбите в обратном направлении. Смоделировать вращение Земли вокруг Солнца, по данным уравнения времени, не изменяя направления движения по орбите и скорости вращения Земли вокруг своей оси,невозможно, так как подобные измененияв движении Земли незамечены.

На Рис.5, так как в течение года точность измерения суточного времени позвёздамнепревышает0,005секунд, для сравнительного анализаприменёнметодграфического наложения трёх ярко выраженных результатов суточного времени друг на друга, полученных при одновременном измерениисуточного времени по звёздам и по Солнцу.

Н1 – Н2 положение наблюдателей суточного времени по звёздам и Солнцусоответственно.

D 1 – положение Солнца уравнение времени равно нулю, ŋ=0

C, А, В-положение наблюдателя Н2 в эти дни в конце измерения суточного времени по Солнцу.

Рис.5

Земля, Звезда Z , Солнце D и Н1, Н2 к началу отсчёта, находятся на одной прямой ZD . Во всех случаях, начало, и конец измерения суточного времени по звёздам, при совершении Землёй оборота в 360 0 , находятся на одной прямой ZD. Как видно(Рис.5), Солнце относительно Земли меняет направление движения, что подтверждается уравнением времени (Рис.2).

Главным в теории Коперника является то, что Солнце неподвижно, а Земля вращается вокруг него. Это утверждение опровергается выше перечисленными фактами. Несовместимость теории с полученными результатами измерения суточного времени по звёздам и Солнцу очевидны. Отсюда следует, прав Птолемей. Земля не вращается вокруг Солнца.

Возникает вопрос, какая модель относительного движения Земля-Солнцебудет соответствовать выше перечисленным фактам, оборот Земли на 360 0 вокруг своей оси относительно звёзд, различные значения истинных суток по Солнцу в течение года. Каждая из планет, по мнению Птолемея,движется вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по окружности, в центре которой находится Земля.

Рис.6Рис.7

Применим это предположение для моделирования движения Солнца вокруг Земли. Вращение Солнца вокруг Земли, изображённое на Рис.6, снимает все противоречия, возникшие при рассмотрении теории вращения Земли вокруг Солнца. Точка " W " вращается по орбите вокруг Земли, а вокруг этой точки " W "вращается Солнце. У Солнца, когда оно двигается по орбите вокруг точки " W ", скорость относительно Земли при движении по направлению орбиты точки " W " увеличивается, а при движениина встречу орбиты точки " W ", уменьшается и становится обратной. Поэтому, в течении года, наблюдается уменьшение либо увеличение истинного суточного времени по Солнцу относительно звёздных суток.

Солнце вращается вокруг Земли!

Зная об изменении температурных циклов на Земле, можно предположить (Рис.7), что Солнце делает оборот вокруг орбиты точки "W" ("бочку", фигуру высшего пилотажа) в течение 11 лет, а Земля вокруг точки "G" оборот за 100 лет. При этом Земля меняет наклон своей орбиты к орбите точки " W ", вокруг которой вращается, за очень большой срок, скажем за 1000 лет или более.

Имитатор вращения Солнца вокруг Земли

Прямым доказательством того, что Земля находится внутри орбиты Солнца, является не только Уравнение времени, но и Аналемма Солнца . Стоит напомнить, что: Синусоида - трансцендентная плоская кривая линия получающаяся в результате двойного равномерного движения точки - поступательного и возвратно-поступательного в направлении, перпендикулярном первому. Синусоида - график функции у =sin x , непрерывная кривая линия с периодом Т =2п .

С точки зрения синусоидального колебания Уравнения времени Солнце делает два оборота вокруг энергетической точки " W ”. Но движение по орбите точки " W ” и Солнца осуществляются в одну и ту же сторону. Поэтому, на самом деле, Солнце делает три оборота за год вокруг точки " W ”. К сожалению, невозможно сделать масштабную модель движения Солнца вокруг Земли. Масштаб подразумевает сохранение соотношения размеров, но создать имитатор, объясняющий, что аналемма получается за счёт движения Солнца по орбите вокруг Земли, вполне допустимо. На Рис.8 изображён такой имитатор.

Рис.8

1 - имитатор малой орбиты Солнца.
2 - энерготичесеая точка ‘W ’ (она же ось орбиты 1).
3 - имитатор Солнца,
4 - шкала поворота имитатора Солнца (градуировка в градусах).
5 - штатив.
6 - фотоаппарат.
7 - планшет, на котором крепится фотоаппарат.
8 - ось штатива (наклон 23 0 26’).
9 - стрелка поворота штатива.
10 - шкала поворота планшета и штатива (градуировка в градусах).
11 - ось планшета (воображаемая ось Земли).
12 - основание имитатора.

Так как снимок аналеммы (рис.9,) делается через определённое количество дней в один и тот же час дня, фотоаппарат (7) и штатив (5) поворачиваются совместно. Снимки на имитаторе делаются так, штатив поворачивается против часовой стрелки на 10 0 , а имитатор малой орбиты Солнца (1) на 30 0 . Таким образом, сделав 36 кадров на один кадр, вы получите аналемму. Разумеется, здесь учтены не все факты, как то широта расположения фотоаппарата, рефракция. Да в этом и нет необходимости. Важен сам факт, аналемма получается от вращения Солнца вокруг точки " W ”и точки ‘’ W ’’ вокруг Земли.

Рис.9

Послесловие

Занявшись случайно исследованием этого вопроса, я обнаружил, что Земля не может вращаться вокруг Солнца.

Я опубликовал в Интернете три статьи, ″Коперник молодец, но истина дороже″, ″Предположение Коперника и реальность″, "Прав Птолемей. Солнце вращается вокруг Земли". В первой статье я попытался определить расстояние до звезды взятой для отсчёта суточного времени, так как известны следующие данные: звездные сутки 23час56мин4сек. (86 164сек.); средние солнечные сутки 24час.(86 400сек.); радиус Земли по экватору 6378160м.; средняя скорость Земли по орбите 29,8км/сек.(29 800м/сек.); линейная скорость на уровне экватора 465м/сек. Я предположил, что ошибка будет незначительная, если я пренебрегу кривизной Земли и орбиты. Расчёт меня поразил. Оказалось, что до звезды, взятой для измерения суточного времени, такое же расстояние как до Солнца и не может быть другим. Написал в институт Астрономии. Ответили, читай учебники по Астрономии и что есть явление параллакс, котороеявляется доказательством вращения Земли вокруг Солнца. Начал читать. Выдержки, на которые похоже не обращают внимания и вызвавшие у меня сомнение в правильности теории Коперника , есть во второй статье и в этой. Возник вопрос, можно ли вообще определить, кто прав? Коперник или Птолемей. Птолемей заблуждался, считая, что Земля является центром мироздания, но центром Солнечной системы вполне допустимо.

Во второй статье ядоказал, что Земля по звёздам делает оборот в 360 0 . но одним из доказательств, что Земля не может вращатьсявокруг Солнца, использовал статью Л.И. Алиханова, в которойутверждается, что отражённый сигнал лазера от отражателя расположенного на Луне не может вернутьсяк месту, откуда был послан. К сожалению может. Надо просто ввести коррекцию,устанавливая отражатель. В этой же статье привёл график ‘’ Уравнения времени ’’ . График удивил меня похожестью на синусоидальные колебания, отражающий движение по кругу. Написал письмо в Академию наук. Пришёл ответ из того же института под тем же номером, правда, года разные. Я их понимаю. Желающих опровергать теории и законы много, поэтому посадили сотрудника, и он клепает ответы от имени экспертной группы ИНАСАН, чего там вникать. Может быть они и правы. Летаем же в космос. Ну, оказалось расстояние до звёзд в 20-25 тысяч раз ближе, всё равно далеко, от этого ни кому не жарко не холодно. Хотя, зная, что вокруг чего вертится и как, можно составлять прогнозы погоды не на один год.

У любителей поиска истины, в свободное от работы время, есть одно достоинство, которое является и их недостатком, они не отягощены знаниями. Но поэтому могут делать неординарные предположения, от которых не надо отмахиваться, как от назойливых мух. Надо разбираться, в чём они правы либо не правы. Профессионалам, часто мешает вникнуть в работы любителей убеждённость в правоте энциклопедических авторитетов. А ведь нечего не бывает вечным. Не вечны и теории.

Единственным достоверным доказательством, что вокруг чего вращается, может быть на данный момент только Уравнение времени и Аналемма Солнца , которые стали основным доказательством в данной статье.

В мире всё относительно. Однако ни кому не придёт в голову говорить, что Земля движется относительно Луны. Луна движется относительно Земли на фоне звёзд. Солнце так же движется по эклиптике на фоне звёзд. Однако малое тяготеет к большому, поэтому считается, что Земля вращается вокруг Солнца, но измерения суточного времени по звёздам и Солнцу говорят об обратном. Я считаю, что Земля находится близко к точке с повышенной гравитацией, поэтому её орбита находится внутри орбиты Солнца.

Возьмите магнит, поднесите к нему гвоздь, и даже не прикасаясь к магниту, гвоздь станет обладать свойствами магнита. Я предполагаю, что вселенная представляет собой что-то вроде набора гравитационных полей (галактики имеют плоский вид). Планеты и звёзды находясь в этом поле, под его воздействием обретают свою гравитацию, в зависимости от их физических свойств. Поля имеют спокойные зоны и точки с концентрацией гравитации. Вокруг такого гравитационного заряда и вращаются планеты Солнечной системы. Я написал это предположение потому, что мне кажется, оно объясняет, почему Солнце вращается вокруг Земли.

На поставленный самому себе вопрос, почему по звёздам суточное время стабильно, а по Солнцу нет? Я считаю, мне удалось ответить. - Солнце вращается вокруг Земли.

С.К.Кудрявцев

Земля, как и любой другой небесный объект, находится в постоянном движении. Даже если мы, люди, не чувствуем этого, планета вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца с огромной скоростью. Не ощущаем это мы потому, что это подобно самолету или машине - мы движемся с той же скоростью, что и транспорт, из-за этого и рождается иллюзия статики.

Из-за чего происходит вращение Земли вокруг своей оси?

Изящное 24-часовое вращение Земли вокруг своей оси - одна из причин, почему наша родная планета обитаема. Во многом именно это позволило развиться жизни, благодаря созданию благоприятной температуры, которая достигается постоянной сменой дня и ночи.

Не стоит забывать, что не только Земля имеет такую особенность - каждая планета в Солнечной системе имеет свое уникальное вращение. К примеру, на крошечном Меркурии, который находится ближе всего к Солнцу, одно вращение происходит за 59 земных дней, а на Венере - вообще 243, и кроме того ее движение происходит в обратном направлении.

То, что Земля вращается, знают все, и это кажется банальной информацией, но если задуматься, то не совсем понятно, почему же это происходит. Для ответа на этот вопрос надо узнать, как образовалась вся Солнечная система.

Материалы по теме:

Может Земля замедлить вращение или остановиться?

Изначально Солнечная система представляла из себя просто огромное облако пыли и газа, которое со временем начало разрушаться, превращаясь в гигантский диск. Он в свою очередь постоянно увеличивал свою скорость вращения, словно фигуристка, вскидывающая руки вверх, чтобы двигаться быстрее. Солнце сформировалось в центре, а планеты начали собираться в отдалении от него. Все объекты, из которых состоит наша система, находятся на одной и той же плоскости и двигаются в одном направлении потому, что все они произошли из одного диска космической пыли.

Пока происходил процесс склейки планет и других небесных тел, спокойствия в Солнечной системе не было никакого, так как обломки постоянно сталкивались друг с другом, что приводило к их вращению. Иногда гравитация больших обломков завлекала маленькие - так появились спутники.

Почему Земля вращается вокруг своей оси быстрей других планет?

Ученые предполагают, что огромный объект, примерно размером с Марс, врезался в нашу планету и отделил от нее тем самым огромный клочок, который стал впоследствии Луной. Это столкновение заставило Землю вращаться с большей скоростью, чем другие планеты . Но гравитация Луны влияет на вращение Земли - она его замедляет!

Интересный факт : Земля постоянно замедляет свое вращение. Ученые предполагают, что в момент образования планеты день шел всего 6 часов . А сейчас существуют чрезвычайно точные технологии, которые дают возможность просчитать дальнейшее замедление - через сто лет день станет короче на 2 миллисекунды.

С какой скоростью Земля вращается вокруг своей оси?

Скорость является понятием относительным, потому что всегда требуется определенная точка отсчета, чтобы ее рассчитать. Для расчета скорости вращения вокруг своей оси, берется вращение относительно центра планеты.

Материалы по теме:

Сколько лететь до Марса?

Земля совершает один оборот за 23 часа 56 минут и 4.09053 секунды, что называется звездным периодом. Окружность планеты равна 40 075 километров. Для того, чтобы рассчитать скорость, потребуется разделить окружность на время, тогда получается примерно 1674 км/ч или же 465 м/с.

Земля вращается вокруг своей оси со скоростью: 1674 км в час или 465 м/с.

Но не стоит забывать, что окружность планеты меняется в зависимости от широты, так как Земля сужается ближе к полюсам. Поэтому планета кружится с разной скоростью на разных широтах! Чем меньше радиус, тем меньше скорость. Так на Северном полюсе и Южном полюсе скорость вращения практически равна нулю.

Если же вам интересно узнать скорость вращения, которая может достигаться на иной широте, то для это потребуется лишь умножить косинус этой широты (его можно просчитать на калькуляторе либо просто подсмотреть в таблице косинусов) на скорость вращения планеты на экваторе (1674 км/ч). Так косинус 45 градусов равен 0,7071 и получатся, что скорость на этой широте: 1674х0,7071=1183,7 км/ч.

Материалы по теме:

Солнце: строение, характеристики, интересные факты, фото, видео

Скорость вращения Земли для разных широт

• 10°: 0.9848×1674=1648,6 км/ч;
• 20°: 0.9397×1674=1573,1 км/ч;
• 30°: 0.866×1674=1449,7 км/ч;
• 40°: 0.766×1674=1282,3 км/ч;
• 50°: 0.6428×1674=1076,0 км/ч;
• 60°: 0.5×1674=837,0 км/ч;
• 70°: 0.342×1674=572,5 км/ч;
• 80°: 0.1736×1674=290,6 км/ч

Интересный факт : космические агенства предпочитают использовать вращение Земли вокруг своей оси для своего преимущества. Так как скорость вращения наибольшая в районе экватора, то и ресурсов для подъема космического корабля с нулевой широты требуется меньшее.

Циклическое торможение

Ученые стали замечать корреляцию между сейсмической активностью за год и скоростью вращения Земли вокруг своей оси. Считается, что прямой взаимосвязи между этими двумя явлениями нет, но специалистам важно находить какие-либо зацепки, которые, во-первых, дадут большее понимание нашей планеты, а во-вторых, могут спасти тысячи жизней.

Так как все циклично, так и вращение нашей родной планеты циклично. Земля имеет пятилетние периоды циклического торможения и ускорения.

Колебание земной оси

В физике существует два понятия, которые используются для описания колебаний оси Земли - прецессия и нутация.

Прецессия - это такое явление, при котором момент импульса небесного тела меняет свою направленность в пространстве. Такое движение можно увидеть на примере волчка, который при запуске имеет вертикальную ось вращения, но волчок имеет свойство постепенного замедления, в процессе которого скорость начинает теряться. Из-за этого ось начинает постепенно отклоняться от привычной вертикали. За счет этого волчок начинает описывать форму подобную конусу.. Подобное движение и есть прецессия.

Наша планета всегда в движении. Вращение Земли происходит одновременно вокруг центральной точки Солнечной системы и вокруг своей оси.

Земная ось и ее наклон

Под земной осью понимают условную прямую, проходящую через центр и оба географических полюса планеты.

Она не вертикальна — наклонена под углом 66°33´, и это объясняет смену времен года:

• при положении Солнце на 23°27´ с. ш. (над Северным тропиком) северное полушарие получает максимум тепла и света, в этот период здесь начинается лето;
• через полгода Солнце поднимается уже над другим тропиком — Южным, находящимся на 23°27´ ю. ш., теперь больше света и тепла получает южное полушарие, а в северном начинается зима.

Если бы земная ось располагалась всегда вертикально, явления сезонности планета не знала бы: на освещенной Солнцем половине все точки получали бы одинаковый объем тепла и света.

На угол наклона оси не влияет никакой внешний или внутренний фактор , включая притяжение Солнца, луны или других планет, но сама ось совершает прецессию — перемещение по круговой конической траектории.

Сегодня географический Северный полюс Земли смотрит на Полярную звезду, но уже через 12 тыс. лет ось развернется в противоположную сторону.

Полюс будет направлен на звезду Вега в созвездии Лиры. Через 25,8 тыс. лет он снова вернется к Полярной звезде.

Кроме того, земная ось немного дрейфует в области полюсов из-за того, что Земля вертится, немного колеблясь, двигаясь на восток или на запад со скоростью до 10-15 см/год, объясняется это климатическими изменениями, происходящим до 45° с. ш. и ю.ш.: таянием льдов Антарктиды и Гренландии, потерями воды в Евразии, излишне засушливыми или влажными годами в Австралии.

Вращение Земли вокруг своей оси

Один такой оборот Земли называется сутками и длится 24 часа, точнее — 23 часа 56 минут и несколько секунд. Движение планеты происходит с запада на восток. Это явление объясняет смену дня и ночи: день наблюдается на той половине земного шара, которая освещается Солнцем, а ночь — на теневой стороне.

Из-за такого вращения существует отклонение любых движущихся потоков вещества (воды в реках, воздуха в ветрах) от линий, параллельных экватору: в южном влево, а в северном — в обратную сторону. По-разному движутся и водовороты — от природных круговых водопадов до воды в сливе домашнего умывальника. В северной части планеты вода в воронках крутится по часовой стрелке, в южном полушарии — в обратном направлении.

Линейная скорость такого движения планеты на экваторе — 465 м/с (1674 км/ч).

С увеличением широты на север и на юг скоростные показатели постепенно становятся ниже, например на 55° с.ш. (широта Москвы) они уже почти в 2 раза меньше и равны 260 м/с.

На Южном и Северном полюсах линейная скорость достигает 0 м/с. Угловая скорость вращения планеты в любой ее точке одинакова — 15° в час.

Ученые обнаружили пятилетние циклы ускорения и замедления в обращении Земли вокруг оси, и каждый последний «медленный» год чаще всего сопровождается всплеском количества землетрясений во всем мире. Прямая причинно-следственная связь этого еще не выявлена, но такие циклы могут стать инструментом прогнозирования роста сейсмической активности .

Вращение Земли вокруг Солнца

Обращение планеты по отношению к центральной точке нашей системы происходит по эллиптической орбите на среднем расстоянии от центра системы почти 149,6 млн км со средней орбитальной скоростью примерно 29,8 км/с.

Значение скорости изменяется в зависимости от расположения нашей планеты в космическом пространстве: находясь в ближайшей к Солнцу точке (она называется перигелием), это небесное тело движется быстрее — более 30 км/с, в афелии (наиболее удаленной от светила позиции) — медленнее, около 29,3 км/с.

Пока Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, она успевает сделать примерно 365,25 своего собственного витка. Столько дней входит в 1 астрономический год.

Он отличается от календарного, в котором за сутки принят период времени ровно 24 часа и который длится 365 дней. Каждый четвертый год в календарь добавляется дополнительный, 366 день.

В какую сторону вращается Земля

Если глянуть на Солнечную систему «сверху», т. е. так, что земельные участки, расположенные около Северного полюса, будут ровно напротив нашего взгляда, то вращение будет проходить против часовой стрелки

Почему мы не чувствуем ее движения

Человек не может ощущать вращения планеты, потому что вместе с ним параллельно движутся и все объекты на ее поверхности, в том же направлении и с такой же скоростью. Как пример, можно привести плавание на корабле. Находясь на его палубе, мы не замечаем, что окружающие предметы плывут по водоему вместе с нами. Относительно нас самих они остаются неподвижными.

Что, если она остановится

Если Земля перестанет вращаться вокруг своей оси, то:

• одна ее сторона будет постоянно повернута к центру Солнечной системы, светило нагреет почву до высочайших температур, и вся влага с поверхности испарится;
• вторая сторона планеты погрузится в вечную ночь, тут постоянно будет свирепствовать мороз, вода превратится в толстый слой льда, и его толщина достигнет километров;
• условия станут крайне затруднительны для возникновения и развития любых форм жизни, в т.ч. для дальнейшего существования человечества.

Земные сутки будут длиться целый год, длина дня составит 6 месяцев, и после незначительного периода сумерек на планете наступит шестимесячная ночь. Закат и восход станут определяться исключительно вращением планеты вокруг светила — всходить оно будет на западе и заходить на востоке.

Так как линейная вращательная скорость достигает весомых значений, при внезапной остановке планеты все здания, растения, животные и люди будут снесены с поверхности силами инерции.

Исключение составят лишь сооружения, вмурованные в земную твердь или горные породы. По инерции продолжат вращаться океаны, вызвав гигантский цунами.

Сегодня под воздействием центробежных сил Земля несколько сплющена у полюсов и имеет своеобразный «горб» в области экватора. После остановки он исчезнет, вся вода океанов стечет к югу и северу, обнажив дно в экваториальной области до 30° с.ш. и ю.ш.. Так на планете образуется один опоясывающий ее гигантский материк и две полюсные «водяные шапки».

Магнитное поле Земли также пропадет, оставив нас без защиты от солнечного и космического ветров — опасных для всего живого заряженных частиц, которые обрушатся на планету. Потеря магнитного поля приведет к исчезновению полярных сияний.

Все описанные последствия справедливы и для ситуации, если прекратится движение Земли вокруг Солнца, только они будут еще более катастрофическими. Смены времени суток больше не будет, на одной половине планеты установится вечная ночь, на другой — такой же вечный день.

V = (R e R p R p 2 + R e 2 t g 2 φ + R p 2 h R p 4 + R e 4 t g 2 φ) ω {\displaystyle v=\left({\frac {R_{e}\,R_{p}}{\sqrt {{R_{p}}^{2}+{R_{e}}^{2}\,{\mathrm {tg} ^{2}\varphi }}}}+{\frac {{R_{p}}^{2}h}{\sqrt {{R_{p}}^{4}+{R_{e}}^{4}\,\mathrm {tg} ^{2}\varphi }}}\right)\omega } , где R e {\displaystyle R_{e}} = 6378,1 км - экваториальный радиус, R p {\displaystyle R_{p}} = 6356,8 км - полярный радиус.

• Самолёт, летящий с этой скоростью с востока на запад (на высоте 12 км: 936 км/ч на широте Москвы , 837 км/ч на широте Санкт-Петербурга) в инерциальной системе отсчёта будет покоиться.
• Суперпозиция вращения Земли вокруг оси с периодом в одни звёздные сутки и вокруг Солнца с периодом в один год приводит к неравенству солнечных и звёздных суток: длина средних солнечных суток составляет ровно 24 часа, что на 3 минуты 56 секунд длиннее звёздных суток.

Физический смысл и экспериментальные подтверждения

Физический смысл вращения Земли вокруг оси

Поскольку любое движение является относительным, необходимо указывать конкретную систему отсчета , относительно которой изучается движение того или иного тела. Когда говорят, что Земля вращается вокруг воображаемой оси, имеется в виду, что она совершает вращательное движение относительно любой инерциальной системы отсчёта , причем период этого вращения равен звездным суткам - периоду полного оборота Земли (небесной сферы) относительно небесной сферы (Земли).

Все экспериментальные доказательства вращения Земли вокруг оси сводятся к доказательству того, что система отсчёта, связанная с Землей, является неинерциальной системой отсчёта специального вида - системой отсчета, совершающей вращательное движение относительно инерциальных систем отсчёта .

В отличие от инерциального движения (то есть равномерного прямолинейного движения относительно инерциальных систем отсчета), для обнаружения неинерциального движения замкнутой лаборатории не обязательно производить наблюдения над внешними телами, - такое движение обнаруживается с помощью локальных экспериментов (то есть экспериментов, произведенных внутри этой лаборатории). В этом смысле слова неинерциальное движение, включая вращение Земли вокруг оси, может быть названо абсолютным.

Силы инерции

Эффекты центробежной силы

Зависимость ускорения свободного падения от географической широты. Эксперименты показывают, что ускорение свободного падения зависит от географической широты : чем ближе к полюсу, тем оно больше. Это объясняется действием центробежной силы. Во-первых, точки земной поверхности, расположенные на более высоких широтах, ближе к оси вращения и, следовательно, при приближении к полюсу расстояние r {\displaystyle r} от оси вращения уменьшается, доходя до нуля на полюсе. Во-вторых, с увеличением широты угол между вектором центробежной силы и плоскостью горизонта уменьшается, что приводит к уменьшению вертикальной компоненты центробежной силы.

Это явление было открыто в 1672 году, когда французский астроном Жан Рише , находясь в экспедиции в Африке , обнаружил, что у экватора маятниковые часы идут медленнее, чем в Париже . Ньютон вскоре объяснил это тем, что период колебаний маятника обратно пропорционален квадратному корню из ускорения свободного падения, которое уменьшается на экваторе из-за действия центробежной силы.

Сплюснутость Земли. Влияние центробежной силы приводит к сплюснутости Земли у полюсов. Это явление, предсказанное Гюйгенсом и Ньютоном в конце XVII века, было впервые обнаружено Пьером де Мопертюи в конце 1730-х годов в результате обработки данных двух французских экспедиций, специально снаряженных для решения этой проблемы в Перу (под руководством Пьера Бугера и Шарля де ла Кондамина) и Лапландию (под руководством Алексиса Клеро и самого Мопертюи).

Эффекты силы Кориолиса: лабораторные эксперименты

Наиболее отчетливо этот эффект должен быть выражен на полюсах, где период полного поворота плоскости маятника равен периоду вращения Земли вокруг оси (звёздным суткам). В общем случае, период обратно пропорционален синусу географической широты , на экваторе плоскость колебаний маятника неизменна.

Гироскоп - вращающееся тело со значительным моментом инерции сохраняет момент импульса, если нет сильных возмущений. Фуко, которому надоело объяснять, что происходит с маятником Фуко не на полюсе, разработал другую демонстрацию: подвешенный гироскоп сохранял ориентацию, а значит медленно поворачивался относительно наблюдателя.

Отклонение снарядов при орудийной стрельбе. Другим наблюдаемым проявлением силы Кориолиса является отклонение траекторий снарядов (в северном полушарии вправо, в южном - влево), выстреливаемых в горизонтальном направлении. С точки зрения инерциальной системы отсчета, для снарядов, выстреливаемых вдоль меридиана , это связано с зависимостью линейной скорости вращения Земли от географической широты: при движении от экватора к полюсу снаряд сохраняет горизонтальную компоненту скорости неизменной, в то время как линейная скорость вращения точек земной поверхности уменьшается, что приводит к смещению снаряда от меридиана в сторону вращения Земли. Если выстрел был произведен параллельно экватору, то смещение снаряда от параллели связано с тем, что траектория снаряда лежит в одной плоскости с центром Земли, в то время как точки земной поверхности движутся в плоскости, перпендикулярной оси вращения Земли . Этот эффект (для случая стрельбы вдоль меридиана) был предсказан Гримальди в 40-х годах XVII в. и впервые опубликован Риччоли в 1651 г.

Отклонение свободно падающих тел от вертикали. ( ) Если скорость движения тела имеет большую вертикальную составляющую, сила Кориолиса направлена к востоку, что приводит к соответствующему отклонению траектории тела, свободно падающего (без начальной скорости) с высокой башни . При рассмотрении в инерциальной системе отсчета эффект объясняется тем, что вершина башни относительно центра Земли движется быстрее, чем основание , благодаря чему траектория тела оказывается узкой параболой и тело слегка опережает основание башни .

Эффект Этвёша. На низких широтах сила Кориолиса при движении по земной поверхности направлена в вертикальном направлении и её действие приводит к увеличению или уменьшению ускорения свободного падения, в зависимости от того, движется ли тело на запад или восток. Этот эффект назван эффектом Этвёша в честь венгерского физика Лоранда Этвёша , экспериментально обнаружившего его в начале XX века.

Опыты, использующие закон сохранения момента импульса. Некоторые эксперименты основаны на законе сохранения момента импульса : в инерциальной системе отсчёта величина момента импульса (равная произведению момента инерции на угловую скорость вращения) под действием внутренних сил не меняется. Если в некоторый начальный момент времени установка неподвижна относительно Земли, то скорость её вращения относительно инерциальной системы отсчета равна угловой скорости вращения Земли. Если изменить момент инерции системы, то должна измениться угловая скорость её вращения, то есть начнётся вращение относительно Земли. В неинерциальной системе отсчёта, связанной с Землёй, вращение возникает в результате действия силы Кориолиса. Эта идея была предложена французским учёным Луи Пуансо в 1851 г.

Первый такой эксперимент был поставлен Хагеном в 1910 г.: два груза на гладкой перекладине были установлены неподвижно относительно поверхности Земли. Затем расстояние между грузами было уменьшено. В результате установка пришла во вращение . Ещё более наглядный опыт поставил немецкий учёный Ханс Букка (Hans Bucka) в 1949 г. Стержень длиной примерно 1,5 метра был установлен перпендикулярно прямоугольной рамке. Первоначально стержень был горизонтален, установка была неподвижной относительно Земли. Затем стержень был приведен в вертикальное положение, что привело к изменению момента инерции установки примерно в 10 4 раз и её быстрому вращению с угловой скоростью, в 10 4 раз превышающей скорость вращения Земли .

Воронка в ванне.

Поскольку сила Кориолиса очень слаба, она оказывает пренебрежимо малое влияние на направление закручивания воды при сливе в раковине или ванне, поэтому в общем случае направление вращения в воронке не связано с вращением Земли. Лишь только в тщательно контролируемых экспериментах можно отделить действие силы Кориолиса от других факторов: в северном полушарии воронка будет закручена против часовой стрелки, в южном - наоборот .

Эффекты силы Кориолиса: явления в окружающей природе

Оптические эксперименты

В основе ряда опытов, демонстрирующих вращение Земли, используется эффект Саньяка : если кольцевой интерферометр совершает вращательное движение, то вследствие релятивистских эффектов во встречных лучах появляется разность фаз

где A {\displaystyle A} - площадь проекции кольца на экваториальную плоскость (плоскость, перпендикулярную оси вращения), c {\displaystyle c} - скорость света , ω {\displaystyle \omega } - угловая скорость вращения. Для демонстрации вращения Земли этот эффект был использован американским физиком Майкельсоном в серии экспериментов, поставленных в 1923-1925 гг. В современных экспериментах, использующих эффект Саньяка, вращение Земли необходимо учитывать для калибровки кольцевых интерферометров.

Существует ряд других экспериментальных демонстраций суточного вращения Земли .

Неравномерность вращения

Прецессия и нутация

История идеи суточного вращения Земли

Античность

Объяснение суточного вращения небосвода вращением Земли вокруг оси впервые было предложено представителями пифагорейской школы , сиракузянами Гикетом и Экфантом . Согласно некоторым реконструкциям, вращение Земли утверждал также пифагореец Филолай из Кротона (V век до н. э.). Высказывание, которое можно трактовать как указание на вращение Земли, содержится в Платоновском диалоге Тимей .

Однако о Гикете и Экфанте практически ничего неизвестно, и даже само их существование иногда подвергается сомнению . Согласно мнению большинства ученых, Земля в системе мира Филолая совершала не вращательное, а поступательное движение вокруг Центрального огня. В других своих произведениях Платон следует традиционному мнению о неподвижности Земли. Однако до нас дошли многочисленные свидетельства, что идею вращения Земли отстаивал философ Гераклид Понтийский (IV век до н. э.) . Вероятно, с гипотезой о вращении Земли вокруг оси связано ещё одно предположение Гераклида: каждая звезда представляет собой мир, включающий землю, воздух, эфир, причем всё это располагается в бесконечном пространстве. Действительно, если суточное вращение неба является отражением вращения Земли, то исчезает предпосылка считать звезды находящимися на одной сфере.

Примерно столетие спустя предположение о вращении Земли стало составной частью первой , предложенной великим астрономом Аристархом Самосским (III век до н. э.) . Аристарха поддержал вавилонянин Селевк (II век до н. э.) , также, как и Гераклид Понтийский , считавший Вселенную бесконечной. О том, что идея суточного вращения Земли имела своих сторонников ещё в I веке н. э., свидетельствуют некоторые высказывания философов Сенеки , Деркиллида, астронома Клавдия Птолемея . Подавляющее большинство астрономов и философов, однако, не сомневалось в неподвижности Земли.

Аргументы против идеи движения Земли имеются в произведениях Аристотеля и Птолемея . Так, в своем трактате О Небе Аристотель обосновает неподвижность Земли тем, что на вращающейся Земле брошенные вертикально вверх тела не могли бы упасть в ту точку, из которой началось их движение: поверхность Земли сдвигалась бы под брошенным телом . Другой довод в пользу неподвижности Земли, приводимый Аристотелем, основан на его физической теории: Земля является тяжелым телом, а для тяжелых тел свойственно движение к центру мира, а не вращение вокруг него.

Из сочинения Птолемея следует, что сторонники гипотезы вращения Земли на эти доводы отвечали, что и воздух и все земные предметы совершают движение вместе с Землей. По всей видимости, роль воздуха в этом рассуждении принципиально важна, поскольку подразумевается, что именно его движение вместе с Землей скрывает вращение нашей планеты. Птолемей на это возражает, что

находящиеся в воздухе тела всегда будут казаться отстающими… А если бы тела вращались вместе с воздухом как одно целое, то никакое из них не казалось бы опережающим другое или отстающим от него, но оставалось бы на месте, в полете и бросании оно не совершало бы отклонений или движений в другое место вроде тех, которые мы воочию видим совершающимися, и у них вообще не происходило бы замедления или ускорения, оттого что Земля не является неподвижной .

Средние века

Индия

Первым из средневековых авторов, высказавший предположение о вращении Земли вокруг оси, был великий индийский астроном и математик Ариабхата (кон. V - нач. VI вв.). Он формулирует её в нескольких местах своего трактата Ариабхатия , например:

Точно также, как человек на движущемся вперед корабле видит закрепленные объекты движущимися назад, так и наблюдатель… видит неподвижные звезды движущимися по прямой линии на запад .

Неизвестно, принадлежит ли эта идея самому Ариабхате или он её заимствовал у древнегреческих астрономов .

Ариабхату поддержал только один астроном, Пртхудака (IX век) . Большинство индийских ученых отстаивало неподвижность Земли. Так, астроном Варахамихира (VI в.) утверждал, что на вращающейся Земле летящие в воздухе птицы не могли бы вернуться к своим гнездам, а камни и деревья слетали бы с поверхности Земли. Выдающийся астроном Брахмагупта (VI в.) повторил также старый аргумент, что тело, упавшее с высокой горы, но смогло бы опуститься к её основанию. При этом он, однако, отверг один из доводов Варахамихиры : по его мнению, даже если бы Земля вращалась, предметы не могли бы оторваться от неё вследствие своей тяжести.

Исламский Восток

Возможность вращения Земли рассматривали многие ученые мусульманского Востока. Так, известный геометр ас-Сиджизи изобрел астролябию , принцип действия которой основан на этом предположении . Некоторые исламские ученые (имена которых до нас не дошли) даже нашли правильный способ опровержения основного довода против вращения Земли: вертикальности траекторий падающих тел. По существу, при этом был высказан принцип суперпозиции движений, согласно которому любое перемещение можно разложить на два или несколько составляющих: по отношению к поверхности вращающейся Земли падающее тело двигается по отвесной линии, но точка, являющаяся проекцией этой линии на поверхность Земли, переносится бы её вращением. Об этом свидетельствует знаменитый ученый-энциклопедист ал-Бируни , который сам, однако, склонялся к неподвижности Земли. По его мнению, если на падающее тело будет действовать какая-то дополнительная сила, то результат её действия на вращающейся Земле приведет к некоторым эффектам, которые на самом деле не наблюдаются .

Среди ученых XIII-XVI веков, связанных с Марагинской и Самаркандской обсерваториями, развернулась дискуссия о возможности эмпирического обоснования неподвижности Земли. Так, известный астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (XIII-XIV вв.) полагал, что неподвижность Земли может быть удостоверена экспериментом. С другой стороны, основатель Марагинской обсерватории Насир ад-Дин ат-Туси полагал, что если бы Земля вращалась, то это вращение разделял бы слой воздуха, прилегающий к её поверхности, и все движения вблизи поверхности Земли происходили бы точно также, как если бы Земля была неподвижной. Он это обосновывал с помощью наблюдений комет: согласно Аристотелю , кометы являются метеорологическим явлением в верхних слоях атмосферы; тем не менее, астрономические наблюдения показывают, что кометы принимают участие в суточном вращении небесной сферы. Следовательно, верхние слои воздуха увлекаются вращением небосвода, поэтому и нижние слои также могут увлекаться вращением Земли. Таким образом, эксперимент не может дать ответ на вопрос о том, вращается ли Земля. Однако он оставался сторонником неподвижности Земли, поскольку это соответствовало философии Аристотеля.

Большинство исламских учёных более позднего времени (аль-Урди , аль-Казвини , ан-Найсабури , ал-Джурджани , ал-Бирджанди и другие) были согласны с ат-Туси, что все физические явления на вращающейся и неподвижной Землей проистекали бы одинаково. Однако роль воздуха при этом уже не считалась принципиальной: не только воздух, но и все предметы переносятся вращающейся Землей. Следовательно, для обоснования неподвижности Земли необходимо привлекать учение Аристотеля .

Особую позицию в этих спорах занял третий директор Самаркандской обсерватории Алауддин Али аль-Кушчи (XV в.), отвергавший философию Аристотеля и считавший вращение Земли физически возможным . В XVII веке к аналогичному выводу пришел иранский теолог и ученый-энциклопедист Баха ад-Дин ал-Амили . По его мнению, астрономы и философы не представили достаточных доказательств, опровергающих вращение Земли .

Латинский Запад

Подробное обсуждение возможности движения Земли широко содержится в сочинениях парижских схоластов Жана Буридана , Альберта Саксонского , и Николая Орема (вторая половина XIV в.). Важнейшим аргументом в пользу вращения Земли, а не неба, приведенным в их работах, является малость Земли по сравнению со Вселенной, что делает приписывание суточного вращения небосвода Вселенной в высшей степени противоестественным.

Однако все эти ученые в конечном итоге отвергли вращение Земли, хотя и на разных основаниях. Так, Альберт Саксонский полагал, что эта гипотеза не способна объяснить наблюдаемые астрономические явления. С этим справедливо не согласились Буридан и Орем , по мнению которых небесные явления должны происходить одинаково независимо от того, что совершает вращение, Земля или Космос. Буридан смог найти только один существенный довод против вращения Земли: стрелы, пускаемые вертикально вверх, падают вниз по отвесной линии, хотя при вращении Земли они, по его мнению, должны были бы отставать от движения Земли и падать к западу от точки выстрела.

Но даже и этот довод был отвергнут Оремом . Если Земля вращается, то стрела летит вертикально вверх и одновременно с этим движется на восток, будучи захваченная воздухом, вращающимся вместе с Землей. Таким образом, стрела должна упасть на то же место, откуда она была выпущена. Хотя здесь снова упоминается об увлекающей роли воздуха, в действительности он не играет особой роли. Об этом говорит следующая аналогия:

Подобным образом, если бы воздух был закрыт в движущемся судне, то человеку, окруженному этим воздухом, показалось бы, что воздух не движется… Если бы человек находился в корабле, движущемся с большой скоростью на восток, не зная об этом движении, и если бы он вытянул руку по прямой линии вдоль мачты корабля, ему бы показалось, что его рука совершает прямолинейное движение; точно так же, согласно этой теории, нам представляется, что такая же вещь происходит со стрелой, когда мы пускаем её вертикально вверх или вертикально вниз. Внутри корабля, движущегося с большой скоростью на восток, могут иметь место все виды движения: продольное, поперечное, вниз, вверх, во всех направлениях - и они кажутся точно такими же, как тогда, когда корабль пребывает неподвижным.

Далее Орем приводит формулировку, предвосхищающую принцип относительности :

Я заключаю, следовательно, что с помощью какого бы то ни было опыта невозможно продемонстрировать, что небеса имеют суточное движение и что Земля его не имеет.

Тем не менее, окончательный вердикт Орема о возможности вращения Земли был отрицательным. Основанием для такого вывода был текст Библии :

Однако до сих пор все поддерживают и я верю, что они [Небеса], а не Земля движется, ибо «Бог сотворил круг Земли, который не поколеблется», несмотря на все противоположные аргументы.

О возможности суточного вращения Земли упоминали и средневековые европейские ученые и философы более позднего времени, однако никаких новых аргументов, не содержавшихся у Буридана и Орема , добавлено не было.

Таким образом, практически никто из средневековых ученых так и не принял гипотезу о вращении Земли. Однако в ходе её обсуждения учеными Востока и Запада было высказано множество глубоких мыслей, которые потом будут повторены учеными Нового времени.

Эпоха Возрождения и Новое время

В первой половине XVI века увидели свет несколько сочинений, утверждавших, что причиной суточного вращения небосвода является вращение Земли вокруг оси. Одним из них был трактат итальянца Челио Кальканьини «О том, что небо неподвижно, а Земля вращается, или о вечном движении Земли» (написан около 1525 г., издан в 1544 г.). Он не произвел большого впечатления на современников, поскольку к тому времени уже был опубликован фундаментальный труд польского астронома Николая Коперника «О вращениях небесных сфер» (1543 г.), где гипотеза суточного вращения Земли у него стала частью гелиоцентрической системы мира , как у Аристарха Самосского . Свои мысли Коперник ранее изложил в небольшом рукописном сочинении Малый Комментарий (не ранее 1515 г.). Два года ранее основного труда Коперника вышло сочинение немецкого астронома Георга Иоахима Ретика Первое повествование (1541 г.), где популярно изложена теория Коперника.

В XVI веке Коперника полностью поддержали астрономы Томас Диггес , Ретик , Кристоф Ротман, Михаэль Мёстлин , физики Джамбатиста Бенедетти , Симон Стевин , философ Джордано Бруно , богослов Диего де Цунига . Некоторые учёные принимали вращение Земли вокруг оси, отвергая её поступательное движение. Такова была позиция немецкого астронома Николаса Реймерса , известного также как Урсус, а также итальянских философов Андреа Чезальпино и Франческо Патрици . Не совсем ясна точка зрения выдающегося физика Вильяма Гильберта , который поддержал осевое вращение Земли, но не высказывался по поводу её поступательного движения. В начале XVII века гелиоцентрическая система мира (включая вращение Земли вокруг оси) получила внушительную поддержку со стороны Галилео Галилея и Иоганна Кеплера . Наиболее влиятельными противниками идеи движения Земли в XVI - начале XVII века были астрономы Тихо Браге и Христофор Клавиус .

Гипотеза о вращении Земли и становление классической механики

По существу, в XVI-XVII вв. единственным аргументом в пользу осевого вращения Земли было то, что в этом случае отпадает надобность в приписывании звездной сфере огромных скоростей вращения, ведь ещё в античности уже было надежно установлено, что размер Вселенной значительно превышает размер Земли (этот аргумент содержался ещё у Буридана и Орема).

Против этой гипотезы высказывались соображения, основанные на динамических преставлениях того времени. Прежде всего, это вертикальность траекторий падающих тел . Появились и другие доводы, например, равная дальность стрельбы в восточном и западном направлениях. Отвечая на вопрос о ненаблюдаемости эффектов суточного вращения в земных экспериментах, Коперник писал:

Вращается не только Земля с соединенной с ней водной стихией, но также и немалая часть воздуха и все, что каким-либо образом сродно с Землёй, или уже ближайший к Земле воздух пропитанный земной и водной материей, следует тем же самым законам природы, что и Земля, или имеет приобретенное движение, которое сообщается ему прилегающей Землей в постоянном вращении и без всякого сопротивления

Таким образом, главную роль в ненаблюдаемости вращения Земли играет увлечение воздуха её вращением. Такого же мнения придерживались и большинство коперниканцев в XVI веке.

Сторонниками бесконечности Вселенной в XVI веке были также Томас Диггес , Джордано Бруно , Франческо Патрици - все они поддерживали гипотезу о вращении Земли вокруг оси (а первые двое - также вокруг Солнца). Кристоф Ротман и Галилео Галилей полагали звезды расположенными на разных расстояниях от Земли, хотя явно не высказывались по поводу бесконечности Вселенной. С другой стороны, Иоганн Кеплер отрицал бесконечность Вселенной, хотя и был сторонником вращения Земли.

Религиозный контекст споров о вращении Земли

Ряд возражений против вращения Земли был связан с её противоречиями тексту Священного Писания. Эти возражения были двух видов. Во-первых, некоторые места в Библии приводились в подтверждение того, что суточное движение совершает именно Солнце, например:

Восходит солнце и заходит солнце, и спешит к месту своему, где оно восходит .

В данном случае под удар попадало осевое вращение Земли, поскольку движение Солнца с востока на запад является частью суточного вращения небосвода. Часто в этой связи цитировался отрывок из книги Иисуса Навина :

Иисус воззвал к Господу в тот день, в который предал Господь Аморрея в руки Израилю, когда побил их в Гаваоне, и они побиты были пред лицем сынов Израилевых, и сказал пред Израильтянами: стой, солнце, над Гаваоном, и луна, над долиною Авалонскою !

Поскольку команда остановиться была дана Солнцу, а не Земле, отсюда делался вывод, что суточное движение совершает именно Солнце. Другие отрывки приводились в поддержку неподвижности Земли, например:

Ты поставил землю на твердых основах: не поколеблется она во веки и веки .

Эти отрывки считались противоречащими как мнению о вращении Земли вокруг оси, так и обращению вокруг Солнца.

Сторонники вращения Земли (в частности, Джордано Бруно , Иоганн Кеплер и особенно Галилео Галилей ) проводили защиту по нескольким направлениям. Во-первых, они указывали, что Библия написана языком, понятным простым людям, и если бы её авторы давали четкие с научной точки зрения формулировки, она не смогла бы выполнять свою основную, религиозную миссию . Так, Бруно писал:

Во многих случаях глупо и нецелесообразно приводить много рассуждений скорее в соответствии с истиной, чем соответственно данному случаю и удобству. Например, если бы вместо слов: «Солнце рождается и поднимается, переваливает через полдень и склоняется к Аквилону» - мудрец сказал: «Земля идет по кругу к востоку и, покидая солнце, которое закатывается, склоняется к двум тропикам, от Рака к Югу, от Козерога к Аквилону», - то слушатели стали бы раздумывать: «Как? Он говорит, что Земля движется? Что это за новости?» В конце концов они его сочли бы за глупца, и он действительно был бы глупцом .

Такого рода ответы давались в основном на возражения, касавшиеся суточного движения Солнца. Во-вторых, отмечалось, что некоторые отрывки Библии должны быть трактованы аллегорически (см. статью Библейский аллегоризм). Так, Галилей отмечал, что если Св. Писание целиком понимать буквально, то окажется, что у Бога есть руки, он подвержен эмоциям типа гнева и т. п. В целом, главной мыслью защитников учения о движении Земли было то, что наука и религия имеют разные цели: наука рассматривает явления материального мира, руководствуясь доводами разума, целью религии является моральное усовершенствование человека, его спасение. Галилей в этой связи цитировал кардинала Баронио , что Библия учит тому, как взойти на небеса, а не тому, как устроены небеса.

Эти доводы были сочтены католической церковью неубедительными, и в 1616 г. учение о вращении Земли было запрещено, а в 1631 г. Галилей был осужден судом инквизиции за его защиту. Однако за пределами Италии этот запрет не оказал существенного влияния на развитие науки и способствовал главным образом падению авторитета самой католической церкви.

Необходимо добавить, что религиозные доводы против движения Земли приводили не только церковные деятели, но и ученые (например, Тихо Браге ). С другой стороны, католический монах Паоло Фоскарини написал небольшое сочинение «Письмо о воззрениях пифагорейцев и Коперника на подвижность Земли и неподвижность Солнца и о новой пифагорейской системе мироздания» (1615 г.), где высказывал соображения, близкие к галилеевским, а испанский богослов Диего де Цунига даже использовал теорию Коперника для толкования некоторых мест Священного Писания (хотя впоследствии он изменил своё мнение). Таким образом, конфликт между богословием и учением о движении Земли был не столько конфликтом между наукой и религией как таковыми, сколько конфликтом между старыми (к началу XVII века уже устаревшими) и новыми методологическими принципами, полагаемыми в основу науки.

Значение гипотезы о вращении Земли для развития науки

Осмысление научных проблем, поднимаемых теорией вращающейся Земли, способствовало открытию законов классической механики и созданию новой космологии, в основе которой лежит представление о безграничности Вселенной. Обсуждавшиеся в ходе этого процесса противоречия между этой теорией и буквалистским прочтением Библии способствовали размежеванию естествознания и религии.