地球の回転運動は、私たちの惑星が地球の軸の周りを西東方向に実行する運動であり、約1日、具体的には23時間56分3.5秒続きます。
この動きは、太陽の周りの移動とともに、地球が持っている最も重要なものです。特に、ローテーション運動は、昼と夜を生み出すため、生物の日常生活に大きな影響を与えます。
図1.地球の動きのおかげで、一方のエリアは(日中)照らされたままで、もう一方のエリアは夜間です。出典:Pixabay。
したがって、各時間間隔には一定量の太陽光があり、これは一般に昼と呼ばれ、太陽光や夜はありません。地球の自転も温度の変化をもたらします。これは、日が暖まる期間であり、夜が冷える期間だからです。
これらの状況は、惑星に住むすべての生物における画期的な出来事であり、生活習慣に関して多くの適応をもたらしています。それによると、企業は彼らの習慣に応じて活動の期間を確立し、環境に影響されています。
明らかに、動きが発生すると、明るいゾーンと暗いゾーンが変化します。円周のある360°を、1日を丸めた24時間の間で分割すると、1時間で地球が東西方向に15°回転したことがわかります。
したがって、西に15度移動すると1時間早くなり、東に移動すると逆になります。
地球の自転軸の回転速度は赤道で1600 km / hと推定されており、回転軸上で相殺されるまで、極に近づくにつれて結果的に減少します。
特徴と原因
地球がその軸の周りを回転する理由は、太陽系の起源にあります。おそらく、太陽は、重力が宇宙に住む無定形物質からの誕生を可能にした後にのみ長い時間を費やしました。それが形成されると、太陽は原始的な物質の雲によって提供される回転を獲得しました。
星を生み出した問題のいくつかは、太陽の周りで圧縮されて惑星を作成しました。これには、元の雲の角運動量のシェアもありました。このように、すべての惑星(地球を含む)は、反対方向に回転する金星と天王星を除いて、西東方向に独自の回転運動を持っています。
一部の人々は、天王星が同様の密度の別の惑星と衝突し、その影響により、その軸と回転方向を変えたと信じています。金星では、ガス潮汐の存在が、回転の方向が時間とともにゆっくりと反転した理由を説明できます。
角運動量
角運動量は、回転において、直線運動量が並進するものです。地球のような固定軸を中心に回転する物体の場合、その大きさは次のように与えられます。
この式で、Lは角運動量(kg.m 2 / s)、Iは慣性モーメント(kg.m 2)、wは角速度(ラジアン/ s)です。
システムに正味トルクが作用していない限り、角運動量は保存されます。太陽系の形成の場合、太陽と惑星を生じさせた物質は孤立した系とみなされ、力は外部トルクを引き起こしませんでした。
運動が解決されました
地球は完全な球体であり、剛体のように動作し、提供されたデータを使用すると仮定して、回転の角運動量を見つける必要があります。
解決
a)最初に、地球の慣性モーメントを半径Rおよび質量Mの球と見なす必要があります。
角速度は次のように計算されます。
ここで、Tは移動の周期であり、この場合は24時間= 86400秒であるため、次のようになります。
自身の軸を中心とした回転の角運動量は次のとおりです。
b)太陽の周りの並進運動に関して、地球は点物体と考えることができ、その慣性モーメントはI = MR 2 mです。
1年には365×24×86400 s = 3.1536×10 7 sあり、地球の軌道角速度は次のとおりです。
これらの値を使用すると、地球の軌道角運動量は次のようになります。
回転運動の結果
上記のように、光と温度の時間のそれぞれの変化を伴う昼と夜の連続は、それ自体の軸上の地球の回転運動の最も重要な結果です。ただし、その影響はこの決定的な事実を少し超えています。
-地球の回転は、惑星の形状と密接に関連しています。地球はビリヤードボールのような完全な球ではありません。回転すると、力が発生して変形し、赤道で膨らみ、その後極で平坦化します。
-地球の変形により、場所によって重力加速度gの値に小さな変動が生じます。したがって、たとえば、gの値は、赤道よりも極で大きくなります。
-回転運動は、海流の分布に大きな影響を与え、風に大きな影響を与えます。これは、空気と水の質量が時計回り(北半球)および反対方向(南半球)。
-地球のさまざまな領域が太陽に照らされたり暗くなったりするため、各場所の時間の経過を調整するために、タイムゾーンが作成されました。
コリオリ効果
コリオリ効果は地球の自転の結果です。加速度はすべての回転に存在するため、地球は慣性座標系とは見なされません。これはニュートンの法則を適用するために必要な基準です。
この場合、いわゆる疑似力が現れます。これは、車の乗客がカーブを描いて片側に方向転換していると感じるときに感じる遠心力など、物理的ではない力です。
その効果を視覚化するには、次の例を考えてみます。プラットフォーム上に2人の人AとBが反時計回りに回転していて、どちらもプラットフォームに対して静止しています。人Aが人Bにボールを投げますが、ボールがBがあった場所に到達すると、ボールはすでに移動しており、ボールはBの後ろを通過して距離sだけ偏向されます。
図2.コリオリの加速により、ボールの経路が横方向に偏向します。
この場合、遠心力は関係ありません。すでに中心から作用しています。これはコリオリ力であり、その効果はボールを横方向に偏向させることです。回転軸からの距離が異なるため、AとBの両方で上昇速度が異なる場合があります。Bの速度は大きく、次のように与えられます。
コリオリ加速度の計算
コリオリの加速は気団の動きに大きな影響を及ぼし、したがって気候に影響を与えます。ですから、気流と海流の動きを研究するためにそれを考慮することが重要です。
また、回転式の回転台など、回転している台の上を歩いているときにも体験できます。
前の図に示されているケースで、重力が考慮されておらず、プラットフォーム外部の慣性参照システムから動きが視覚化されていると仮定します。この場合、動きは次のようになります。
図3.慣性基準システムから見たボールの発射。続くパスは直線です(重力は考慮されません)。
人Bの元の位置からのボールが経験する偏差sは次のとおりです。
しかしR B -R A = vtの場合:
s =ω。(vt)。t =ωvt 2
これは、初期速度0で一定加速度の動きです。
a コリオリ =2ω.v
参考文献
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