การเคลื่อนที่แบบหมุนของโลก: ลักษณะและผลที่ตามมา - กายภาพ - 2026

เคลื่อนไหวการหมุนของโลกเป็นหนึ่งที่รันโลกของเรารอบแกนของโลกในทิศทางตะวันตกตะวันออกและเวลาประมาณวันหนึ่งโดยเฉพาะ 23 ชั่วโมง 56 นาทีและ 3.5 วินาที

การเคลื่อนไหวนี้พร้อมกับการแปลรอบดวงอาทิตย์มีความสำคัญที่สุดที่โลกมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเคลื่อนไหวแบบหมุนเวียนมีอิทธิพลอย่างมากในชีวิตประจำวันของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากมันก่อให้เกิดวันและคืน

รูปที่ 1. เนื่องจากการเคลื่อนที่ของโลกพื้นที่หนึ่งยังคงสว่าง (กลางวัน) ในขณะที่อีกพื้นที่หนึ่งเป็นเวลากลางคืน ที่มา: Pixabay

ดังนั้นแต่ละช่วงเวลาจะมีการส่องสว่างจากแสงอาทิตย์จำนวนหนึ่งซึ่งเป็นสิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่ากลางวันและไม่มีแสงแดดหรือกลางคืน การหมุนของโลกยังมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเนื่องจากกลางวันเป็นช่วงที่ร้อนขึ้นในขณะที่กลางคืนเป็นช่วงที่เย็นลง

สถานการณ์เหล่านี้นับเป็นก้าวสำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อาศัยอยู่บนโลกใบนี้ก่อให้เกิดการปรับตัวมากมายในแง่ของพฤติกรรมการใช้ชีวิต ตามที่กล่าวมา บริษัท ต่างๆได้กำหนดช่วงเวลาของกิจกรรมและพักผ่อนตามประเพณีของพวกเขาและได้รับอิทธิพลจากสิ่งแวดล้อม

เห็นได้ชัดว่าโซนแสงและความมืดเปลี่ยนไปเมื่อมีการเคลื่อนไหว เมื่อหาร360ºที่มีเส้นรอบวงระหว่าง 24 ชั่วโมงที่มีการปัดเศษของวันปรากฎว่าใน 1 ชั่วโมงโลกได้หมุนไป15ºในทิศทางตะวันตก - ตะวันออก

ดังนั้นหากเราย้ายไปทางทิศตะวันตก15ºเร็วกว่านั้นหนึ่งชั่วโมงสิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นหากเราเดินทางไปทางทิศตะวันออก

ความเร็วของการหมุนของโลกบนแกนของตัวเองอยู่ที่ประมาณ 1600 กม. / ชม. ที่เส้นศูนย์สูตรโดยผลที่ตามมาจะลดลงเมื่อมันเข้าใกล้ขั้วจนกระทั่งมันยกเลิกออกไปตามแกนของการหมุนเท่านั้น

ลักษณะและสาเหตุ

สาเหตุที่โลกหมุนรอบแกนของมันอยู่ที่ต้นกำเนิดของระบบสุริยะ อาจเป็นไปได้ว่าดวงอาทิตย์ใช้เวลานานหลังจากที่แรงโน้มถ่วงทำให้เกิดได้จากสสารอสัณฐานที่บรรจุในอวกาศ เมื่อก่อตัวขึ้นดวงอาทิตย์ได้รับการหมุนโดยเมฆของสสารดึกดำบรรพ์

สสารบางส่วนที่ก่อให้เกิดดาวฤกษ์นั้นถูกบดอัดรอบดวงอาทิตย์เพื่อสร้างดาวเคราะห์ซึ่งมีโมเมนตัมเชิงมุมของเมฆเดิมด้วย ด้วยวิธีนี้ดาวเคราะห์ทั้งหมด (รวมทั้งโลก) มีการเคลื่อนที่แบบหมุนในทิศทางตะวันตก - ตะวันออกยกเว้นดาวศุกร์และดาวมฤตยูซึ่งหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

บางคนเชื่อว่าดาวยูเรนัสชนกับดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มีความหนาแน่นใกล้เคียงกันและเนื่องจากผลกระทบทำให้แกนและทิศทางการหมุนเปลี่ยนไป บนดาวศุกร์การมีอยู่ของกระแสน้ำของก๊าซสามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดทิศทางการหมุนจึงค่อย ๆ ย้อนกลับเมื่อเวลาผ่านไป

โมเมนตัมเชิงมุม

โมเมนตัมเชิงมุมคือการแปลโมเมนตัมเชิงเส้นในการแปล สำหรับร่างกายที่หมุนรอบแกนคงที่เช่นโลกขนาดของมันจะถูกกำหนดโดย:

ในสมการนี้ L คือโมเมนตัมเชิงมุม (kg.m ² / s) I คือโมเมนต์ความเฉื่อย (kg.m ² ) และ w คือความเร็วเชิงมุม (เรเดียน / s)

โมเมนตัมเชิงมุมจะได้รับการอนุรักษ์ตราบเท่าที่ไม่มีแรงบิดสุทธิที่กระทำกับระบบ ในกรณีของการก่อตัวของระบบสุริยะดวงอาทิตย์และสสารที่ก่อให้เกิดดาวเคราะห์ถือเป็นระบบแยกซึ่งไม่มีแรงใดทำให้เกิดแรงบิดภายนอก

การออกกำลังกายได้รับการแก้ไข

สมมติว่าโลกเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบและมีพฤติกรรมเหมือนร่างกายที่แข็งและใช้ข้อมูลที่ให้มาจะต้องพบโมเมนตัมการหมุนเชิงมุมของมัน: ก) รอบแกนของมันเองและ b) ในการเคลื่อนที่แบบแปลรอบดวงอาทิตย์

สารละลาย

a) ก่อนอื่นคุณต้องมีโมเมนต์ความเฉื่อยของโลกซึ่งถือว่าเป็นทรงกลมของรัศมี R และมวล M

ความเร็วเชิงมุมคำนวณได้ดังนี้:

โดยที่ T คือช่วงเวลาของการเคลื่อนไหวซึ่งในกรณีนี้คือ 24 ชั่วโมง = 86400 วินาทีดังนั้น:

โมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนรอบแกนของมันเองคือ:

b) เกี่ยวกับการเคลื่อนที่แบบแปลรอบดวงอาทิตย์โลกถือได้ว่าเป็นวัตถุจุดซึ่งโมเมนต์ความเฉื่อยคือ I = MR ² _ม.

ในหนึ่งปีมี 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 ⁷วินาทีความเร็วเชิงมุมของวงโคจรของโลกคือ:

ด้วยค่าเหล่านี้โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรของโลกคือ:

ผลที่ตามมาของการเคลื่อนที่แบบหมุน

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วความต่อเนื่องของวันและคืนโดยมีการเปลี่ยนแปลงตามลำดับชั่วโมงของแสงและอุณหภูมิเป็นผลที่สำคัญที่สุดของการเคลื่อนที่แบบหมุนของโลกบนแกนของมันเอง อย่างไรก็ตามอิทธิพลของมันขยายออกไปเล็กน้อยเกินกว่าข้อเท็จจริงที่ชี้ขาดนี้:

- การหมุนของโลกมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับรูปร่างของดาวเคราะห์ โลกไม่ใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบเหมือนลูกบิลเลียด เมื่อมันหมุนกองกำลังจะพัฒนาสิ่งนั้นทำให้เสียรูปทำให้เกิดการโป่งที่เส้นศูนย์สูตรและทำให้เกิดการแบนที่ขั้วในเวลาต่อมา

- การเปลี่ยนรูปของโลกทำให้เกิดความผันผวนเล็กน้อยในค่าของการเร่งความเร็วของแรงโน้มถ่วง g ในสถานที่ต่างๆ ตัวอย่างเช่นค่าของ g ที่ขั้วมากกว่าที่เส้นศูนย์สูตร

- การเคลื่อนที่แบบหมุนมีอิทธิพลอย่างมากต่อการกระจายของกระแสน้ำในทะเลและส่งผลกระทบต่อลมในระดับมากเนื่องจากมวลของอากาศและน้ำมีการเบี่ยงเบนไปจากวิถีของพวกมันทั้งตามเข็มนาฬิกา (ซีกโลกเหนือ) และ ในทิศทางตรงกันข้าม (ซีกโลกใต้)

- มีการสร้างโซนเวลาขึ้นเพื่อควบคุมการผ่านไปของเวลาในแต่ละสถานที่เนื่องจากพื้นที่ต่างๆของโลกมีแสงสว่างจากดวงอาทิตย์หรือมืดลง

ผล Coriolis

ผลของ Coriolis เป็นผลมาจากการหมุนของโลก เนื่องจากความเร่งมีอยู่ในการหมุนทั้งหมดโลกจึงไม่ถือว่าเป็นกรอบอ้างอิงเฉื่อยซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นในการใช้กฎของนิวตัน

ในกรณีนี้สิ่งที่เรียกว่ากองกำลังหลอกจะปรากฏขึ้นซึ่งกองกำลังที่มีต้นกำเนิดไม่ใช่ทางกายภาพเช่นแรงเหวี่ยงที่ผู้โดยสารของรถได้รับเมื่อมันเข้าโค้งและรู้สึกว่าถูกเบี่ยงเบนไปด้านใดด้านหนึ่ง

หากต้องการดูเอฟเฟกต์ของมันให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้: มีคนสองคน A และ B อยู่บนแพลตฟอร์มในการหมุนทวนเข็มนาฬิกาทั้งคู่หยุดพักด้วยความเคารพ บุคคล A โยนลูกบอลไปยังบุคคล B แต่เมื่อลูกบอลไปถึงจุดที่ B อยู่มันเคลื่อนที่ไปแล้วและลูกบอลเบี่ยงเบนไปเป็นระยะทาง s ผ่านหลัง B

รูปที่ 2 การเร่งความเร็วของโคริโอลิสทำให้ลูกบอลเบี่ยงเส้นทางไปด้านข้าง

แรงเหวี่ยงจะไม่รับผิดชอบในกรณีนี้มันกระทำจากศูนย์กลางอยู่แล้ว นี่คือแรงโคริโอลิสผลของการเบี่ยงเบนลูกบอลไปทางด้านข้าง มันเกิดขึ้นที่ทั้ง A และ B มีความเร็วขึ้นต่างกันเนื่องจากอยู่ในระยะทางที่ต่างกันจากแกนของการหมุน ความเร็วของ B นั้นมากกว่าและได้รับจาก:

การคำนวณการเร่ง Coriolis

การเร่งโคริโอลิสมีผลอย่างมากต่อการเคลื่อนที่ของมวลอากาศและส่งผลต่อสภาพอากาศ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพิจารณาว่ากระแสอากาศและกระแสน้ำในมหาสมุทรเคลื่อนที่อย่างไร

ผู้คนยังสามารถสัมผัสประสบการณ์นี้ได้เมื่อพยายามเดินบนแพลตฟอร์มที่กำลังหมุนเช่นม้าหมุนที่เคลื่อนที่ได้

สำหรับกรณีที่แสดงในรูปก่อนหน้านี้สมมติว่าไม่ได้คำนึงถึงแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนไหวจะมองเห็นได้จากระบบอ้างอิงเฉื่อยภายนอกไปยังแพลตฟอร์ม ในกรณีนี้การเคลื่อนไหวมีลักษณะดังนี้:

รูปที่ 3. การเปิดตัวลูกบอลที่เห็นได้จากระบบอ้างอิงเฉื่อย เส้นทางที่ตามมาคือเส้นตรง (ไม่คำนึงถึงแรงโน้มถ่วง)

ความเบี่ยงเบนที่ลูกบอลได้รับจากตำแหน่งเดิมของบุคคล B คือ:

แต่ R _B - R _A = vt แล้ว:

s = ω. (vt). เสื้อ = ω vt ²

เป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเริ่มต้น 0 และความเร่งคงที่:

a _Coriolis = 2ω .v

อ้างอิง

1. Aguilar, A. 2004. ภูมิศาสตร์ทั่วไป. ครั้งที่ 2 ฉบับ ศิษย์ฮอลล์. 35-38
2. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 214-216 ศิษย์ฮอลล์.
3. Lowrie, W. 2007. พื้นฐานธรณีฟิสิกส์. ครั้งที่ 2 ฉบับ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ 48-61
4. Oster, L. 1984. ดาราศาสตร์สมัยใหม่. บทบรรณาธิการ Reverte 37-52
5. ปัญหาฟิสิกส์ในโลกแห่งความจริง กองกำลัง Coriolis ดึงมาจาก: real-world-physics-pro issues.com.
6. ทำไมโลกถึงหมุน? ดึงมาจาก: spaceplace.nasa.gov.
7. วิกิพีเดีย ผล Coriolis สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.