Αστροφυσική, Διάστημα

Τι κινήσεις κάνει η Γη;

Written by Δ.Μ.

Η περιστροφή της γης είναι σταθερή, αλλά η ταχύτητα της εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκεστε. Για παράδειγμα η περιφέρεια της γης στον Ισημερινό είναι περίπου 40.070 χιλιόμετρα. Αν υπολογίσετε ότι μια ημέρα είναι 24 ώρες, διαιρέστε την περιφέρεια με την διάρκεια της ημέρας. Έτσι παίρνουμε ότι η ταχύτητα στον ισημερινό είναι περίπου 1.670 χλμ / ώρα.

Share

Η περιστροφή της γης είναι σταθερή, αλλά η ταχύτητα της εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκεστε. Για παράδειγμα η περιφέρεια της γης στον Ισημερινό είναι περίπου 40.070 χιλιόμετρα. Αν υπολογίσετε ότι μια ημέρα είναι 24 ώρες, διαιρέστε την περιφέρεια με την διάρκεια της ημέρας. Έτσι παίρνουμε ότι η ταχύτητα στον ισημερινό είναι περίπου 1.670 χλμ / ώρα.

kinisi-earth1

Ωστόσο αν μετακινηθούμε σε γεωγραφικό πλάτος  45 μοίρες ο υπολογισμός της ταχύτητας μας δίνει χρησιμοποιώντας το συνημίτονο (τριγωνομετρική συνάρτηση) του γεωγραφικού πλάτους. Μια καλή επιστημονική αριθμομηχανή θα πρέπει να έχει μια λειτουργία συνημίτου διαθέσιμη αν δεν ξέρετε πώς να την υπολογίσετε. Το συνημίτονο του 45 είναι 0.707, οπότε η ταχύτητα περιστροφής σε 45 μοίρες είναι περίπου 0.707 x1667 = 1.180 χλμ. / ώρα. Και καθώς αυτή η ταχύτητα μειώνεται καθώς προχωράτε προς τους πόλους η ταχύτητα περιστροφής γίνεται πολύ αργή.

Πόσο γρήγορα η Γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο;

Η περιστροφή της γης, φυσικά, δεν είναι η μόνη κίνηση που έχουμε στο διάστημα. Η ταχύτητα της περιστροφής μας γύρω από τον ήλιο είναι περίπου 110.000 χλμ / ώρα. Πώς μπορούμε να την υπολογίσουμε με τη βασική γεωμετρία. 

Πρώτον, η ακτίνα ( r ) που κινείται η Γη γύρω από τον Ήλιο είναι περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα και δεύτερον, η Γη κάνει περίπου t=365 ημέρες για την περιστροφή της πάνω σε μια έλλειψη, αλλά για να καταστήσουμε τα μαθηματικά απλούστερα, ας πούμε ότι είναι ένας κύκλος. Έτσι, η τροχιά της Γης είναι η περιφέρεια ενός κύκλου. Η περιφέρεια ενός κύκλου ισούται με 2 x π x r . Έτσι σε ένα χρόνο (365,25 μέρες) η Γη κάνει περίπου 940 εκατομμύρια χιλιόμετρα ή 2.6 εκατομμύρια km/ημέρα ή διαιρώντας με τις 24 ώρες ότι είναι 107,226 χλμ. / ώρα.

Μετάπτωση (precession) του άξονα της Γης

kinisi-earth3

Εκτός από την ημερήσια και την ετήσια κίνηση η Γη κάνει συγχρόνως και μια γυροσκοπική κίνηση, δηλαδή μια κίνηση σαν τη σβούρα, που χρειάζεται 25.795 έτη για να συμπληρωθεί. Η κίνηση αυτή ονομάζεται μετάπτωση τον άξονα της Γης ή απλώς μετάπτωση και την ανακάλυψε ο Ίππαρχος.

Ο Ήλιος (και αντίστοιχα η Σελήνη) έλκει ισχυρότερα το πλησιέστερο ισημερινό εξόγκωμα απ’ ότι το πιο απομακρυσμένο, κι έτσι ασκεί ένα ζεύγος δυνάμεων στον άξονα της Γης με φορά που θα έτεινε (αν η Γη δεν περιστρεφόταν) να τον προσανατολίσει κάθετα στο επίπεδο της τροχιάς της Γης (εκλειπτική). Λόγω της ημερήσιας γήινης περιστροφής, ο άξονας της Γης πραγματοποιεί μετάπτωση γύρω από την κάθετο στο εκλειπτικό επίπεδο (Βόρειο Εκλειπτικό Πόλο). Επειδή ο ισημερινός αποκλίνει από το επίπεδο της εκλειπτικής περίπου 23.5ο, ο άξονας διαγράφει στο χώρο ένα κώνο με ημικατακόρυφη γωνία 23.5ο

kinisi-earth4Η μετάπτωση προκαλεί την αργή, αλλά σταθερή μετακίνηση του βόρειου πόλου του ουρανού με αποτέλεσμα, μέσα στις χιλιετίες, να παίζουν τον ρόλο του πολικού αστέρα διαφορετικά αστέρια. Έτσι, ενώ σήμερα, και μέχρι το 3000 μ.Χ. , περίπου, τον ρόλο του πολικού αστέρα παίζει το α της Μικρής Άρκτου, πριν από 5000 χρόνια πολικός αστέρας ήταν το α του Δράκοντα. Μετά το 3000, και μέχρι το 5000 μ. χ, πολικός αστέρας θα είναι το αστέρι α του Κηφέα, και μετά 12.000 χρόνια ο Βέγας, το λαμπρότερο άστρο του βόρειου ουρανού, που δεν είναι παρά το αστέρι α του αστερισμού της Λύρας.

kinisi-earth5

Κλόνηση (nutation) του άξονα της Γης

kinisi-earth8Η κλόνηση του άξονα της Γης οφείλεται στη κίνηση των συνδέσμων της σεληνιακής τροχιάς επί της εκλειπτικής με περίοδο 18 και 2/3 ετών. Παρατηρείται μια αυξομείωση της απόστασης του άξονα της Γης από τον άξονα της εκλειπτικής κατά 9″ εκατέρωθεν μιας μέσης θέσης και με περίοδο 18 και 2/3 ετών. Η κλόνηση ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο αστρονόμο Bradley το 1728. Αποτέλεσμα της κλόνησης είναι ο πόλος του ισημερινού, αντί να διαγράφει περιφέρεια κύκλου με κέντρο τον πόλο της εκλειπτικής, εξαιτίας του φαινομένου της μετάπτωσης να διαγράφει τελικώς μια κυματοειδή καμπύλη. Λόγω του φαινομένου αυτού, ο άξονας της Γης αντί να διαγράφει μέσα σε 25.800 χρόνια κωνική επιφάνεια γύρω από τον άξονα της εκλειπτικής που έχει βάση κύκλο, διαγράφει στον ίδιο χρόνο, λόγω της συνδυασμένης ενέργειας της μετάπτωσης και της κλόνησης, κυματοειδή κωνική επιφάνεια, της οποίας η βάση αποτελεί κλειστή κυματοειδή καμπύλη που φέρει 14.000 περίπου ελλειπτικές κυμάνσεις.

kinisi-earth7Τα αποτελέσματα της κλόνησης είναι:
* Η περιοδική αυξομείωση της μέσης τιμής λόξωσης της εκλειπτικής μέχρι 9,65΄΄ .
* Η περιοδική κύμανση του εαρινού ισημερινού σημείου κι απ’ τις δυο μεριές της μέσης θέσης που θα είχε, λόγω της μετάπτωσης και συνεπώς η μεταβολή της ταχύτητας στην ανάδρομη κίνησή του πάνω στην εκλειπτική.
* Η μεταβολή των συντεταγμένων των αστεριών (απόκλισης, ορθής αναφοράς και μήκους, όχι όμως και του πλάτους). Εάν στους υπολογισμούς των συντεταγμένων λάβουμε υπόψη και την κλόνηση, τότε οι συντεταγμένες των αστεριών λέγονται αληθείς.

Η εμφάνιση των παγετωδών περιόδων, στο γεωλογικό παρελθόν, συνδέεται εν μέρει με τις μεταθέσεις των πόλων της Γης.

Με κίτρινη γραμμή φαίνεται η κυκλική τροχιά που διανύει το ίχνος του Βόρειου Ουρανογραφικού Πόλου, που χρειάζεται 25.800 χρόνια για μια πλήρη περιστροφή

kinisi-earth6Ο ήλιος και ο γαλαξίας κινούνται επίσης

Ο ήλιος έχει μια δική του τροχιά στο Γαλαξία. Ο ήλιος είναι περίπου 25.000 έτη φωτός μακριά από το κέντρο του Γαλαξία ενώ το μήκος του είναι τουλάχιστον 100.000 έτη φωτός. Πιστεύουμε ότι ο ήλιος είναι περίπου στα μισά του δρόμου από το κέντρο. Ο ήλιος και το ηλιακό σύστημα λοιπόν φαίνεται να κινούνται με  200 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ή με μια μέση ταχύτητα 720.000 km/h. Ακόμη και με αυτή την ταχύτητα, το ηλιακό σύστημα θα χρειαζόταν περίπου 230 εκατομμύρια χρόνια για να κάνει μία περιστροφή γύρω από τον Γαλαξία .

Ο Γαλαξίας μας, επίσης, κινείται στο διάστημα σε σχέση με άλλους γαλαξίες. Σε περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Γαλαξίας θα συγκρουστεί με τον κοντινότερο γείτονά του, τον γαλαξία της Ανδρομέδας . Οι δύο κινούνται ο ένας προς τον άλλον με περίπου 112 χλμ./δευτερόλεπτο. 

Τα πάντα στο σύμπαν είναι, συνεπώς, σε κίνηση.

About the author

Δ.Μ.

Share