행성의 축을 중심으로 지구의 회전 애니메이션

네팔 히말라야 위의 북쪽 밤하늘의 긴 노출 사진은 지구가 회전함에 따라 별의 명백한 경로를 보여줍니다.

2016 년 5 월 29 일,지점보다 몇 주 전에 디스코브르 서사시가 촬영한 지구 회전.

지구의 회전 또는 지구의 회전은 자신의 축을 중심으로 지구의 회전뿐만 아니라 공간에서 회전축의 방향의 변화이다. 지구는 진행 운동으로 동쪽으로 회전합니다. 북극 별 폴라리스에서 볼 때 지구는 시계 반대 방향으로 회전합니다.

북극은 지리적 북극 또는 지상 북극으로 알려져 있으며,지구의 회전축이 표면과 만나는 북반구의 지점입니다. 이 점은 지구의 북쪽 자기 극과 다릅니다. 남극은 남극에서 지구의 회전축이 그 표면과 교차하는 다른 지점입니다.

지구는 태양과 관련하여 약 24 시간에 한 번 회전하지만 다른 먼 별에 대해서는 23 시간 56 분 4 초에 한 번 회전합니다(아래 참조). 지구의 회전은 시간이 지남에 따라 약간 느려지므로 과거에는 하루가 짧았습니다. 이것은 달이 지구의 자전에 미치는 조석 효과 때문입니다. 원자 시계는 현대가 한 세기 전보다 약 1.7 밀리 초 더 길다는 것을 보여 주며,세계 협정시가 윤초 단위로 조정되는 속도를 천천히 증가시킵니다. 역사적인 천문 기록의 분석은 둔화 추세를 보여줍니다;하루의 길이는 기원전 8 세기 이후 세기 당 약 2.3 밀리 초 증가했다. 과학자들은 2020 년 지구가 지속적으로 전에 수십 년 동안 하루 86,400 초보다 느리게 회전 한 후,빠르게 회전하기 시작했다고보고했다. 그 때문에 전 세계 엔지니어들은’부정적인 윤초’및 기타 가능한 시간 관리 조치에 대해 논의하고 있습니다.

역사

고대 그리스인들 가운데 몇몇 피타고라스 학파는 천상의 명백한 일주 회전보다는 지구의 회전을 믿었다. 아마도 첫 번째는 필롤라우스(기원전 470-385 년)였지만 그의 시스템은 중앙 화재에 대해 매일 회전하는 대지를 포함하여 복잡했습니다.

기원전 4 세기에 히케타스,헤라클라이데스,에크판투스가 지지한 좀 더 일반적인 그림은 지구가 회전한다고 생각했지만 지구가 태양 주위를 돌고 있다는 것을 암시하지는 않았다. 기원전 3 세기에 사모 스의 아리스 타르 쿠스는 태양의 중심 장소를 제안했습니다.

그러나 기원전 4 세기 아리스토텔레스는 필롤라우스의 사상이 관찰보다는 이론에 기초한다고 비판했다. 그는 지구에 대해 회전 고정 된 별의 구체의 아이디어를 설립했다. 이것은 후에 온 사람들,특히 클라우디우스 프톨레마이오스(기원 2 세기)의 대부분에 의해 받아 들여졌으며,지구가 회전하면 강풍에 의해 황폐화 될 것이라고 생각했습니다.

서기 499 년에 인도의 천문학자 아리아바타는 구형의 지구가 매일 그 축을 중심으로 회전하고 있으며,별들의 겉보기 움직임은 지구의 자전으로 인한 상대 운동이라고 썼다. 그는 다음과 같은 비유를 제시했다:”한 방향으로 가는 배를 타고 있는 한 남자가 은행에 있는 고정된 것들을 반대 방향으로 움직이는 것으로 보는 것처럼,랑카의 한 남자와 같은 방식으로 고정된 별들은 서쪽으로 가는 것처럼 보인다.”

10 세기에 일부 무슬림 천문학 자들은 지구가 축을 중심으로 회전한다는 것을 받아 들였다. 알-비루니에 따르면,아부 사이드알-시지(1020 년경)는 그의 동시대 사람들 중 일부가”우리가 보는 움직임은 하늘의 움직임이 아니라 지구의 움직임으로 인한 것이라고 믿는 아이디어를 바탕으로 알-지 알-시지(1020 년경)라는 아스트 롤라 베를 발명했습니다.”이 관점의 유병률은 13 세기의 참고 문헌에 의해 다음과 같이 확인된다:”지구계(무한 디스)에 따르면,지구는 일정한 원형 운동을하고 있으며,하늘의 움직임으로 보이는 것은 실제로 별이 아닌 지구의 움직임으로 인한 것입니다. 논문은 그 가능성을 논박하거나 그것에 대한 프톨레마이오스의 주장에 대한 의심을 표현하기 위해 작성되었습니다. 마라가와 사마르칸트 관측소에서 지구의 자전은 투시(1201 년생)와 쿠시지(1403 년생)에 의해 논의되었다.

중세 유럽에서 토마스 아퀴나스는 아리스토텔레스의 견해를 받아 들였고 마지 못해 존 부리 단 과 니콜 오렘 14 세기에. 1543 년 니콜라우스 코페르니쿠스가 태양 중심의 세계 체계를 채택하기 전까지는 지구의 자전에 대한 현대의 이해가 확립되기 시작했다. 코페르니쿠스는 지구의 움직임이 폭력적이라면 별의 움직임이 훨씬 더 커야한다고 지적했다. 그는 피타고라스의 공헌을 인정하고 상대 운동의 예를 지적했다. 코페르니쿠스에게 이것은 중앙 태양을 도는 행성의 단순한 패턴을 확립하는 첫 번째 단계였다.

케플러가 자신의 행성 운동 법칙을 기반으로 한 정확한 관측을 생산 한 티코 브라헤는 코페르니쿠스의 작업을 정지 된 지구를 가정하는 시스템의 기초로 사용했습니다. 1600 년 윌리엄 길버트는 지구 자기에 대한 그의 논문에서 지구 회전을 강력히지지했으며 그로 인해 많은 동시대 사람들에게 영향을 미쳤습니다. 태양에 대한 지구의 움직임을 공개적으로 지원하거나 거부하지 않은 길버트와 같은 사람들은”반 코페르니쿠스”라고 불립니다. 코페르니쿠스 이후 한 세기가 지난 후,리치올리는 추락하는 몸체에서 동쪽으로 기울어질 수 있는 동쪽으로 기울어질 수 없기 때문에 회전하는 지구의 모형에 대해 이의를 제기했다.이러한 편향은 나중에 코리올리 효과라고 불릴 것이다. 그러나 케플러,갈릴레오,뉴턴의 공헌은 지구 회전 이론에 대한지지를 모았습니다.

경험적 시험

지구의 자전은 적도가 부풀어 오르고 지리적 극이 평평 해 졌음을 의미합니다. 그의 원리에서,뉴턴이 평탄화 1 의 비율로 발생할 것이라고 예측했다:230,그리고 진자 측정 중력의 변화의 확증으로 1673 년에 부자에 의해 촬영 지적하지만,17 세기 말에 피카드와 카시니에 의해 자오선 길이의 초기 측정은 반대를 제안했다. 그러나 1730 년대 모페르투이스와 프랑스 측지선 임무의 측정은 지구의 편평성을 확립하여 뉴턴과 코페르니쿠스의 위치를 확인했다.

지구의 회전 기준 틀에서,자유롭게 움직이는 몸체는 고정된 기준 틀에서 따라갈 것으로부터 벗어나는 명백한 경로를 따른다. 코리올리 효과 때문에 떨어지는 시체는 방출 지점 아래의 수직 수직선에서 약간 동쪽으로 방향을 바꾸고 발사체는 발사되는 방향에서 북반구(그리고 남쪽에서 왼쪽)에서 오른쪽으로 방향을 바꿉니다. 코리올리 효과는 주로 기상 규모에서 관찰 할 수 있으며,북반구와 남반구(각각 반 시계 방향 및 시계 방향)에서 사이클론 회전의 반대 방향을 담당합니다.

후크는 1679 년 뉴턴의 제안에 따라 8.2 미터 높이에서 떨어진 시체의 동쪽으로의 예측 편차를 확인하려고 시도했지만,18 세기 후반과 19 세기 초 볼로냐의 조반니 바티스타 굴리엘미니,함부르크의 요한 프리드리히 벤젠버그,프라이 베르크의 페르디난드 라이히가 더 높은 탑과 조심스럽게 방출 된 무게를 사용하여 최종 결과를 얻었다. 158.5 미터의 높이에서 떨어진 공은 28.1 밀리미터의 계산 된 값에 비해 수직에서 27.4 밀리미터로 출발했다.

지구 회전의 가장 유명한 테스트는 1851 년에 물리학 자 에 의해 처음 만들어진 푸코 진자 이다. 진동 진자의 밑에 지구 자전 때문에,진동의 진자의 비행기는 위도에 따라서 비율로 자전하는 것처럼 보인다. 파리의 위도에서 예측되고 관찰 된 변화는 시간당 시계 방향으로 약 11 도였다. 푸코 진자는 이제 전 세계 박물관에서 스윙.

기간

별이 빛나는 원은 남쪽 천체 극 주위에 아크,에소’에스 라 신라 천문대.

진정한 태양의 날

태양에 대한 지구의 자전 기간(태양 정오부터 태양 정오까지)은 진정한 태양 날 또는 명백한 태양 날입니다. 그것은 지구의 궤도 운동에 달려 있으며 따라서 지구 궤도의 이심률과 기울기의 변화에 영향을받습니다. 둘 다 수천 년에 걸쳐 다양하므로 진정한 태양 일의 연간 변화도 다양합니다. 일반적으로,그것은 일년 중 두 기간 동안 평균 태양 일보다 길고 다른 두 기간 동안 더 짧습니다. 진정한 태양 날은 태양이 분명히 그렇게 할 약 10 초 이상 복용,평소보다 더 큰 각도를 통해 황도를 따라 이동할 때 근일점 근처 이상 경향이있다. 반대로 아펠리온 근처에서 약 10 초 더 짧습니다. 그것은 천구 적도에 황도를 따라 태양의 명백한 움직임의 투영이 평소보다 더 큰 각도를 통해 이동하는 태양을 야기 할 때 지점 근처에 약 20 초 이상이다. 반대로,춘분 근처에서 적도에 대한 투영은 약 20 초 짧습니다. 현재 근일점과 지점 효과는 12 월 22 일 근처의 진정한 태양 날을 길게 30 평균 태양 초로 결합하지만,지점 효과는 6 월 19 일 근처의 원펠리온 효과에 의해 부분적으로 취소됩니다. 춘분의 효과는 3 월 26 일과 9 월 16 일 근처에서 각각 18 초와 21 초 단축됩니다.

평균 태양 날

전체 년 동안 실제 태양 일의 평균은 86400 평균 태양 초를 포함하는 평균 태양 날입니다. 현재,이 초들 각각은 지구의 평균 태양 날이 조석 마찰로 인해 19 세기보다 약간 길기 때문에 1 초보다 약간 길다. 1972 년 윤초가 도입된 이후 평균 태양일의 평균 길이는 86400 초보다 약 0~2 밀리초 길었다. 코어-맨틀 커플 링으로 인한 무작위 변동은 약 5 밀리의 진폭을 갖는다. 1750 년과 1892 년 사이 평균 태양 두 번째는 1895 년 사이먼 뉴컴에 의해 태양의 자신의 테이블에서 시간의 독립적 인 단위로 선택되었다. 이 표는 1900 년에서 1983 년 사이에 세계의 천체력을 계산하는 데 사용되었으므로이 두 번째는 천체력 두 번째로 알려지게되었습니다. 1967 년 시 두 번째는 천체력 두 번째와 동일하게되었다.

겉보기 태양시 지구 회전의 척도 이며 그것과 평균 태양시의 차이 시간의 방정식으로 알려져 있다.

항성과 항성 일

지구와 같은 진행성 행성에서 별의 날은 태양의 날보다 짧다. 시간 1 에서 태양과 특정 먼 별은 모두 머리 위에 있습니다. 시간 2 에서 행성은 360 을 회전 시켰고 먼 별은 다시 오버 헤드이지만 태양은 그렇지 않습니다(1,000,000,000,000,000=별의 하루). 조금 후에,시간 3 에서 태양이 다시 머리 위에 있다는 것은 아닙니다(1,000,000,000=태양 일).

국제 지구 회전 및 참조 시스템 서비스에 의해 항성의 날이라고 불리는 국제 천체 참조 프레임에 대한 지구의 회전 기간은 평균 태양시(1)의 86 164.098 903 691 초입니다(23 시간 56 분 4.098903691 초,0.99726966323716 평균 태양 일). 항성일로 명명 된 전진 평균 춘분에 대한 지구의 회전 주기는 평균 태양 시간의 86164.09053083288 초(23 시간 56 분 4.09053083288 초,0.99726956632908 평균 태양 일)입니다. 따라서 항성일은 별의 날보다 약 8.4 밀리 초 짧습니다.

항성 일과 항성 일 모두 평균 태양 일보다 약 3 분 56 초 짧다. 이것은 지구가 태양을 공전 할 때 천체 참조 프레임에 비해 1 회 추가 회전을 한 결과입니다(따라서 366.25 회전/와이). 1623-2005 및 1962-2005 기간 동안 평균 태양 일(초)에서 사용할 수 있습니다.

최근(1999-2010)86400 시 초를 초과하는 평균 태양 일의 평균 연간 길이는 0 사이에서 다양했다.25 밀리 초와 1 밀리 초의 길이를 얻기 위해 위의 평균 태양 시간으로 주어진 항성 및 항성 일 모두에 추가해야합니다(하루 길이의 변동 참조).

각속도

위도 대 접선 속도의 플롯. 점선은 케네디 우주 센터의 예를 보여줍니다. 도트 대시 라인은 일반적인 여객기 크루즈 속도를 나타냅니다.

관성 공간에서 지구 회전의 각속도는(7.2921150 0.0000001)초당 10-5 라디안입니다. 곱하여(180°/π 라디안)×(86,400 초/일)수익률 360.9856°/일을 나타내는 지구의 자전 360°이상에 상대적인 고정 별에서 하나 태양의 날이다. 그것의 축을 중심으로 한 번 회전하는 동안 거의 원형 궤도를 따라 지구의 움직임은 지구가 평균 태양에 비해 한 번만 회전하더라도 평균 태양이 다시 오버 헤드를 통과하기 전에 고정 된 별을 기준으로 한 번 이상 약간 회전해야합니다(360). 방사선의 값에 지구의 적도 반경 6,378,137 미터(타원체 84)를 곱하면(둘 다 취소에 필요한 2 개의 라디안의 요인)초당 465.10 미터(시간당 1,674.4 킬로미터)의 적도 속도를 산출합니다. 이것은 지구의 적도 둘레를 24 시간으로 나누어서 얻어진다. 그러나,태양 일의 사용은 부정확하다;대응 시간 단위는 항성 시간이어야 한다 그래서 항성 일이어야 한다. 이것은 하나의 평균 태양 일,1 에 항성 일 수를 곱하여 확인됩니다.002 737 909 350 795,이는 위에 주어진 평균 태양 시간의 적도 속도를 산출 1,674.4 킬로미터/시간.

지구의 한 지점에서 지구의 회전의 접선 속도는 위도의 코사인에 적도의 속도를 곱하여 근사 할 수 있습니다. 예를 들어,케네디 우주 센터는 위도 28.59 에 위치하고 있으며,이는 속도를 산출합니다:왜냐하면(28.59)1674.4 킬로미터/시간=1470.2 킬로미터/시간.

지구의 가장 높은 고도(녹색)와 축(분홍색)과 중심(파란색)에서 가장 먼 지점 비교–스케일이 아닙니다

카얌베 화산의 피크는 축에서 지구 표면의 가장 먼 지점입니다;따라서,지구가 회전 할 때 가장 빠르게 회전합니다.

변경

지구의 축 방향 기울기는 약 23.4 입니다. 그것은 41000 년 주기에 22.1 와 24.5 사이에서 진동하고 현재 감소하고 있습니다.

회전축에서

지구의 회전축은 고정 된 별(관성 공간)에 대해 움직이며,이 운동의 구성 요소는 세차 운동과 장동입니다. 그것은 또한 지구의 지 각;에 대 한 이동 이 극 운동 이라고 합니다.

세차는 주로 태양,달 및 기타 신체의 중력으로부터 외부 토크에 의해 발생하는 지구 회전축의 회전입니다. 극 운동은 주로 자유 코어 장동 및 챈들러 동요 때문입니다.

에서 회전 속도

주요 기사: 1414>

조석 상호 작용

수백만 년 동안 지구의 자전은 달과의 중력 상호 작용을 통해 조석 가속에 의해 크게 느려졌습니다. 따라서 각운동량은 달에 비례하는 속도로 천천히 전달된다.^{{-6}}는 달의 궤도 반경이다. 이 과정은 점차적으로 하루의 길이를 현재 값으로 증가 시켰고,달은 지구와 함께 조석 적으로 잠겼다.

이러한 점진적 회전 감속은 조석 리드미컬과 스트로마톨라이트의 관찰에서 얻은 일 길이의 추정에 의해 경험적으로 문서화된다;이러한 측정의 편집은 하루의 길이가 600 일 전의 약 21 시간에서 현재의 24 시간 값으로 꾸준히 증가했다는 것을 발견했다. 더 높은 조수에서 형성되는 미세한 박판을 계산함으로써,조석 빈도(따라서 낮 길이)는 나무 고리를 세는 것과 마찬가지로 추정 될 수 있지만,이러한 추정치는 노년층에서는 점점 더 신뢰할 수 없습니다.

공진 안정화

선캄브리아기 시대에 걸쳐 공진 안정화 사건을 묘사 한 지구의 날 길이의 시뮬레이션 된 역사.

현재의 조석 감속 속도는 비정상적으로 높으며,이는 지구의 회전 속도가 과거에는 더 천천히 감소했음에 틀림없다는 것을 의미한다. 경험적 데이터는 잠정적으로 약 600 일 전에 회전 감속의 급격한 증가를 보여줍니다. 일부 모델은 지구가 선캄브리아기의 대부분에 걸쳐 21 시간의 일정한 하루 길이를 유지한다고 제안합니다. 이 날 길이는 열 구동 대기 조수의 반주 공진 기간에 해당;이 날 길이에서,감속 달 토크는 더 순 토크와 일정한 회전 기간의 결과로,대기 조수에서 가속 토크에 의해 취소되었을 수 있습니다. 이 안정화 효과는 지구 온도의 급격한 변화에 의해 파괴되었을 수 있습니다. 최근의 전산 시뮬레이션은이 가설을 뒷받침하고 마리노 또는 스터 티안 빙하가 약 600 미터 전에이 안정적인 구성을 깨뜨렸다 고 제안합니다; 시뮬레이션 된 결과는 기존의 고생물학 데이터와 매우 밀접하게 일치합니다.

글로벌 이벤트

시 기반 요일에서 하루 길이의 편차

2004 년 인도양 지진과 같은 최근의 대규모 사건으로 인해 지구의 관성 모멘트를 줄임으로써 하루 길이가 3 마이크로 초 단축되었습니다. 마지막 빙하기 이후 계속되는 포스트 빙하 리바운드는 또한 지구 질량의 분포를 변화시켜 지구의 관성 모멘트에 영향을 미치고 각운동량의 보존에 의해 지구의 회전 기간을 변화시키고 있습니다.

하루의 길이는 인공 구조에 의해 영향을받을 수 있습니다. 예를 들어,미항공 우주국 과학자들은 삼협 댐에 저장된 물 질량의 변화로 인해 지구의 날의 길이가 0.06 마이크로 초 증가했다고 계산했다.

측정

또한보십시오:세계 시간 측정

지구 자전의 1 차적인 감시는 세계적인 포지셔닝 시스템,인공위성 레이저 배열 및 다른 인공위성 측지학 기술과 협조된 아주 긴 기준선 간섭계에 의해 실행됩니다. 이것은 우주 시간,세차 운동 및 장과의 결정에 대한 절대적인 참고 자료를 제공합니다.지구 회전의 절대 값은 매우 긴 기준 간섭계 및 달 레이저 범위와 같은 공간 측지 관측을 사용하여 결정할 수 있지만,하루 길이 초과 및 장동률로 표시된 파생물은 위성 관측에서 파생 될 수 있습니다.,글로 나스,갈릴레오 및 위성 레이저 측지 위성에 이르기까지.

고대 관측

기원전 8 세기에 시작된 바빌로니아와 중국 천문학자들에 의한 일식과 월식의 관측이 기록되어 있으며,중세 이슬람 세계와 다른 곳에서도 기록되어 있다. 이 관측은 지난 27 세기 동안의 지구 회전의 변화를 결정하는 데 사용될 수 있는데,그 이유는 하루의 길이가 일식의 장소와 시간을 계산하는 데 중요한 매개 변수이기 때문입니다. 세기 당 밀리 초의 일 길이의 변화는 일식 관측에서 시간과 수천 킬로미터의 변화로 나타납니다. 고대 데이터는 짧은 날과 일치하며,이는 지구가 과거 내내 더 빨리 돌고 있음을 의미합니다.

주기적 변동성

25~30 년마다 지구의 자전은 일시적으로 하루에 몇 밀리초씩 느려지는데,보통 5 년 정도 지속된다. 2017 년은 지구의 회전이 둔화 된 4 년 연속이었습니다. 이 변동성의 원인은 아직 결정되지 않았습니다.

원산지

원시 행성 디스크의 예술가의 렌더링.

지구의 원래 회전은 태양계를 형성하기 위해 합쳐진 먼지,암석 및 가스 구름의 원래 각운동량의 흔적이었다. 이 원시 구름은 빅뱅에서 생성 된 수소와 헬륨뿐만 아니라 초신성에 의해 방출되는 더 무거운 원소로 구성되었습니다. 이 성간 먼지는 이질적이기 때문에 중력 증가 동안의 모든 비대칭은 최종 행성의 각운동량을 초래했습니다.

그러나 달의 기원에 대한 거대 충격 가설이 맞다면,이 원시 회전 속도는 45 억 년 전에 테이아 충격에 의해 재설정되었을 것이다. 충격 전 지구 회전의 속도와 기울기에 관계없이,충격 후 약 5 시간 동안 하루를 경험했을 것입니다. 갯벌 효력은 그것의 현대 가치에 그 때 이 비율을 감속했을텐데.

참조

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