Bước tới nội dung

Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Hiện tượng tự quay của Trái Đất”

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Duyệt lịch sử tương tác
← Thay đổi trướcThay đổi sau →
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Trực quanMã wiki
Không có tóm lược sửa đổi
Dòng 40: Dòng 40:


Tiến động là sự quay của trục quay của Trái Đất, được gây ra chủ yếu bởi mô men xoắn từ lực hấp dẫn của [[Mặt Trời]], Mặt Trăng và các vật thể khác. Chuyển động cực chủ yếu là do [[Chương động|chương động lõi tự do]] và [[thay đổi Chandler]].
Tiến động là sự quay của trục quay của Trái Đất, được gây ra chủ yếu bởi mô men xoắn từ lực hấp dẫn của [[Mặt Trời]], Mặt Trăng và các vật thể khác. Chuyển động cực chủ yếu là do [[Chương động|chương động lõi tự do]] và [[thay đổi Chandler]].

=== Thay đổi trong vận tốc quay ===

==== Tác động thủy triều ====
Qua hàng triệu năm, sự tự quay của Trái Đất giảm đánh kể bởi [[gia tốc thủy triều]] qua tác độgn hấp dẫn với Mặt Trăng. Trong quá trình này, [[mô men động lượng]] được chuyển từ từ sang Mặt Trăng với tốc độ tỷ lệ với <math>r^{-6}</math>, với <math>r</math> là bán kính quỹ đạo của Mặt Trăng. Quá trình này tăng dần với độ dài của ngày đến giá trị hiện tại và dẫn đến Mặt Trăng bị [[khóa thủy triều]] với Trái Đất.

Sự giảm tốc quay dần dần này được ghi chép ước tính với các ước lượng độ dài ngày có được từ quan sát [[Rhythmit]] và [[stromatolit]]; một sự biên soạn về các đô đạc này<ref name=":0">{{Cite journal|last=Williams|first=George E.|date=2000-02-01|title=Geological constraints on the Precambrian history of Earth's rotation and the Moon's orbit|url=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/1999RG900016/abstract|journal=Reviews of Geophysics|language=en|volume=38|issue=1|pages=37–59|doi=10.1029/1999RG900016|issn=1944-9208}}</ref> chỉ ra độ dài ngày tăng đều từ khoảng the 21 giờ 600 triệu năm trước<ref name=Zahnle/> đến giá trị hiện tại là 24 giờ. Bằng cách đếm phiến cực nhỏ hình thành ở thủy tiều cao hơn, tần số thủy triều (và do đó độ dài ngày) có thể được ước lượng, giống như đếm vòng cây, mặc dù ước lượng này có thể ít tin cậy hơn ở tuổi lớn hơn.<ref>{{Cite book|url=http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-67097-8_12|title=Periodic Growth Features in Fossil Organisms and the Length of the Day and Month|last=Scrutton|first=C. T.|date=1978-01-01|publisher=Springer Berlin Heidelberg|isbn=9783540090465|editor-last=Brosche|editor-first=Professor Dr Peter|pages=154–196|language=tiếng Anh|doi=10.1007/978-3-642-67097-8_12|editor-last2=Sündermann|editor-first2=Professor Dr Jürgen}}</ref>


== Nguồn gốc ==
== Nguồn gốc ==

Phiên bản lúc 23:23, ngày 10 tháng 4 năm 2017

Một hình ảnh động hiển thị vòng quay của Trái Đất quanh trục của nó
Trời đêm trên dãy Himalaya Nepal, cho thấy đường của sao khi Trái Đất quay.

Hiện tượng tự quay của Trái Đất là sự quay của hành tinh Trái Đất xung quanh trục của nó. Trái Đất quay từ phía tây sang phía đông. Nhìn từ sao Bắc cực Polaris, Trái Đất quay ngược chiều kim đồng hồ.

Bắc Cực, cũng được biết đến là Cực Bắc địa lý, là điểm ở Bán cầu Bắc mà trục quay của Trái Đất gặp bề mặt. Điểm này khác với Cực Bắc từ của Trái Đất. Nam Cực là điểm còn lại mà trục quay của Trái Đất gặp bề mặt, ở Châu Nam Cực.

Trái Đất quay một vòng khoảng 24 giờ so với Mặt Trời và 23 giờ, 56 phút và 4 giây so với các ngôi sao (xem phần dưới). Hiện tượng tự quay của Trái Đất giảm nhẹ với thời gian; vì vậy, một ngày trong quá khứ ngắn hơn. Điều này là do hiệu ứng thủy triều Mặt Trăng tác động lên Trái Đất. Đồng hồ nguyên tử cho thấy một ngày trong thời hiện đại chậm hơn khoảng 1,7 mili giây so với một thế kỷ trước,[1] từ từ tăng tốc độ Giờ Phối hợp Quốc tế được điều chỉnh bởi giây nhuận. Phân tích về ghi chép thiên văn học trong lịch sử cho thấy xu hướng chậm lại 2,3 mili giây mỗi thế kỷ từ thế kỷ thứ 8 TCN.[2]

Lịch sử

Chu kỳ quay

Ngày Mặt Trời thực

Bài chi tiết: Thời gian Mặt Trời

Chu kỳ tự quay của Trái Đất so với Mặt Trời (từ trưa thực đến trưa thực) là ngày Mặt Trời thực của nó. Nó phụ thuộc vào chuyển động quỹ đạo của Trái Đất và do đó bị ảnh hưởng bởi thay đổi trong độ lệch tâm và độ nghiêng của quỹ đạo Trái Đất. Cả hai đều thay đổi sau hàng nghìn năm nên sự thay đổi hàng năm của ngày mặt trời thực cũng thay đổi. Thông thường, nó dài hơn ngày Mặt Trời trung bình trong hai gian đoạn của năm và ngắn hơn trong hai giai đoạn còn lại.[n 1] Ngày Mặt Trời thực có xu hướng dài hơn gần điểm cận nhật khi Mặt Trời di chuyển biểu kiến theo mặt phẳng hoàng đạo qua góc lớn hơn bình thường, cần khoảng 10 giây dài hơn để làm vậy. Ngược lại, nó là khoảng 10 giây ngắn hơn gần điểm viễn nhật. Nó là khoảng 20 giây dài hơn gần điểm chí khi hình chiếu của sự dịch chuyển biểu kiến theo mặt phẳng hoàng đạo lên xích đạo thiên cầu khiến Mặt Trời di chuyển qua góc lớn hơn bình thường. Ngược lại, gần điểm phân hình chiếu lên xích đạo ngắn lại khoảng 20 giây. Hiện nay, hiệu ứng điểm cận nhật và điểm chí kết hợp để kéo dài ngày mặt trời thực gần ngày 22 tháng 12 bởi 30 giây mặt trời trung bình, nhưng hiệu ứng điểm chí bị loại bỏ một phần bởi hiệu ứng điểm viễn nhật gần ngày 19 tháng 6 khi nó chỉ 13 giây dài hơn. Hiệu ứng điểm phân ngắn lại gần ngày 26 tháng 3 và ngày 16 tháng 9 bởi 18 giây và 21 giây lần lượt.[3][4][5]

Ngày Mặt Trời trung bình

Bài chi tiết: Ngày Mặt Trời trung bình

Trung bình của ngày Mặt Trời thực trong khoảng thời gian cả năm là ngày Mặt Trời trung bình, nó bao gồm 86.400 giây Mặt Trời trung bình. Hiện tại, mỗi giây này dài hơn giây SI một chút bởi vì ngày Mặt Trời trung bình của Trái Đất bây giờ dài hơn một chút so với giá trị thế kỷ 19 của nó do ma sát thủy triều. Độ dài trung bình của ngày Mặt Trời trung bình kể từ việc giới thiệu giây nhuận năm 1972 khoảng từ 0 đến 2 ms so với 86.400 giây SI.[6][7][8] Dao động ngẫu nhiên do kết nối lõi-manti có biên độ khoảng 5 ms.[9][10] Giây Mặt Trời trung bình giữa năm 1750 và 1892 đã được chọn năm 1895 bởi Simon Newcomb làm đơn vị thời gian độc lập trong Bàn Mặt Trời của ông ấy. Bàn này được sử dụng để tính lịch thiên văn của thế giới giữa năm 1900 và 1983, nên giây này được biết đến là giây lịch thiên văn. Năm 1967 giây SI được làm bằng giây lịch thiên văn.[11]

Thời gian Mặt Trời biểu kiến là một phép đo sự quay của Trái Đất và độ chênh lệch giữa nó và thời gian Mặt Trời trung bình được biết đến là phương trình thời gian.

Ngày stellar và ngày sidereal

Trên một điểm tại hành tinh như Trái Đất quay cùng hướng với các thiên thể lân cận, ngày stellar ngắn hơn ngày Mặt Trời. (1→2 = một ngày stellar), (1→3 = một ngày Mặt Trời).

Chu kỳ quay của Trái Đất so với định tinh được gọi là ngày stellar bởi Tổ chức quốc tế về Sự xoay của trái đất và Các hệ thống tham chiếu (IERS) là 86.164,098 903 691 giây thời gian Mặt Trời trung bình (UT1) (23h 56m 4,098 903 691s, 0,997 269 663 237 16 ngày Mặt Trời trung bình).[12][n 2] Chu kỳ quay của Trái Đất so với tiến động hoặc di chuyển điểm xuân phân trung bình, gọi là ngày sidereal, là 86.164,090 530 832 88 giây thời gian Mặt Trời trung bình (UT1) (23h 56m 4,090 530 832 88s, 0,997 269 566 329 08 ngày Mặt Trời trung bình).[12] Do đó ngày sidereal ngắn hơn ngày stellar khoảng 8,4 ms.[14]

Cả ngày stellar và ngày sidereal ngắn hơn ngày Mặt Trời trung bình khoảng 3 phút 56 giây. Ngày Mặt Trời trung bình trong giây SI có thể xem ở IERS trong giai đoạn năm 1623–2005[15] and 1962–2005.[16]

Gần đây (1999–2010) độ dài trung bình hàng năm của ngày Mặt Trời trung bình đã thay đổi vượt quá 86.400 giây SI giữa 0,25 ms và 1 ms, nó phải được thêm vào cả hai giá trị của ngày stellar và ngày ở phần trên để có được độ dài trong giây SI (xem Biến động độ dài ngày).

Vận tốc góc

Đồ thị vĩ độ và tốc độ tiếp tuyến. Đường gạch hiển thị ví dụ trung tâm không gian Kennedy. Đường gạch chấm cho thấy vận tốc máy bay với tốc độ hành trình điển hình.

Vận tốc góc của sự tự quay của Trái Đất trong không gian quán tính là (7,2921150 ± 0,0000001) ×10−5 radian trên giây SI (giây Mặt Trời trung bình).[12] Nhân với (180°/π radian)×(86.400 giây/ngày Mặt Trời trung bình) được 360.9856°/ngày Mặt Trời trung bình, cho thấy Trái Đất quay hơn 360° so với những định tinh trong một ngày Mặt Trời. Sự di chuyển của Trái Đất dọc theo quỹ đạo gần tròn của nó trong khi nó đang tự quay quanh trục của mình đòi hỏi Trái Đất quay quanh trục nhiều hơn một vòng một chút so với những ngôi sao cố định trước khi Mặt Trời trung bình có thể vượt lên trên lại, mặc dù nó chỉ quay một vòng (360°) so với Mặt Trời trung bình.[n 3] Nhân giá trị trong rad/s với bán kính xích đạo của Trái Đất 6.378.137 m (hình bầu dục WGS84) (hệ số 2π radian cần bởi cả hai giản ước) được vận tốc xích đạo 465,1 m/s, 1,674,4 km/h hoặc 1.040,4 mph.[17] Some sources state that Earth's equatorial speed is slightly less, or 1,669.8 km/h.[18] Điều này có được bằng cách chia chu vi xích đạo Trái Đất với 24 giờ. Tuy nhiên, việc xử dụng chỉ một chu vi ngụ ý không chủ ý chỉ một sự quay trong không gian quán tính, nên đơn vị thời gian tương ứng phải là ngày sao. Điều này được xác nhận bằng csach nhân số ngày sao trong một ngày Mặt Trời trung bình, 1,002 737 909 350 795,[12] được tốc độ xích đạo trong giờ Mặt Trời trung bình cho ở phần trên là 1.674,4 km/h.

Tốc độ tiếp tuyến của sự quay của Trái Đất tại một điểm trên Trái Đất ướt lượng bằng cách nhân vận tốc ở xích đạo với cos của vĩ độ.[19] Ví dụ, trung tâm không gian Kennedy nằm ở 28,59° vĩ độ Bắc, chho vận tốc: cos 28,59° nhân 1.674,4 km/h (1.040,4 mph; 465,1 m/s) = 1.470,23 km/h (913,56 mph; 408,40 m/s)

Thay đổi trong sự quay

Bài chi tiết: Biến động độ dài ngày và ΔT
Độ nghiêng trục quay của Trái Đất là khoảng 23,4°. Nó dao động giữa 22,1° và 24,5° trên một chu kỳ 41.000-năm và hiện nay nó đang giảm.

Thay đổi trong trục quay

Trục quay của Trái Đất di chuyển so với các định tinh (không gian quán tính); thành phần của chuyển động này là tiến động và chương động. Nó cũng di chuyển so với vỏ Trái Đất; nó được gọi là chuyển động cực.

Tiến động là sự quay của trục quay của Trái Đất, được gây ra chủ yếu bởi mô men xoắn từ lực hấp dẫn của Mặt Trời, Mặt Trăng và các vật thể khác. Chuyển động cực chủ yếu là do chương động lõi tự do và thay đổi Chandler.

Thay đổi trong vận tốc quay

Tác động thủy triều

Qua hàng triệu năm, sự tự quay của Trái Đất giảm đánh kể bởi gia tốc thủy triều qua tác độgn hấp dẫn với Mặt Trăng. Trong quá trình này, mô men động lượng được chuyển từ từ sang Mặt Trăng với tốc độ tỷ lệ với , với là bán kính quỹ đạo của Mặt Trăng. Quá trình này tăng dần với độ dài của ngày đến giá trị hiện tại và dẫn đến Mặt Trăng bị khóa thủy triều với Trái Đất.

Sự giảm tốc quay dần dần này được ghi chép ước tính với các ước lượng độ dài ngày có được từ quan sát Rhythmit và stromatolit; một sự biên soạn về các đô đạc này[20] chỉ ra độ dài ngày tăng đều từ khoảng the 21 giờ 600 triệu năm trước[21] đến giá trị hiện tại là 24 giờ. Bằng cách đếm phiến cực nhỏ hình thành ở thủy tiều cao hơn, tần số thủy triều (và do đó độ dài ngày) có thể được ước lượng, giống như đếm vòng cây, mặc dù ước lượng này có thể ít tin cậy hơn ở tuổi lớn hơn.[22]

Nguồn gốc

Hình ảnh của một nghệ sĩ về đĩa tiền hành tinh.

Sự quay nguyên bản của Trái Đất là một dấu tích của mô men động lượng nguyên bản của đám mây bụi, đá, và khí mà kết hợp để tạo thành Hệ Mặt Trời. Đám mây nguyên thủy này bao gồm hiđrô và heli tạo ra trong Big Bang, cũng như các nguyên tố nặng hơn phát ra bởi siêu tân tinh. Vì Bụi vũ trụ không đồng nhất, bất kỳ sự bất đối xứng nào trong quá trình bồi lắng hấp dẫn dẫn đến mô men động lượng của hành tinh cuối cùng.[23]

Tuy nhiên, nếu giả thuyết vụ va chạm lớn đối với nguồn gốc của Mặt Trăng là chính xác, tốc độ quay nguyên thủy này đã bị thiết lập lại bởi va chạm Theia 4,5 tỷ năm trước. Bất kể tốc độ và độ nghiêng nào của sự quay của Trái Đất trước va chạm, nó đã trải qua một ngày dài khoảng 5 giờ sau va chạm.[24] Hiệu ứng thủy triều sau đó làm chậm tốc độ này lại cho đến giá trị hiện đại bây giờ.

Xem thêm

Chú thích

  1. ^ Khi độ lệch tâm của Trái Đất vượt quá 0,047 và điểm cận nhật ở phân điểm hoặc chí điểm thích hợp, chỉ một giai đoạn với một cao điểm cân bằng một giai đoạn còn lại với hai cao điểm.[3]
  2. ^ Aoki, the ultimate source of these figures, sử dụng thuật ngữ "giây UT1" thay vì "giây thời gian Mặt Trời trung bình".[13]
  3. ^ Trong thiên văn học, không giống như hình học, 360° nghĩa là quay lại cùng một điểm trong phạm vi thời gian tuần hoàn, một ngày Mặt Trời trung bình hoặc một ngày sao đối với sự quay quanh trục của Trái Đất, hoặc một năm sao hoặc một năm nhiệt đới trung bình hoặc hơn nữa là năm Julius trung bình bao gồm chính xác 365,25 ngày đối với sự quay quanh Mặt Trời.

Tham khảo

  1. ^ Dennis D. McCarthy; Kenneth P. Seidelmann (18 tháng 9 năm 2009). Time: From Earth Rotation to Atomic Physics (bằng tiếng Anh). John Wiley & Sons. tr. 232. ISBN 978-3-527-62795-0.
  2. ^ Stephenson, F. Richard (2003). “Historical eclipses and Earth's rotation”. Astronomy & Geophysics (bằng tiếng Anh). 44 (2). tr. 2.22–2.27. doi:10.1046/j.1468-4004.2003.44222.x.
  3. ^ a b Jean Meeus; J. M. A. Danby (tháng 1 năm 1997). Mathematical Astronomy Morsels (bằng tiếng Anh). Willmann-Bell. tr. 345–346. ISBN 978-0-943396-51-4.
  4. ^ Equation of time in red and true solar day in blue
  5. ^ The duration of the true solar day
  6. ^ http://hpiers.obspm.fr/eoppc/eop/eopc04_05/eopc04.62-now
  7. ^ Physical basis of leap seconds
  8. ^ Leap seconds Lưu trữ tháng 3 12, 2015 tại Wayback Machine
  9. ^ Prediction of Universal Time and LOD Variations
  10. ^ R. Hide et al., "Topographic core-mantle coupling and fluctuations in the Earth's rotation" 1993.
  11. ^ Giây nhuận bởi USNO Lưu trữ tháng 3 12, 2015 tại Wayback Machine
  12. ^ a b c d IERS EOP Useful constants
  13. ^ Aoki, et al., "The new definition of Universal Time", Astronomy and Astrophysics 105 (1982) 359–361.
  14. ^ Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, ed. P. Kenneth Seidelmann, Mill Valley, Cal., University Science Books, 1992, p.48, ISBN 0-935702-68-7.
  15. ^ IERS Excess of the duration of the day to 86,400s … since 1623 Graph at end.
  16. ^ IERS Variations in the duration of the day 1962–2005
  17. ^ Arthur N. Cox, ed., Allen's Astrophysical Quantities p.244.
  18. ^ Michael E. Bakich, The Cambridge planetary handbook, p.50.
  19. ^ Butterworth and Palmer. “Speed of the turning of the Earth”. Ask an Astrophysicist (bằng tiếng Anh). NASA Goddard Spaceflight Center.
  20. ^ Williams, George E. (1 tháng 2 năm 2000). “Geological constraints on the Precambrian history of Earth's rotation and the Moon's orbit”. Reviews of Geophysics (bằng tiếng Anh). 38 (1): 37–59. doi:10.1029/1999RG900016. ISSN 1944-9208.
  21. ^ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên Zahnle
  22. ^ Scrutton, C. T. (1 tháng 1 năm 1978). Brosche, Professor Dr Peter; Sündermann, Professor Dr Jürgen (biên tập). Periodic Growth Features in Fossil Organisms and the Length of the Day and Month (bằng tiếng Anh). Springer Berlin Heidelberg. tr. 154–196. doi:10.1007/978-3-642-67097-8_12. ISBN 9783540090465.
  23. ^ “Tại sao hành tinh quay?”. Ask an Astronomer (bằng tiếng Anh).
  24. ^ Stevenson, D. J. (1987). “Nguồn gốc Mặt Trăng–Giả thuyết va chạm”. Annual Review of Earth and Planetary Sciences (bằng tiếng Anh). 15 (1): 271–315. Bibcode:1987AREPS..15..271S. doi:10.1146/annurev.ea.15.050187.001415.
Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hiện_tượng_tự_quay_của_Trái_Đất&oldid=26471021”