RItQiuw0LzNDr1

Animacja przedstawia w 24 sekundy ruch obrotowy Ziemi, jaki wykonuje ona w ciągu 24 godzin. Na ekranie Ziemia widoczna z przestrzeni kosmicznej. Niebieski kolor na powierzchni Ziemi wskazuje na oceany i morza. Zielony, żółty i brązowy kolor to kontynenty. Ziemia przechylona w prawo. Na dole globu widoczna Antarktyda pokryta białym lądolodem. Białe przeźroczyste smugi to chmury. Ziemia obraca się cały czas w prawo. Z zachodu na wschód. W lewym dolnym rogu licznik czasu. Licznik pokazuje czas jednego pełnego obrotu.

Animacja przedstawia w 24 sekundy ruch obrotowy Ziemi, jaki wykonuje ona w ciągu 24 godzin. Na ekranie Ziemia widoczna z przestrzeni kosmicznej. Niebieski kolor na powierzchni Ziemi wskazuje na oceany i morza. Zielony, żółty i brązowy kolor to kontynenty. Ziemia przechylona w prawo. Na dole globu widoczna Antarktyda pokryta białym lądolodem. Białe przeźroczyste smugi to chmury. Ziemia obraca się cały czas w prawo. Z zachodu na wschód. W lewym dolnym rogu licznik czasu. Licznik pokazuje czas jednego pełnego obrotu.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Animacja przedstawia w 24 sekundy ruch obrotowy Ziemi, jaki wykonuje ona w ciągu 24 godzin. Na ekranie Ziemia widoczna z przestrzeni kosmicznej. Niebieski kolor na powierzchni Ziemi wskazuje na oceany i morza. Zielony, żółty i brązowy kolor to kontynenty. Ziemia przechylona w prawo. Na dole globu widoczna Antarktyda pokryta białym lądolodem. Białe przeźroczyste smugi to chmury. Ziemia obraca się cały czas w prawo. Z zachodu na wschód. W lewym dolnym rogu licznik czasu. Licznik pokazuje czas jednego pełnego obrotu.

1. W jakim kierunku i z jaką prędkością obraca się Ziemia?

R1NsaMvb8MpCv1

Nagranie wideo przedstawia ruch obrotowy Ziemi. Na ekranie Ziemia widoczna z przestrzeni kosmicznej. Niebieski kolor na powierzchni Ziemi wskazuje na oceany i morza. Zielony kolor i żółty to kontynenty. Białe przeźroczyste smugi to chmury. Ziemia obraca się cały czas w prawo. Z zachodu na wschód.

Nagranie wideo przedstawia ruch obrotowy Ziemi. Na ekranie Ziemia widoczna z przestrzeni kosmicznej. Niebieski kolor na powierzchni Ziemi wskazuje na oceany i morza. Zielony kolor i żółty to kontynenty. Białe przeźroczyste smugi to chmury. Ziemia obraca się cały czas w prawo. Z zachodu na wschód.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Nagranie wideo przedstawia ruch obrotowy Ziemi. Na ekranie Ziemia widoczna z przestrzeni kosmicznej. Niebieski kolor na powierzchni Ziemi wskazuje na oceany i morza. Zielony kolor i żółty to kontynenty. Białe przeźroczyste smugi to chmury. Ziemia obraca się cały czas w prawo. Z zachodu na wschód.

Żyjąc na powierzchni Ziemi, trudno bezpośrednio obserwować ruchy naszej planety. Zauważamy jednak pozorny ruch Słońca ze wschodu na zachód, co jest konsekwencją ruchu obrotowego Ziemiruch obrotowy Ziemi (ruch wirowy Ziemi)ruchu obrotowego Ziemi dookoła własnej osi z zachodu na wschód. Pełen obrót trwa ok. 23 godzin 56 minut i 4 sekund. Czas ten nazywamy dobą gwiazdowądoba gwiazdowadobą gwiazdową. Bardziej nam znana jest tzw. doba słonecznadoba słonecznadoba słoneczna, która trwa kilka minut dłużej, niemal dokładnie 24 godziny. Jest to czas, jaki upływa między dwoma kolejnymi momentami południa słonecznegopołudnie słonecznepołudnia słonecznego. Doba słoneczna jest zatem dłuższa od doby gwiazdowej. Wynika to z faktu, że Ziemia jednocześnie obraca się wokół własnej osi i obiega Słońce (patrz: Ruch obiegowy Ziemi). Aby nad danym punktem na powierzchni naszej planety – np. miejscem, w którym mieszkamy – po pełnym obrocie doszło do kolejnego górowania Słońca, Ziemia musi obrócić się wokół własnej osi o niemal 1° więcej niż 360°.

RYwsJPN1T6ibe1

Ilustracja przedstawia zjawisko obracania się Ziemi wokół własnej osi oraz jej obiegu wokół Słońca. Po lewej stronie Słońce. Żółto pomarańczowa kula. Po prawej stronie, naprzeciw Słońca, dwie ilustracje kuli ziemskiej. Pozioma strzałka biegnie dokładnie w połowie ilustracji. Początek strzałki znajduje się na orbicie Ziemi. Grot strzałki wskazuje Słońce. Powyżej linii napis: południe w Patagonii. Powyżej ta sama kula Ziemska. Orbita w kształcie półkola. Powyżej napis: Ziemia dobę później. Na lewo strzałka wskazująca Słońce. Powyżej strzałki czerwona linia. Początek linii i strzałki wychodzi z tego samego punktu na orbicie Ziemi. Kąt pomiędzy strzałką a czerwoną linią to jeden stopień. Powyżej informacja: południe w Patagonii dobę później. Tło ilustracji czarne.

Prędkość obrotu Ziemi jest oczywista, gdy podajemy ją w miarach kątowych. Prędkość kątowaprędkość kątowaPrędkość kątowa to wielkość kąta zakreślonego przez dany punkt leżący na powierzchni Ziemi podczas ruchu po okręgu w jednostce czasu.
W przypadku Ziemi prędkość kątowa ma stałą wartość 360°/24h.

Trudniej jest podać prędkość liniowąprędkość liniowaprędkość liniową, czyli odległość pokonywaną przez punkt leżący na powierzchni Ziemi w jednostce czasu. Ta zależy bowiem od szerokości geograficznej, na której dany punkt leży. Im bliżej równika, tym równoleżniki są dłuższe, przez co prędkość liniowa jest większa. To dlatego mieszkańcy Polski poruszają się z prędkością ok. 1000 km/h, czyli 667 km/h wolniej od mieszkańców rejonów równikowych, którzy w tej samej jednostce czasu muszą pokonać znacznie dłuższą odległość liniową.

R5Ipums75Lc7b1

Ilustracja przedstawia kulę Ziemską. Na kuli są lekko zaznaczone południki i równoleżniki. Na powierzchni kuli kolor niebieski wskazuje powierzchnię oceanów i mórz. Powierzchnia kontynentów biała. Granice poszczególnych państw zarysowane czarną linią. Dokładnie w połowie, poziomo, kulę dzieli czarna linia równika. Powyżej pogrubiony równoleżnik pięćdziesiąt stopni szerokości geograficznej północnej przebiegający przez Europę i Polskę. Południk piętnasty długości geograficznej wschodniej jest pogrubiony. Przebiega przez zachodnie krańce Polski. W miejscu przecięcia tego południka z równikiem czarna strzałka skierowana grotem w prawo. Strzałka pokrywa linię równika na długości około dwóch centymetrów. Poniżej informacja: tysiąc sześćset sześćdziesiąt siedem kilometrów, ukośnik, na godzinę. W miejscu przecięcia pogrubionego południka z pogrubionym równoleżnikiem także znajduje się strzałka z grotem skierowanym w prawo. Strzałka pokrywa linię równoleżnika na długości około jednego centymetra. Poniżej informacja: tysiąc kilometrów, ukośnik, na godzinę. Na biegunie północnym czarny punkt. Przy nim napis: zero kilometrów, ukośnik, na godzinę.

2. Co to jest gnomon i jak za jego pomocą obserwować pozorną wędrówkę Słońca nad widnokręgiem?

Pozorny ruch Słońca nad widnokręgiem jest pośrednim dowodem na ruch obrotowy Ziemi. Możemy go zaobserwować każdego dnia.

Sposobem na uniknięcie niebezpieczeństwa uszkodzenia wzroku podczas śledzenia pozornego ruchu Słońca jest obserwacja cienia rzucanego przez przedmioty oświetlone bezpośrednimi promieniami słonecznymi. Obserwując cień, wnioskujemy o pozornym ruchu Słońca. Każdy stosunkowo cienki, prosty i pionowy pręt wbity w ziemię staje się gnomonemgnomongnomonem, czyli przyrządem, którego cień wyznacza położenie Słońca. Długość i kierunek cienia gnomonu określają wysokość Słońca i jego azymut. Określając kierunki na podstawie cienia rzucanego przez gnomon, trzeba pamiętać, że w Polsce i na całym obszarze półkuli północnej poza strefą międzyzwrotnikową Słońce góruje zawsze po południowej stronie nieba. Rzucany wówczas przez gnomon w południe cień jest najkrótszy i wskazuje dokładnie kierunek północny. Wnioskujemy z tego, że nastąpił moment górowania Słońcagórowanie Słońcagórowania Słońca (moment południa słonecznego). Położenie Słońca na niebie wskazuje wtedy kierunek południowy. Przedłużenie linii, jaką wyznacza wówczas cień gnomonu, jest południkiem miejscowympołudnik miejscowypołudnikiem miejscowym punktu, w którym wbity jest gnomon. Tylko dwukrotnie w ciągu roku (21 marca i 23 września) Słońce wschodzi dokładnie na wschodzie i zachodzi dokładnie na zachodzie. Gdyby udało się wówczas zaobserwować cień gnomonu w momencie wschodu lub zachodu Słońca, to przedłużenie linii tego cienia byłoby równoleżnikiem miejscowymrównoleżnik miejscowyrównoleżnikiem miejscowym, gdyż cień gnomonu wskazywałby kierunek wschód‑zachód.
Kierunki geograficzne za pomocą gnomonu można jednak bez trudu wyznaczać i w inne dni. Moment, w którym gnomon rzuca najkrótszy cień, wskazuje północ (N). W przeciwnym kierunku jest zatem południe (S). Pod kątem 90° w lewo od gnomonu jest zachód (W), a 90° w prawo jest wschód (E).

RcT5oyvTH0gik1

Ilustracja przedstawia fragment podłoża terenu w postaci cienkiego prostopadłościanu, krótszym bokiem do obserwatora. Powierzchnię przecinają dwie białe linie. Groty na końcach linii odpowiednio wskazują główne kierunki geograficzne. Litera N – północ, S – południe, W – zachód, E – wschód. Wzdłuż linii biegnącej na kierunku północ-południe napis: południk miejscowy. W miejscu przecięcia linii znajduje się wbity pionowo słupek. To gnomon. Cień gnomona pokrywa się z pionową linią biegnącą na północ. Powyżej prostopadłościanu żółte Słońce. Od Słońca przez górny koniec gnomona do końca cienia gnomona biegnie linia. To promień Słońca. Kąt pomiędzy cieniem a linią promienia Słońca to kąt wysokości Słońca nad horyzontem.

W obszarze między zwrotnikami dwukrotnie w ciągu roku występuje zjawisko górowania Słońca w zeniciezenitzenicie. Na równiku ma to miejsce 21 marca i 23 września. Na zwrotniku Raka Słońce w zenicie występuje tylko 22 czerwca, a na zwrotniku Koziorożca tylko 22 grudnia. Gdy Słońce góruje w zenicie, to gnomony w ogóle nie rzucają cienia.

Trzeba pamiętać, że w Polsce i na całym obszarze półkuli północnej poza strefą międzyzwrotnikową Słońce góruje zawsze po południowej stronie nieba. Natomiast w strefie międzyzwrotnikowej obu półkul przez część roku Słońce góruje po północnej stronie, a przez część po południowej. Na pozostałej części półkuli południowej Słońce przez cały rok góruje po północnej stronie nieba, a rzucany wówczas przez gnomon cień wskazuje kierunek południowy.

3. Konsekwencje ruchu obrotowego Ziemi

Wiemy już, że pozorny ruch Słońca po sferze niebieskiejsfera niebieskasferze niebieskiej jest spowodowany ruchem obrotowym Ziemi. Ruch ten niesie ze sobą jednak jeszcze kilka innych konsekwencji dla naszej planety, środowiska geograficznego i wszystkich istot żywych, w tym dla człowieka. Jedną z najbardziej oczywistych jest następstwo dnia i nocy. W trakcie każdej doby część Ziemi przez pewien czas zwrócona jest ku Słońcu i wówczas na tym obszarze panuje dzień. Następnie odwraca się od niego i wtedy na zacienionym obszarze zapada noc. Jednocześnie inna część kuli ziemskiej obraca się ku Słońcu i rozpoczyna się tam dzień.

Inną konsekwencją ruchu obrotowego jest istnienie czasu słonecznegoczas słoneczny (miejscowy)czasu słonecznego (miejscowego). W tym samym momencie na jednym z południków jest południe słoneczne, po przeciwnej stronie kuli ziemskiej – północ, a na innych wszystkie pozostałe pory dnia i nocy.

Trudnym do obserwacji, ale naukowo udowodnionym skutkiem ruchu obrotowego jest także niewielkie spłaszczenie Ziemi na biegunach wynikające z działania siły odśrodkowej, powodującej, że Ziemia nie ma kształtu kuli.

Zjawisko to można wyjaśnić na przykładzie wielkich rzek, których prawe brzegi na półkuli północnej i lewe brzegi na półkuli południowej są bardziej podmywane przez wodę.
Jeśli rzeka płynie z południa na północ (na półkuli północnej), to woda w niej porusza się z okolicy, gdzie prędkość liniowa obracającej się (z zachodu na wschód) Ziemi jest większa, do miejsca, gdzie prędkość liniowa jest mniejsza. Ale woda nie jest sztywno związana z Ziemią i, płynąc na północ, zachowuje swoją większą prędkość liniową zwróconą oczywiście z zachodu na wschód, co w efekcie powoduje silniejsze podmywanie prawego (wschodniego) brzegu.
Jeśli rzeka płynie z północy na południe (na półkuli północnej), to oznacza, że woda w niej porusza się z okolicy o mniejszej tym razem prędkości liniowej do miejsca o prędkości większej. Stara się zachować mniejszą prędkość, ale brzegi rzeki poruszają się szybciej (z zachodu na wschód). Zatem teraz prawy (zachodni) brzeg rzeki będzie „pchał” wodę, a woda, oddziałując na niego, będzie go bardziej podmywała.
Na półkuli południowej zjawisko występuje analogicznie tylko odwrotnie.

RSaErg1Eqy6mP1

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Na powierzchni kuli zaznaczone są równoleżniki. Równoleżniki poziomo otaczają kulę ziemską. Dwa równoleżniki znajdują się powyżej równika i dwa poniżej równika. Przez środek Ziemi przebiega pionowa linia. To oś Ziemi. Na górze osi kierunek północny. Litera N. Na dolnym końcu osi litera S. Kierunek południowy. Na obu końcach osi zaznaczone są strzałki w postaci niedomkniętych okręgów wskazujące kierunek obrotu kuli ziemskiej. Na powierzchni kuli zaznaczone w kilku miejscach małe strzałki skierowane w dół i w górę. Groty wskazują odchylenie toru ruchu pod wpływem siły Coriolisa.

Podobnie jak woda w wielkich rzekach także wiatry na półkuli północnej będą spychane w prawo, a na półkuli południowej – w lewo. Inną konsekwencją działania siły Coriolisa jest kierunek wirowania powietrza w cyklonach. Na półkuli północnej wirują one przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a na półkuli południowej zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Podsumowanie

• Ziemia obraca się wokół własnej osi o 360° w ciągu ok. 24 godzin.

• Pozorna wędrówka Słońca po niebie jest widoczną codziennie konsekwencją ruchu obrotowego Ziemi.

• Gnomon umożliwia nam przeprowadzenie wielu obserwacji astronomicznych.

• Następstwo dnia i nocy, zróżnicowanie czasu słonecznego, spłaszczenie kuli ziemskiej i siła Coriolisa są konsekwencjami dowodzącymi ruchu obrotowego Ziemi.

Słowniczek

Zadania