ROTATIONSBEWEGUNG DER ERDE: EIGENSCHAFTEN UND FOLGEN - KÖRPERLICH - 2025

Die Rotationsbewegung der Erde ist diejenige, die unser Planet in West-Ost-Richtung um die Erdachse ausführt und die ungefähr einen Tag dauert, insbesondere 23 Stunden, 56 Minuten und 3,5 Sekunden.

Diese Bewegung ist zusammen mit der Übersetzung um die Sonne die wichtigste, die die Erde hat. Insbesondere die Rotationsbewegung hat großen Einfluss auf das tägliche Leben der Lebewesen, da sie Tage und Nächte hervorruft.

Abbildung 1. Dank der Bewegung der Erde bleibt ein Bereich beleuchtet (Tag), während der andere nachts ist. Quelle: Pixabay.

Daher hat jedes Zeitintervall eine bestimmte Menge an Sonnenbeleuchtung, was üblicherweise als Tag bezeichnet wird, und keine Sonneneinstrahlung oder Nacht. Die Rotation der Erde bringt auch Temperaturänderungen mit sich, da der Tag eine Zeit der Erwärmung ist, während die Nacht eine Zeit der Abkühlung ist.

Diese Umstände markieren einen Meilenstein in allen Lebewesen, die den Planeten bevölkern, und führen zu einer Vielzahl von Anpassungen in Bezug auf die Lebensgewohnheiten. Demnach haben die Unternehmen die Tätigkeits- und Ruhezeiten nach ihren Gepflogenheiten festgelegt und von der Umwelt beeinflusst.

Offensichtlich ändern sich die hellen und dunklen Zonen während der Bewegung. Wenn man 360º mit einem Umfang zwischen den 24 Stunden, auf die ein Tag gerundet ist, teilt, stellt sich heraus, dass sich die Erde in 1 Stunde um 15º in West-Ost-Richtung gedreht hat.

Wenn wir uns also 15 ° nach Westen bewegen, ist es eine Stunde früher, und das Gegenteil passiert, wenn wir nach Osten reisen.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre eigene Achse wurde am Äquator auf 1600 km / h geschätzt, mit der daraus resultierenden Abnahme, wenn sie sich den Polen nähert, bis sie sich gerade auf der Rotationsachse aufhebt.

Eigenschaften und Ursachen

Der Grund, warum sich die Erde um ihre Achse dreht, liegt in den Ursprüngen des Sonnensystems. Möglicherweise verbrachte die Sonne eine lange Zeit erst, nachdem die Schwerkraft ihre Geburt aus der amorphen Materie ermöglicht hatte, die den Raum bevölkert. Während der Bildung erwarb die Sonne die Rotation, die die primitive Materiewolke bietet.

Ein Teil der Materie, aus der der Stern entstand, wurde um die Sonne herum verdichtet, um die Planeten zu erschaffen, die auch ihren Anteil am Drehimpuls der ursprünglichen Wolke hatten. Auf diese Weise haben alle Planeten (einschließlich der Erde) ihre eigene Rotationsbewegung in West-Ost-Richtung, mit Ausnahme von Venus und Uranus, die sich in die entgegengesetzte Richtung drehen.

Einige glauben, dass Uranus mit einem anderen Planeten ähnlicher Dichte kollidierte und aufgrund des Aufpralls seine Achse und Drehrichtung änderte. Auf der Venus könnte das Vorhandensein gasförmiger Gezeiten erklären, warum sich die Drehrichtung im Laufe der Zeit langsam umkehrte.

Drehimpuls

Der Drehimpuls ist in Rotation der lineare Impuls für die Translation. Für einen Körper, der sich wie die Erde um eine feste Achse dreht, ist seine Größe gegeben durch:

In dieser Gleichung ist L der Drehimpuls (kg.m ² / s), I das Trägheitsmoment (kg.m ² ) und w die Winkelgeschwindigkeit (Bogenmaß / s).

Der Drehimpuls bleibt erhalten, solange kein Nettodrehmoment auf das System wirkt. Bei der Bildung des Sonnensystems wird die Sonne und die Materie, aus der die Planeten entstanden sind, als isoliertes System betrachtet, auf das keine Kraft ein äußeres Drehmoment verursachte.

Übung gelöst

Unter der Annahme, dass die Erde eine perfekte Kugel ist und sich wie ein starrer Körper verhält und die bereitgestellten Daten verwendet, muss ihr Drehimpuls ermittelt werden: a) um ihre eigene Achse und b) in ihrer Translationsbewegung um die Sonne.

Lösung

a) Zuerst muss das Trägheitsmoment der Erde als Kugel mit Radius R und Masse M betrachtet werden.

Die Winkelgeschwindigkeit wird wie folgt berechnet:

Wobei T die Bewegungsdauer ist, die in diesem Fall 24 Stunden = 86400 s beträgt, daher:

Der Drehimpuls der Rotation um die eigene Achse ist:

b) In Bezug auf die Translationsbewegung um die Sonne kann die Erde als Punktobjekt betrachtet werden, dessen Trägheitsmoment I = MR ² _m beträgt

In einem Jahr gibt es 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s, die Umlaufwinkelgeschwindigkeit der Erde beträgt:

Mit diesen Werten beträgt der Bahndrehimpuls der Erde:

Folgen der Drehbewegung

Wie oben erwähnt, ist die Abfolge von Tagen und Nächten mit ihren jeweiligen Änderungen der Licht- und Temperaturstunden die wichtigste Folge der Rotationsbewegung der Erde um ihre eigene Achse. Ihr Einfluss geht jedoch ein wenig über diese entscheidende Tatsache hinaus:

- Die Erdrotation hängt eng mit der Form des Planeten zusammen. Die Erde ist keine perfekte Kugel wie eine Billardkugel. Während es sich dreht, entwickeln sich Kräfte, die es verformen, was zu einer Ausbeulung am Äquator und einer anschließenden Abflachung an den Polen führt.

- Die Verformung der Erde führt an verschiedenen Stellen zu kleinen Schwankungen des Wertes der Erdbeschleunigung g. So ist beispielsweise der Wert von g an den Polen größer als am Äquator.

- Die Drehbewegung hat großen Einfluss auf die Verteilung der Meeresströmungen und wirkt sich in hohem Maße auf die Winde aus, da die Luft- und Wassermassen sowohl im Uhrzeigersinn (Nordhalbkugel) als auch von ihrer Flugbahn abweichen in die entgegengesetzte Richtung (südliche Hemisphäre).

- Zeitzonen wurden erstellt, um den Zeitablauf an jedem Ort zu regulieren, da die verschiedenen Bereiche der Erde von der Sonne beleuchtet oder abgedunkelt werden.

Corioliskraft

Der Coriolis-Effekt ist eine Folge der Erdrotation. Da bei jeder Rotation eine Beschleunigung vorliegt, wird die Erde nicht als träger Bezugsrahmen betrachtet, was zur Anwendung der Newtonschen Gesetze erforderlich ist.

In diesem Fall treten die sogenannten Pseudokräfte auf, Kräfte, deren Ursprung nicht physikalisch ist, wie beispielsweise die Zentrifugalkraft, die die Fahrgäste eines Autos erfahren, wenn es eine Kurve macht und das Gefühl hat, auf eine Seite umgeleitet zu werden.

Betrachten Sie das folgende Beispiel, um die Auswirkungen zu veranschaulichen: Auf einer Plattform befinden sich zwei Personen A und B im Gegenuhrzeigersinn, die beide in Bezug darauf ruhen. Person A wirft einen Ball zu Person B, aber wenn der Ball die Stelle erreicht, an der B war, hat er sich bereits bewegt und der Ball wird eine Strecke s abgelenkt und geht hinter B vorbei.

Abbildung 2. Die Coriolis-Beschleunigung bewirkt, dass der Ball seinen Weg seitlich ablenkt.

Die Zentrifugalkraft ist in diesem Fall nicht verantwortlich, sie wirkt bereits außerhalb des Zentrums. Dies ist die Coriolis-Kraft, deren Wirkung darin besteht, den Ball seitlich abzulenken. Es kommt vor, dass sowohl A als auch B unterschiedliche Aufwärtsgeschwindigkeiten haben, weil sie sich in unterschiedlichen Abständen von der Rotationsachse befinden. Die Geschwindigkeit von B ist größer und sie sind gegeben durch:

Berechnung der Coriolis-Beschleunigung

Die Coriolis-Beschleunigung hat erhebliche Auswirkungen auf die Bewegung der Luftmassen und beeinflusst somit das Klima. Deshalb ist es wichtig, dies zu berücksichtigen, um zu untersuchen, wie sich Luft- und Meeresströmungen bewegen.

Menschen können es auch erleben, wenn sie versuchen, auf einer rotierenden Plattform wie einem sich bewegenden Karussell zu gehen.

Nehmen wir für den in der vorherigen Abbildung gezeigten Fall an, dass die Schwerkraft nicht berücksichtigt wird und die Bewegung von einem Trägheitsreferenzsystem außerhalb der Plattform visualisiert wird. In diesem Fall sieht die Bewegung folgendermaßen aus:

Abbildung 3. Der Start des Balls von einem Trägheitsreferenzsystem aus gesehen. Der folgende Weg ist geradlinig (die Schwerkraft wird nicht berücksichtigt).

Die Abweichung s, die der Ball von der ursprünglichen Position von Person B erfährt, ist:

Aber R _B - R _A = vt, dann:

s = ω (vt). t = ω vt ²

Es ist eine Bewegung mit Anfangsgeschwindigkeit 0 und konstanter Beschleunigung:

a _Coriolis = 2ω .v

Verweise

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