ROTATIEBEWEGING VAN DE AARDE: KENMERKEN EN GEVOLGEN - FYSIEK - 2026

De rotatiebeweging van de aarde is degene die onze planeet rond de aardas in west-oostelijke richting uitvoert en duurt ongeveer een dag, namelijk 23 uur, 56 minuten en 3,5 seconden.

Deze beweging, samen met de vertaling rond de zon, zijn de belangrijkste die de aarde heeft. In het bijzonder de rotatiebeweging is zeer invloedrijk in het dagelijkse leven van levende wezens, aangezien er dagen en nachten ontstaan.

Figuur 1. Dankzij de beweging van de aarde blijft het ene gebied verlicht (dag) terwijl het andere 's nachts is. Bron: Pixabay.

Daarom heeft elk tijdsinterval een bepaalde hoeveelheid zonne-verlichting, wat gewoonlijk dag wordt genoemd, en afwezigheid van zonlicht of nacht. De rotatie van de aarde draagt ​​ook temperatuurveranderingen met zich mee, aangezien de dag een periode van opwarming is, terwijl de nacht een afkoelperiode is.

Deze omstandigheden markeren een mijlpaal in alle levende wezens die de planeet bevolken, wat aanleiding geeft tot een veelvoud aan aanpassingen in termen van levensgewoonten. Volgens haar hebben de bedrijven de perioden van activiteit en rust vastgesteld volgens hun gebruiken en beïnvloed door de omgeving.

Het is duidelijk dat de lichte en donkere zones veranderen naarmate er beweging plaatsvindt. Bij het verdelen van 360º dat een omtrek heeft tussen de 24 uur waarop een dag is afgerond, blijkt dat de aarde in 1 uur 15º in west-oost richting heeft gedraaid.

Daarom, als we 15º naar het westen gaan, is het een uur eerder, het tegenovergestelde gebeurt als we naar het oosten reizen.

De rotatiesnelheid van de aarde om zijn eigen as wordt geschat op 1600 km / u op de evenaar, met de daaruit voortvloeiende afname naarmate deze de polen nadert, totdat hij net op de rotatieas verdwijnt.

Kenmerken en oorzaken

De reden dat de aarde om zijn as draait, ligt in de oorsprong van het zonnestelsel. Mogelijk heeft de zon alleen lange tijd doorgebracht nadat de zwaartekracht haar geboorte mogelijk maakte uit de amorfe materie die de ruimte bevolkt. Terwijl het zich vormde, verwierf de zon de rotatie die werd geboden door de primitieve wolk van materie.

Een deel van de materie die aanleiding gaf tot de ster, werd rond de zon samengeperst om de planeten te creëren, die ook hun aandeel hadden in het impulsmoment van de oorspronkelijke wolk. Op deze manier hebben alle planeten (inclusief de aarde) hun eigen rotatiebeweging in west-oost richting, behalve Venus en Uranus, die in tegengestelde richting draaien.

Sommigen geloven dat Uranus in botsing kwam met een andere planeet met een vergelijkbare dichtheid en, als gevolg van de impact, zijn as en draairichting veranderde. Op Venus zou het bestaan ​​van gasvormige getijden kunnen verklaren waarom de draairichting in de loop van de tijd langzaam omkeerde.

Impulsmoment

Angulair momentum is, in rotatie, wat lineair momentum is voor translatie. Voor een lichaam dat rond een vaste as draait, zoals de aarde, wordt de grootte bepaald door:

In deze vergelijking is L het impulsmoment (kg.m ² / s), I is het traagheidsmoment (kg.m ² ) en w is de hoeksnelheid (radialen / s).

Het impulsmoment blijft behouden zolang er geen netto koppel op het systeem inwerkt. In het geval van de vorming van het zonnestelsel worden de zon en de materie die de planeten heeft doen ontstaan, beschouwd als een geïsoleerd systeem, waarop geen kracht een extern koppel veroorzaakte.

Oefening opgelost

Ervan uitgaande dat de aarde een perfecte bol is en zich gedraagt ​​als een star lichaam en met behulp van de geleverde gegevens, moet het rotatiemoment van de aarde worden gevonden: a) rond zijn eigen as en b) in zijn translatiebeweging rond de zon.

Oplossing

a) Eerst moet het traagheidsmoment van de aarde worden beschouwd als een bol met straal R en massa M.

De hoeksnelheid wordt als volgt berekend:

Waarbij T de periode van het uurwerk is, wat in dit geval 24 uur = 86400 s is, dus:

Het impulsmoment van de rotatie om zijn eigen as is:

b) Wat betreft de translatiebeweging rond de zon, kan de aarde worden beschouwd als een puntobject, waarvan het traagheidsmoment I = MR ² _{m is}

In een jaar zijn er 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s, de orbitale hoeksnelheid van de aarde is:

Met deze waarden is het baanimpulsmoment van de aarde:

Gevolgen van de roterende beweging

Zoals hierboven vermeld, is de opeenvolging van dagen en nachten, met hun respectievelijke veranderingen in de uren van licht en temperatuur, het belangrijkste gevolg van de rotatiebeweging van de aarde om haar eigen as. Zijn invloed reikt echter iets verder dan dit doorslaggevende feit:

- De rotatie van de aarde hangt nauw samen met de vorm van de planeet. De aarde is geen perfecte bol zoals een biljartbal. Terwijl het roteert, ontwikkelen zich krachten die het vervormen, waardoor bolling op de evenaar en vervolgens afvlakking aan de polen ontstaat.

- Door de vervorming van de aarde ontstaan ​​op verschillende plaatsen kleine fluctuaties in de waarde van de zwaartekrachtversnelling g. Zo is bijvoorbeeld de waarde van g groter aan de polen dan aan de evenaar.

- Draaibeweging heeft een grote invloed op de verdeling van zeestromingen en heeft een grote invloed op de winden, omdat lucht- en watermassa's afwijkingen van hun traject ervaren, zowel met de klok mee (noordelijk halfrond) als met in de tegenovergestelde richting (zuidelijk halfrond).

- De tijdzones zijn gecreëerd om het verstrijken van de tijd op elke plaats te regelen, aangezien de verschillende delen van de aarde worden verlicht door de zon of verduisterd.

Coriolis effect

Het Coriolis-effect is een gevolg van de rotatie van de aarde. Omdat versnelling in alle rotaties bestaat, wordt de aarde niet als een traagheidsreferentiekader beschouwd, wat nodig is om de wetten van Newton toe te passen.

In dit geval treden de zogenaamde pseudokrachten op, krachten waarvan de oorsprong niet fysiek is, zoals de middelpuntvliedende kracht die de passagiers van een auto ervaren wanneer deze een bocht maakt en voelt dat ze naar één kant worden omgeleid.

Beschouw het volgende voorbeeld om de effecten ervan te visualiseren: er zijn twee personen A en B op een platform die linksom draaien, beide in rust ten opzichte van het platform. Persoon A gooit een bal naar persoon B, maar wanneer de bal de plaats bereikt waar B was, is hij al bewogen en is de bal van richting veranderd over een afstand s achter B.

Figuur 2. Coriolis-versnelling zorgt ervoor dat de bal zijn baan lateraal afbuigt.

De middelpuntvliedende kracht is in dit geval niet verantwoordelijk, deze werkt al vanuit het midden. Dit is de Coriolis-kracht, waarvan het effect is dat de bal lateraal wordt afgebogen. Het komt voor dat zowel A als B verschillende opwaartse snelheden hebben, omdat ze zich op verschillende afstanden van de rotatieas bevinden. De snelheid van B is groter en ze worden gegeven door:

Berekening van Coriolis-versnelling

Coriolis-versnelling heeft aanzienlijke effecten op de beweging van luchtmassa's en dus op het klimaat. Daarom is het belangrijk om er rekening mee te houden om te bestuderen hoe luchtstromen en oceaanstromingen bewegen.

Mensen kunnen het ook ervaren als ze proberen te lopen op een platform dat draait, zoals een bewegende carrousel.

Stel voor het geval dat in de vorige afbeelding wordt getoond, dat geen rekening wordt gehouden met de zwaartekracht en dat de beweging wordt gevisualiseerd vanuit een traagheidsreferentiesysteem, buiten het platform. In dit geval ziet het uurwerk er als volgt uit:

Figuur 3. De lancering van de bal gezien vanuit een traagheidsreferentiesysteem. Het pad dat volgt is rechtlijnig (er wordt geen rekening gehouden met de zwaartekracht).

De afwijking die de bal ondervindt van de oorspronkelijke positie van persoon B is:

Maar R _B - R _A = vt, dan:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Het is een beweging met beginsnelheid 0 en constante versnelling:

een _Coriolis = 2ω .v

Referenties

1. Aguilar, A. 2004. Algemene geografie. 2e. Editie. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Fysica: principes met toepassingen. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Fundamentals of Geophysics. 2e. Editie. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redactioneel Reverte. 37-52.
5. Fysische problemen uit de echte wereld. Coriolis Force. Hersteld van: real-world-physics-problems.com.
6. Waarom draait de aarde? Teruggeplaatst van: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Coriolis effect. Hersteld van: es.wikipedia.org.