Нестабильность вращения Земли
Сезонные колебания обычно описывают суммой годовой и полугодовой гармоник. Их амплитуды и фазы от года к году меняются, обнаруживая интересные закономерности. Амплитуда годовой гармоники меняется с характерным временем около шести, а полугодовой - около двух лет. Средняя величина амплитуд годовой и полугодовой гармоник равна соответственно 0.00035 и 0.00032 с.
В 80-е годы астрооптические наблюдения были заменены новыми методами измерений: лазерная локация спутников (ЛЛС) и Луны (ЛЛЛ), системы глобального позиционирования (СГП) и т.д. Точность определения Всемирного времени увеличилась на два порядка. В итоге появилась возможность изучать колебания скорости вращения Земли с периодами до суток, а в отдельные моменты специальных серий наблюдений - до нескольких часов.
На рисунке 3 воспроизведен суточный ход значений отклонений длительности суток в 2000 г. Здесь, помимо сезонных изменений, обусловленных гидроме-теорологическими процессами, хорошо видны приливные колебания скорости вращения Земли. По величине размаха они немного уступают сезонным колебаниям, но их периоды в десятки раз короче сезонных (близки к 14 суткам).
Эффективным инструментом исследования цикличностей является спектральный анализ. Он заключается, во-первых, в представлении изучаемых колебаний в виде суммы элементарных гармоник, и, во-вторых, в выявлении зависимости средних квадратов амплитуд этих гармоник от их частоты или периода, то есть в нахождении спектральной функции.
В приливных колебаниях скорости вращения Земли выделяются составляющие с периодами в год, полгода, 13.7; 27.3; 9.1 суток. Спектральный анализ 350-летнего ряда среднегодовых значений дает максимум спектральной плотности на периоде около 70 лет. Колебание с этим периодом особенно заметно проявлялось в последние 150 лет. В начале XX в. амплитуда 70-летнего колебания достигала 2 месяцев.
Изменяется не только угловая скорость Земли. Наша планета совершает небольшие колебания относительно оси вращения. Поэтому движутся точки, в которых ось пересекает земную поверхность (мгновенные полюса Земли). Они перемещаются по земной поверхности вокруг среднего полюса в направлении вращения Земли, то есть с запада на восток. Траектория движения полюса имеет вид спирали, которая периодически то закручивается, то раскручивается. Для примера на рисунке 4 показана траектория движения мгновенного Северного полюса за 1996-2000 гг. Его максимальное удаление от среднего отмечалось в мае-июле 1996 г. Затем полюс стал закручиваться, и это продолжалось до 2000 г., когда он подошел на минимальное расстояние к центру спирали. Сейчас полюс раскручивается и удаляется от своего среднего положения.
Самое большое удаление мгновенного полюса от среднего не превышает 15 м. Закручивание и раскручивание траектории полюса объясняется тем, что он совершает два периодических движения: свободное или чандлеровское (названо в честь открывшего его в 1891 г. С. Чандлера) с периодом около 14 месяцев и вынужденное - с годовым периодом. Чандлеровское движение полюсов возникает, если ось вращения Земли отклонена от оси ее наибольшего момента инерции. Движение полюсов, вызванное действием на Землю периодических сил атмосферы и гидросферы, называется вынужденным. Период свободного движения зависит не от периода возбуждающей силы, как это характерно для вынужденного движения, а от динамического сжатия и упругих свойств планеты. Сложение этих движений и дает наблюдаемую картину. Анализ координат полюса за последние 110 лет показывает, что вынужденное движение происходит по эллипсу с запада на восток. Величины больших полуосей эллипса колебались в пределах от 3.4 до 2.7 м, малых полуосей - от 2.5 до 1.8 м, эксцентриситетов - от 0.15 до 0.46, а восточные долготы большой полуоси имели значения от 2050 до 1450 ВД.
Немного больше о технологиях >>>
Преобразователь разности давлений Сапфир-22ДД
Описание контура.
Назначение. Технические данные. Устройство и работа. Техническое обслуживание.
Монтаж прибора. Настройка и проверка. Основные неисправности. Техника
безопасности.
Сапфир-22ДД-Ex (датчик
расхода)
В химической
промышленности комплексной механизац ...
Применение световода на уроках физики
Школьник понимает физический опыт только
тогда хорошо, когда он его делает сам. Но еще лучше он понимает его, если сам
делает прибор для эксперимента.
П.Л.Капица
Физический эксперимент... Постановка его на
уроке позволяет учителю не только подробно рассмотреть физические я ...
