Нестабильность вращения Земли
Чандлеровское движение полюса имеет почти круговую траекторию. Оно характеризуется еще большей изменчивостью параметров. Радиус свободного движения обладает амплитудной модуляцией с периодом около 40 лет. Максимальные значения радиуса (9 м) наблюдались в 1915 и 1955 гг., а минимум (2 м) - в 1930 г.
Центр спирали находится в стороне от международного условного начала координат. Причина тому - вековое движение полюса. Если из координат полюса выделить годовую и чандлеровскую составляющие, то останутся координаты среднего полюса. Он тоже смещается. Траектория движения среднего полюса за 1890-2000 гг. изображена на рисунке 4. В течение периода наблюдений средний полюс смещался по сложной зигзагообразной кривой с преобладающим направлением в сторону Северной Америки (меридиан 290° в.д.) со скоростью около 10 см в год.
Природа периодических колебаний. Фигура Земли близка к эллипсоиду вращения. Когда Луна и Солнце не лежат в плоскости земного экватора, их силы притяжения стремятся развернуть планету так, чтобы экваториальные вздутия фигуры располагались по линии, соединяющей центры масс Земли, Луны и Солнца. Но Земля не поворачивается в этом направлении, а прецессирует под действием момента пары сил.
Ось вращения Земли медленно описывает конус вокруг перпендикуляра к плоскости эклиптики (рис. 5). Вершина конуса совпадает с центром планеты. Точки равноденствий и солнцестояний движутся по эклиптике навстречу Солнцу, совершая оборот за 26 тыс. лет (скорость движения -1° за 72 года).
Моменты сил притяжения, действующие на экваториальные вздутия, меняются в зависимости от положения Луны и Солнца по отношению к Земле. Когда эти планеты находятся в плоскости земного экватора, моменты сил исчезают, а когда склонения Луны и Солнца максимальны, то величина момента наибольшая. Вследствие таких колебаний моментов сил тяготения наблюдаются нутации (от лат. nutatio - колебание) оси вращения Земли, складывающиеся из ряда небольших периодических колебаний. Главнейшее из них имеет период 18.6 года - время обращения узлов орбиты Луны. Движение с этим периодом происходит по эллипсу. Большая ось эллипса перпендикулярна направлению прецессионного движения и равна 18".4; малая параллельна ему и равна 13".7. Таким образом, ось вращения Земли описывает на небесной сфере волнообразную траекторию, точки которой находятся на угловом расстоянии в среднем около 23°27' от полюса эклиптики (рис. 5).
Приливные выступы перемещаются по земной поверхности вслед за Луной и Солнцем с востока на запад, то есть в направлении, обратном суточному вращению Земли. Естественно, что при этом в океанах и в Земле возникают силы трения, тормозящие вращение планеты, благодаря чему и происходит вековое замедление вращения Земли. Оценки показывают, что сутки должны удлиняться на 0.003 с за 100 лет. Таким образом, неравномерности вращения Земли, представленные на рисунках, почти не связаны с влиянием приливного трения и вызваны другими причинами.
Земные приливы играют заметную роль в колебаниях скорости вращения с периодами менее месяца. Приливообразующая сила растягивает планету вдоль прямой, соединяющей ее центр с центром возмущающего тела - Луны или Солнца. При этом сжатие Земли увеличивается, когда ось растяжения совпадает с плоскостью экватора, и уменьшается, когда ось отклоняется к тропикам. Момент инерции * сжатой Земли больше, чем недеформированной шарообразной планеты. А поскольку момент импульса Земли (произведение ее момента инерции на угловую скорость) должен оставаться постоянным, то скорость вращения сжатой планеты меньше, чем недеформированной. При движении Луны и системы Земля-Луна, склонения Луны и Солнца, а также расстояния от Земли до Луны и Солнца меняются. Поэтому приливообразующая сила колеблется во времени. Соответствующим образом меняется сжатие Земли, что в конечном итоге и вызывает приливную неравномерность ее вращения. Наиболее значительными из этих изменений скорости вращения планеты являются колебания с полумесячным и месячным периодами.
Немного больше о технологиях >>>
О вращении электрона
Как
известно [1], основанием для введения в физику квантовых постулатов в начале XX
века послужило абсолютное несоответствие результатов ряда фундаментальных
экспериментальных открытий в области микромира устоявшимся воззрениям на
предполагаемые свойства объектов микромира. А и ...
Каталитический этюд
Современное учение о катализе можно
уподобить гигантскому живописному полотну, на котором с большого расстояния
различимы два частично пересекающихся сюжета. Первый включает процессы, с
помощью которых химики стремятся производить то, что давно умела делать
природа. Речь идет в ...
