Нестабильность вращения Земли
* Момент инерции частицы относительно оси вращения Земли равен произведению ее массы на квадрат расстояния до оси. Момент инерции Земли - сумма моментов инерции составляющих ее частиц.
Чем же обусловлена неприливная неравномерность вращения Земли и движение полюсов? Существует много процессов, которые могут влиять на вращение Земли. Это изменения в распределении воздушных масс в атмосфере, снежного и ледяного покровов, осадков и растительности на земной поверхности, смены уровня Мирового океана, взаимодействие ядра и мантии Земли, извержения вулканов, землетрясения, воздействия внешних сил и т.д. Тщательные оценки вклада перечисленных процессов позволили выявить наиболее существенные из них.
В течение года массы воздуха и влаги перераспределяются между материками и океанами, а также между Северным и Южным полушариями. Так, в январе масса воздуха над Евразией на 6х1015 кг больше, чем в июле. От января к июлю из Северного полушария в Южное переносится 4х1015 кг воздуха. В течение зимы происходит накопление снега в северных районах Евразии и Северной Америки. Весной влага возвращается в Мировой океан. Все это меняет момент инерции Земли и сказывается на ее вращении. Оценки показывают, что сезонное перераспределение воздушных и водных масс мало влияет на сезонную неравномерность вращения планеты, но почти полностью обусловливает вынужденное движение полюсов.
Чандлеровское движение должно затухать со временем, так как энергия свободного движения полюсов превращается в Земле в тепло. Отсутствие затухания свободного движения полюса указывает на то, что существуют процессы, непрерывно его поддерживающие. К ним относят землетрясения, электромагнитное взаимодействие ядра и мантии Земли, лунно-солнечную прецессию и т.д.
Исследования последних лет показали, что главная причина сезонной неравномерности вращения Земли - атмосферная циркуляция. В среднем атмосфера движется относительно земной поверхности в низких широтах с востока на запад, а в умеренных и высоких - с запада на восток. Момент импульса преобладающих восточных ветров отрицателен, а западных - положителен. Можно было бы думать, что эти моменты компенсируют друг друга и момент импульса ветров всей атмосферы всегда равен нулю. Однако расчеты показывают, что момент импульса восточных ветров в несколько раз меньше момента импульсов западных ветров. Момент импульса ветров атмосферы составляет в среднем за год +14х1015 кг/м2 с-1. Его величина меняется в течение года от +16.1х1025 кг/м2 с-1 в апреле и ноябре до +10.9х1025 кг/м2 с-1 в августе.
Момент импульса - это физическая величина, которая не может возникать или уничтожаться. Она способна лишь перераспределяться. В рассматриваемом случае перераспределение происходит между атмосферой и Землей. Когда момент импульса атмосферы увеличивается, то есть усиливаются западные ветры или ослабевают восточные ветры, момент импульса Земли уменьшается, то есть замедляется ее вращение. Когда же момент импульса атмосферы уменьшается (ослабевают западные или усиливаются восточные ветры), вращение Земли ускоряется. Степень согласия изменений момента импульса атмосферы и момента импульса Земли в 1958-2001 гг. показан на рисунке 6. Величины отклонений момента импульса Земли взяты с обратным знаком. Видно, что ход обеих кривых совпадает в пределах ошибок наблюдений. Так что суммарный момент импульса планеты и атмосферы остается неизменным.
Немного больше о технологиях >>>
Современный миф
Большинство людей полагают, что теория
эволюции, впервые выдвинутая английским естествоведом-любителем Чарльзом
Дарвином, основана на реальных научных доказательствах, исследованиях и
экспериментах. Между тем, Чарльз Дарвин вовсе не являлся основоположником этой
теории, более т ...
Суперкомпьютеры, доступные всем
Два
раза в год – в июне и ноябре – университеты Мангейма и штата Теннеси вместе с
Национальным научно-исследовательским вычислительным центром при Министерстве
энергетики США публикуют список пятисот самых высокопроизводительных
суперкомпьютеров – Top500, куда включают сведения ...
