История вращения Земли началась с момента формирования Солнечной системы около 4,6 миллиардов лет назад. Наша система зародилась из гигантского облака газа и пыли — протопланетного диска. Под действием силы гравитации частицы внутри диска начали сближаться, образуя плотные сгустки материи.

Когда газ и пыль начинали стягиваться под действием гравитации, вся система уже имела момент вращения, похожий на волчок. Этот момент объясняется законом сохранения углового момента. Сжимающаяся материя протопланетного диска ускоряла вращение. В результате Земля, как и другие планеты, сохранила это движение.

Физические законы, определяющие вращение

Закон сохранения углового момента. Это один из ключевых принципов механики, объясняющий, почему Земля продолжает вращаться. После формирования Земля сохраняет начальный угловой момент, так как в космосе практически отсутствует сила трения, способная замедлить ее.

Гравитация и центробежные силы. Вращение Земли вокруг своей оси создает центробежную силу, которая немного компенсирует силу гравитации. Именно благодаря этой компенсации экваториальный радиус Земли больше, чем полярный. Земля слегка приплюснута у полюсов.

Эффект приливного торможения. Луна оказывает гравитационное влияние на Землю, создавая приливы. Однако эти приливы замедляют вращение планеты за счет передачи части ее энергии Луне, что постепенно увеличивает расстояние между Землей и Луной.

Характеристики вращения Земли

Период вращения. Земля делает полный оборот вокруг своей оси за 23 часа, 56 минут и 4 секунды. Это называется звездными сутками. Однако из-за движения Земли вокруг Солнца солнечные сутки (время от восхода до восхода) составляют ровно 24 часа.

Скорость вращения. У экватора скорость вращения Земли составляет около 1670 км/ч. На более высоких широтах скорость уменьшается: например, на широтах, на которых расположен Санкт-Петербурге, эта скорость порядка 800 км/ч.

Наклон оси. Земля вращается под углом 23,5° относительно плоскости своей орбиты, благодаря чему возникает смена времен года.

Интересные факты о вращении

День в прошлом был короче. На ранних этапах своей истории Земля вращалась значительно быстрее. Примерно 1,4 миллиарда лет назад день длился всего около 18 часов. Это связано с тем, что Луна тогда находилась ближе к Земле, а приливное торможение было сильнее.

Луна постепенно удаляется. Луна каждый год отдаляется от Земли примерно на 3,8 см. Это уменьшает ее приливное воздействие, но замедление вращения Земли продолжается, хотя и очень медленно — примерно на 1,8 миллисекунды за столетие.

Рекордная замедленность и ускорение. В 2020 году ученые зафиксировали самое быстрое вращение Земли за последние десятилетия: планета сделала оборот на миллисекунду быстрее. Это явление связано с перераспределением массы в недрах планеты и таянием льдов.

Влияние вращения на природу. Если бы Земля вращалась быстрее, это могло бы привести к катастрофическим ураганам, так как центробежная сила увеличилась бы. Если же она остановилась бы, сутки длились бы 365 дней, а климат стал бы крайне экстремальным.

Почему скорость вращения Земли менялась?

Геологические процессы. Сдвиг континентов, извержения вулканов, перераспределение массы внутри Земли могут немного влиять на скорость ее вращения.

Таяние ледников. Глобальное потепление и уменьшение массы льда на полюсах перераспределяют массу планеты, изменяя ее угловую скорость.
Астрономические факторы. Лунное приливное торможение — основной фактор замедления. Но влияние оказывает также гравитационное воздействие других планет Солнечной системы.

Сравнение скорости вращения в прошлом и настоящем

4,5 миллиарда лет назад

В первые миллионы лет после формирования Земля вращалась так быстро, что сутки длились всего около 6 часов.
1,4 миллиарда лет назад

День удлинился до 18 часов, что связано с началом интенсивного приливного торможения.
Современность

Сутки составляют 24 часа, но постепенно удлиняются. Ежегодное увеличение длительности суток на доли миллисекунды фиксируется с помощью атомных часов.

Вращение Земли — не только фундаментальный физический процесс, но и удивительное явление, тесно связанное с историей нашей планеты и жизнью на ней. Оно подчиняется строгим законам физики, но постоянно изменяется под влиянием внутренних и внешних факторов.

Наблюдая за вращением Земли, ученые понимают, насколько тесно связаны космические явления и процессы внутри планеты. Это заставляет нас задуматься о хрупкости и уникальности нашей планеты в огромной Вселенной.