Вращение Земли вокруг своей оси — это не результат действия какой-то постоянной внешней силы в настоящем времени, а «наследство», оставшееся со времен формирования Солнечной системы. 1. Происхождение из протопланетного диска Около 4,6 миллиардов лет назад Солнечная система представляла собой огромное облако газа и пыли. Под действием гравитации это облако начало сжиматься. По мере сжатия любые, даже самые незначительные случайные движения частиц внутри облака суммировались, заставляя его вращаться. Это явление можно сравнить с фигуристом: когда он прижимает руки к телу, скорость его вращения резко возрастает. Этот физический принцип называется законом сохранения углового момента (момента импульса). Поскольку облако сжималось, оно начинало вращаться всё быстрее и быстрее, превращаясь в плоский вращающийся диск. 2. Формирование планет Земля и другие планеты сформировались из вещества этого диска. Частицы пыли и газа сталкивались и слипались (процесс аккреции). Поскольку исходный диск уже обладал вращательным движением, образовавшиеся из него планеты унаследовали этот импульс. Суммарное вращение всех частиц, составивших Землю, задало ей направление и скорость кручения. 3. Отсутствие сопротивления В космическом вакууме практически отсутствует трение. После того как Земля начала вращаться, не возникло никакой силы, способной её остановить. Согласно первому закону Ньютона, объект сохраняет состояние движения, пока на него не подействует внешняя сила. Поэтому Земля продолжает вращаться по инерции уже миллиарды лет. Факторы, влияющие на вращение сегодня Хотя вращение Земли кажется стабильным, оно постепенно меняется под воздействием внешних факторов:
- Лунные приливы: Гравитация Луны вызывает приливы и отливы. Трение воды об океаническое дно создает своего рода «тормозной эффект». Из-за этого вращение Земли очень медленно замедляется — примерно на 1,7 миллисекунды за сто лет.
- Гигантское столкновение: Существует теория, что на ранних этапах формирования в Землю врезался объект размером с Марс (Тейя). Это столкновение не только привело к образованию Луны, но и могло существенно изменить скорость и наклон земной оси.
- Перераспределение массы: Землетрясения, движение тектонических плит и таяние ледников меняют распределение массы планеты. Когда масса смещается ближе к оси (как руки фигуриста), Земля начинает вращаться чуть быстрее, и наоборот.
Физическая формула Математически сохранение углового момента описывается формулой: Где:
- — угловой момент (константа в замкнутой системе); — момент инерции (зависит от распределения массы); — угловая скорость.
Поскольку угловой момент системы при формировании планеты должен был сохраниться, уменьшение радиуса протопланетного облака привело к возникновению угловой скорости, которую мы наблюдаем сегодня. Я могу подготовить для вас подробный разбор того, почему при таком быстром вращении мы не чувствуем движения и почему центробежная сила не сбрасывает нас в космос.