Какие последствия будет иметь ускорение либо замедление вращения земли

Мы используем файлы cookie

Только с ними все в интернете работает так, как нужно 🍪


Движение искусственного спутника Земли по геостационарной орбите с первой космической скоростью

Анализ первой и второй космической скорости по Исааку Ньютону. Снаряды A и B падают на Землю. Снаряд C выходит на круговую орбиту, D — на эллиптическую. Снаряд E улетает в открытый космос.


Последствия изменения скорости вращения Земли

В рассказе Герберта Уэллса Чудотворец главный герой магическим способом умудряется остановить вращение Земли вокруг оси, что повлекло за собой исключительно тяжелые последствия для всего мира (ликвидировать которые тоже пришлось с помощью магии). Так или иначе, для того, чтобы хотя бы не остановить, а немного замедлить нашу планету, необходимо событие катастрофического характера вроде падения крупного астероида, причем он должен ударить Землю по касательной в районе экватора, да еще и в четко определенном направлении. Понятно, что последствия торможения вращения планеты в таком случае стали бы малозаметны на фоне огромных разрушений, вызванных таким падением.


Изменение скорости вращения Земли

На самом деле скорость осевого вращения Земли постоянно меняется: на нее влияют сезонные ветра, океанические течения, намерзание и таяние ледников, движение тектонических плит и, конечно, постепенно тормозящие это вращение приливные силы со стороны Солнца и Луны, которые вызывают удлинение суток на 1,7 миллисекунды за столетие. Почему столь мощные факторы имеют в итоге такие скромные результаты? Хотя бы потому, что момент инерции нашей планеты (мера инертности вращательного движения) действительно огромен — его оценивают в 3,7×10³⁷ кг×м². Чтобы ощутимо изменить этот параметр, нужно приложить неимоверные усилия. Но человечество это уже постепенно делает, о чем мы поговорим ниже.


Долгосрочные последствия изменения скорости вращения Земли

А теперь попробуем представить, что нам все же удалось одномоментно увеличить или снизить скорость вращения Земли на одну двадцать четвертую. Какие это будет иметь долговременные последствия для нас?

Экваториальный потоп

В случае ускорения вращения нашей планеты первыми это почувствуют — вернее, просто увидят — жители приэкваториальных районов. В результате увеличения центробежной силы уровень воды в океане там поднимется на десятки метров. Также гораздо выше станут приливы (из-за увеличения нагонной скорости приливных волн), а во время отливов вода по той же причине будет отступать сильнее. В морское дно превратится значительная часть Южной Америки, экваториальной Африки, север Австралии, множество островов Индонезии и Карибского бассейна.

Последствия ускорения и замедления вращения Земли

В умеренных широтах уровень океана почти не изменится, а нагонный эффект приливов будет менее выражен. Соответственно в приполярных областях вода опустится за счет оттока к экватору, освободив много новых территорий. Если же Землю, наоборот, затормозить, все перечисленные явления будут наблюдаться с обратным знаком: воды Мирового океана перетекут от экватора к полюсам, а разница между приливами и отливами в среднем станет меньше.

Тектонические аномалии

На первый взгляд может показаться, что ускоренное вращение Земли создаст на экваторе более мощную центробежную силу, которая частично скомпенсирует силу тяжести и сделает все легче. Это не совсем так: в нынешних условиях величина такой компенсации составляет примерно половину процента ускорения свободного падения и может быть зарегистрирована разве что достаточно чувствительными приборами. Если ускорить земное вращение таким образом, чтобы сутки сократились на час, дополнительное облегчение будет совсем несущественным.

Какие последствия будет иметь ускорение либо замедление вращения земли

Болезнь путешественников

Первые несколько недель или даже месяцев после внезапного ускорения Земли все человечество, кроме обитателей приполярных областей (если это произойдет в эпоху солнцестояний), будет привыкать к новому временному ритму, сталкиваясь с более ранним ежедневным восходом Солнца. Это будет похоже на сильно растянутые во времени ощущения путешественников, совершивших быстрый переезд или перелет в восточном направлении. Такие же страдания будет испытывать и остальная земная биосфера. Но на самом деле это станет одним из наиболее легких последствий изменения скорости вращения планеты, к которому мы наконец приспособимся.

Интересно, что замедление вращения мы переживем с гораздо меньшими стрессами: как показывает практика, переезд на запад человек воспринимает значительно лучше. Эксперименты по выживанию в пещерах, без доступа к солнечному свету и привязки к часам, продемонстрировали, что земные биологические виды (с людьми включительно) постепенно начинают жить по растянутому графику и чувствуют себя в таких условиях абсолютно естественно.

Сюрпризы погоды

Вращение Земли играет большую роль в климатических процессах. Циклоны и антициклоны закручиваются в спирали благодаря силе Кориолиса, являющейся следствием вращательного движения. Если наша планета начнет крутиться быстрее, все эти явления получат дополнительный источник энергии, они будут нести большие массы воды, а воздушные потоки в них будут разгоняться еще сильнее. В итоге мы получим учащение ураганов и тайфунов, увеличение нанесенного ими ущерба (включая человеческие жертвы), бури и торнадо будут возникать в тех местах, где они раньше не встречались.

Какие последствия будет иметь ускорение либо замедление вращения земли

Спиральная структура циклонов и антициклонов определяется влиянием силы Кориолиса, возникающей благодаря осевому вращению планеты

Влияние замедления вращения Земли

На первый взгляд, при замедлении осевого вращения нашей планеты все должно происходить наоборот, но это чревато другими неприятностями. Увеличение продолжительности суток повлечет за собой удлинение их светлой и темной части, за счет чего земная поверхность будет сильнее нагреваться днем и охлаждаться ночью. Большая амплитуда температурных колебаний приведет к усилению ветров, участятся ночные ливни и туманы, пострадает водный баланс многих регионов. Существенно изменится общая карта ветров и океанских течений. И это, в отличие от предыдущего абзаца, не голое теоретизирование: очень похоже, что все указанные проблемы действительно ждут человечество в будущем (хоть и достаточно отдаленном), поэтому готовиться к ним следует уже сейчас.

Технические проблемы

Очевидно, изменение скорости вращения Земли заставит нас полностью поменять графики движения транспорта, расписания поездов и самолетов, космических запусков, внести существенные коррективы в системы спутниковой навигации, полностью изменить расчетные моменты астрономических событий (а для многих из них — например, солнечных затмений — это означает изменение места видимости). Придется перевести на другую орбиту геостационарные спутники. Если мы оставим продолжительность суток равной традиционным 24 часам — мы должны будем пересмотреть величину такой базовой единицы, как секунда, а вместе с ней — всю международную систему мер.

Гравитация Луны и Солнца

Гравитация Луны и в меньшей мере Солнца образует на Земле два приливных горба, ориентированных примерно вдоль направления на притягивающее тело. Вращательное движение нашей планеты постоянно тянет их вперед. Их взаимодействие с неровностями земной поверхности отнимает кинетическую энергию и вызывает замедление вращения (часть энергии передается Луне, за счет чего она постепенно удаляется от нас).

Приливные гидроэлектростанции

В 70-х годах прошлого века человечество начало активно возводить приливные гидроэлектростанции как зеленую альтернативу источникам электричества, работающим на ископаемом топливе. Поначалу эта альтернатива выглядела привлекательной, но специалисты заметили, что приливную энергию нельзя считать возобновляемой: электростанции отбирают кинетическую энергию нашей планеты и ускоряют ее торможение относительно естественного положения вещей, когда ее постепенно тормозит гравитация Солнца и Луны без вмешательства человека. А это может иметь печальные последствия для наших потомков.

Влияние уменьшения скорости вращения Земли

Как уже упоминалось, уменьшение скорости вращения приведет к большей продолжительности дня и ночи, а значит, земная поверхность будет сильнее нагреваться в светлое время суток и охлаждаться в темное.

Когда сутки станут длиннее примерно на три часа, разница между дневной и ночной температурой даже в умеренных широтах превысит 50°C, и жизнь на Земле вынуждена будет спрятаться в океаны либо искусственные подземные укрытия.

Согласно прогнозам, это произойдет примерно через 600 млн лет (по крайней мере, именно столько ушло на замедление Земли с 21-часовых суток до современного состояния — об этом убедительно свидетельствуют археологические находки).

Но если мы будем последовательно увеличивать вычитание вращательного момента нашей планеты, пытаясь за счет приливных электростанций покрыть хотя бы половину нарастающих энергетических потребностей человечества, этот солидный временной интервал сократится на сотню миллионов лет.

Стоит ли делать такой сомнительный подарок своим потомкам, даже очень далеким?

Рассмотрение различных сценариев

Конечно, полмиллиарда лет — это тоже немало, за это время многое может измениться и пойти не так, как предусмотрено расчетами. Помимо сверхпланового увеличения продолжительности суток существует еще множество угроз существованию Земли и человеческой цивилизации.

Приведенный пример призван лишний раз продемонстрировать, насколько сложна экосистема планеты (и Солнечной системы в целом) и сколько факторов мы должны учесть, прежде чем осуществим серьезное вмешательство в нее.

Технологические возможности человечества постоянно растут, а вместе с ними растет и наша ответственность за судьбу мира.

Поэтому перед тем, как раскручивать или тормозить Землю, следует тщательно взвесить, так ли уж оно нам необходимо и не окажемся ли мы в ситуации чудотворца из рассказа Герберта Уэллса.

Динамика. Характер изменения

Динамика. Характер изменения

Демидова М.Ю. Физика единый государственный экзамен. — Москва: Издательство Национальное образование, 2023. — 400 с. Материалы публикуются в учебных целях

Влияние перехода спутника Земли на движение

В результате перехода спутника Земли с одной круговой орбиты на другую центростремительное ускорение уменьшается. Как изменяются в результате этого перехода скорость движения спутника и период его обращения вокруг Земли?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. увеличивается

  2. уменьшается

  3. не изменяется

Скорость движения спутника по орбитеПериод обращения спутника вокруг Земли
22

Скорость уменьшается, радиус увеличивается, значит, период обращения увеличивается

На экзамене это задание принесло бы тебе 2/2 баллов.

Какие последствия будет иметь ускорение либо замедление вращения земли

Удалить курс из корзины?

Этот курс можно приобрести только с помощью менеджера или преподавателя. Уверен, что хочешь удалить его из корзины?

Введите больше 6 символов

Зарегистрируйся и Демо мастер-группы на по любимым предметам .

Какие последствия будет иметь ускорение либо замедление вращения земли

Как тебя зовут?

Введите не меньше 2 символов

Привяжем номер телефона

Теперь нужно подтвердить номер – введи код из СМС

Почти закончили! Теперь нужно создать надежный пароль

Немного о тебе

В какой класс ты переходишь?

Укажи, какие предметы будешь или хочешь сдавать

Пополнение счёта

К сожалению, данный курс заблокирован. Необходимо внести доплату

Этот урок не входит в

Можешь приобрести полный курс, чтобы получить доступ ко всему содержимому.

Тебе стали доступны демо-курсы. Смотри вебы, делай домашки – следующие 10 дней у тебя безграничный доступ. Курсы доступны в разделе “Мое обучение”.

Вывод средств

Ваше задание подтверждено!

Теперь вы можете приступить к следующему уроку курса по математике

Подтверждение замены

Для смены номера телефона мы отправили Вам код по СМС, введите его в поле ниже.

Ты включаешь автопродление – 25-го числа каждого месяца доступ к купленным курсам будет автоматически продлеваться. Деньги будут списываться с одной из привязанных к учетной записи банковских карт. Управлять автопродлением можно из раздела "Финансы"

Для активации регулярного платежа мы спишем небольшую сумму с карты и сразу её вернем

Вы дествительно хотите отменить автопродление?

Благодарим за покупку!

В ближайшее время курс будет доступен в разделе Моё обучение

Материалы будут доступны за сутки до начала урока

Чат будет доступен после выдачи домашнего задания

Укажите вашу электронную почту

Вычисление и понимание

В инерциальной системе отсчёта на объект, движущийся по круговой орбите вокруг Земли, будет действовать только одна сила — сила тяготения Земли. При этом движение объекта не будет ни равномерным, ни равноускоренным. Происходит это потому, что скорость и ускорение (величины не скалярные, а векторные) в данном случае не удовлетворяют условиям равномерности/равноускоренности движения — то есть движения с постоянной (по величине и направлению) скоростью/ускорением. Действительно — вектор скорости будет постоянно направлен по касательной к поверхности Земли, а вектор ускорения — перпендикулярно ему к центру Земли, при этом по мере движения по орбите эти векторы постоянно будут менять своё направление. Поэтому в инерциальной системе отсчёта такое движение часто называют «движение по круговой орбите с постоянной по модулю скоростью».

где — масса объекта, — его ускорение, — гравитационная постоянная, — масса планеты, — радиус орбиты.

Отсюда для первой космической скорости следует

Радиус орбиты складывается из радиуса планеты и высоты над её поверхностью . Соответственно, последнее равенство можно представить в виде

Подставляя численные значения для орбиты, расположенной вблизи поверхности Земли (h ≈ 0, M = 5,97·1024 кг, R0 = 6 371 000 м (радиус указывается в метрах), G=6.67·10^-11 м³·кг⁻¹·с⁻²), получаем

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *