Den Jordens rotation er bevægelsen af Jorden om sig selv rundt om aksen af de geografiske poler , der forbinder den nordlige Pole til Sydpolen . Det blev anført for første gang ved astronom græske Philolaus , den V th århundrede f.Kr.. J.-C.
Derudover drejer jorden sig, ligesom enhver planet i solsystemet , rundt om solen i en bevægelse kaldet revolution . I tilfælde af Jorden er det denne bevægelses periode, det vil sige varigheden af en fuldstændig revolution omkring solen, der definerer et år. I himmelmekanik og mere generelt i fysik defineres revolutionen som "en rotation omkring et fjernt objekt", Jordens roterende bevægelse omkring solen kaldes ofte " oversættelse ", men dette udgør et misbrug af sprog: en translationel bevægelse bevæger alle punkterne i et geometrisk objekt den samme afstand , i samme retning og i samme retning, hvilket ikke er tilfældet for Jorden. Denne orbitale bevægelse er meget forskellig fra Jordens rotation, som vil blive diskuteret.
Jordens rotation omkring sin akse er en kompleks bevægelse, hvis hovedkomponent er en rotation, der udføres i gennemsnit på 23 timer og 56 minutter, 4,1 sek . Rotationsaksen er skråtstillet på ekliptikken med et gennemsnit på 23 ° 26 ' ; denne tilbøjelighed er årsagen til årstiderne .
Hvis vi ved tanke ser på Jorden fra et meget fjernt punkt i retning mod nord, er Jordens rotation mod øst i den direkte retning, det vil sige i den modsatte retning. Med uret. Fra samme synspunkt udføres dens revolutionerende bevægelse omkring Solen også mod uret.
Hypotesen, der oftest accepteres af kosmologer og planetologer, er, at stjernesystemer, der består af en stjerne (eller en gruppe på flere stjerner), omkring hvilke planeter kredser, blev dannet ved kondensering og tilvækst af en sky af gas og støv under indflydelse af tyngdekraften . Modellerne med stjernesystemer begynder derfor med dannelsen af en central stjerne - eller endda to eller flere - under sammenbrud, derefter med tilvækst i planeter af gasser og støv fra den tilbageværende cirkelformede skive.
På grund af princippet om bevarelse af vinkelmoment fordeles den primordialskys mellem solens rotationsbevægelse på sig selv, planetenes rotationsbevægelser omkring solen og planternes rotationsbevægelser på dem - samme (til hvilken skal tilføjes bevægelser af revolution og rotation af alle de små kroppe: planetesimaler og satellitter på planeterne).
Under tilvæksten af urskyen blev friktionen mellem partikler omdannet til varme. Dette hævede solens temperatur nok til at starte den nukleare reaktion, der brænder den, og for at give Jorden sin indre temperatur (som også drives af nukleare henfald).
Jordens bevægelse kan opdeles i to dele: dens rotation omkring dens massecenter og sidstnævntes bevægelse. Hver af disse to dele kan igen opdeles i flere komponenter med forskellige egenskaber. Rotationsbevægelse Jorden omfatter således rotation omkring sin øjeblikkelige rotationsakse, og bevægelsen af denne akse, som kan identificeres enten i rummet eller i forhold til jordens skorpe (jf nedenfor, Movement pol). Ligeledes er bevægelsen af dens massecenter resultatet af bevægelsen omkring solen og bevægelsen af solen i galaksen (jf. GALAXY).
Overvejet på astronomiske tids- og afstandsskalaer har Jorden en konsistens, der ikke er solid, men plastisk. Dens rotation på sig selv gav den form af en ellipsoid af revolution : ved virkningen af centrifugalacceleration er dens radius ved polerne (6.357 km ) mindre end dens radius ved ækvator (6.378 km ).
Jorden er ikke et simpelt fast stof, det er nødvendigt præcist at definere dets form for at undersøge dets rotation.
Landmassernes forskydninger undersøges af pladetektonik . Vi ved, hvordan man måler bevægelser af jordskorpen, for eksempel med GPS . Med den såkaldte Tisserand- konvention tillader dette at fryse en teoretisk model af kloden, kaldet ITRS ( International Terrestrial Reference System ).
Det er derefter tilbage at tage hensyn til de andre faktorer, der griber ind i de forskellige jordbaserede miljøer og grænseflader, som modulerer dens form:
Jorden således "størknet" ved disse forskellige "reduktioner", vi kan studere stjernernes virkning på dette faste stof (se Euler-vinkler og synkron rotation ).
Jordens rotation er en kompleks bevægelse, der skyldes superposition af tre bevægelser:
Et billede af Jordens komplekse rotationsbevægelse gives af en top, når den sænkes på grund af friktion: topens akse begynder at rotere, og denne rotation påvirkes i sig selv af svingninger.
Jordens rotationsbevægelse omkring sin akseI et galilensk koordinatsystem, der er knyttet til den faste kugle , roterer jorden rundt om sin akse fra vest til øst i direkte retning, det vil sige i retning mod uret set fra en fjern afstand i nordlig retning. I dette benchmark finder en fuldstændig rotation sted i gennemsnit på knap 86164,1 sek . Eller 23 timer og 56 min. 4,1 sek. ( Stjernedag ). Det er fordi Jorden kredser omkring Solen på samme tid som den drejer sig om sig selv, at soldagen varer et par minutter længere eller 24 timer. Jordens rotation på dens akse svarer til en vinkelhastighed på 7,292 115 × 10 -5 rad / s og har en lineær overfladehastighed på 465,1 m / s ved ækvator.
Da Jorden ikke strengt taget er et uformaterbart fast stof, skal rotationshastigheden defineres nøje af geodesians og astronomer. Dens måling foretages af International Earth Rotation and Reference Systems Service ( International Earth Rotation and Reference Systems Service , IERS ), der lancerer sine resultater; især Earth Orientation Center fra IERS, der er baseret på Paris Observatory, giver variationer i længden af dagen på sit WEB-sted.
Denne rotationshastighed varierer. Ud over de harmoniske variationer forårsaget af zonetiden (perioder mellem få dage og 18,6 år) er der uregelmæssige ændringer i rotationsperioden, hovedsagelig en sæsonvariation på omkring 1 ms og decadale ændringer. fra 10 til 70 år) på ca. 5 ms . Hvis de sæsonbestemte og del-sæsonvariationer er meget godt forklaret af effekten af vinden, forbliver den dekadale udsving dårligt forstået og ser ud til at komme fra interaktionen mellem kernen og kappen. På grund af de decadale variationer har Jorden accelereret kraftigt siden 2016, så daglængden har et sæsonbetinget gennemsnit på mindre end dagen på 86400 s SI siden 2021. Derudover på lang sigt er Solens og Månens handlinger ved tidevandets løft frembringer et forsinkende drejningsmoment, som inducerer en stigning i længden af dagen på ca. 1,3 ms pr. århundrede og en afstand fra månen på 3,84 cm pr. år (se synkron rotation ).
Rotationspolen er skæringspunktet mellem rotationsaksen og overfladen på den nordlige halvkugle. Retningen af polen i rummet som på jorden måles med en nøjagtighed i størrelsesordenen 0,1 bue millisekunder.
Jævndøgnens presessionJordens rotationsakse giver vinkelret på ekliptikens plan en konstant vinkel på 23 ° 26 ′ . De jævndøgn finde sted, når planet vinkelret på Jordens bane (ekliptika), og som indeholder dens rotationsakse passerer gennem Solen hvert halve år. Denne plan er dog ca. 28.500 år gammel. Man kalder polodi skæringspunktet for Jordens rotationsakse med fixenes sfære i retning mod nord og herpolody kurven beskrevet af dette punkt på fixenes sfære. Det var den græske astronom Hipparchus, der opdagede og beskrev jævndøgnens præces i 130 f.Kr. J.-C.
NutationDen nutationen er en hurtigt oscillerende bevægelse og lille amplitude af aksen af Jorden om rotationsaksen af keglen. Denne bevægelse er i sig selv beskrevet som en kombination af flere nutationer. Den vigtigste er Bradley-nutationen, som har en periode på 18,6 år og en amplitude på 9,2 ″ .
Årsager til præession og nutationJordens form er ikke ligefrem sfærisk, men den af en let afblødt ellipsoid med revolution , og dens diameter ved ækvator er lidt større end den, der passerer gennem polerne. Dens rotationsakse er skråtstillet i forhold til ekliptikken, og Jorden oplever i gennemsnit større tidevandskræfter på ækvator end på resten af planeten på grund af en større koncentration af stof. Dette forårsager et drejningsmoment, der har tendens til at bringe ækvator mod ekliptikens plan. Da aksen på dette par er nogenlunde vinkelret på jordens rotationsakse, gennemgår denne akse en presession på samme måde som en top. Disse bevægelser ville ikke eksistere, hvis Jorden var perfekt sfærisk.
Dagens længde afhænger af den referenceramme, der bruges til at måle den:
Den årlige rotationsperiode på jorden afhænger af det anvendte benchmark:
Den gregorianske kalender blev oprettet for at sikre dens stabilitet i forhold til årstiderne, dvs. forårsjævndøgn finder altid sted på samme dato. Denne kalender er derfor en tilnærmelse i hele fraktioner af det tropiske år (i hele fraktioner, fordi vi ikke kan tilføje eller trække fraktioner af dage for at justere kalenderårets længde).
Den metode, han bruger, er at tilføje en hel dag hvert 4. år ( skudår ) og fratrække tre dage hvert 400. år (ikke-springet sekulære år), nemlig:
Gennemsnitligt gregoriansk år i dage =Det gregorianske år adskiller sig fra det tropiske år med 0,000 310 2 d hvert år, og det vil tage 3.224 år for forårsjævndøgn at afvige i gennemsnit med en dag fra kalenderjævndøgn, der er indstillet til 21. marts. I praksis får tilføjelse af en hel dag hvert fjerde år den astronomiske forårsjævndøgn til at falde cyklisk den 20., 21. eller 22. marts, men dens gennemsnitlige dato er fastsat inden for ovennævnte tilnærmelse.
Den enorme påvirkning for 4,4 milliarder år siden ville være ansvarlig for at vippe Jordens rotationsakse og fremskynde Jordens rotation (på det tidspunkt ser det ud til, at en dag varede ti timer).
Hvis jordens bane havde været den samme som den er nu, ville et år have været 880 dage.
Den synkrone rotation af månen skyldes tidevandskræfterne, der udøves af Jorden, hvis friktion forårsagede en opbremsning af månens rotation indtil synkroniseringen af rotation og månens rotation omkring Jorden. Derfor præsenterer det os nu altid for den samme synlige side (deraf den skjulte side).
Omvendt tidevandskræfterne mellem Jorden og Månen, også bremse Jordens rotation om sig selv, så når en tæller antallet af de synlige daglige årringe i den årlige vækst ringe af fossile koraller i Devon (380 Ma siden ) det afsløres, at året på det tidspunkt havde 400 dage, men en dag, der kun varede 22 timer.
Denne langsommere tilføjelse af en time pr. Daglig rotation hvert 200 millioner år (eller to millioner århundreder) er cirka et par millisekunder pr. Århundrede.
Når to kroppe drejer sig om hinanden, har tyngdekraften en tendens til at synkronisere rotationen af de to kroppe med deres revolution, så de to kroppe på lang sigt ser ud til at være faste på himlen set fra den ene side. Effekten afhænger af masseforholdet og afstanden mellem de to kroppe. Nu er Jorden en satellit fra Solen og har Månen som satellit. Dens rotation er derfor påvirket af disse to stjerner.
Det vigtigste forhold mellem masser og afstande er Jordens på Månen: Månens rotation på sig selv er synkroniseret med dens revolution omkring Jorden, og den præsenterer altid det samme ansigt.Som medlem af parret Jord-Månen vil Jorden dreje sig mere og langsommere for i sidste ende at opnå synkronisering med månemåneden, som igen stiger så langsomt som Månen bevæger sig væk fra Jorden. Jordens rotationshastighed, der er større end Månens i sin bane, har en tendens til at bremse, og længden af dagen forlænges uundgåeligt. På grund af princippet om bevarelse af vinkelmoment opnås det således tabte drejningsmoment på jorden således mistet nøjagtigt af Månen i sin omløbende oversættelse, hvilket resulterer i sidstnævntes afstand fra Jorden. Jordens kinetiske rotationsenergi omdannes til varme ved tidevandets friktion. Månen også langsomt mister sin kinetiske energi, E c , (en mængde, der er altid positiv), fordi dens orbital hastighed sinker længere den bevæger sig væk (det decelererer i sin forlængelse kredsløb); men som med enhver satellit, sin potentielle energi E p og total orbital energi E er negativ (E = E p + E c = -E c = ( 1 / 2 ) E p , fordi virial læresætning : E p = - 2 E c ). Således bliver E mindre negativ og stiger derfor. I øjeblikket er det samlede tab af "mekanisk" energi i Jorden-Månesystemet i størrelsesordenen -3,2 TW, eller -3,321 TW tabt af Jorden, hvilket bremser, og +0,211 TW opnået af Månen, som bevæger sig væk.Månens virkning på Jorden er næsten en halv million gange større end Solens. Jorden vil altid præsentere det samme ansigt til Månen længe før det præsenterer det samme ansigt for Solen. Beregninger antyder, at det vil tage flere milliarder år for den jordbaserede dag og månemåneden at være 47 i dag og endnu mere, før der er synkronisering af de tre stjerner, hvilket er mere end solsystemets estimerede levetid. Pluto-Charon-systemet har allerede nået denne tilstand med en synkron rotation på 6 dage 9 timer og 17 minutter.