OI ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΓΗΣ

   Η Γη εξετάζεται από την Αστρονομία και την Αστροναυτική ως πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος.

Ο Πλανήτης Γη πραγματοποιεί τέσσερις κινήσεις:

    Την Περιστροφή, γύρω από τον άξονά της,

    Την Περιφορά, γύρω από τον Ήλιο,

    Την Ηλιακή μεταβατική περιφορά, που πραγματοποιεί ακολουθώντας την περιστροφή του Ηλιακού συστήματος και

    Την Γαλαξιακή μεταβατική περιφορά, που πραγματοποιεί ακολουθώντας την περιστροφή του Γαλαξία

    

Οι δύο πρώτες είναι και οι σημαντικότερες. Οι δύο τελευταίες, μειωμένου ενδιαφέροντος, παρουσιάζουν επιπρόσθετα εκτός των περιστροφών και τροχιακές περιφορές στον αστρικό χώρο που θα μπορούσαν έτσι να συναθροιστούν σε έξι.

 Περιστροφή Γης γύρω από τον άξονά της

   Από τον Κοπέρνικο (1473-1543) γνωρίζουμε ότι η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο.  Ο άξονας γύρω από τον οποίο περιστρέφεται η Γη λέγεται άξονας περιστροφής.  Η περιστροφή γίνεται από δυτικά προς τα ανατολικά, χωρίς όμως να μπορούμε να αντιληφθούμε την κίνηση αυτή, γιατί και όλα τα αντικείμενα που βρίσκονται στο γύρω χώρο συμμετέχουν σ' αυτή
.

   Η ταχύτητα περιστροφής ενός σημείου της επιφάνειας της Γης εξαρτάται από το γεωγραφικό τους πλάτος.  Στον ισημερινό η ταχύτητα περιστροφής είναι 465 m/sec, σε γεωγραφικό πλάτος 50° 312 m/sec, και στους πόλους 0 m/sec.

   Για μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον άξονα της, η Γη χρειάζεται 23 ώρες, 56 πρώτα λεπτά και 4 δευτερόλεπτα. 

Αποτελέσματα της περιστροφής της Γης

    Στην περιστροφή της Γης οφείλεται η εναλλαγή μεταξύ της ημέρας και της νύχτας στη διάρκεια του 24ωρου.  Η διαφορετική χρονική διάρκεια της ημέρας και της νύχτας κατά τη διάρκεια του έτους, η οποία παρατηρείται στους τόπους της ζώνης μεταξύ του ισημερινού και του πολικού κύκλου, οφείλεται στην ετήσια περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο.

    Στον ισημερινό η Γη έχει μεγαλύτερη γωνιακή ταχύτητα απ' ότι σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη, εξαιτίας της περιστροφής της.  Στο γεγονός αυτό οφείλεται η διόγκωση της στον ισημερινό και η πλάτυνσή της στους πόλους, δηλαδή η μεταβολή της γήινης σφαίρας σε Ελλειψοειδές.

    Η απόκλιση που παρατηρείται στα θαλάσσια ρεύματα και στους ανέμους οφείλεται στην περιστροφή της Γης (Δύναμις Coriolis).

    Οι παλίρροιες, σε συνδυασμό με την ελκτική δύναμη της Σελήνης και του Ήλιου, οφείλονται επίσης στην περιστροφή της Γης.

Αποδείξεις για την περιστροφή της Γης

    Όλα τα σώματα που πέφτουν προς τη Γη από μεγάλο ύψος δεν πέφτουν κατακόρυφα κάτω από το σημείο ρίψης στην επιφάνεια της , αλλά λίγο ανατολικότερα.  Η επίδραση του ανέμου έχει αποκλειστεί. Η μη κατακόρυφη πτώση ενός σώματος στην επιφάνεια της Γης, αποδεικνύει την περιστροφή της Γης από δυτικά προς τα ανατολικά.

    Όπως γνωρίζουμε από τη φυσική, ο Φουκό απέδειξε με το εκκρεμές την περιστροφή της Γης.  Οι αιωρήσεις ενός εκκρεμούς, εάν αποκλειστούν εξωτερικές δυνάμεις, γίνονται πάντοτε στο ίδιο επίπεδο. Το επίπεδο αιωρήσεων ενός εκκρεμούς φαίνεται να διαγράφει έναν πλήρη κύκλο στο επίπεδο του πόλου (J. Wagner 1979).

    Εάν η Γη ήταν μια ακίνητη σφαίρα, τότε οι άνεμοι που πνέουν προς τον ισημερινό, θα έπρεπε να έφταναν σ' αυτόν πνέοντας κατά μήκος ενός μεσημβρινού.  Δεν συμβαίνει όμως αυτό στην πραγματικότητα.  Στο Β. ημισφαίριο αποκλίνουν προς τα δεξιά και στο Ν. ημισφαίριο προς τα αριστερά, εξαιτίας της περιστροφής που κάνει η Γη. Η απόκλιση των ανέμων είναι μια απόδειξη της περιστροφής της Γης (J. Wagner 1979).

    Η εναλλαγή της ημέρας και της νύχτας αποδεικνύει την περιστροφή της Γης.

Περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο

   Εκτός από την ημερήσια περιστροφή γύρω από τον άξονα της από δυτικά προς τα ανατολικά, η Γη κάνει και μία ετήσια περιφορά γύρω από τον Ήλιο.

Σύμφωνα με τον 2ο νόμο του Kepler οι επιφάνειες F1 και F2 είναι ίσες. Γ1 και Γ2 θέσεις της Γης κατά την ετήσια περιφορά της γύρω από τον Ήλιο.

   Η κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο γίνεται σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Kepler.  Η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο σε ελλειπτική τροχιά, της οποίας τη μια εστία Η κατέχει ο Ήλιος.  Ο μεγάλος άξονας της γήινης τροχιάς λέγεται αψιδική γραμμή.  Η μεγαλύτερη απόσταση της Γης από τον Ήλιο λέγεται Αφήλιο, και η μικρότερη Περιήλιο.

   Η Γη κάνει μία περιφορά γύρω από τον Ήλιο σε 365 ημέρες, 5 ώρες, 48 λεπτά και 18 δευτερόλεπτα.  Σε αντίθεση με τη γωνιακή ταχύτητα, που κατά τη διάρκεια της περιστροφής της στον ισημερινό δεν φτάνει τα 0,5 Km/sec, η ταχύτητα περιφοράς της Γης με 29,76 Km/sec είναι περίπου 60 φορές μεγαλύτερη.

Διαστάσεις της τροχιάς τη Γης

Μήκος τροχιάς = 940· 106 Km

Μικρότερη απόσταση Ηλίου - Γης (Περιήλιο στις 2 Ιανουαρίου) = 147· Ι06 Km

Μέση απόσταση = 150· 106 Km

Μέγιστη απόσταση (Αφήλιο) στις 2 Ιουλίου = 152· 106 Km

Μέση ταχύτητα περιφοράς περίπου 30 Km/sec = της ταχύτητας του φωτός. Σύμφωνα με το δεύτερο νόμο του Kepler, η επιβατική ακτίνα (η γραμμή που συνδέει τα κέντρα Γης και Ήλιου), σε ίσους χρόνους, γράφει ίσες επιφάνειες.  Οι επιφάνειες F1 και F2, στο Σχήμα, έχουν το ίδιο εμβαδό, αλλά τα τόξα που αντιστοιχούν σ' αυτές έχουν διαφορετικά μήκη, κατά συνέπεια η Γη, στο μεγαλύτερο τόξο, πρέπει να κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα.  Αυτός είναι ο λόγος που οι αστρονομικές εποχές δεν έχουν την ίδια διάρκεια.

Διάρκεια των αστρονομικών εποχών

α) Άνοιξη, από 21 Μαρτίου ως 22 Ιουνίου = 92 ημέρες και 21 ώρες.

β) Καλοκαίρι, από 22 Ιουνίου ως 23 Σεπτεμβρίου = 93 ημέρες και 14 ώρες.

γ) Φθινόπωρο, από 24 Σεπτεμβρίου ως 22 Δεκεμβρίου = 89 ημέρες και 19 ώρες.

δ) Χειμώνας, από 22 Δεκεμβρίου ως 21 Μαρτίου = 89 ημέρες , 9 ώρες.

Αποτελέσματα της περιφοράς της Γης

    Η διαφορετική διάρκεια της ημέρας και της νύχτας οφείλεται στην ετήσια περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο.

    Η περιφορά της Γης καθορίζει τις διάφορες εποχές τους έτους.  Στα δικά μας γεωγραφικά πλάτη διακρίνουμε 4 εποχές, με σημαντική θερμική διαφοροποίηση στη διάρκεια του έτους.

    Στην περιφορά της Γης οφείλεται το ηλιακό κλίμα και η διαίρεση της Γης σε ηλιακές κλιματικές ζώνες.

    Σε συνδυασμό με τις κινήσεις της Σελήνης, η περιφορά της Γης προκαλεί τις εκλείψεις Σελήνης και Ήλιου, τις φάσεις της Σελήνης και τις παλίρροιες.

Η θέση του άξονα της Γης προς το επίπεδο της εκλειπτικής

   Εάν ο άξονας της Γης ήταν κάθετος προς το επίπεδο της τροχιάς της Γης, τότε η διάρκεια της ημέρας και της νύχτας θα ήταν πάντοτε ίση.

   Εάν η Γη έστρεφε, κατά την περιφορά της προς τον Ήλιο, σταθερά τον ίδιο πόλο του άξονα της, τότε το ένα ημισφαίριο θα είχε συνέχεια ημέρα και το άλλο συνέχεια νύχτα.

   Στην πραγματικότητα όμως, η διάρκεια της ημέρας δεν είναι σταθερή κατά τη διάρκεια του έτους, εκτός από τα τμήματα της επιφάνειας της Γης που βρίσκονται κοντά στον ισημερινό. 

   Ο άξονας της Γης σχηματίζει με το επίπεδο της εκλειπτικής, γωνία 66 ½°. Αυτή η γωνία του άξονα διατηρείται σταθερή κατά την περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο, γιατί αυτός κινείται όπως ο άξονας της σβούρας.  Ο άξονας μετατοπίζεται, κατά την περιφορά του, παράλληλα προς την εκάστοτε προηγούμενη θέση του.

Η γωνία του άξονα της Γης ως προς το επίπεδο της εκλειπτικής και του ισημερινού.

   Επειδή το επίπεδο του ισημερινού της Γης βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο με αυτό του ουράνιου ισημερινού, τα δύο επίπεδα σχηματίζουν με το επίπεδο της γήινης τροχιάς, γωνία 23 ½°.  Αυτή η γωνία λέγεται λόξωση της εκλειπτικής.

   Το επίπεδο της τροχιάς της Γης είναι η εκλειπτική.  Η πλάγια θέση του άξονα της Γης, ως προς το επίπεδο της εκλειπτικής, αποτελεί την αιτία για τις διάφορες σχέσεις φωτισμού, κατά την περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο.

Σχέσεις φωτισμού της Γης, στην αρχή των τεσσάρων εποχών του έτους.

Άλλες κινήσεις της Γης

Μετάπτωση του άξονα της Γης

   Εκτός από τις δύο αυτές γνωστές κινήσεις κάνει συγχρόνως και μια γυροσκοπική κίνηση, δηλαδή μια κίνηση σβούρας, που χρειάζεται 25.795 έτη για να συμπληρωθεί.

Η κίνηση αυτή ονομάζεται μετάπτωση τον άξονα της Γης ή απλώς μετάπτωση, και την ανακάλυψε ο Ίππαρχος (2ος π.χ. αιώνας). Η μετάπτωση προκαλεί την αργή, αλλά σταθερή μετακίνηση του βόρειου πόλου του ουρανού, με αποτέλεσμα, μέσα στις χιλιετίες, να παίζουν τον ρόλο του πολικού αστέρα διαφορετικά αστέρια. Έτσι, ενώ σήμερα, και μέχρι το 3000 μ’. περίπου, τον ρόλο του πολικού αστέρα παίζει το α της Μικρής Άρκτου, πριν από 5000 χρόνια πολικός αστέρας ήταν το α του Δράκοντα. Μετά το 3000, και μέχρι το 5000 μ. χ, πολικός αστέρας θα είναι το αστέρι α του Κηφέα, και μετά 12.000 χρόνια ο Βέγας, το λαμπρότερο άστρο του βόρειου ουρανού, που δεν είναι παρά το αστέρι α του αστερισμού της Λύρας.

Μετάπτωση                 Κλόνηση

Κλόνηση του άξονα της Γης

   Με τον όρο Κλόνηση (nutation) αναφερόμαστε στην κλόνηση του άξονα της Γης, η οποία οφείλεται στη κίνηση των συνδέσμων της σεληνιακής τροχιάς επί της εκλειπτικής με περίοδο 18 και 2/3 ετών. Παρατηρείται μια αυξομείωση της απόστασης του άξονα της Γης από τον άξονα της εκλειπτικής κατά 9" εκατέρωθεν μιας μέσης θέσης και με περίοδο 18 και 2/3 ετών. Η κλόνηση ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο αστρονόμο Bradley το 1728. Αποτέλεσμα της κλόνησης είναι ο πόλος του ισημερινού, αντί να διαγράφει περιφέρεια κύκλου με κέντρο τον πόλο της εκλειπτικής, εξαιτίας του φαινομένου της μετάπτωσης να διαγράφει τελικώς μια κυματοειδή καμπύλη.  Λόγω του φαινομένου αυτού, ο άξονας της Γης αντί να διαγράφει μέσα σε 25-800 χρόνια κωνική επιφάνεια γύρω από τον άξονα της εκλειπτικής που έχει βάση  κύκλο, διαγράφει στον ίδιο χρόνο, λόγω της συνδυασμένης ενέργειας της μετάπτωσης και της κλόνησης, κυματοειδή κωνική επιφάνεια, της οποίας η βάση αποτελεί κλειστή κυματοειδή καμπύλη που φέρει 14.000 περίπου ελλειπτικές κυμάνσεις.

Τα αποτελέσματα της κλόνησης είναι:

    Η περιοδική αυξομείωση της μέσης τιμής λόξωσης της εκλειπτικής μέχρι 9,65΄΄ .

    Η περιοδική κύμανση του εαρινού ισημερινού σημείου κι απ' τις δυο μεριές της μέσης θέσης που θα είχε, λόγω της μετάπτωσης και συνεπώς η μεταβολή της ταχύτητας στην ανάδρομη κίνησή του πάνω στην εκλειπτική.

    Η μεταβολή των συντεταγμένων των αστεριών (απόκλισης, ορθής αναφοράς και μήκους, όχι όμως και του πλάτους). Εάν στους υπολογισμούς των συντεταγμένων λάβουμε υπόψη και την κλόνηση, τότε οι συντεταγμένες των αστεριών λέγονται αληθείς.

   Η μετάπτωση και η κλόνηση περιγράφονται στο βιβλίο της εισαγωγής της Γεωφυσικής (Παπαζάχος, 1978).

   Οι παραπάνω κινήσεις του άξονα της Γης ευθύνονται για τις μεταθέσεις των πόλων της Γης, οι οποίες είχαν σημασία για τις μετακινήσεις των ηπείρων και θαλασσών κατά τη διάρκεια της ιστορίας της.  Επίσης, οι μεταθέσεις των πόλων είχαν ως αποτέλεσμα την αλλαγή της θέσης του ισημερινού και, κατά συνέπεια, τη μεταβολή του κλίματος που παρατηρήθηκε στο παρελθόν στα διάφορα τμήματα της επιφάνειας της Γης.

    

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Διαδίκτυο:

Ελευθέριος Βαβλιάκης LESSONS OF GEOGRAPHY(ηλεκτρονικό βιβλίο).

El.wikipedia.org

Πλανητάριο Θεσσαλονίκης

astronomia.gr