Երկրի օրապտույտ

Երկրի օրապտույտ, Երկրի պտույտն է իր առանցքի շուրջը՝ մեկ աստղային օրվա ընթացքում, որի տեսանելի դրսևորումը հանդիսանում է երկնոլորտի պտույտը։ Երկիրը պտտվում է նույն ուղղությամբ, ինչ որ Երկիրը Արեգակի շուրջը՝ արևմուտքից արևելք, այսինքն՝ Բևեռային աստղից նայելիս այն կատարվում է ժամսլաքին հակառակ։


== Պտտման պարբերություն և արագություն ==

Երկիրը պտտվում է արևմուտքից արևելք։
Երկրի պտտման առանցքը՝ երկրային ուղեծրի հարթության նկատմամաբ, թեքված է 66°34′ անկյան տակ։ (տես․ Պտտման առանցքի թեքություն)։
Լրիվ պտույտը (իներցիալ հաշվարկման համակարգում) Երկիրը կատարում է 1 աստղային օրվա ընթացքում (86164,090530833 վ ≈ 23 ժամ 56 րոպե 4 վայրկյան)։
Երկրի անկյունային արագությունը 
  
    
      
        ω
        =
        
          
            
              2
              π
            
            T
          
        
        ≈
        7
        ,
        2921158553
        ⋅
        
          10
          
            −
            5
          
        
      
    
    {\displaystyle \omega ={\frac {2\pi }{T}}\approx 7,2921158553\cdot 10^{-5}}
  վ−1:
Երկրի գծային արագությունը (հասարակածում) - 465,1013 մ/վ (1674,365 կմ/ժ)։ Պտտման գծային արագությունը 60° լայնությունում 2 անգամ փոքր է, քան հասարակածում։
Երկրի պտտման գծային արագությունը որևէ 
  
    
      
        φ
      
    
    {\displaystyle \varphi }
   լայնության վրա և ծովի մակարդակից 
  
    
      
        h
      
    
    {\displaystyle h}
   բարձրության վրա։
  
    
      
        v
        =
        
          (
          
            
              
                
                  
                    R
                    
                      e
                    
                  
                  
                  
                    R
                    
                      p
                    
                  
                
                
                  
                    
                      
                        R
                        
                          p
                        
                      
                    
                    
                      2
                    
                  
                  +
                  
                    
                      
                        R
                        
                          e
                        
                      
                    
                    
                      2
                    
                  
                  
                  
                    
                      
                        t
                        g
                      
                      
                        2
                      
                    
                    φ
                  
                
              
            
            +
            
              
                
                  
                    
                      
                        R
                        
                          p
                        
                      
                    
                    
                      2
                    
                  
                  h
                
                
                  
                    
                      
                        R
                        
                          p
                        
                      
                    
                    
                      4
                    
                  
                  +
                  
                    
                      
                        R
                        
                          e
                        
                      
                    
                    
                      4
                    
                  
                  
                  
                    
                      t
                      g
                    
                    
                      2
                    
                  
                  φ
                
              
            
          
          )
        
        ω
        ,
      
    
    {\displaystyle v=\left({\frac {R_{e}\,R_{p}}{\sqrt {{R_{p}}^{2}+{R_{e}}^{2}\,{\mathrm {tg} ^{2}\varphi }}}}+{\frac {{R_{p}}^{2}h}{\sqrt {{R_{p}}^{4}+{R_{e}}^{4}\,\mathrm {tg} ^{2}\varphi }}}\right)\omega ,}
  որտեղ 
  
    
      
        
          R
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle R_{e}}
   = 6378,1 - հասարակածային շառավիղ, 
  
    
      
        
          R
          
            p
          
        
      
    
    {\displaystyle R_{p}}
   = 6356,8 կմ - բևեռային շառավիղ։

Այդ արագությունով շարժվող ինքնաթիռը արևելքից արևմուտք 12 կմ բարձրության վրա (Մոսկվայի լայնությունում՝ 936 կմ/ժ Սանկտ-Պետերբուրգի լայնության վրա՝ 837 կմ/ժ), հաշվարկման իներցիալ համակարգում կմնա դադարի վիճակում։
Երկրի՝ իր առանցքի շուրջը աստղային միօրյա պտույտը և Արեգակի շուրջը միամյա պտույտը բերում են արեգակնային և աստղային օրերի անհավասարությանը։ Միջին արեգակնային օրը ուղիղ 24 ժամ է,որը 3 րոպե 56 վայրկյան երկար է աստղային օրից։


== Ֆիզիկական իմաստ և փորձնական ապացույց ==


=== Իր առանցքի շուրջը Երկրի պտույտի ֆիզիկական իմաստ ===
Քանի որ ցանկացած շարժում հարաբերական է, անհրաժեշտ է նշել այն հաշվարկի համակարգը, որի նկատմամբ կատարվում է այս կամ այն մարմնի շարժումը։ Երբ ասում են՝ Երկիրը պտտվում է երևակայական առանցքի շուրջը, ի նկատի ունեն, որ նա պտտական շարժում է կատարում ցանկացած իներցիոն հաշվարկի համակարգի շուրջը, և այդ շարժման պարբերությունը հավասար է աստղային օրվան։ Աստղային օրը այն ժամանակամիջոցն է, որի ընթացքում Երկիրը 1 լրիվ պտույտ է կատարում երկնոլորտի շուրջը։
Բոլոր փորձնական ապացույցները բերում են նրան, որ Երկրին կցված հաշվարկման համակարգը հանդիսանում է հատուկ տեսակի ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգ, որը կատարում է պտտական շարժում իներցիալ հաշվարկման համակարգի նկատմամբ։
Ի տարբերություն իներցիալ շարժման (ուղղագիծ հավասարաչափ շարժում իներցիալ համակարգի նկատմամբ)՝ ոչ իներցիալ շարժման բացահայտման համար պարտադիր չէ արտաքին մարմինների դիտարկումը. դա հնարավոր է անել նաև լաբորատոր պայմաններում, հատուկ տեղային փորձերի միջոցով։ Այդ իմաստով իներցիալ շարժումը, ներառյալ Երկրի պտույտը իր առանցքի շուրջը, կարելի է համարել բացարձակ։


== Իներցիայի ուժեր ==
Նյուտոնի երկրորդ օրենքը ոչ իներցիալ համակարգում գրառվում է հետևյալ տեսքով՝

  
    
      
        F
        +
        
          F
          
            
              i
              n
            
          
        
        =
        m
        a
      
    
    {\displaystyle F+F_{\mathrm {in} }=ma}
  ,
որտեղ  
  
    
      
        m
      
    
    {\displaystyle m}
  -ը մարմնի զանգվածն է , 
  
    
      
        a
      
    
    {\displaystyle a}
  -ը նրա արագացումը տվյալ հաշվարկման համակարգում, 
  
    
      
        F
      
    
    {\displaystyle F}
  -ը մարմինների փոխազդեցությամբ պայմանավորված, մարմնի վրա ազդող ուժն է, և 
  
    
      
        
          F
          
            
              i
              n
            
          
        
      
    
    {\displaystyle F_{\mathrm {in} }}
  -ը իներցիայի ուժն է, կապված իներցիալից ոչ իներցիալ համակարգերի անցման մաթեմատիկական փոփոխության հետ։Հավասարաչափ պտտվող հաշվարկման համակարգերում աղդում են երկու իներցիայի ուժեր՝ կենտոնախույս ուժ 
  
    
      
        
          F
          
            
              p
              r
            
          
        
      
    
    {\displaystyle F_{\mathrm {pr} }}
   և Կորիոլիսի ուժ 
  
    
      
        
          F
          
            
              c
              o
              r
            
          
        
      
    
    {\displaystyle F_{\mathrm {cor} }}
  ։ «Երկիրը պտտվում է իր առանցքի շուրջը» և «Երկրի հետ կապված համակարգում ազդում են կենտրոնախույս ուժը և Կորիոլիսի ուժը»՝ նույն պնդումներն են տարբեր ձևով արտահայտված։ Այդ իսկ պատճառով, ապացուցելու համար, որ Երկիրը պտտվում է, պիտի ապացուցել այս երկու ուժերի առկայությունը։

  
    
      
        m
      
    
    {\displaystyle m}
  զանգվածով մարմնի վրա ազդող կենտրոնախույս ուժը հավասար է՝ 
  
    
      
        
          F
          
            
              p
              r
            
          
        
        =
        m
        
          ω
          
            2
          
        
        r
      
    
    {\displaystyle F_{\mathrm {pr} }=m\omega ^{2}r}
  ,
որտեղ 
  
    
      
        ω
      
    
    {\displaystyle \omega }
  -պտտման անկյունային արագությունն է, իսկ  
  
    
      
        r
      
    
    {\displaystyle r}
  -հեռավորությունը պտտման առանցքից։ Այդ ուժի վեկտորը ընկած է պտտման առանձքի հարթության վրա և ուղղահայաց է նրան։ 
  
    
      
        v
      
    
    {\displaystyle v}
  արագությամբ շարժվող մասնիկի վրա ազդող Կորիոլիսի ուժը որոշվում է՝ 

  
    
      
        
          F
          
            
              c
              o
              r
            
          
        
        =
        2
        m
        
        v
        ω
        
        sin
        ⁡
        α
      
    
    {\displaystyle F_{\mathrm {cor} }=2m\,v\omega \,\sin \alpha }
  ,
որտեղ  
  
    
      
        α
      
    
    {\displaystyle \alpha }
  -մասնիկի արագության և անկյունային արագության վեկտորների կազմած անկյունն է։ Ուժի վեկտորն ուղղված է 
  
    
      
        
          
            
              v
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {v}}}
   և  
  
    
      
        
          
            
              ω
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {\omega }}}
   վեկտորներին ուղղահայաց  և որոշվում է խցանահանի կանոնով։


== Կորիոլիսի ուժի էֆեկտ (լաբորատոր փորձեր) ==

Ֆուկոյի ճոճանակ. 1851 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Լեոն Ֆուկոն Երկրի պտույտը պատկերավոր ցուցադրող փորձ կատարեց։ Դրա իմաստը ավելի պարզ է, եթե ճոճանակը տեղադրված է  բևեռներից մեկում։ Այդ դեպքում նրա տատանման հարթությունը անփոփոխ է իներցիալ համակարգի նկատմամբ, այսինքն, անշարժ աստղերի նկատմամբ։ Երկրի հետ կապված հաշվարկման համակարգում ճոճանակի տատանման հարթությունը պետք է թեքվի Երկրի պտույտին հակառակ ուղղությամբ։ Ոչ իներցիալ, Երկրի հետ կապված հաշվարկման համակարգի նկատմամբ Ֆուկոյի ճոճանակի տատանման հարթությունը պտտվում է Կորիոլիսի ուժի ազդեցությամբ։
Բևեռներում, ընդհանուր առմամբ, պարբերությունը հակադարձ համեմատական է աշխարհագրական լայնության սինուսին, հասարակածում ճոճանակի պտտանման հարթությունն անփոփոխ է։
Ֆուկոյի ճոճանակը հաջողությամբ ցուցադրվում է մի շարք գիտական թանգարաններում (Սանկտ-Պետերբուրգի և Վոլգոգրադի պլանետարիաներ)։
Գոյություն ունեն Երկրի պտույտն ապացուցող մի շարք այլ փորձեր։
Գիրոսկոպ՝ մեծ իներցիայի մոմենտով պտտվող մարմին, որը պահպանում է իմպուլսի մոմենտը, եթե չկան ուժային խոտորումներ։ Ֆուկոն հոգնել էր բացատրելուց, թե ինչ է կատարվում բևեռում չգտնվող ճոճանակի հետ և ստեղծեց այլ ցուցադրող հարմարանք, որն իրենից ներկայացնում էր կախված գիրոսկոպ, որը պահպանում էր իր կողմնորոշումը, այսինքն դանդաղ պտտվում էր դիտորդի նկատմամբ։
Ազատ անկում կատարող մարմնի շեղումը ուղղահայացից։  Եթե մարմնի արագությունը մեծ ուղղահայաց բաղադրիչ ունի, ապա Կորիոլիսի ուժը ուղղված է դեպի արևելք, ինչն էլ բերում է մարմնի ուղղահայացից շեղմանը (բարձր աշտարակից, առանց սկզբնական արագության շարժվելիս)։ Իներցիալ համակարգում դիտարկելիս՝ Երկրի նկատմամբ աշտարակի գագաթը ավելի արագ է շարժվում քան հիմքը, ինչի շհորհիվ մարմնի հետագիծը նեղ պարաբոլ է,  և մարմինը աշտարակի հիմքից առաջ է ընկնում։
Այդ էֆեկտը 1667 թվականին հուշել է Բորելին և 1679 թվականին՝ Նյուտոնին։ Ապացույցի բարդության պատճառով էֆեկտը ապացուցվեց միայն 18-րդ դարի վերջում և 19-րդ դարի սկզբում (Բենցենբերգ 1802 թվական, Ռայիխ 1831 թվական)։


== Երկրի պտույտի առաջացում ==
Ամենատարածված տեսությունը բացատրում է Երկրի պտույտը առաջացման ընթացքում կատարվող պրոցեսներով։ Տիեզերական փոշին խտանալով՝ առաջացրել է մոլորակի սկզբնական վիճակը, որից հետո սկսել են նրա կողմից ձգվել մեծ ու փոքր տարբեր տիեզերական մարմիններ։ Այդպիսի մարմինների հետ բախումներն էլ բերել են պտույտի, որից հետո նրանք շարունակել են պտտվել իներցիայով։


== Տես նաև ==
Կենտրոնախույս ուժ
Կորիոլիսի ուժ
Ֆուկոյի ճոճանակ
Նիկոլայ Կոպեռնիկոս
Գալիլեո Գալիլեյ


== Ծանոթագրություններ ==


== Գրականություն ==


== Արտաքին հղումներ ==
Ю. А. Кимелев, Т. Л. Полякова, Наука и религия. Глава 3. Коперниканская революция.
И. В. Лупандин, Лекции по истории натурфилософии: 10. Космология Николая Орема, 12. Космология Альберта Саксонского.
В. Ф. Майоров, Как узнать, что Земля вращается?
Г. А. Гурев, Системы мира от древнейших времён до наших дней.
Опыт Фуко: доказательство вращения Земли.
J. G. Hagen, Systems of the Universe (The catholic encyclopedia).
«Куда мы движемся?» (ռուսերեն)։ Արխիվացված օրիգինալից 2013-03-11-ին։ Վերցված է 6 марта 2013