الفلك

تناقص معدل دوران الأرض: أين تذهب الطاقة؟

تناقص معدل دوران الأرض: أين تذهب الطاقة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أفهم من ويكيبيديا أن ، "طول اليوم ، الذي زاد على المدى الطويل من تاريخ الأرض بسبب تأثيرات المد والجزر ،…". إذا كانت السرعة الزاوية للأرض تتناقص ، فإن طاقة الدوران المخزنة تتناقص. أين تذهب الطاقة / الطاقة؟


أنت محق في افتراض أن الزخم الزاوي الصافي للنظام المعني هنا سيظل ثابتًا. مدار القمر حول الأرض مسؤول عن تباطؤ دوران الأرض. هذا التأثير الى ابعد حد صغير.

يتم نقل الانخفاض في الزخم الزاوي للأرض إلى القمر ، مما يؤدي إلى تسارع مداره. يتسبب هذا التسارع أيضًا في تحرك القمر بعيدًا عن الأرض. سيستمر هذا الاتجاه حتى يصلوا إلى سرعة مشتركة.


أين تذهب الطاقة / الطاقة؟

يذهب إلى تسخين الأرض والقمر. هذه الحرارة بدورها تنتشر في الكون.

في حين أن نظام الأرض والقمر يقترب جدًا من الحفاظ على الزخم الزاوي ، إلا أنه لا يحافظ على الطاقة الميكانيكية. في الواقع ، هذا الزخم الزاوي ينتقل من دوران الأرض إلى مدار القمر يعني أن إجمالي الطاقة الميكانيكية لنظام الأرض والقمر ينخفض ​​بالضرورة. يتم حفظ الطاقة الميكانيكية فقط في أنظمة معزولة وغير مشتتة. المد والجزر في محيطات الأرض ، في الأرض ككل ، وفي القمر ككل يعني أن نظام الأرض والقمر مشتت.


إذا زاد معدل دوران الأرض & # 039 s

إذا قمت بزيارة أي كوكب آخر في نظامنا الشمسي ، فيجب أن تعرف عن وزنك هناك.

هل سرعة دوران الأرض تتناقص ببطء

تقنية Pin Di Textile

Eduphysics Magnetism منزل مدرسين الفيزياء المجال المغناطيسي

معدل الدوران نظرة عامة على موضوعات علمية مباشرة

المحاضرة 21 دوران الأرض

في أي سرعة تدور الأرض Quora

نموذج شبه جيوستروفي للأرض S دوران الأرض الأساسية الخارجية للجغرافيا

كيفية حساب سرعة دوران نقطة معينة على الأرض S Wgs84 Ellipsoid حول محور تبادل مكدس استكشاف الفضاء

إشارة الذهب للإشارة والتوصيات انضم إلينا الآن Https T Me Angelinabrown في عام 2020 الأحرف الأولى الداعمة لسعر الصرف

تثبيت بواسطة Cris Koenemann على التمرينات الأساسية للتمرينات التمهيدية للتمارين الرياضية

هل سرعة دوران الأرض تتناقص ببطء

تعلّق على العلاقات الصحية

أيام أقصر مع تسريع دوران الأرض

تغيرت قصة ناسا الرئيسية في دوران الأرض في 4 مارس 2003


اسأل إيثان: هل ستبدأ درجة حرارة الأرض في الانخفاض خلال العشرين ألف سنة القادمة؟

على الرغم من أنه يعتقد أن كوكبنا يحتوي على نسبة 2: 1 من المحيطات إلى القارات في جميع أنحاء الكوكب. [+] التاريخ ، كانت هناك فترة من 2.4 إلى 2.1 مليار سنة مضت حيث كان السطح مغطى بالجليد بنسبة 100٪: سيناريو Snowball Earth. هل يمكن أن يصبح كوكبنا ، على الرغم من الاحتباس الحراري ، أكثر برودة خلال العشرين ألف سنة القادمة؟

وفقًا لأفضل فهم لدينا لمناخ الأرض ، فقد ارتفع متوسط ​​درجة الحرارة العالمية بشكل كبير خلال الماضي

140 سنة: مقدار الوقت الذي يوجد فيه سجل مباشر وموثوق لدرجة الحرارة. من المقبول على نطاق واسع أن القوة الدافعة وراء هذه الزيادة هي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي يسببها الإنسان مثل ثاني أكسيد الكربون ، والتي زادت في تركيز الغلاف الجوي بنحو 50٪ من مستويات ما قبل الثورة الصناعية التي كانت موجودة في أوائل القرن الثامن عشر. لكن البشر ليسوا الكيانات الوحيدة التي تؤثر على مناخ الأرض ، فهناك اختلافات طبيعية تحدث في نظام الأرض والشمس. هل ستتسبب في انخفاض درجة حرارة الأرض في المستقبل القريب نسبيًا؟ هذا ما يريد إيان جراهام معرفته ، حيث يكتب ليسأل:

"أحاول أن أحيط رأسي حول الميل المحوري للأرض وتداعيات الزيادة / النقصان الحالية البالغة 23.5 درجة ، وأحاول فهم نظرية ميلانكوفيتش. إذا كانت الحضيض في تزايد ودفأت الأرض نتيجة لذلك ، متجاهلين تأثيرات الاحتباس الحراري للإنسان ، فما هو تأثير كل من زيادة الحضيض وحركة الأرض بعيدًا عن الشمس؟ فكرتي هي أن درجة الحرارة العالمية للأرض يجب أن تنخفض خلال العشرين ألف سنة القادمة ".

هناك الكثير لتفريغه هنا ، لذلك دعونا نبدأ في البداية: مع ميلانكوفيتش نفسه.

تدور الأرض حول الشمس ، مع توضيح محور دورانها. كل العوالم في نظامنا الشمسي. [+] لها فصول يتم تحديدها إما من خلال الميل المحوري ، أو الإهليلجية لمداراتها ، أو مزيج من الاثنين معًا. على الرغم من أن الميل المحوري يهيمن على مواسم الأرض اليوم ، فقد لا يكون هذا هو الحال دائمًا.

مستخدم ويكيميديا ​​المشترك Tauʻolunga

في أوائل القرن العشرين ، قرر عالم الفيزياء الفلكية الصربي ميلوتين ميلانكوفيتش العمل على لغز لم يحله أحد آخر بنجاح: ربط الفيزياء التي تحكم النظام الشمسي بنظرية مناخ الأرض. عندما تدور الأرض حول الشمس ، ستلاحظ بالكاد أي تغيرات من سنة إلى أخرى ، لأنها صغيرة نسبيًا. بالتأكيد ، تختلف مراحل تحول القمر ، والتاريخ والوقت المحددين للاعتدالات والانقلابات ، ويتطلب ضبط الوقت الإدراج المنتظم للأيام الكبيسة للحفاظ على مواسم المواسم متوافقة مع التقويم الخاص بنا.

الحقيقة غير المفلترة وراء المغناطيسية البشرية واللقاحات و COVID-19

شرح: لماذا سيكون "قمر الفراولة" لهذا الأسبوع منخفضًا جدًا ومتأخرًا جدًا ومضيئًا جدًا

كوكب المريخ والزهرة والقمر "Super Solstice Strawberry Moon" يتلألأ في الشفق: ما يمكنك رؤيته في سماء الليل هذا الأسبوع

في حين أن قانون نيوتن للجاذبية وقوانين كبلر لحركة الكواكب بسيطة نسبيًا ، إلا أن أي شيء أكثر تعقيدًا من أبسط نظام يمكن تخيله يمكن أن يؤدي إلى تعقيدات مدارية معقدة بشكل لا يصدق. في حالة الأرض ، فهي تتأثر بما يلي:

  • حقيقة أنه يدور حول محوره ،
  • يتحرك في شكل بيضاوي ، وليس دائرة ، حول الشمس ،
  • لديها قمر صناعي كبير وطبيعي: القمر ،
  • والتي بدورها تدور حول الأرض مقفلًا مدًا ، وتميل بزاوية إلى مدار الأرض والدوران المحوري ، وفي شكل بيضاوي غريب الأطوار تمامًا ،
  • وتأثير الجاذبية الصغير (ولكن ليس مهملاً تمامًا) للأجسام الأخرى في نظامنا الشمسي.

كل هذه التأثيرات تتفاعل مع بعضها البعض لتحديد التطور طويل المدى لمدار الأرض.

عندما يميل القطب الشمالي للأرض بعيدًا عن الشمس إلى أقصى حد ، فإنه يميل إلى أقصى حد تجاه. [+] اكتمال القمر ، على الجانب الآخر من الأرض ، بينما عندما يميل نصف الكرة الأرضية الخاص بك إلى أقصى حد نحو الشمس ، فإنه يميل إلى أقصى حد بعيدًا عن البدر. يعمل القمر على استقرار مدارنا ولكنه أيضًا يبطئ دوران الأرض ، حيث يلعب كل من القمر والشمس وكذلك الكواكب الأخرى أدوارًا في التطور طويل المدى لدوران الأرض والميل المحوري والمعلمات المدارية.

المرصد الفلكي الوطني ROZHEN

هناك بعض القواعد المهمة في اللعب. أحدها هو قانون الجاذبية ، وحقيقة أن هذه ليست كائنات شبيهة بالنقاط نتحدث عنها ، بل أجسام شبه كروية: أجسام مادية ذات حجم حقيقي محدود وذات زخم زاوي جوهري لها. ينقسم هذا الزخم الزاوي لكل جسم في نظامنا الشمسي - وخاصة بالنسبة للأرض والقمر والشمس - إلى دوران كل جسم ، أو حركته الدورانية ، وزخمه الزاوي المداري ، أو حركته الثورية. (نعم ، حتى الشمس لا تبقى ثابتة ، بل تقوم بحركتها "المتذبذبة" بسبب تأثير الجاذبية للأجسام الأخرى في النظام الشمسي.)

ما وجده ميلانكوفيتش ، والذي ربما كان مفاجئًا للبعض ، هو أن هذه التأثيرات تتراكم لتسبب ثلاثة اختلافات رئيسية طويلة المدى ، ناشئة عن تفاعلات أجسام النظام الشمسي هذه.

  1. السبق ، أو حقيقة أن الاتجاه الذي يشير إليه محور الأرض يدور بمرور الوقت.
  2. الإمالة المحورية ، والتي تتغير بشكل طفيف من 23.5 درجة الحالية بمرور الوقت.
  3. الانحراف ، أو مدى دائرية مقابل مدار الأرض الإهليلجي.

على الرغم من وجود تأثيرات أخرى ، إلا أنها كلها ثانوية مقارنة بهذه التأثيرات الثلاثة الرئيسية. دعونا نلقي نظرة عليها بشكل فردي.

سوف يتحرك محور دوران الأرض بمرور الوقت نتيجة لتأثيرين مجتمعين: الاستباقية المحورية (كما هو موضح. [+] هنا) والمقدمة ، حيث أن مدارها الإهليلجي يتقدم أيضًا. الآثار مجتمعة ، والتي لها

112000 سنة ، على التوالي ، ينتج عنها فترة تمهيدية إجمالية أقرب إلى

1.) السبق. هذا في الواقع بسيط جدًا: الأرض تدور حول محورها ، والذي يميل عند 23.5 درجة فيما يتعلق بمسارنا الثوري حول الشمس. عندما يتم توجيه محورنا بشكل عمودي تمامًا على الخط الذي يربط الأرض بالشمس ، فإننا نشعر بالاعتدال عندما يتم توجيه المحور على طول خط الأرض والشمس ، فإننا نشعر بالانقلابات. على الرغم من أن توقيت كل من الاعتدالات والانقلابات الشتوية سيتغير بمرور الوقت ، إلا أن إدخال الأيام الكبيسة يبقي الاعتدالات متمركزة في حوالي 21 مارس و 23 سبتمبر ، مع حدوث الانقلابات في حوالي 21 ديسمبر و 21 يونيو.

لكن الاتجاه المادي الذي تقوم به نقطة المحور ، في الواقع ، يتغير بمرور الوقت. الآن Polaris هو "نجمنا الشمالي" لأن محورنا يشير نحوه في حدود 1 درجة ، وهو أمر رائع ولكنه غير معتاد بالنسبة لنجم ساطع. على مدى فترات زمنية طويلة ، سيشكل اتجاه نقاط محور دوران الأرض دائرة كاملة ، حيث يلعب كلاهما تأثير:

  • تذبذبنا المحوري ، وهو "تذبذب" الأرض بالنسبة إلى النجوم ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى القمر والشمس ،
  • ومبادرتنا ، وهي كيفية "تذبذب" القطع الناقص للأرض أثناء دوراننا حول الشمس ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثيرات كوكب المشتري وزحل.

اليوم ، في عام 2020 ، تقع بولاريس بالقرب من القطب السماوي الشمالي بالضبط. الاحمر . [+] ترسم الدائرة الاتجاه الذي سيشير إليه محور الأرض بمرور الوقت ، مما يشير إلى أي نجم سيكون أفضل كنجم قطب في كل من المستقبل البعيد والماضي البعيد. سيكون فيجا ، ألمع نجم في هذه المنطقة المجاورة ، نجمنا القطبي بعد ما يزيد قليلاً عن 13000 عام.

مستخدم ويكيميديا ​​كومنز Tauʻolunga

تؤدي الاستباقية المحورية إلى جعل الأرض تدور 360 درجة كاملة على محورها كل 25771 سنة ، في حين تؤدي مقدمة الرأس إلى دوران إضافي بمقدار 360 درجة (في نفس الاتجاه) كل

112000 سنة أو نحو ذلك. بالنسبة لمراقب على الأرض ، إذا تمكنا من العيش لفترة طويلة ، فسنرى تغير النجوم القطبية بشكل دوري كل 23000 سنة أو نحو ذلك ، حيث تتحد هذه التأثيرات بطريقة مضافة. منذ آلاف السنين ، كان النجم Kochab (ألمع نجم في وعاء Little Dipper) هو المكان الذي يشير إليه القطب الشمالي بعد آلاف السنين من الآن ، وسوف يشير إلى Vega ، أحد ألمع النجوم في السماء ، 13000 سنة في المستقبل .

ومع ذلك ، فإن التأثير الرئيسي لهذه المقدار على درجة الحرارة هو موسمي ، وليس له تأثير طويل الأجل على أساس سنوي. نظرًا لأن القطب الجنوبي يشير إلى الشمس بالقرب من الانقلاب الشمسي لشهر ديسمبر ، فإن الحضيض المداري يتماشى مع الصيف ويقترب الأوج من الشتاء ، مما يؤدي إلى فصول شتاء أكثر برودة وصيفًا أكثر سخونة مقارنة بنصف الكرة الشمالي. سيتغير هذا بمرور الوقت مع ملف

23000 سنة ، ولكنها لا تعرض تغيرات طويلة الأجل في درجات الحرارة الإجمالية.

41000 سنة ، سيتراوح الميل المحوري للأرض من 22.1 درجة إلى 24.5 درجة. [+] والعودة. في الوقت الحالي ، يتناقص ميلنا البالغ 23.5 درجة ببطء من الحد الأقصى ، الذي وصل إلى أقل من 11000 عام بقليل ، إلى الحد الأدنى ، والذي سيحققه أقل بقليل من 10000 عام من الآن.

2.) الإمالة المحورية. في الوقت الحاضر ، تدور الأرض حول محورها بزاوية 23.5 درجة ، ويلعب هذا الميل المحوري دورًا أكثر أهمية حتى من مدى قربنا من الشمس أو بعدنا عنها في تحديد مواسمنا. عندما تكون أشعة الشمس أكثر مباشرة على الجزء الخاص بنا من الأرض ، فإننا نتلقى المزيد من الطاقة من الشمس عندما تكون غير مباشرة (تسقط بزاوية منخفضة وتعبر المزيد من الغلاف الجوي) ، فإننا نتلقى طاقة أقل. على مدار عام ومتوسط ​​على الكوكب بأسره ، لا يؤثر الميل المحوري بشكل كبير على مقدار الطاقة الإجمالية التي تتلقاها الأرض.

لكن الميل المحوري لدينا يختلف إلى حد ما على مدى فترات زمنية طويلة: من حد أدنى يبلغ 22.1 درجة إلى 24.5 درجة كحد أقصى ، ويتأرجح من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى ويعود إلى الحد الأدنى مرة أخرى تقريبًا كل

41000 سنة. قمرنا هو المسؤول الأساسي عن استقرار الميل المحوري للمريخ ، حيث يمكن مقارنته بميل الأرض ، لكن تغيرات المريخ أكبر بحوالي 10 أضعاف ، لأنه يفتقر إلى قمر كبير وضخم للحفاظ على اختلافات الميل المحورية هذه صغيرة.

تدور الأرض حول محورها ، لكن دورانها المحوري يتغير بأقل من 2.5 درجة بمرور الوقت بسبب. [+] وجود قمر ضخم وضخم. المريخ ، الذي له ميل محوري مشابه للأرض في الوقت الحاضر ، يرى اختلافات في ميله تعادل حوالي 10 أضعاف ميل الأرض بسبب عدم وجود مثل هذا القمر.

على الرغم من أن إجمالي الطاقة التي يتلقاها كوكبنا - وبالتالي درجة الحرارة الإجمالية للأرض - لا تتأثر بميلنا المحوري ، فإن الطاقة المستلمة كدالة لخط العرض حساسة جدًا لها. عندما يكون الميل المحوري أقل ، تتركز نسبة أكبر من الطاقة التي تتلقاها الأرض باتجاه خطوط العرض الاستوائية ، بينما عندما تكون أكبر ، يتم تلقي طاقة أقل عند خط الاستواء والمزيد من الطاقة التي تتلقاها الأرض. ونتيجة لذلك ، فإن الميل المحوري الأكبر يميل إلى تراجع الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية القطبية ، في حين تفضل الميلات المحورية الأصغر نموها بشكل عام.

في الوقت الحالي ، يكون الميل المحوري في منتصف المسافة بين هذين الطرفين ، وهو في طور التناقص. وصل الميل المحوري لآخر مرة إلى أقصى قيمته منذ ما يقرب من 11000 عام ، وهو ما يقابل نهاية آخر أقصى حد جليدي لدينا ، مع اقتراب الحد الأدنى التالي لدينا في أقل من 10000 عام بقليل. إذا كانت الاختلافات الطبيعية هي السائدة ، فإننا نتوقع التالي

20000 سنة لصالح نمو الصفائح الجليدية. كما يقول موقع ناسا الإلكتروني:

"مع انخفاض الانحراف ، فإنه يساعد تدريجياً في جعل مواسمنا أكثر اعتدالًا ، مما يؤدي إلى فصول شتاء أكثر دفئًا ، وصيفًا أكثر برودة ، مما يسمح بمرور الوقت للثلج والجليد عند خطوط العرض العالية بالتراكم إلى طبقات جليدية كبيرة. مع زيادة الغطاء الجليدي ، فإنه يعكس المزيد من طاقة الشمس إلى الفضاء ، مما يعزز المزيد من التبريد ".

هذا ، على الأرجح ، هو المكان الذي تأتي منه فكرة أن الأرض يجب أن تبدأ في التبريد مرة أخرى.

تحدث الاختلافات في الانحراف اللامركزي للقطع الناقص الذي تتبعه الأرض حول الشمس

100،000. [+] فترات سنة ، مع الحد الأقصى للتغييرات التي تحدث على مدى فترة كل أربع دورات: مع

400000 سنة. التغييرات في شكل المدار هي الوحيدة من دورات ميلانكوفيتش الرئيسية التي تغير الكمية الإجمالية للإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض.

3.) اللامركزية. هذا التأثير ، من بين جميع التأثيرات التي تسببها الديناميكيات التي تتعرض لها الأرض في النظام الشمسي - قوى الجاذبية ، والمد والجزر ، وتبادل الزخم الزاوي ، وما إلى ذلك - هو التأثير الوحيد الذي يغير إجمالي كمية الطاقة الشمسية التي تتلقاها الأرض سنويًا. أساس. نظرًا إلى حد كبير لسحب الجاذبية لعمالقة الغاز ، وانحراف مدار الأرض (أو مدى استطالة القطع الناقص ، ه، وهي 0 لدائرة مثالية وتقترب من 1 للحصول على شكل بيضاوي طويل للغاية ونحيف) يختلف بطريقتين:

  • بتواتر على نطاقات زمنية تبلغ 100000 سنة ، تنطلق من مدارات دائرية شبه كاملة (ه = 0) إلى ما يقرب من الحد الأقصى للإهليلجيه ،
  • وبتكبيرات طفيفة إضافية كل 400000 عام ، مما يؤدي إلى تحقيق مدار الأرض أقصى درجات الإهليلجيه للجميع (ه = 0.07).

تمتلك الأرض في الوقت الحالي انحرافًا صغيرًا نسبيًا: 0.017 ، وهي قريبة من القيمة الدنيا. أقرب نهج لنا من الشمس ، الحضيض ، هو 3.4٪ فقط أقرب من أبعد موقع ، الأوج ، ونتلقى 7٪ فقط من الإشعاع من الشمس في هذا التكوين. من ناحية أخرى ، عندما يتم تعظيم الانحراف المركزي لدينا ، يختلف الحضيض والأوج بثلاثة أضعاف تلك الكمية ، مع ارتفاع الفرق في الإشعاع المتلقاة عند الحضيض مقابل الأوج إلى 23٪.

مدارات الكواكب في النظام الشمسي الداخلي ليست دائرية تمامًا ، لكنها تمامًا. [+] قريبًا ، حيث شهد عطارد ومريخ أكبر عمليات مغادرة وأكبر عمليات إهليلجية. في حين أن الانحراف المداري للمريخ ، عند 0.09 ، أكبر بكثير من انحراف الأرض في الوقت الحاضر (عند 0.017) ، يمكن أن يصل انحراف الأرض إلى 0.07 كحد أقصى ، وهو ما ينافس المريخ ويحتمل أن يتسبب في سيطرة الموقع المداري على مواسمنا ، بدلاً من الميل المحوري ، تمامًا مثل المريخ.

عندما يكون مدارنا أكثر شذوذًا ، يمكن حتى أن يهيمن موقعنا المداري على فصولنا ، بدلاً من ميلنا المحوري. ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن يحدث هذا في أي وقت قريب. في الوقت الحالي ، فإن الانحراف اللامركزي لدينا قريب من الحد الأدنى ، ويتناقص أكثر: نحو الصفر. وبشكل عام ، فإن الانحراف الأعلى - وهو مدار أكثر إهليلجيًا مقارنة بمدار أكثر دائرية - يعني كمية أكبر من الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه الأرض على مدار عام.

  • الحد الأقصى لمقدار الإشعاع الذي يمكن أن تتلقاه الأرض يحدث عندما يتم تعظيم الانحراف لدينا ، ويمكننا تسمية ذلك "100٪" من الحد الأقصى.
  • للحصول على مدار دائري تمامًا ، سنظل نتلقى 99.75٪ من هذا الحد الأقصى.
  • لما نحن فيه الآن في مدارنا ، نتلقى نفس القيمة تقريبًا: 99.764٪ ، والتي تتناقص حاليًا نحو هذه القيمة 99.75٪.

هناك انخفاض طفيف في التقدم ، ولكنه ضئيل جدًا لدرجة أنه يكاد يكون مهملاً من الناحية العملية - كما هو الحال مع جميع هذه الآثار التراكمية - مقارنةً بالتغيرات الهائلة الناجمة عن مساهمة غازات الاحتباس الحراري التي يسببها الإنسان في درجة الحرارة العالمية.

متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض للسنوات التي توجد فيها مثل هذه السجلات بشكل موثوق ومباشر:. [+] 1880-2019 (في الوقت الحاضر). يمثل خط الصفر متوسط ​​درجة الحرارة على المدى الطويل لكوكب الكوكب بأكمله ، تظهر الأشرطة الزرقاء والحمراء الفرق أعلى أو أقل من المتوسط ​​لكل عام. يبلغ الاحترار في المتوسط ​​0.07 درجة مئوية لكل عقد ، لكنه تسارع ، حيث بلغ متوسط ​​الاحترار 0.18 درجة مئوية منذ عام 1981.

إن النظر إلى تأثيرات التغيرات المدارية للأرض كميًا - بما في ذلك جميع التأثيرات الثلاثة للمبادرة ، والميل المحوري ، والانحراف الإهليلجي - يوضح بوضوح اللغز المذهل الذي يواجه البشرية اليوم. بسبب زيادة تركيز غازات الدفيئة ، زاد متوسط ​​درجة حرارة الأرض بنحو 0.98 درجة مئوية (1.76 درجة فهرنهايت) منذ عام 1880: زيادة بنسبة 0.33٪ تقريبًا في متوسط ​​الطاقة التي تحتفظ بها الأرض. هذا التأثير الذي يسببه الإنسان له ، إلى حد بعيد ، التأثير المهيمن على مناخ الأرض لجميع هذه العوامل.

زيادة الاحتفاظ بالطاقة بسبب التغيرات الجوية تقزم الانخفاض القادم بنسبة 0.014٪ في الطاقة المستلمة الناشئة عن التغيير في شكل القطع الناقص ، وتغلب على تغيرات الميل المحوري ، والتي تعيد توزيع 0.0002٪ إضافية من الطاقة القطبية نحو خط الاستواء مع كل عملية مرور. عام. حتى أنه يقزم التباين بنسبة 0.08٪ الذي يحدث بالتزامن مع دورة البقع الشمسية التي تبلغ 11 عامًا. ما لم نعالج العوامل البشرية التي تهيمن حاليًا على المناخ المتغير للأرض ، فإن هذه العوامل الطبيعية - المهمة والحقيقية رغم أنها قد تكون - سوف تطغى على تهورنا.


اكتشف علماء الفلك أن يوم الأرض واليوم X27s يطول بمقدار ملي ثانية في القرن

قد لا يكون هناك ما يكفي من الساعات في اليوم لإنجاز كل شيء ، ولكن على الأقل تتآمر قوى الطبيعة للمساعدة.

وجد علماء الفلك الذين جمعوا ما يقرب من 3000 عام من السجلات السماوية أنه مع مرور كل قرن من الزمان ، فإن اليوم على الأرض يطول بمقدار ملي ثانية مع انتهاء دوران الكوكب تدريجيًا.

قد لا يبدو كسر الثواني المكتسب منذ الحرب العالمية الأولى كثيرًا ، لكن الوقت الذي يستغرقه شعاع الشمس في السفر لمسافة 600 كيلومتر نحو الأرض يمكن أن يكلف ميدالية ذهبية أولمبية ، كما اكتشف الأمريكي تيم ماكي عندما خسر أمام السويدي جونار لارسون في عام 1972. .

بالنسبة لأولئك الذين ينتظرون لمدة ساعة إضافية كاملة في اليوم ، كن مستعدًا لانتظار طويل. باستثناء أي تغيير في معدل التباطؤ ، لن يستمر يوم الأرض 25 ساعة لحوالي مليوني قرن آخر.

جمع الباحثون في جامعة دورهام ومكتب التقويم البحري في المملكة المتحدة روايات تاريخية عن الخسوف وأحداث سماوية أخرى من 720 قبل الميلاد إلى 2015. جاءت أقدم السجلات من الألواح الطينية البابلية المكتوبة بخط مسماري ، مع إضافة المزيد من النصوص اليونانية القديمة ، مثل كتاب بطليموس في القرن الثاني الميلادي. ، ونصوص من الصين وأوروبا في العصور الوسطى والدول العربية ذات السيادة.

استحوذت السجلات القديمة على الأوقات والأماكن التي شهد الناس فيها مراحل مختلفة من خسوف الشمس وخسوف القمر ، بينما وصفت الوثائق منذ عام 1600 م فصاعدًا حالات الغيب القمري ، عندما مر القمر أمام نجوم معينة وحجبها عن الأنظار.

لمعرفة كيف تغير دوران الأرض على مدار 2735 عامًا ، قارن الباحثون السجلات التاريخية بنموذج كمبيوتر يحسب أين ومتى كان الناس قد شاهدوا الأحداث الماضية إذا ظل دوران الأرض ثابتًا.

قالت ليزلي موريسون ، عالمة الفلك في الفريق: "على الرغم من أن الملاحظات بدائية ، يمكننا أن نرى تناقضًا ثابتًا بين الحسابات وأين ومتى شوهد الخسوف بالفعل". "هذا يعني أن الأرض كانت متغيرة في حالة دورانها."

تشكلت الأرض من سحابة دوارة من الغبار والغاز قبل 4.5 مليار سنة ، ولكن يُعتقد أنها تلقت ركلة دورانية إضافية عندما اصطدم جسم بحجم المريخ بالكوكب الشاب وطرد المادة التي أصبحت القمر. في هذا الحدث الكارثي ، ربما قفز يوم على الأرض من ست ساعات إلى 24 ساعة.

لكن علماء الفلك يعرفون منذ فترة طويلة أن دوران الأرض يتباطأ. يأتي تأثير الكبح الرئيسي من المد والجزر الناجم عن جاذبية القمر. قال موريسون: "تتراكم المياه المتراكمة على الأرض أثناء دورانها تحتها". مع تباطؤ دوران الأرض ، ينمو مدار القمر بنحو 4 سم في السنة.

ومع ذلك ، فإن الكبح على المد والجزر ليس القوة الوحيدة في العمل. وجد علماء الفلك أن دوران الأرض كان من الممكن أن يتباطأ أكثر لولا عملية الإبطال. منذ نهاية العصر الجليدي الأخير ، تم تفريغ كتل اليابسة التي كانت مدفونة في السابق تحت ألواح من المياه المجمدة وعادت إلى مكانها. تسبب هذا التحول في أن تكون الأرض أقل انحرافًا - أو سحقًا - على محورها. ومثلما تتسارع متزلجة الجليد الدوارة عندما تسحب ذراعيها ، فإن الأرض تدور بشكل أسرع عندما تكون أقطابها أقل ضغطًا.

كان للتغييرات في مستويات سطح البحر في العالم والقوى الكهرومغناطيسية بين لب الأرض ووشاحها الصخري تأثيرات على دوران الأرض أيضًا ، وفقًا لتقرير العلماء في Proceedings of the Royal Society. يبدو أن القوى المختلفة تقود دورات في دوران الأرض تمتد لعقود إلى قرون ، مع دورة واحدة تتكرر كل 1500 عام.

قال جون ماوند ، عالم الجيوفيزياء بجامعة ليدز الذي لم يشارك في البحث: "تحدث العمليات الجيولوجية على نطاقات زمنية طويلة مما يجعل المراقبة المباشرة لتطورها صعبة للغاية على المقاييس الزمنية البشرية". "هذه مشكلة خاصة لظواهر مثل دوران الأرض التي لا تترك أدلة مباشرة في السجل الجيولوجي."

وأضاف: "من نواحٍ عديدة ، تعد هذه نتيجة مذهلة تربط معًا نطاقًا واسعًا من التحقيقات على طرفي نقيض من مقياس التطور التكنولوجي لتحديد تأثير ضئيل للغاية بالدقة العالية".


تناقص معدل دوران الأرض: أين تذهب الطاقة؟ - الفلك

لذلك من الواضح أن القمر يؤثر على الأرض بأكثر من مجرد طريقة جمالية.

فكر في هذا للصف:

ما هي الطرق الأخرى التي يؤثر بها القمر على الأرض وسكانها؟


تطور المد والجزر من المدارات

عندما ترفع قوى المد والجزر للقمر الانتفاخات على الأرض ، فإن دوران الأرض يحرك هذه الانتفاخات إلى الأمام لقيادة القمر:

نظرًا لأن الانتفاخ المد والجزر له كتلة إضافية صغيرة مرتبطة به ، يشعر القمر بسحب إضافي قليلاً للأمام في مداره . (لاحظ أن هذا هو عكس ما يحدث لقمر المريخ فوبوس ، الذي يقود الانتفاخات على المريخ وبالتالي يشعر بسحب للخلف .)

لذلك يتم تسريع القمر للأمام ، كما لو كان صاروخًا صغيرًا على ظهره يُطلق بعيدًا.

فكر فيما يحدث في مدار إذا تسارعت للأمام. أنت مضيفا الطاقة والزخم الزاوي إلى مدارك ، أنت كذلك تحرك للخارج في مدار أكبر مع فترة مدارية أطول.

يتحرك القمر ببطء بعيدًا عن الأرض!

كيف الصيام؟ حوالي 3-4 سم / سنة. (كيف نقيس هذا؟)

لذا فإن القمر يبتعد ويكتسب الطاقة والزخم الزاوي من الأرض. لكن القانون الأساسي للفيزياء يقول ذلك يتم الحفاظ على الطاقة والزخم الزاوي (إذا لم يكن هناك عزم دوران خارجي).

حتى إذا كان القمر مكاسب الزخم الزاوي ، يجب على الأرض تخسر الزخم الزاوي.

معدل دوران الأرض يتباطأ تدريجياً!

كيف الصيام؟ حوالي 0.0016 ثانية / قرن ، أو ما يقرب من ثانية واحدة كل 50000 عام.
لذلك كان "يوم الديناصورات" حوالي 23.5 ساعة ، وليس 24 ساعة.
(لا يعمل الاستقراء بعيدًا جدًا ، لكن أفضل النماذج الحالية تشير إلى أنه عندما كان الأرض والقمر أقرب ما يكون منذ عدة مليارات من السنين ، كان يومًا ما يستغرق حوالي 4-5 ساعات!)


هل يمكن أن يستمر هذا إلى الأبد؟ متى ينتهي كل هذا؟

  • القمر يتحرك بعيدا: تقلل قوى المد والجزر من انتفاخ الأرض.
  • دوران الأرض يتباطأ: الانتفاخ والقمر أقرب إلى المحاذاة.

(ما هو الشيء المألوف الآخر في دوران متزامن 1: 1؟)

في هذه المرحلة ، مع الانتفاخات المحاذية للقمر ، لن يحدث أي تطور إضافي في المدار.


دوران الأرض يتباطأ بشكل غامض: يتوقع الخبراء حدوث زلازل تصل إلى سرعة أعلى في عام 2018

تصوير لباطن الأرض ، يُظهر حركة الصخور المنصهرة التي تشكل الوشاح.

وجد العلماء أدلة قوية على أن عام 2018 سيشهد ارتفاعًا كبيرًا في عدد الزلازل الكبيرة على مستوى العالم. إن دوران الأرض ، كما هو الحال مع العديد من الأشياء ، دوري ، حيث يتباطأ بضع أجزاء من الألف من الثانية في اليوم ثم يتسارع مرة أخرى.

أنت وأنا لن نلاحظ أبدًا هذا الاختلاف الطفيف جدًا في سرعة دوران الأرض. ومع ذلك ، سوف نلاحظ بالتأكيد النتيجة ، زيادة في عدد الزلازل الشديدة.

يستطيع الجيوفيزيائيون قياس سرعة دوران الأرض بدقة شديدة ، وحساب الاختلافات الطفيفة في حدود أجزاء من الألف من الثانية. يعتقد العلماء الآن أن تباطؤ دوران الأرض هو الرابط للزيادة الدورية الملحوظة في الزلازل.

للبدء ، قام فريق البحث من الجيولوجيين بتحليل كل زلزال حدث منذ عام 1900 بقوة أعلى من 7.0. كانوا يبحثون عن اتجاهات حدوث الزلازل الكبيرة. ما وجدوه هو أنه كل 32 عامًا تقريبًا كان هناك ارتفاع في عدد الزلازل الكبيرة في جميع أنحاء العالم.

كان الفريق في حيرة من أمره بشأن السبب الجذري لهذه الدورة في معدل الزلازل. وقارنوها بعدد من مجموعات البيانات التاريخية العالمية ووجدوا واحدة فقط أظهرت ارتباطًا قويًا بالارتفاع الحاد في الزلازل. كان هذا الارتباط هو تباطؤ دوران الأرض. على وجه التحديد ، لاحظ الفريق أن دوران الأرض يبدأ كل 25-30 عامًا في التباطؤ وأن هذا التباطؤ حدث قبل الزيادة الهائلة في الزلازل. لقد استمر تباطؤ الدوران تاريخيًا لمدة 5 سنوات ، حيث تسبب العام الماضي في زيادة الزلازل.

لإضافة لمسة مثيرة للاهتمام إلى القصة ، كان عام 2017 هو العام الرابع على التوالي الذي يتباطأ فيه دوران الأرض. لهذا السبب يعتقد فريق البحث أنه يمكننا توقع المزيد من الزلازل في عام 2018 ، إنها آخر فترة تباطؤ لمدة 5 سنوات في دوران الأرض.

ما الذي يتسبب في إبطاء دوران الأرض؟

كما هو الحال مع العديد من الاكتشافات العلمية الجديدة ، بدأت هذه القصة بالبيانات التي تدعم التباطؤ الدوري ثم تسريع دوران الأرض. ثم يتم تكليف فريق البحث بـ "لماذا" لشرح هذه الظاهرة. في حين أن العلماء ليسوا متأكدين تمامًا من الآليات التي تنتج هذا الاختلاف ، إلا أن هناك بعض الفرضيات.

تتضمن إحدى الفرضيات اللب الخارجي للأرض ، وهو طبقة معدنية سائلة من الكوكب تدور تحت الوشاح السفلي الصلب. الفكرة هي أن اللب الخارجي يمكن في بعض الأحيان أن "يلتصق" بالعباءة ، مما يتسبب في تعطيل تدفقه. هذا من شأنه أن يغير المجال المغناطيسي للأرض وينتج زوبعة مؤقتة في دوران الأرض.

في الوقت الحالي ، تشير البيانات فقط إلى وجود ارتباط مذهل ، ولكن لا توجد علاقة سببية. ومن ثم ، لا يزال العلماء غير متأكدين مما إذا كان هذا التغيير في دوران الأرض هو سبب زيادة الزلازل.

على الرغم من عدم وجود صلة مباشرة بين الاثنين ، فإن الاتجاه السائد خلال القرن الماضي يشير إلى أن 2018 سيكون عامًا نشطًا بشكل غير عادي للزلازل. عادة ، سيكون هناك 15-20 زلزال كبير (M 7.0 أو أكبر). ومع ذلك ، خلال الارتفاع الملحوظ في الزلازل المصاحبة للسنة الخامسة من تباطؤ دوران الأرض ، يوجد في المتوسط ​​25-30 زلزالًا كبيرًا.

لا تزال الزلازل أصعب كارثة طبيعية يمكن التنبؤ بها. تميل إلى الحدوث دون سابق إنذار أو بدون سابق إنذار وبالتالي يمكن أن تكون مدمرة بشكل لا يصدق. في كثير من الأحيان ، يقتصر علماء الجيولوجيا على الاتجاهات التاريخية في البيانات للتنبؤ باحتمالية حدوث زلزال. يوفر هذا البحث الجديد مجموعة بيانات أخرى لإعلام المجتمعات بالمخاطر على المدى القريب التي يواجهونها.

أحب المقال؟ أوصي بشدة بقراءة أفكار عالم الفيزياء الفلكية لدينا حول هذا الموضوع.


هل ستتأثر حركة دوران الأرض بذوبان القمم الجليدية القطبية؟

أنت تقترح أن هجرة السوائل من الغطاء الجليدي القطبي إلى المحيطات ستجعل الأرض أقصر وأكثر بدانة ، وبالتالي تبطئ معدل دورانها؟ وأن التغير الناتج في طول النهار سيؤثر على الزراعة؟

هل حسبت مقدار التغير في طول اليوم الذي سينتج عن تحريك الغطاء الجليدي القطبي [الجنوبي] إلى خط الاستواء؟ ضع بعض الافتراضات السخية وانظر ما تحصل عليه.

عندما يذوب الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي ، فإنه سيوزع كتلته بالتساوي على المحيطات. ستتغير لحظة القصور الذاتي للأرض حيث يتم إعادة توزيع كتلة الجليد من قرص بالقرب من المحور إلى قشرة كروية فوق المحيطات.

سيؤدي الحفاظ على الزخم الزاوي إلى إبطاء الأرض. سوف يطول اليوم بأقل من ثانية ، لكن الساعات الشمسية سوف تتباطأ أيضًا للتعويض الكامل.

التغيير الرئيسي الذي سيحدث للناس واقتصادهم هو ارتفاع مستوى سطح البحر ، أولاً بسبب ذوبان الماء ، وثانيًا بسبب التمدد الحراري لعمود الماء الذي يحدث في نفس الوقت بسبب الاحترار الذي يذوب الجليد. ستغرق المناطق الساحلية والعديد من المدن الكبرى قبل وقت طويل من أن يلاحظ أي شخص أن الأيام الشمسية أطول قليلاً. لذا نعم ، ستبطئ الأرض ، وستطول الأيام ، لكنك بالتأكيد لن تلاحظها بدون ساعة ذرية.


ماذا سيحدث إذا كان دوران الأرض أسرع أو أبطأ؟

ستكون الأيام والليالي أقصر أو أطول ، وسيكون وزننا أقل أو أكثر.

تفسير:

إذا كان أسرع ، فسيستغرق دوران كامل واحد أقل من 24 ساعة ، مما يجعل الأيام والليالي أقصر. سيكون وزننا أقل ، لأن الأرض ستدور بشكل أسرع ، وستقوم بمزيد من قوة الطرد المركزي علينا. ستكون القوة الناتجة من جاذبية الأرض وقوة الطرد المركزي أقل حيث ستبقى الجاذبية ثابتة ولكن قوة الطرد المركزي ستزداد. سيكون هناك أيضًا تغير في درجة الحرارة حيث سيحصل كل نصفي الكرة الأرضية (الشرقي والغربي) على وقت أقل للاحترار من أشعة الشمس.

If it was slower then one full rotation would take more than 24 hrs., thus making days & nights longer. Our weight would be more, because as the Earth would rotate slower, it would exert less centrifugal force on us. The resultant force of the Earth's gravity and the centrifugal force would be more as gravity would remain constant but centrifugal force would decrease. There would also be a temperature change as each hemisphere (Eastern and Western) would get more time to warm up from the Sun's rays.


Respond to this Question

Physics Check

1.)To reduce the force of impact you could a)Extend the duration of the time of impact b)Decrease the duration of the time of impact c)Increase the mass of the moving object =d)None of the above 2.)What happens when you lengthen

علم

1. How does Earth’s rotation cause day and night? (1 point) As Earth rotates toward the east, the sun appears to rise in the west and set in the east. As Earth rotates toward the east, the sun appears to rise in the east and set

Science

1. Why do earthquakes occur along the San Andreas Fault? أ. Two plates meet at the San Andreas Fault and they slide next to each other causing earthquakes b. Two plates converge at the San Andreas Fault causing earthquakes*** c.

Phy 231

It takes 23 hours 56 minutes and 4 seconds for the earth to make one revolution (mean sidereal day). a.What is the angular speed of the earth? I got 7.292x10^-5 rad/s b.Assume the earth is spherical. Relative to someone on the

علم

1. How does Earth's rotation cause day and night? A) As Earth rotates towards the east, the sun appears to rise in the west and set in the east. B) As Earth rotates towards the east, the sun appears to rise in the east and set in

علم

The sun's apparent motion across the sky from East to West daily is due to the A) rotation of the sun. B) rotation of the earth. C) orbit of the earth around the sun. D) orbit of the sun around the earth. I think the answer would

Science check my answers please.

1. How does Earth’s rotation cause day and night? (1 point) As Earth rotates toward the east, the sun appears to rise in the west and set in the east.


Did We Just Find The Largest Rotating ‘Thing’ In The Universe?

Cosmic filaments are among the largest structures in the Universe, and they rotate. In a new study . [+] that stacked thousands of filaments together, they were observed to be rotating along their filamentary axis, with the average rotation speed approaching

AIP (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam)/A. Khalatyan/J. Fohlmeister

In our own cosmic backyard, everything we see spins, rotates, and revolves in some fashion or other. Our planet (and everything on it) spins about its axis, just like every planet and moon in the Solar System. The moons (including our own) revolve around their parent planet, while the planet-moon systems all revolve around the Sun. The Sun, in turn, like all of the hundreds of billions of stars in the galaxy, orbit around the galactic center, while the entire galaxy itself spins about the central bulge.

On the largest of cosmic scales, however, there’s no observed global rotation. The Universe, for whatever reason, doesn’t appear to have an overall spin or rotation to it, and doesn’t appear to be revolving around anything else. Similarly, the largest observed cosmic structures don’t appear to be spinning, rotating, or revolving around any other structures. But recently, a new study appears to be challenging that, claiming that enormous cosmic filaments — the strands of the cosmic web — appear to be rotating about the filamentary axis itself. This is weird, for sure, but can we explain it? هيا نكتشف.

Our Universe, from the hot Big Bang until the present day, underwent a huge amount of growth and . [+] evolution, and continues to do so. Our entire observable Universe was approximately the size of a soccer ball some 13.8 billion years ago, but has expanded to be

46 billion light-years in radius today.

In order to make a prediction, we first have to set up the scenario that we expect, then put in the laws of physics, and evolve the system forward in time to see what we anticipate. We can go all the way back, theoretically, to the earliest stages of the Universe. At the start of the hot Big Bang, immediately following the end of cosmic inflation, the Universe is:

  • filled with matter, antimatter, dark matter, and radiation,
  • uniform and the same in all directions,
  • with the exception of slight density imperfections on the scale of 1-part-in-30,000,
  • and with additional tiny imperfections in the directionality of these fluctuations, the linear and rotational motions of these overdense and underdense regions, and similar imperfections in gravitational wave background that the Universe is born with.

يقول العلماء إنه لا يوجد سوى كوكب آخر في مجرتنا يمكن أن يكون شبيهًا بالأرض

يقول العلماء إن 29 من الحضارات الغريبة الذكية ربما تكون قد رصدتنا بالفعل

شرح: لماذا سيكون "قمر الفراولة" لهذا الأسبوع منخفضًا جدًا ومتأخرًا جدًا ومضيئًا جدًا

As the Universe expands, cools, and gravitates, a number of important steps occur, particularly on large cosmic scales.

The cold fluctuations (shown in blue) in the CMB are not inherently colder, but rather represent . [+] regions where there is a greater gravitational pull due to a greater density of matter, while the hot spots (in red) are only hotter because the radiation in that region lives in a shallower gravitational well. Over time, the overdense regions will be much more likely to grow into stars, galaxies and clusters, while the underdense regions will be less likely to do so. The gravitational density of the regions the light passes through as it travels can show up in the CMB as well, teaching us what these regions are truly like.

E.M. HUFF, THE SDSS-III TEAM AND THE SOUTH POLE TELESCOPE TEAM GRAPHIC BY ZOSIA ROSTOMIAN

In particular, some things grow with time, other things decay with time, and still other things remain the same with time.

The density imperfections, for example, grow in a particular fashion: proportional to the ratio of the matter density to the radiation density. As the Universe expands and cools, both matter and radiation — made up of individual quanta — get less dense the number of particles remains the same while the volume increases, causing the density of both to drop. They don’t drop equally, however the amount of mass in every matter particle remains the same, but the amount of energy in every quantum of radiation drops. As the Universe expands, the wavelength of the light traveling through space stretches, bringing it to lower and lower energies.

As the radiation gets less energetic, the matter density rises relative to the radiation density, causing these density imperfections to grow. Over time, the initially overdense regions preferentially attract the surrounding matter, drawing it in, while the initially underdense regions preferentially give up their matter to the denser regions nearby. Over long enough timescales, this leads to the formation of molecular gas clouds, stars, galaxies, and even the entire cosmic web.

The growth of the cosmic web and the large-scale structure in the Universe, shown here with the . [+] expansion itself scaled out, results in the Universe becoming more clustered and clumpier as time goes on. Initially small density fluctuations will grow to form a cosmic web with great voids separating them, but what appear to be the largest wall-like and supercluster-like structures may not be true, bound structures after all.

Similarly, you can track the evolution of any initial rotational modes in a Universe that’s initially isotropic and homogeneous. Unlike the density imperfections, which grow, any initial spin or rotation will decay away as the Universe expands. Specifically, it decays as the scale of the Universe grows: the more the Universe expands, the less important angular momentum becomes. It should make sense, therefore, to anticipate that there won’t be any angular momentum — and hence, any spinning or rotation — on the largest cosmic scales.

At least, that’s true, but only up until a certain point. As long as your Universe, and the structures in it, continue to expand, these rotational or spinning modes will decay away. But there’s a rule that’s even more fundamental: the law of conservation of angular momentum. Just like a spinning figure skater can increase their rate of rotation by bringing their arms and legs in (or can decrease it by moving their arms and legs out), the rotation of large-scale structures will diminish so long as the structures expand, but once they get pulled in under their own gravity, that rotation speeds up again.

When a figure skater like Yuko Kawaguti (pictured here from 2010's Cup of Russia) spins with her . [+] limbs far from her body, her rotational speed (as measured by angular velocity, or the number of revolutions-per-minute) is lower than when she pulls her mass close to her axis of rotation. The conservation of angular momentum ensures that as she pulls her mass closer to the central axis of rotation, her angular velocity speeds up to compensate.

deerstop / Wikimedia Commons

Angular momentum, you see, is a combination of two different factors multiplied together.

  1. Moment of inertia, which you can think about as how your mass is distributed: close to the rotation axis is a small moment of inertia far away from the rotation axis is a large moment of inertia.
  2. Angular velocity, which you can think of as how quickly you make a complete revolution something like revolutions-per-minute is a measure of angular velocity.

Even in a Universe where your density imperfections are born only with a very slight amount of angular momentum, gravitational growth won’t be able to get rid of it, while gravitational collapse, which causes your mass distribution to get concentrated towards the center, ensures that your moment of inertia will eventually decrease dramatically. If your angular momentum stays the same while your moment of inertia goes down, your angular velocity must rise in response. As a result, the greater the amount of gravitational collapse a structure has undergone, the greater the amount we expect to see it spinning, rotating, or otherwise manifesting its angular momentum.

In isolation, any system, whether at rest or in motion, including angular motion, will be unable to . [+] change that motion without an outside force. In space, your options are limited, but even in the International Space Station, one component (like an astronaut) can push against another (like another astronaut) to change the individual component's motion.

NASA / International Space Station

But even that is only half of the story. Sure, we fully expect that the Universe is born with some angular momentum, and when these density imperfections grow, attract matter, and finally collapse under their own gravity, we expect to see them rotating — perhaps even quite substantially — in the end. However, even if the Universe were born with no angular momentum anywhere at all, it’s an inevitability that the structures that form on all cosmic scales (except, perhaps, the extreme largest ones of all) will start spinning, rotating, and even revolving around one another.

The reason for this is a physical phenomenon we’re all familiar with, but in a different context: tides. The reason planet Earth experiences tides is because the objects near it, like the Sun and the Moon, gravitationally attract the Earth. Specifically, however, they attract every point on the Earth, and they do so unequally. The points on the Earth that are closer to the Moon, for instance, get attracted a little bit more than the points that are farther away. Similarly, the points that are “north” or “south” of the imaginary line that connects Earth’s center to the Moon’s center will be attracted “downward” or “upward” correspondingly.

At every point along an object attracted by a single point mass, the force of gravity (Fg) is . [+] different. The average force, for the point at the center, defines how the object accelerates, meaning that the entire object accelerates as though it were subject to the same overall force. If we subtract that force out (Fr) from every point, the red arrows showcase the tidal forces experienced at various points along the object. These forces, if they get large enough, can distort and even tear individual objects apart.

Despite how easy this is to visualize for a round body like the Earth, the same process takes place between every two masses in the Universe that occupy any volume more substantial than a single point. These tidal forces, as objects move through space relative to one another, exerts what’s known as a torque: a force that causes objects to experience a greater acceleration on one part of it than other parts of it. In all but the most perfectly aligned cases — where all the torques cancel out, a tremendous and coincidental rarity — these tidal torques will cause an angular acceleration, leading to an increase in angular momentum.

“Hang on,” I can hear you objecting. “I thought you said that angular momentum was always conserved? So how can you create an angular acceleration, which increases your angular momentum, if angular momentum is something that can never be created or destroyed?”

It’s a good objection. What you have to remember, however, is that torques are just like forces in the sense that they obey their own versions of Newton’s laws. In particular, just like forces have directions, so do torques: they can cause something to rotate clockwise or counterclockwise about each of the three-dimensional axes that exist in our Universe. And just like every action has an equal an opposite reaction, whenever one object pulls on another to create a torque, that equal and opposite force will create a torque on that first object as well.

Many have tried to surpass the current land speed record by attaching rockets or other . [+] thrust-providing contraptions to their vehicles. When the tires begin rotating, they push against the Earth, and the Earth pushes back. As the vehicle gains angular momentum in one direction, the Earth gains angular momentum in the opposite direction. (RODGER BOSCH/AFP via Getty Images)

It’s not something you think of very often, but this plays out all the time in our reality. When you accelerate your automobile from a standstill as soon as the light turns green, your tires start to spin and push against the road. The road, therefore, exerts a force on the bottom of your tires, which causes your spinning tires to grip the road, accelerate, and push the car forward. Because the force isn’t directly on the center of the wheels — where the axels are — but rather off-center, your tires spin, gripping the road, and creating a torque.

But there’s an equal-and-opposite reaction here, too. The road and the tires have to push on one another with equal and opposite forces. If the force of the road on the tires causes your automobile to accelerate and then move, say, clockwise with respect to the center of planet Earth, then the force of the tires on the road will cause planet Earth to accelerate and rotate, ever so slightly, a little bit extra in the counterclockwise direction with respect to how it was moving before. Even though:

  • the car now has more angular momentum than it did before,
  • and the Earth now has more angular momentum than it did before,

the sum of the car+Earth system has the same amount of angular momentum as it did initially. Angular momentum, like force, is a vector: with magnitude and direction.

This snippet from a structure-formation simulation, with the expansion of the Universe scaled out, . [+] represents billions of years of gravitational growth in a dark matter-rich Universe. Note that filaments and rich clusters, which form at the intersection of filaments, arise primarily due to dark matter normal matter plays only a minor role. Once the structure collapses, however, the complex physics of normal matter becomes vitally important.

Ralf Kähler and Tom Abel (KIPAC)/Oliver Hahn

So what happens, then, when the large-scale structure in the Universe forms?

As long as you’re not too large for gravitational collapse to occur — where matter in the Universe can contract all the way down in one or more dimension to a scale where things will go “splat” due to collisions — these tidal torques will cause clumps of matter to pull on one another, inducing a rotation. This means that planets, stars, solar systems, galaxies, and even, in theory, entire cosmic filaments from the cosmic web should, at least sometimes, experience rotational motions. On larger scales, however, there should be no overall rotation, as there are no larger bound structures in the Universe.

This is precisely what the latest study sought to measure, and precisely what they found. For individual filaments, they couldn't see anything, but when they took thousands of filaments together, the rotational effects clearly showed up.

“By stacking thousands of filaments together and examining the velocity of galaxies perpendicular to the filament’s axis (via their redshift and blueshift), we find that these objects too display vortical motion consistent with rotation, making them the largest objects known to have angular momentum. The strength of the rotation signal is directly dependent on the viewing angle and the dynamical state of the filament. Filament rotation is more clearly detected when viewed edge-on.”

While the web of dark matter (purple) might seem to determine cosmic structure formation on its own, . [+] the feedback from normal matter (red) can severely impact galactic scales. Both dark matter and normal matter, in the right ratios, are required to explain the Universe as we observe it. Fascinatingly enough, the filaments that trace the lines connecting galaxy clusters appear to be rotating themselves.

Illustris Collaboration / Illustris Simulation

We’ve seen “filament rotation” before: in the filaments that are created in star-forming regions within individual galaxies. But in a surprise to some, even the largest-scale filaments in the Universe, the ones that trace the cosmic web, appear to be rotating as well, at least on average. Their speeds are comparable to the speeds at which galaxies move and stars orbit within the Milky Way: up to

hundreds of kilometers per second. Even though there’s a lot we still have left to unpack about this phenomenon, these large-scale cosmic filaments, which typically extend for hundreds of millions of light-years, are now the largest known rotating structures in the Universe.

Why are they rotating, however? Is it something that can truly be explained by tidal torques and nothing else? The early evidence points to “yes,” as the presence of large masses near the filaments — what cosmologists identify as “haloes” — seems to intensify the rotation. As the authors note, “the more massive the haloes that sit at either end of the filaments, the more rotation is detected,” consistent with gravitational torques inducing these motions. Nevertheless, more study is needed, as temperature and other physics may also play a role.

The big breakthrough is that we’ve finally detected rotation on these unprecedentedly large scales. If all goes well, we’ll not only figure out why, but we’ll be able to predict how quickly each filament that we see ought to be spinning, and for what reason. Until we can predict how every structure in the Universe forms, behaves, and evolves, theoretical astrophysicists will never run out of work to do.


شاهد الفيديو: هذا الشيء الغريب يجعل الأرض تفقد 50,000 طن من وزنها سنويا (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Marid

    فضولي جدا :)

  2. Bek

    حق تماما! لذا.

  3. Fane

    تهانينا ، الرسالة الرائعة

  4. Abd Al Qadir

    أهنئ ، ما هي الكلمات اللازمة ... ، الفكر الرائع

  5. Kinsella

    هذه الفكرة الممتازة يجب أن تكون عن قصد



اكتب رسالة