Astronomia
Wyk艂ad III
____________________________________
Ruch obrotowy Ziemi
Wyk艂ad dla student贸w geografii
Waldemar Og艂oza
www.as.up.krakow.pl
>> dla studentow
Efekty ruchu wirowego Ziemi Zmierzchy i 艣wity
Zjawisko: Wysoko艣膰 S艂o艅ca :
" Zjawisko dnia i nocy
" Zach贸d, wsch贸d h = 00
" Sp艂aszczenie Ziemi przez si艂臋 od艣rodkow膮
uwzgl臋dniaj膮c refrakcj臋 i rozmiar tarczy
bezw艂adno艣ci
h =- 51
" Zmierzch cywilny 0
00 > h e"- 6 Jest jasno
" Zale\no艣膰 ci臋\aru od szeroko艣ci geograficznej
" Zmierzch nautyczny
- 60> h e"- 120
" Si艂a Coriolisa
(\eglarski)
Nie mo\na czyta膰 bez 艣wiat艂a
" Zmierzch
" Zmiana p艂aszczyzny waha艅 wahad艂a Foucaulta
- 120 > h e"- 1
80 Wida膰 jasne gwiazdy
astronomiczny
" Noc astronomiczna
- 180 > h
Nie wida膰 \adnej cz臋艣ci o艣wietlonej
atmosfery ziemskiej
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
3 4
Zmierzchy i 艣wity Obr贸t Ziemi
obserwowana
pozycja S艂o艅ca
Dzie艅
(z refrakcj膮)
" Okres obrotu Ziemi trwa 23h 56m 04.09s
Zmierzch Zmierzch Zmierzch Noc
rzeczywista
cywilny \eglarski astronomiczny astronomiczna
" Ziemia obraca si臋 z zachodu na wsch贸d
pozycja S艂o艅ca
Refrakcja ~35 Horyzont (h=0)
Poniewa\ Ziemia przemieszcza
h= -51 Promie艅 tarczy ~16
si臋 wok贸艂 S艂o艅ca, to po obrocie o
h= -6
k膮t 3600 musi obr贸ci膰 si臋 jeszcze
dodatkowo o ok. 10 aby S艂o艅ce
h= -12
wr贸ci艂o na swoj膮 pozycj臋. Trwa
to oko艂o 4 minut. Zatem doba
h= -18 s艂oneczna trwa 24h i jest d艂u\sza
pocz膮tek pocz膮tek
od doby gwiazdowej
Zach贸d
nocy nocy pocz膮tek nocy
S艂o艅ca
cywilnej \eglarskiej astronomicznej
K膮t ~10 (zale\y od pozycji Ziemi na orbicie)
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
5 6
1
Si艂a od艣rodkowa bezw艂adno艣ci Si艂a Coriolisa
" Jest obecna we wszystkich
Fod艣 = mv2/r Fg=mggraw Q = Fg - Fod艣
uk艂adach obracaj膮cych si臋 z
r jak膮艣 pr臋dko艣ci膮 k膮tow膮
Sk艂adowa r贸wnoleg艂a do
gruntu si艂y wypadkowej Q
" Dotyczy wszystkich cia艂
jest r贸wnowa\ona przez
tarcie r
poruszaj膮cych si臋 z liniow膮 r r
F = 2mv
pr臋dko艣ci膮 v
" Warto艣膰 i zwrot si艂y Coriolisa
g przyspieszenie
g()=9.7805+0.0517sin2()
okre艣la iloczyn wektorowy
Q ci臋\ar
Q = m g()
(symbol: ) wektor贸w v i
- szer. geog.
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
7 8
Regu艂a 3 palc贸w | Regu艂a 艣ruby!!!
Iloczyn wektorowy
F
" Warto艣膰 si艂y (d艂ugo艣膰 wektora)
wynosi: F=|F| = 2m v sin(膮)
V
F
gdzie:
v - warto艣膰 pr臋dko艣ci
膮
膮
膮
膮
- warto艣膰 pr臋dko艣ci k膮towej [ radian / s ] F
V
膮 - k膮t pomi臋dzy wektorami v i
F
" Zwrot okre艣la regu艂a wektor贸w
prawoskr臋tnych
r V
r r
(tzw. regu艂a prawej 艣ruby)
F = 2mv
PRAWA RKA PRAWA 艢RUBA
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
9 10
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Sk艂adowe si艂y Coriolisa
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮 |
" Na powierzchni Ziemi
" Sk艂adowa si艂y Coriolisa pomi臋dzy poziomym wektorem
najcz臋艣ciej mamy do czynienia
pr臋dko艣ci v i wektorem powoduje zbaczanie wszystkich cia艂 w
N |
z ruchami w poziomie (wiatr,
- |
prawo od kierunku ich ruchu
rzeki, pojazdy itp.) oraz z
" Zobacz: www.as.up.krakow.pl/edu/prezentacje.html >> coriolis.ppt
ruchami w pionie (spadek cia艂,
konwekcja powietrza)
" Wygodnie jest roz艂o\y膰 wektor
na sk艂adow膮 pionow膮 | i na
sk艂adow膮 poziom膮
-
| = cos (
)
- = sin (
)
-
|
S
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
11 12
2
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮 |
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮 |
Efekty na p贸艂kuli p贸艂nocnej:
" Ruch mas powietrza
" Podmywanie prawych brzeg贸w rzek
(niezale\nie od kierunku w jakim p艂yn膮)
" Szybsze 艣cieranie si臋 prawych szyn kolejowych
" Odchylenie pocisk贸w
" Na r贸wniku | znika !
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
13 14
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮 |
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮 |
V
N
Ni\
Widok z boku Widok z g贸ry
Ruch przeciwny do
wskaz贸wek zegara
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
15 16
Na p贸艂kuli po艂udniowej jest odwrotnie!
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Na p贸艂kuli p贸艂nocnej w ni\u barycznym powietrze kr膮\y przeciwnie do kierunku
ruchu wskaz贸wek zegara a na po艂udniowej zgodnie ze wskaz贸wkami zegara.
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮 |
P贸艂kula p贸艂nocna. P贸艂kula po艂udniowa
V
W
Wy\
Widok z boku Widok z g贸ry
Ruch zgodnie ze
wskaz贸wkami zegara
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
17 18
3
Wahad艂o Foucaulta Wahad艂o Foucaulta
" Na biegunie p艂aszczyzna " Poza biegunem p艂aszczyzna waha艅 nie
waha艅 jest sta艂a w przestrzeni mo\e by膰 sta艂a gdy\ porusza si臋 punkt
(zasada zachowania momentu zamocowania wahad艂a
p臋du)
" Zaobserwowano, \e poza biegunem okres
" Dla obserwatora zwi膮zanego z wiruj膮c膮 obrotu p艂aszczyzny waha艅 b臋dzie zale\a艂 od
Ziemi膮 p艂aszczyzna waha艅 b臋dzie si臋 szeroko艣ci geograficznej :
pozornie skr臋ca膰 a okres jej obrotu b臋dzie
P = T / sin ()= ( 23h 56m 04.09s ) / sin ()
r贸wny okresowi obrotu Ziemi
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
19 20
Ruch w poziomie na p贸艂kuli p贸艂nocnej
Jean Bernard L閛n Foucault i jego wahad艂o
Oddzia艂ywanie ze sk艂adow膮
-
Oddzia艂ywanie to powoduje zmian臋
ci臋\aru cia艂a, w zale\no艣ci od kierunku
ruchu cia艂a
Wektory v i - le\膮 poziomo, zatem
wektor si艂y F jest skierowany pionowo
Ruch na wsch贸d ci臋\ar maleje, na zach贸d
ci臋\ar ro艣nie
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
21 22
Ruch w PIONIE na p贸艂kuli p贸艂nocnej
" Znika oddzia艂ywanie z wektorem |
bo sin(膮) = 0 (膮=00 lub 膮=1800)
" Oddzia艂ywanie z wektorem -
Czas i kalendarz
(skierowanym na p贸艂noc) powoduje
na p贸艂noc
-
odchylenie toru cia艂a od linii pionu
" Je艣li cia艂o spada odchylane jest na
wsch贸d
F
" Je艣li si臋 wznosi to odchylane jest na
zach贸d
V
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
23
4
Czas a k膮t godzinny Czas gwiazdowy T*
(lokalny to znaczy zale\ny od d艂ugo艣ci geograficznej!)
K膮t godzinny to k膮t t pomi臋dzy p艂aszczyzn膮 BN
t
po艂udnika niebieskiego a p艂aszczyzn膮
Doba gwiazdowa:
wyznaczon膮 przez o艣 艣wiata i obiekt na niebie
E
Okres po kt贸rym gwiazdy wracaj膮 na to samo
t
Czas astronomiczny jest wyznaczony przez
N S miejsce na sferze niebieskiej
K膮t Godzinny r贸\nych obiekt贸w:
W tym czasie Ziemia obraca si臋 o 3600
W
Punkt Barana ( ) - Czas gwiazdowy T*
Czas gwiazdowy jest r贸wny
S艂o艅ce +12h - Czas prawdziwy s艂oneczny TP
BS
k膮towi godzinnemu punktu Barana
S艂o艅ce 艣rednie +12h - Czas miejscowy
(艣redni s艂oneczny) TS (punkt r贸wnonocy wiosennej)
S膮 to czasy lokalne tj. zale\膮 od d艂ugo艣ci
T* = t = t
p. B.
geograficznej obserwatora !!!
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
25 26
Pomiary czasu z obserwacji S艂o艅ca Zegary s艂oneczne
Gnomon - najstarszy zegar ma kilka wad: Zegary s艂oneczne:
" gnomon r贸wnoleg艂y
- niejednorodny ruch cienia
do osi 艣wiata
- zmiana d艂ugo艣ci cienia
" jednostajny ruch
cienia
" odczyt w pobli\u
p艂aszczyzny r贸wnika
N
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
27 28
Czas prawdziwy s艂oneczny TP (lokalny!) Zegary s艂oneczne zle chodz膮!!
=23.5 lato
Zegary s艂oneczne wskazuj膮 czas prawdziwy s艂oneczny TP .
Analemma rejestracja pozycji S艂o艅ca
dok艂adnie o tej samej
TP = tP + 12h
godzinie w ci膮gu roku (np. 12)
gdzie tP to k膮t godzinny S艂o艅ca prawdziwego
S艂o艅ce sezonowo zmienia wysoko艣膰 nad
R贸wnik
horyzontem
(zmiana deklinacji od
=- 2 = 23.5O)
3.5O do
Czasem S艂o艅ce sp贸znia si臋 i nie zd膮\a
wr贸ci膰 na swoje miejsce na niebie a
=-23.5 zima
czasem spieszy i znajduje si臋 ju\ za
po艂udnikiem niebieskim
Po艂udnik
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
29 30
5
Ekliptyka
Zegary s艂oneczne zle chodz膮!!
S艂o艅ce porusza si臋 na tle gwiazd
ze zmienn膮 szybko艣ci膮 zale\n膮
od miejsca Ziemi na orbicie
21 Sierpnia S艂o艅ce BN
wida膰 na tle Lwa (Leo)
Roczna droga S艂o艅ca na tle gwiazd
EKLIPTYKA:
(Ekliptyka) jest nachylona do
" Roczna droga S艂o艅ca na tle gwiazd.
r贸wnika niebieskiego pod k膮tem
" Ko艂o wielkie na sferze niebieskiej nachylone do r贸wnika.
r贸wnym ~ 230 26
" Przecina si臋 z r贸wnikiem niebieskim w punktach Barana i Wagi
Punkt
" Efekt projekcji ruchu obiegowego Ziemi .
Barana ( )
Punkt Wagi ( )
r贸wnonoc
" P艂aszczyzna ekliptyki to inaczej p艂aszczyzna orbity Ziemi.
r贸wnonoc jesienna
wiosenna
" R贸wnanie ekliptyki = arc tg (sin 膮 tg ),
BS
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
31 32
Roczny ruch S艂o艅ca po ekliptyce
Czas 艣redni s艂oneczny TS (lokalny!)
Rzut dobowej drogi S艂o艅ca na ekliptyce na r贸wnik niebieski ma zmienn膮 d艂ugo艣膰, zale\n膮
inaczej Czas Miejscowy
od pory roku.
S艂o艅ce 艢rednie to punkt poruszaj膮cy si臋 po r贸wniku niebieskim ze sta艂膮 pr臋dko艣ci膮 k膮tow膮.
" Czas TS zmienia si臋 jednostajnie zgodnie z
jednostajnym ruchem umownego s艂o艅ca
Pr臋dko艣膰 ta jest r贸wna 艣redniej pr臋dko艣ci s艂o艅ca prawdziwego w rektascensji w czasie roku
艣redniego po r贸wniku niebieskim
S艂o艅ce prawdziwe
" TS jest r贸wny k膮towi godzinnemu s艂o艅ca
艣redniego plus 12h
TS = tS + 12h
" Gdyby s艂o艅ce 艣rednie mog艂o naprawd臋 艣wieci膰 to
S艂o艅ce 艣rednie
zegary s艂oneczne wskazywa艂yby czas 艣redni
s艂oneczny
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
33 34
R贸wnanie czasu (R) R贸wnanie czasu
R贸wnanie czasu R to r贸\nica pomi臋dzy czasami TP i TS
TP = TS + R
Warto艣膰 R zale\y od pory roku i jest sum膮 obu odchy艂ek
ruchu S艂o艅ca prawdziwego od jednostajno艣ci
Zegar dla p贸艂kuli po艂udniowej
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
35 36
6
R贸wnanie czasu
Czas lokalny a d艂ugo艣膰 geograficzna
Lokalny pion
18h S艂o艅ce zachodzi
K膮t godziny S艂o艅ca t1
Czas T1 = t1 +12h
R贸\nica d艂ugo艣ci geogr. "
0h
12h
R贸\nica czas贸w lokalnych jest
r贸wna r贸\nicy d艂ugo艣ci
geograficznych wyra\onych w
mierze czasowej ("="T)
6h S艂o艅ce wschodzi
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
37 38
Czas lokalny a d艂ugo艣膰 geograficzna
Czas strefowy
" Na powierzchni Ziemi ustanowiono 24 strefy w kt贸rych
Lokalny pion
czas urz臋dowy r贸\ni si臋 o pe艂n膮 godzin臋
Godzina T1
" W danej strefie obowi膮zuje czas centralnego po艂udnika
" Strefa ma szeroko艣膰 150
" Granice stref zmodyfikowano by w terenach
zamieszka艂ych pokrywa艂y si臋 z granicami
R贸\nica d艂ugo艣ci geogr. "
administracyjnymi
" Przyk艂ady:
1-2 [h m s] = T1 T2
UT Universal Time po艂udnik =00 czas uniwersalny
CSE Czas 艢rodkowoEuropejski =150 czas zimowy
CWS Czas WschodnioEuropejski =300 czas letni
Lokalny pion
Godzina T2
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
39 40
Czas strefowy
Czas strefowy
Zmiany czasu odbywaj膮 si臋 w
Europie w ostatni膮 niedziel臋 marca
(CSE+1=CWE) i pazdziernika
(CWE-1=CSE) we wczesnych
godzinach porannych.
Konsekwencj膮 stref czasowych jest
Mi臋dzynarodowa Linia Zmiany Daty
Przebiega wzd艂u\ po艂udnika 180
omijaj膮c l膮dy
Ostatnia poprawka wprowadzona w
1995 roku przez rz膮d Kiribati
Najwcze艣niej dzie艅 zaczyna si臋 na
atolu Coroline 150252 W
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Sobota 21 I | Pi膮tek 20 I
Np: Wyk艂ad 3
41 42
7
S艂o
艅
ce
S艂o
艅
ce
Noc
Noc
Przyczyny waha艅 d艂ugo艣ci doby
Czas i data w danej chwili na Ziemi
Wp艂yw innych cia艂 np.:
17h =900
-p艂ywy
23h =1800
-precesja, nutacja
wtorek
Zmiany rozk艂adu masy Ziemi np.:
12h CSE =150
0h =1950 艢roda
-pory roku
W sumie mo\e by膰 nawet
11h UT =00
50 sekund r贸\nicy !!!
-ocieplanie klimatu
Trzeba by艂o wprowadzi膰
-dryf kontynent贸w
wzorzec czasu niezale\ny
5h =2700 = -900 -trz臋sienia Ziemi od obrotu Ziemi
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
43 44
Atomowa definicja sekundy i czasu
Czas TAI oraz UTC
" W uk艂adzie SI: 1 sekunda jest to czas r贸wny 9192631770 okres贸w drga艅
sekundy przest臋pne
promieniowania odpowiadaj膮cego przej艣ciu pomi臋dzy dwoma
30 czerwca 1972
poziomami energetycznymi atomu struktury nadsubtelnej stanu
31 grudnia 1972
podstawowego atomu izotopu cezu 133 (133Cs) 31 grudnia 1973
UT1
UTC 31 grudnia 1974
" Mi臋dzynarodowa sie膰 zegar贸w atomowych tworzy czas TAI bazuj膮cy na 31 grudnia 1975
GPS
31 grudnia 1976
atomowej definicji sekundy.
31 grudnia 1977
31 grudnia 1978
" Czas TAI p艂ynie jednostajnie z dok艂adno艣ci膮 10-13 s/s TAI 31 grudnia 1979
30 czerwca 1981
" Czas ten nie jest zsynchronizowany z por膮 dnia ! 30 czerwca 1982
30 czerwca 1983
30 czerwca 1985
" Obecnie stosuje si臋 tak zwany uniwersalny czas skoordynowany UTC
31 grudnia 1987
kt贸ry te\ bazuje na sekundzie atomowej. 31 grudnia 1989
31 grudnia 1990
" Je艣li r贸\nica pomi臋dzy czasem TAI i UTC jest wi臋ksza ni\ 0.9 s 30 czerwca 1992
30 czerwca 1993
wprowadza si臋 do kalendarza sekund臋 przest臋pn膮
30 czerwca 1994
r贸\nica " pomi臋dzy UT1 i TAI narasta w spos贸b ci膮g艂y
31 grudnia 1995
" Jedna z minut (np. ostatnia 31 XII 2005 czasu UT) ma wtedy 61 a nie 60 r贸\nica " pomi臋dzy UTC i TAI narasta w spos贸b skokowy 30 czerwca 1997
31 grudnia 1998
r贸\nica " pomi臋dzy GPS i TAI jest praktycznie sta艂a
sekund
31 grudnia 2005
31 grudnia 2008
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
45 46
Inne kalendarze:
Kalendarz gregoria艅ski
www.as.up.krakow.pl/edu/ppt/kalendarze.ppt
" Julia艅ski
" 1 rok = 365.2421896698 - 6.15359 10-5 稵 -7.2910-10 稵2 +
(nie spe艂nia regu艂 1 i 3 kal.gregoria艅skiego)
+2.64 10-10 稵3 dni (T-ilo艣膰 stuleci od 2000 roku)
" Muzu艂ma艅ski
" W kalendarzu chcemy mie膰 ca艂kowit膮 ilo艣膰 dni i miesi臋cy
(zsynchronizowany z fazami Ksi臋\yca, liczy on 12 miesi臋cy po
" W roku 1582 papie\ Grzegorz XIII wyda艂 bull臋 wcielaj膮c膮 nowy
29 i 30 dni, rok liczy 354 dni)
kalendarz obliczany wg. nast臋puj膮cych regu艂:
" Astronomiczna ci膮g艂a rachuba dni (Dni Julia艅skie) pocz膮wszy od
1 R贸wnonoc wiosenna powinna wypada膰 艣rednio 21 marca
1 stycznia 4713 p.n.e. Dzie艅 si臋 liczy od po艂udnia, por臋 dnia
(z kalendarza usuni臋to dni pomi臋dzy 4 a 15 X 1582 roku)
okre艣la u艂amek dziesi臋tny numeru dnia, a nie godziny.
2 Lata kt贸rych numer dzieli si臋 przez 4 s膮 przest臋pne
(interkalacja 29 II)
" JD = 367R- [(7(R + [(M + 9)/12]))/4] + [275M/9] + D +
3 Lata, kt贸rych numer dzieli si臋 przez 100 nie s膮 przest臋pne
1721013,5 + UTh/24h
(np.:1700, 1800, 1900) za wyj膮tkiem lat podzielnych przez 400
gdzie [ ] oznacza cz臋艣膰 ca艂kowit膮, - rok, M- miesi膮c, D- dzie艅
R
(np.: 1600, 2000) kt贸re s膮 przest臋pne
Np.: 3 XII 2006 godz. 1200 UT = JD 2454073.00
W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3 W.Og艂oza, Astronomia, Wyk艂ad 3
47 48
8
S艂o
艅
ce
s
-"
13
s
19
2006
1972
1978
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
1974
1976
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Psychologia spo墓鈥歟czna WYK墓聛AD 13Historia I r II stopnia Gr 1 Statystyka z demografi脛 historyczn脛 wyk墓 ad 2012 13Astronomia dla pocz膮tkuj膮cych Jak obserwowa膰 nieboFrengel Astronomia medycznaAstronomiczna wiedza Dogon贸w i ruiny Zimbabweastronomia s艂ownik (1)wi臋cej podobnych podstron