Вращение Земли

ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ происходит с запада на восток вокруг мгновенной оси, проходящей через центр масс Земли и меняющей своё положение в теле Земли и пространстве. В среднем угол между осью вращения Земли и плоскостью эклиптики составляет 66°34’ а полный оборот вокруг оси Земля совершает за 24 часа. Вращение  Земли служит естественной шкалой времени, объясняет смену дня и ночи, восход и заход светил, смену времён года, отличие формы Земли от шара, некоторые особенности циркуляции атмосферы и др. При точных астрономических наблюдениях обнаруживается ряд явлений, также обусловленных вращением Земли: годичный параллакс звёзд, годичная и суточная аберрации света, суточный параллакс Луны и др.

Вращение  Земли - процесс нестабильный и неравномерный. Под влиянием приливов и отливов (приливного трения) вращение Земли замедляется, вследствие чего продолжительность суток возрастает на 1-2 мс в столетие. Наблюдаются также незначительные периодические изменения продолжительности суток. Первые сомнения в постоянстве скорости вращения Земли возникли после открытия Э. Галлеем в 1693 году векового ускорения движения Луны. В 20 веке после изобретения кварцевых часов были открыты сезонные колебания длительности суток, вызванные различными геофизическими процессами, а после появления атомных стандартов частоты уточнены амплитуды годичных и полугодичных колебаний (соответственно 3,7?10^-4 с и 3,4?10^-3 с).

Точки пересечения оси вращения Земли с небесной сферой называют полюсами мира. Притяжение Луны и Солнца приводит к непрерывному перемещению оси вращения Земли в пространстве, обусловливая перемещение полюсов мира. В первом приближении это движение можно считать круговым, с периодом полного оборота 25700 лет (смотри Прецессия). Периодическое изменение взаимного расположения Луны, Земли и Солнца вызывает совокупность колебательных движений полюсов мира относительно среднего положения. Эти колебания имеют периоды от нескольких суток до 18,61 года (смотри Нутация).

Точки пересечения оси вращения Земли с её поверхностью называются полюсами географическими Земли. В 1891 году американский астроном С. Чандлер обнаружил периодичность (годичную и 14-месячную) в изменении широт пунктов на поверхности Земли. Сейчас это явление называют движением полюсов Земли. Оно вызвано смещением положения мгновенной оси вращения в теле Земли, теоретически предсказанным Л. Эйлером. На протяжении 20 века это смещение не превышало 0,4".

Движение полюсов, приводящее к изменению значений широты и долготы любой точки земной поверхности, сложно и нерегулярно, зависит от многих, плохо предсказуемых факторов и определяется только из непрерывных наблюдений. Для изучения причин этого явления в 1898 году была создана Международная служба широты, проводившая наблюдения за звёздами с помощью специализированных оптических телескопов [её современной преемницей является Международная служба вращения Земли (International Earth Rotation Service, IERS)]. С конца 20 века IERS перешла на принципиально новые методы наблюдения: радиоинтерферометрию, лазерную локацию уголковых отражателей на Луне и на специальные ИСЗ, радиотехнические системы глобального определения местонахождения объектов на Земле (GPS, ГЛОНАСС, Doris). Новые методы отслеживания нестабильностей вращения Земли имеют беспрецедентную точность: 0,0001" для координат географического полюса (что соответствует смещению полюса на несколько миллиметров) и 0,00005 с для продолжительности суток.

Знание параметров вращения Земли необходимо для связи двух основных систем отсчёта - земной и небесной, что крайне важно для работы различных навигационных систем. Поэтому всемирное время и движение географических полюсов регистрируются ежедневно, а движение полюса мира - через каждые 5-7 дней.

Лит.: Вулард Э. Теория вращения Земли вокруг центра масс. М., 1963; Манк У., Макдональд Г. Вращение Земли. М., 1964; Справочное руководство по небесной механике и астродинамике / Под редакцией Г. Н. Дубошина. 2-е изд. М., 1976; Подобед В. В., Нестеров В. В. Общая астрометрия. М., 1982.