Giáo án môn Địa lý lớp 10 - Chuyển động tự quay

Chuyển động tự quay Chuyển động tự quay quanh trục của Trái Đất Chu kỳ tự quay của Trái Đất tương đối với Mặt Trời – một ngày Mặt Trời trung bình - vào khoảng 86.400 giây Mặt Trời trung bình. Mỗi giây này dài hơn một giây thuộc hệ SI một chút bởi ngày Mặt Trời hiện nay của Trái Đất dài hơn so với thế kỉ 19 do gia tốc thủy triều. Chu kỳ tự quay của Trái Đất xét từ các định tinh, được IERS gọi là ngày định tinh, dài 86.164,098903691 giây thời gian Mặt Trời trung bình (UT1) hay 23h 56m 4,098903691s. Chu kì Trái Đất tự quay xét theo tuế sai hay chuyển động của xuân phân trung bình, bị đặt tên sai là năm thiên văn, dài 86.164,09053083288 giây Mặt Trời trung bình (UT1) hay 23h 56m 4,09053083288s. Vì thế ngày thiên văn ngắn hơn ngày định tinh khoảng 8,4 ms. Độ dài của ngày Mặt Trời trung bình tính theo giây hệ SI có sẵn tại IERS cho các giai đoạn từ 1623-2005. và 1962-2005. Ngoài các thiên thạch trong khí quyển và các vệ tinh quỹ đạo thấp thì chuyển động biểu kiến chính của các thiên thể trên bầu trời Trái Đất là sang phía Tây với tốc độ 15° một giờ hay 15’ một phút. Điều này tương đương với đường kính biểu kiến của Mặt Trời và Mặt Trăng sau mỗi hai phút; kích thước góc của Mặt Trời và Mặt Trăng nhìn từ Trái Đất là gần như bằng nhau. Quỹ đạo Quỹ đạo trái đất và bốn mùa Hình minh họa dải Ngân Hà, với vị trí của Mặt Trời tại giao các đường thẳng chia góc. Hình vẽ của NASA/JPL-Caltech/R. Hurt. chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời Trái Đất quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trời với khoảng cách trung bình 150 triệu km hết 365,2564 ngày Mặt Trời trung bình (1 năm thiên văn, số liệu đo được đến năm 2006. Vì thế từ Trái Đất nó tạo ra chuyển động biểu kiến của Mặt Trời thể hiện bằng sự thay đổi vị trí tương đối so với các ngôi sao, với vận tốc góc khoảng 1°/ngày, hay một khoảng cách bằng đường kính góc của Mặt Trăng hay Mặt Trời cứ sau mỗi 12 giờ về phía đông. Vì chuyển động này, trung bình nó mất 24 giờ - một ngày Mặt Trời - để Trái Đất hoàn thành một vòng tự quay quanh trục sao cho Mặt Trời lại trở lại đường Tý Ngọ (kinh tuyến thiên cầu). Vận tốc quỹ đạo của Trái Đất khoảng 30 km/s, đủ để đi hết quãng đường bằng đường kính Trái Đất (~12.700 km) trong 7 phút, hay khoảng cách đến Mặt Trăng (384.000 km) trong 4 giờ. Mặt Trăng quay cùng Trái Đất một vòng quanh tâm khối chung hết 27,32 ngày so với các ngôi sao trên nền. Khi kết hợp với chu kỳ quay quanh Mặt Trời của hệ Trái Đất-Mặt Trăng thì thời gian của một tháng giao hội từ sóc này tới sóc kế tiếp là 29,53 ngày. Quan sát từ cực Bắc thiên cầu, chuyển động của Trái Đất, Mặt Trăng và sự tự quay quanh trục của chúng là ngược chiều kim đồng hồ. Nhìn từ một điểm cao thuận lợi trên cực Bắc của cả Trái Đất và Mặt Trời, Trái Đất dường như quay quanh Mặt Trời theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Mặt phẳng quỹ đạo và mặt phẳng trục không vuông góc với nhau: trục Trái Đất nghiêng một góc khoảng 23,5° so với đường thẳng vuông góc với mặt phẳng Trái Đất-Mặt Trời và mặt phẳng Trái Đất-Mặt Trăng nghiêng khoảng 5 độ so với mặt phẳng Trái Đất-Mặt Trời. Nếu không có độ nghiêng như vậy thì cứ hai tuần lại có hiện tượng thực với nhật thực và nguyệt thực xen kẽ nhau. Trường hấp dẫn của Mặt Trời và Trái Đất tạo ra điểm Lagrange, nơi được cho là cân bằng hấp dẫn Quyển Hill (đặt theo tên nhà thiên văn học người Mỹ George William Hill) là quyển (vùng không gian) tầm ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Trái Đất, có bán kính khoảng 1,5 Gm (hay 1.500.000 km). Đây là khoảng cách lớn nhất mà lực hấp dẫn của Trái Đất có thể thắng được lực hấp dẫn của Mặt Trời và các hành tinh khác. Các vật thể phải quay quanh Trái Đất trong khu vực này, hoặc chúng không bị trói buộc bởi lực hấp dẫn của Mặt Trời. Trái Đất, cũng như toàn bộ hệ Mặt Trời nằm trong dải Ngân Hà, quay quanh tâm của Ngân Hà với khoảng cách 25.000-28.000 năm ánh sáng, với vận tốc khoảng 220km/s, với chu kỳ khoảng 225-250 triệu năm. Hiện nay nó nằm ở vị trí cách phía trên mặt phẳng xích đạo của Ngân Hà khoảng 20 năm ánh sáng, trong nhánh xoắn ốc Orion. Độ nghiêng trục và các mùa Độ nghiêng trục quay và mùa Do độ nghiêng trục quay của Trái Đất, lượng ánh sáng Mặt Trời chạm tới một điểm cho trước trên bề mặt thay đổi liên tục trong một năm. Kết quả là tạo ra hiện tượng mùa, với mùa hè xuất hiện ở Bắc bán cầu khi cực Bắc hướng về phía Mặt Trời trong khi mùa đông xuất hiện ở cực Nam. Trong suốt mùa hè, ngày dài hơn và Mặt Trời lên cao hơn. Vào mùa đông, khí hậu trở nên lạnh hơn và ngày ngắn hơn. Trên vòng Bắc cực, hiện tượng cực điểm xảy ra khi không có ánh sáng ban ngày trong suốt một khoảng thời gian trong năm - một ban đêm vùng cực. Ở Nam bán cầu hiện tượng xảy ra theo trật tự nghịch đảo chính xác, do cực Nam luôn luôn ngược hướng với cực Bắc. Trục tự quay của Trái Đất nghiêng so với mặt phẳng hoàng đạo góc xấp xỉ 23,5° Theo các quy ước thiên văn học, bốn mùa được xác định bởi các điểm chí- các điểm trên quỹ đạo mà trục tự quay của Trái Đất tạo thành góc có các giá trị cực trị (cực đại hay cực tiểu) khi so với đường thẳng về phía Mặt Trời - và các điểm phân, khi hướng của trục và hướng về phía Mặt Trời là vuông góc với nhau. Tại Bắc bán cầu, đông chí diễn ra vào khoảng ngày 21 tháng 12, hạ chí diễn ra vào khoảng ngày 21 tháng 6, xuân phân xảy ra vào khoảng ngày 20 tháng 3 và thu phân diễn ra vào khoảng ngày 23 tháng 9. Góc nghiêng của trục Trái Đất (so với mặt phẳng hoàng đạo) là tương đối ổn định theo thời gian. Nhưng sự nghiêng của trục chịu sự tác động của chương động; một chuyển động không đều rất nhỏ với chu kỳ 18,6 năm. Hướng của trục Trái Đất (chứ không phải góc nghiêng) cũng thay đổi theo thời gian, tuế sai quay một vòng tròn kín với chu kỳ hơn 25.800 năm; tuế sai này là nguyên nhân cho sự khác biệt giữa năm thiên văn và năm chí tuyến. Tất cả các chuyển động này đều được tạo ra do lực hấp dẫn thay đổi của Mặt Trăng và Mặt Trời tác dụng lên phần lồi ra tại xích đạo của Trái Đất. Từ điểm nhìn của Trái Đất, các cực cũng di chuyển vài mét trên bề mặt. Chuyển động của các cực có nhiều thành phần có chu kỳ và phức tạp, được gọi chung là “chuyển động tựa chu kỳ”. Ngoài thành phần hàng năm của chuyển động này, có một chu kỳ 14 tháng được gọi là dao động Chandler. Vận tốc tự quay của Trái Đất cũng thay đổi theo một hiện tượng được biết dưới tên gọi sự thay đổi độ dài của ngày.[113] Trong kỷ nguyên J2000, điểm cận nhật của Trái Đất diễn ra vào 3 tháng 1, và điểm viễn nhật diễn ra vào 4 tháng 7. Nhưng, những thời điểm này thay đổi theo thời gian do tuế sai và các yếu tố quỹ đạo quay khác thay đổi theo một chu kỳ gọi là chu kỳ Milankovitch. Sự thay đổi khoảng cách giữa Mặt Trời và Trái Đất tạo ra sự tăng thêm khoảng 6,9% năng lượng Mặt Trời chạm tới Trái Đất tại điểm cận nhật so với điểm viễn nhật. Do Nam bán cầu hướng vế phía Mặt Trời vào khoảng xung quanh thời điểm khi Trái Đất gần Mặt Trời nhất, nên bán cầu này nhận được nhiều năng lượng hơn so với lượng năng lượng mà Bắc bán cầu nhận được trong hành trình cả năm. Nhưng, hiệu ứng này là nhỏ hơn rất nhiều so với thay đổi năng lượng tổng cộng do độ nghiêng trục quay và phần lớn năng lượng dư này được hấp thụ bởi tỷ lệ nước cao hơn ở Nam bán cầu.