hệ quả của vận động của trái đât

Trong vật lý học có định luật bảo tồn lượng chuyển động góc rất quan trọng, đó là: “Một vật thể chuyển động, nếu không chịu tác động của ngoại lực thì lượng chuyển động của góc của nó sẽ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

KHOA ĐỊA LÝ

Giảng viên: Trần Thị Hồng Mai

Nhóm: 7 K60B

MỤC LỤC

Đề mục trang

Giới thiệu……… 3

I Sự vận động tự quay quanh trục của Trái Đất……… 5

II Các hệ quả địa lý của vận động tự quay quanh trục của Trái Đất……… 7

1 Mạng lưới tọa độ trên Trái Đất……….7

2 Sự điều hòa nhiệt giữa ngày và đêm……….11

3 Giờ trên Trái Đất và đường chuyển ngày quốc tế………12

4 Lực Côriolit trên bề mặt Trái Đất……….15

III Sự chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời……… 18

IV Những kết quả của vận động của Trái Đất quanh Mặt Trời………21

1 Sự chuyển động biểu kiến của Mặt Trời giữa hai đường chí tuyến……… 21

2 Sự thay đổi các thời kì nóng, lạnh trong năm và hiện tượng ngày đêm dài ngắn khác nhau……… 23

3 Các vành đai chiếu sáng và nhiệt trên Trái Đất……….28

4 Lịch và sự phân chia các mùa trong năm………30

Mấy trăm năm trước, con người đã đưa ra rất nhiều phương pháp chứng minh Trái Đất tự quay, “quả lắc Phu-côn” nổi tiếng đã cho chúng ta nhìn thấy một cách chính xác sự tự quay của Trái Đất Nhưng tại sao Trái Đất có thể tự quay xung quanh trục? Và tại sao Trái Đất có thể quay xung quanh Mặt Trời? Đây là một vấn đề làm cho các nhà khoa học cảm thấy rất hứng thú trong nhiều năm liền Xem xét sơ lược thì sự quay là một hình thức vận động cơ bản của nhiều thiên thể trong vũ trụ, nhưng để trả lời vấn đề này một cách chính xác, trước tiên còn cần phải làm rõ Trái Đất và hệ Mặt Trời hình thành như thế nào Sự khám phá ra hiện tượng tự quay và hiện tượng quay xung quanh của Trái Đất có mối tương quan mật thiết đến sự hình thành hệ Mặt Trời.

Những lí luận về thiên văn học hiện đại cho rằng, hệ Mặt Trời được hình thành từ cái gọi là “Tinh vân nguyên thuỷ” Tinh vân nguyên thuỷ là một mảng mây khí lớn và rất loãng, 5 tỉ năm trước đã chịu ảnh hưởng rối loạn và co lại phía trung tâm dưới tác động của lực hấp dẫn Trải qua thời gian biến đổi dài đằng đẵng, mật độ vật chất của bộ phận trung tâm ngày càng lớn, nhiệt độ cũng cao hơn, cuối cùng đạt đến mức độ có thể dẫn đến phản ứng nhiệt hạch và chuyển hoá thành Mặt Trời Thể khí còn sót lại xung quanh Mặt Trời dần dần hình thành một lớp thể khí xoay tròn hình cái chậu, trải qua quá trình co lại, lại va đập, tích tụ, lớp thể khí này từng bước tích tụ thành các hòn chất rắn, hành tinh nhỏ, hành tinh nguyên thuỷ, cuối cùng hình thành các thiên thể trong hệ Mặt Trời như các tiểu hành tinh và đại hành tinh

độc lập.

Chúng ta biết rằng, cần đo độ chuyển động nhanh chậm của vật thể theo đường thẳng, có thể dùng tốc độ để biểu thị, vậy thì dùng cái gì để đo lường trạng thái quay tròn của vật thể? Có một cách là dùng “lượng chuyển động góc” Đối với một vật thể chuyển động xung quanh một điểm cố định thì lượng chuyển động góc của nó bằng chất lượng nhân với tốc độ và nhân tiếp với khoảng cách vật thể này và điểm cố định Trong vật lý học có định luật bảo tồn lượng chuyển động góc rất quan trọng, đó là: “Một vật thể

chuyển động, nếu không chịu tác động của ngoại lực thì lượng chuyển động của góc của nó sẽ không biến đổi theo sự biến đổi hình dạng của vật thể.” Ví dụ: Một diễn viên múa Balê, khi đang quay đột nhiên thu cánh tay lại

(khoảng cách giữa tâm và điểm cố định nhỏ đi) thì tốc độ quay của người đó

sẽ nhanh hơn, bởi vì chỉ có vậy mới có thể bảo đảm vai trò quan trọng trong việc nảy sinh tốc độ tự quay của Trái Đất

Thì ra việc hình thành tinh vân nguyên thuỷ của hệ Mặt Trời đã có kèm theo lượng chuyển động góc Sau khi hình thành hệ thống Mặt Trời và hành tinh, lượng chuyển động góc của nó không bị giảm đi, nhưng sẽ có sự phân bổ lại, trong quan trọng tích tụ vật chất lâu dài, các thiên thể lần lượt đạt đến lượng chuyển động góc nhất định từ trong các tinh vân nguyên thuỷ

Do lượng chuyển động góc được giữ cố định, trong quan trọng co lại, tốc độ quay của các hành tinh cũng sẽ tăng lên ngày càng nhanh Trái Đất cũng không là ngoại lệ, lượng chuyển động góc mà nó đạt được phân bố chủ yếu trong việc Trái Đất quay quanh Mặt Trời, Trái đất quay quanh Mặt Trăng và Trái Đất tự chuyển động, nhưng cần phân tích chính xác sự chuyển động của Trái Đất xung quanh các hành tinh lớn và sự tự vận động của Trái Đất, cũng cần sự cố gắng trong công tác nghiên cứu của các nhà khoa học ngày nay

I Vận động tự quay quanh trục của Trái Đất.

1 Chứng minh vận động tự quay của Trái Đất

Con lắc Phu cô

Năm 1851, nhà vật lý người Pháp Foucault đẫ tiến hành một thí

nghiệm với con lắc nhằm phát hiện sự tự quay của Trái Đất Thí nghiệm dựa vào tính chất của con lắc có mặt phẳng dao động không đổi phương trong không gian Foucault đã sử dụng con lắc nặng 28kg dài 40m treo ở điện Pantêong ở Pari để làm thí nghiệm Ông thấy rằng mặt phẳng dao động của con lắc quay đối với mặt đất với vận tốc góc ω = 15°

2 Sự vận động tự quay của Trái Đất

Trái Đất tự quay quanh một trục tưởng tượng nối liền 2 cực của trái đất và nghiêng so với mặt phẳng một góc la 66°33´ trên mặt phẳng quỹ đạo

Mô hình tự quay của Trái Đất như sau:

Trái Đất tự quay quanh trục theo hướng từ Tây sang Đông, ngược chiều kim đồng hồ ( nhìn từ Bắc xuống Nam).

Trái Đất hoàn thành một vòng tự quay quanh trục trong khoảng thời gian một ngày đêm Khoảng thời gian đó là vị trí 2 lần mặt trời chiếu thẳng góc trên kinh tuyến có địa điểm quan sát quy ước 24h ( Do chuyển động của Trái đất trùng với chuyển động quanh mặt trời cho nên thời gian thực mà trái đất quay một vòng là 23 giờ 56 phút 4 giây) Tuy nhiên do những vận động phức tạp của Mặt Trời và Trái Đất nên độ dài khoảng thời gian một ngày đêm dựa theo mặt trời có xê dịch đôi chút trong năm Khi lấy khoảng thời gian đó làm đơn vị tính toán, người ta lấy độ dài trung bình khoảng thời gian

đó trong toàn năm và quy ước 24h

Vận tốc quay của trái đất phụ thuộc vào vĩ độ Ở xích đạo, vận tốc của Trái Đất bằng:

v = 2πR/T hay v = ΩR = 464 m/s

Trong đó: Tốc độ góc quay

Càng lên cao vận tốc càng giảm theo vĩ độ( ở cực vận tốc là 0°)

Trái đất quay không đều đặn theo tháng, tháng 8 nó quay nhanh nhất và tháng 3 và tháng 4 nó quay chậm nhất

Trong khi quay Trục trái đất luôn không đổi hướng nghiêng và luôn nghiêng một hướng không đổi là 66°33´

II Các hệ quả địa lí của vận đông tự quay quanh trục của Trái

Đất:

1 Mạng lưới tọa độ trên Trái Đất:

Sự vận động tự quay của Trái Đất đã tạo cơ sở cho việc xây dựng mạng lưới tọa độ trên bề mặt Trái Đất để xác định vị trí của các địa điểm Trong khi tự quay, tất cả các địa điểm trên bề mặt Trái Đất đều di

chuyển vị trí, duy có hai điểm chỉ quay tại chỗ, đó là 2 địa cực: cực Bắc

và cực Nam Cực Bắc là cực mà từ đó người ta nhìn thấy Trái Đất quay theo chiều ngược kim đồng hồ, trùng với hướng quay chung của hệ Ngân

Hà Đường thẳng nối hai cực đi qua tâm Trái Đất gọi là Trục Trái Đất

Trục Trái Đất nghiêng trên mặt phẳng Hoàng đạo, cũng là mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời, thành một góc 66033'

Vòng tròn lớn nhất của Trái Đất nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục

quay và phân chia Trái Đất ra hai nửa cầu gọi là đường xích đạo, khoảng cách từ xích đạo đến hai cực bằng nhau Nửa cầu có cực bắc là nửa cầu

Bắc, nửa cầu có cực Nam là nửa cầu Nam.

Hệ thống toạ độ trên trái đất.

Sự đối xứng giữa hai nửa cầu của Trái Đất không những chỉ có ý nghĩa đơn thuần về mặt hình học mà còn là sự đối lập của nhiều hiện tượng địa lí trên bề mặt Trái Đất như: phương hướng, sự thay đổi các mùa, sự di động biểu kiến của Mặt Trời, sự lệch của các dòng chảy tròn đầy đủ sẽ được chia thành 360 độ (360°)

Vĩ độ phi (φ) và Kinh độ lambda (λ)

Trên Trái Đất, người ta còn tưởng tượng ra các mặt phẳng song song với mặt phẳng xích đạo, cắt bề mặt Trái Đất tạo thành những vòng

tròn song song với xích đạo gọi là các vĩ tuyến Và vĩ độ địa lý (ký hiệu:

φ) của một điểm bất kỳ trên mặt trái đất là góc tạo thành giữa đường thẳng đứng (phương của dây dọi, có đỉnh nằm ở tâm hệ tọa độ-chính là trọng tâm của địa cầu) tại điểm đó và mặt phẳng tạo bởi xích đạo Đường tạo bởi các điểm có cùng vĩ độ gọi là vĩ tuyến, và chúng là những đường tròn đồng tâm trên bề mặt trái đất Mỗi cực là 90 độ: cực bắc là 90° B; cực nam là 90° N

Vĩ tuyến 0° được chỉ định là đường xích đạo, một đường thẳng tưởng tượng chia địa cầu thành Bán cầu bắc và Bán cầu nam Các vĩ tuyến thuộc nửa

cầu Bắc là các vĩ tuyến bắc, các vĩ tuyến thuộc nửa cầu Nam là các vĩ

tuyến nam Khoảng cách biểu hiện bằng các cung đo từ các vĩ tuyến đến

xích đạo gọi là các vĩ độ địa lí Đó cũng là độ lớn của các góc có một

cạnh là đường bán kính xích đạo còn cạnh kia là đường bán kính có đầu

ra ở trên vĩ tuyến Cách viết vĩ độ địa lí được quy ước với kí hiệu ϕ

Đường thẳng nằm trên bề mặt Trái Đất, nối hai cực, gọi là đường

kinh tuyến Và kinh độ địa lý (ký hiệu: λ) của một điểm trên bề mặt trái đất

là góc tạo ra giữa mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm đó và mặt phẳng kinh tuyến gốc Kinh độ có thể là kinh độ đông hoặc tây, có đỉnh tại tâm hệ tọa

độ, tạo thành từ một điểm trên bề mặt trái đất và mặt phẳng tạo bởi đường thẳng ngẫu nhiên nối hai cực bắc nam địa lý Những đường thẳng tạo bởi các điểm có cùng kinh độ gọi là kinh tuyến Tất cả các kinh tuyến đều là nửa đường tròn, và không song song với nhau: theo định nghĩa, chúng hội tụ tại hai cực bắc và nam Đường thẳng đi qua Đài Thiên văn Hoàng gia

Greenwich (gần London ở Liên hiệp Vương quốc Anh và Bắc Ireland) là đường tham chiếu có kinh độ 0° trên toàn thế giới hay còn gọi là kinh tuyến gốc Kinh tuyến đối cực của Greenwich có kinh độ là 180°T hay 180°Đ

Hai đường kinh tuyến đối nhau tạo thành một vòng tròn đi qua hai

điểm cực gọi là vòng kinh tuyến Tất cả các đường kinh tuyến trên Trái

Đất đều dài bằng nhau và không có đường nào có tính chất khác biệt về mặt tự nhiên để làm tiêu chuẩn xác định kinh tuyến gốc Vì vậy trước đây, người ta thừa nhận nhiều kinh tuyến gốc khác nhau Người Pháp cho kinh tuyến đi qua Pari là kinh tuyến gốc, người Đức cho kinh tuyến

đi qua Beclin là kinh tuyến gốc Sau hội nghị Quốc tế 1884 người ta công nhận kinh tuyến đi qua đài thiên văn Grinuých ở ngoại ô thành phố

Luânđôn là kinh tuyến gốc Kinh tuyến đó được đánh số 0 Từ kinh tuyến gốc đi về phía đông đến kinh tuyến 180 là các kinh tuyến đông, đi về phía tây cũng đến kinh tuyến 180 là các kinh tuyến tây Khoảng cách

biểu hiện bằng các cung độ từ các kinh tuyến đến kinh tuyến gốc gọi là

kinh độ địa lí Đó cũng là độ lớn của góc nhị diện do các mặt phẳng của

hai vòng kinh tuyến tạo nên, trong đó có một mặt phẳng của vòng kinh tuyến gốc

Tất cả hệ thống các đường kinh tuyến và vĩ tuyến địa lí trên bề mặt

Trái Đất tạo thành một mạng lưới tọa độ, nhờ đó mà người ta có thể xác

định được vị trí của tất cả các địa điểm và vẽ được bản đồ của bề mặt Trái Đất

Ví dụ: Baltimore, Maryland (ở Hoa Kỳ có vĩ độ 39,3° Bắc, và kinh độ là

76,6° Tây Do đó, một vectơ vẽ từ tâm trái đất đến điểm 39,3° phía bắc xích đạo và 76,6° phía tây đường Greenwich sẽ đi qua Baltimore

"Mạng" vĩ độ/kinh độ gọi là lưới địa lý Cũng có một lưới ngang bổ

sung (có nghĩa là bộ lưới được dịch chuyển một góc 90°, sao cho địa cực trở thành đường xích đạo ngang), trên đó tất cả các lượng giác cầu đều dựa vào

Từ trước đến nay, độ được chia thành phút (1 phần 60 độ, ký hiệu là ′ hoặc

"m") và giây (1 phần 60 phút, ký hiệu là ″ hoặc "s") Có nhiều các viết độ, tất

cả chúng đều xuất hiện theo cùng thứ tự Vĩ độ - Kinh độ:

• DMS Độ:Phút:Giây (49°30'00"-123d30m00s)

• DM Độ:Phút (49°30.0'-123d30.0m)

• DD Độ thập phân (49.5000°-123.5000d), thường với 4 số thập phân.

Để chuyển từ DM hoặc DMS sang DD, độ thập phân = số độ cộng với số phút chia cho 60, cộng với số giây chia cho 3600 DMS là định dạng phổ biến nhất, và là tiêu chuẩn trên tất cả các biểu đồ và bản đồ, cũng như hệ định vị toàn cầu và hệ thông tin địa lý

Trên mặt cầu tại mực nước biển, một giây vĩ độ bằng 30.82 mét và một phút

vĩ độ bằng 1849 mét Các vĩ tuyến cách nhau 110,9 kilômét Các kinh tuyến

gặp nhau tại cực địa lý, với độ rộng một giây về phía đông-tây phụ thuộc vào

vĩ độ Trên bề mặt cầu tại mực nước biển, một giây kinh độ bằng 30,92 mét trên xích đạo, 26,76 mét trên vĩ tuyến thứ 30, 19,22 mét tại Greenwich (51° 28' 38" B) và 15,42 mét trên vĩ tuyến thứ 60.

Chiều rộng của một độ kinh độ tại vĩ độ có thể được tính toán bằng công thức sau (để có được chiều rộng theo phút và giây, lần lượt chia cho 60 và 3600):

trong đó bán kính độ kinh trung bình của Trái đất xấp xỉ bằng 6.367.449

m Do sử dụng giá trị bán kính trung bình, công thức này dĩ nhiên không chính xác do độ dẹt của Trái đất Bạn có thể có được độ rộng thực của một

độ kinh độ tại vĩ độ bằng:

trong đó các bán kính xích đạo và cực của Trái đất, lần lượt bằng

mô tả bởi nhiều giá trị vĩ độ và kinh độ khác nhau tùy thuộc vào mốc tính toán đang dùng

Trong phần mềm GIS phổ biến, mốc được chiếu theo vĩ độ/kinh độ thường được xác định thông qua 'Hệ tọa độ địa lý' Ví dụ, mốc theo vĩ độ/kinh độ theo như Mốc Bắc Mỹ năm 1983 được chỉ ra trong 'GCS Nort h American 1983'

2 Sự điều hòa nhiệt giữa ngày và đêm.

Trái đất hình cầu, một nửa được chiếu sáng là ngày,một nửa bị khuất là đêm, song do Trái đất tự quay quanh trục nên đã tạo nên sự luân phiên ngày – đêm trên Trái đất

Thời gian 24h cho một ngày đêm ( đơn vị đo thời gian tự nhiên

gồm có phần thời gian được chiếu sáng là ngày và phần thời gian trong bóng tối là đêm Mỗi một phần ngày và đêm lại được chia ra 12 đơn vị thời gian nhỏ hơn gọi là giờ (theo hệ đếm 12 của người Ai Cập thời cổ)) của Trái Đất đã hình thành nên một nhịp điệu thích hợp ( không quá dài, cũng không quá ngắn) Nhịp điệu ngày đêm kế tiếp đã làm cho sự phân phối bức xạ Mặt trời trên bề mặt Trái đất được điều hòa vì thế ngày

không quá nóng, đêm không quá lạnh Đây là điều kiện rất thuận lợi cho

sự sống phát sinh, tồn tại và phát triển mạnh mẽ ở bề mặt Trái đất, đồng thời tạo nên tính nhịp điệu cho cả giới hữu cơ và vô cơ ( đồng hồ sinh học, phong hóa, sự biến động nhiệt, ẩm gió…)

Một câu hỏi đặt ra là:” Nếu Trái đất không tự quay quanh trục thì điều gì sẽ xảy ra?”

Có thể thấy nếu Trái đất không tự quay quanh trục mà chỉ còn vận động quay quanh Mặt trời thì trên Trái đất cũng có ngày đêm, nhưng ngày và đêm đó rất dài Mỗi năm chỉ vẻn vẹn có một ngày đêm Mặt đất ban ngày rất nóng, ban đêm sẽ rất lạnh Với điều kiện khắc nghiệt như vậy thì khó mà có sự sống trên Trái đất Do có sự tự quay quanh trục của Trái đất với tốc độ tương đối lớn, nên ngày đêm trên Trái đất đều ngắn, nhiệt độ mặt đất được điều hòa, sự sống phát triển tương đối thuận lợi

Sự chênh lệch về nhiệt độ giữa ngày và đêm trên Trái Đất tuy không lớn nhưng là một hiện tượng quan trọng về mặt khí hậu

3 Giờ trên trái đất và đường chuyền ngày quốc tế.

Giờ địa phương.

Do Mặt Trời chỉ chiếu sáng được một nửa Trái Đất, Trái Đất lại tự quay quanh trục, nên ở một địa điểm quan sát, trong một ngày đêm Mặt Trời chỉ có một lần lên cao nhất trên bầu trời, lúc đó là lúc 12 giờ trưa Cùng lúc

đó, do chiều quay của Trái Đất là từ Tây sang Đông cho nên, ở phía đông của địa điểm quan sát đã thấy Mặt Trời ngả về phía Tây, còn những địa điểm

ở phía Tây địa điểm quan sát thì mới thấy Mặt Trời tròn bóng

Như vậy là ở cùng một thời điểm, mỗi địa phương có một giờ riêng Đó là

giờ địa phương.

Giờ địa phương được thống nhất ở tất cả các địa điểm nằm trên cùng

một kinh tuyến Nó khác với giờ địa phương trên các kinh tuyến bên cạnh từng phút, từng giây Giờ đó được xác định căn cứ vào vị trí của Mặt trời trên bầu trời

Giờ múi.

Do giờ địa phương không thuận tiện trong hoạt động kinh tế - xã hội

Vì thế, để tránh sự lộn xộn về thời gian, người ta chia bề mặt Trái Đất thành

24 múi giờ dọc theo kinh tuyến Mỗi múi bao gồm 15 kinh độ, có 1 giờ riêng nhưng thống nhất trong toàn múi, và đánh số thứ tự theo quy luật

Lấy kinh tuyến số 0 làm kinh tuyến gốc

Múi giờ số 0 là múi giờ có đường kinh tuyến góc đi qua Kinh tuyến góc đi được chọn là đài thiên văn Grinuych (Greenwich) ở ngoại ô thủ đô Luân Đôn ( nước Anh) Hội nghị quốc tế tại Oasinhtơn (1884) đã thống nhất

là giờ của kinh tuyến qua Grinych làm giờ quốc tế - giờ G.M.T

Nghĩa là giờ trung bình của kinh tuyến Grinuych Ranh giới của múi giờ này

là 7º30’ Đ và 7º30’T

Số thứ tự múi giờ được đánh từ kinh tuyến gốc sang phía Đông lần lượt là 0,

1, 2, 3, …, 23 Các kinh tuyến giữa múi tương ứng là 0º, 15º Đ, 30º Đ 45º Đ

… 165ºĐ, 180º, 165º T, 150º T… 15ºT Mỗi múi cách nhau 1 giờ; còn phút, giờ thì như nhau Do Trái Đất hình cầu nên múi giờ số 0 trùng với múi giờ

24 Tuy nhiên trong thực tế, ranh giới các múi giờ không hoàn toàn chạy dọc theo kinh tuyến mà đã được điểu chỉnh cho thuận tiện với việc tính giờ tùng khu vực, từng quốc gia

Đối diện với kinh tuyến gốc là kinh tuyến 180º Chỉ riêng múi giờ chứa kinh tuyến 180º - tức là múi 12 có hiện tượng chênh lệch nhau 1 ngày trên lịch (mặc dù cùng giờ) ở hai bên kinh tuyến 180º

Đường đổi ngày quốc tế.

Trái đất tự quay từ Tây sang Đông, sáng, trưa, chiều, tối lần lượt xuất hiện ở các nước trên thế giới một cách tuần hoàn Vậy một ngày mới trên Trái đất nên bắt đầu từ đâu và kết thúc ở đâu?

Đường thay đổi ngày quốc tế nằm trên kinh tuyến 180o không đi qua nước nào, đường thay đổi ngày quốc tế bắt đầu đi từ Bắc cực, qua eo biển Bering, Thái Bình Dương, cho đến tận Nam cực

Vấn đề này đã có không ít những cuộc tranh luận và cũng xảy ra biết bao nhiêu lầm lẫn và phiền toái Kể rằng, thế kỷ 19, một thị trấn nhỏ gần

Ivancoxevich, nước Nga có một nhân viên bưu điện 7 giờ sáng ngày 1 tháng

9 đánh một bức điện cho bưu điện Chicago Nhưng điện trả lời lại nói là nhận được lúc 9 giờ 28 phút ngày 31 tháng 8 Điều này khiến chẳng ai hiểu được vì sao đánh điện đi vào tháng 9, người nhận lại nhận được vào tháng 8 Những chuyện như vậy hồi đó vẫn thường xảy ra

Để tránh sự hỗn loạn về ngày tháng, Hội nghị quốc tế về kinh tuyến họp tại Washington năm 1884 đã quy định một đường thay đổi ngày quốc tế Đường này nằm trên kinh độ 180 trong Thái Bình dương Đây là đường ranh giới giữa "hôm nay" và "ngày mai" Để tránh việc trong cùng 1 nước lại có 2 ngày tháng, đường ranh giới này trên thực tế không phải là một đường gấp khúc Đường đi bắt đầu từ Bắc cực, qua eo biển Bering, Thái Bình Dương, cho đến tận Nam cực Như vậy sẽ không phải đi qua bất cứ nước nào Nửa đêm trên đường này lại đúng là 0 giờ, giờ địa phương Theo quy định, hễ đi ngang qua đường này, ngày tháng sẽ phải thay đổi Đi từ Tây sang Đông qua đây phải thêm 1 ngày Đi từ Đông sang Tây phải giảm đi 1 ngày

Đường đổi ngày quốc tế là ranh giới bắt đầu và kết thúc của 1 ngày, nên múi giờ 12 Đông Tây mà nó đi qua trở thành một múi giờ đặc biệt Trong múi giờ này, thời gian thống nhất nhưng ngày tháng lại không thống nhất, chỉ cách nhau 1 vạch Vậy là lại chênh nhau 1 ngày, phía Tây sớm hơn phía Đông 1 ngày Những người sống trên bán đảo Kamchatka sẽ đón giao thừa sớm nhất thế giới, còn người sống lả Alaska lại phải đợi 1 ngày đêm nữa mới được ăn Tết, trong khi họ chỉ cách nhau trong gang tấc

4 Lực Côriôlis trên bề mặt Trái Đất.

Lực côliôlit.

Lực làm lệch hướng các chuyển động trên bề mặt Trái Đất được gọi là lực Côliôlit Các vật thể chuyển động theo chiều kinh tuyến, vĩ tuyến và theo phương thẳng đứng đều chịu tác động của lực Côliôlit

Do Trái Đất tự quay, mọi vật thể đang chuyển động trên bề mặt Trái đất đều chịu tác động của lực gây ra chuyển động ban đầu và lực do sự tự quay theo hướng từ tây sang đông của Trái Đất Phương của tổng hợp lực này chính là hướng chuyển động của vật thể Đồng thời, do Trái Đất tự quay nên tốc độ dài của mỗi điểm càng xa tâm Trái Đất càng lớn, trong khi vật thể lại muốn bảo toàn chuyển động ban đầu của mình theo quán tính Do vậy, càng xa tâm Trái Đất thì độ lệch của chuyển động so với phương ban đầu càng lớn

Một vật chuyển động theo chiều kinh tuyến từ Xích đạo về hai cực và

từ cực về Xích đạo ở bán cầu Bắc sẽ bị lệch về tay phải Mọi vật chuyển động theo vĩ tuyến ở bán cầu Bắc sẽ hướng ra xa trục quay Trái Đất khi đi về phía đông, hướng về trục quay khi đi về phía tây

Ở bán cầu Bắc, vật bị lệch về phía phải và ở bán cầu Nam vật bị lệch về phía trái theo hướng chuyển động Như vậy vận động tự quay của Trái Đất từ Tây sang Đông chính là nguyên nhân gây ra sự lệch hướng chuyển động của các vật thể trên Trái Đất Lực này được nhà toán học

Pháp G.Côriôlit nêu ra vào năm 1835, vì vậy người ta gọi là lực côriôlit

Lực Côriôlit (F) được biểu thị băng công thức:

F = 2.m.Ω.v.sinφ Trong đó: Ω tốc độ góc của Trái Đất, m: Khối lượng vật thể, v: Vận tóc chuyển động của vật thể, và φ là vĩ độ địa lí tại nơi vật thể bắt đầu chuyển động

Ở xích đạo, lực Côriôlit bằng 0, và tăng lên theo sự tăng theo của vĩ độ địa lí

Tất cả các vật thể đang chuyển động đều chịu tác động của lực

Côriôlit Thí dụ: các dòng khí trong khí quyển, nước trong các dòng sông, dòng biển, đường đạn bay trong không trung….Không những các vật thể chuyển động theo chiều nằm ngang, mà các vật thể rơi tự do cũng bị lệch hướng do vận động tự quay của Trái Đất

Một vật chuyển động theo phương thẳng đứng ở bán cầu Bắc sẽ hướng về phía đông khi từ phía trên xuống (tương tự rơi tự do), hướng về phía tây khi

từ phía dưới lên (Vật rơi tự do từ trên cao xuống mặt đất đồng thời chịu tác động của hai lực: lực hút thẳng đứng hướng vào tâm Trái Đất và lực theo quán tính năm ngang theo chiều từ tây sang đông, kết quả là bị lệch về

hướng đông)

Ở bán cầu nam thì ngược lại

Một số tác động cụ thể của lực Côriôlit:

Tác động của lực Côriôlit đến các dòng biển

Lực Côriôlit có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp (thông qua gió) đến hướng dòng chảy của các dòng biển

Những dòng biển chảy từ Xích đạo về phía Bắc (Gơn-xtrim, Bắc Đại Tây Dương, Cư-rô-si-vô, Bắc Thái Bình Dương) đều bị lệch sang phía đông và chảy theo hướng tây nam – đông bắc

Những dòng biển chảy từ Xích đạo về phía nam (dương lưu tín phong Nam Đại Tây Dương chảy ven bờ đông Bra-xin, Ma-đa-ga-xca, Đông Úc, ) càng chảy về nam càng lệch về phía đông, tới vĩ tuyến 40’ – 50’ Nam thì lệch hẳn

về phía đông

Các dòng chảy từ phía đông về phía tây dọc Xích đạo ở các đại dương, càng

về phía tây càng tỏa rộng ra phần trên Xích đạo, các nhánh bị lệch về phải, chảy lên phía bắc Phần dưới Xích đạo, lệch về trái, rẽ xuống phía nam

Lực quán tính Côriôlit tác động trực tiếp đến dòng chảy của sông Trong mỗi sông, ở bán cầu Bắc, áp lực của dòng chảy lên bờ phải của sông mạnh hơn so với bờ trái, còn ở bán cầu Nam, bờ trái của sông chịu áp lực của nước sông mạnh hơn

Tác động của lực Côriôlis đến hoàn lưu khí quyển

Không khí trên mặt đất ở Xích đạo bị đốt nóng, nở ra và bay lên cao, đến một độ cao nào đó bị lạnh đi Do phía dưới vẫn có các dòng khí đi lên, nên khí lạnh này không hạ xuống lại được mà phải đi về phía hai cực và bị lệch về phía đông do tác động của lực Côriôlit Tới các vĩ độ 300 – 350, độ lệch đã lên tới 900 so với kinh tuyến các dòng khí chuyển động song song với vĩ tuyến Tại đây, không khí đã lạnh hẳn, hạ xuống rất mạnh, tạo ra các vùng áp cao bên dưới, làm thành đai áp cao cận nhiệt đới Sự xuất hiện của đai áp cao này làm phát sinh đai hoang mạc cận nhiệt trên các đại lục và vùng lặng gió trên các đại dương

Do sự chênh lệch về khí áp, có gió thổi từ hai khu áp cao cận nhiệt về phía Xích đạo và phía hai cực

Những luồng gió thổi về phía Xích đạo theo chiều kinh tuyến dưới tác động của lực Côriôlit sẽ thổi theo hướng đông bắc – tây nam ở bán cầu Bắc và

đông nam – tây bắc ở bán cầu Nam Gió này gọi là gió tín phong (gió mậu dịch).

Những luồng gió thổi từ áp cao cận nhiệt về phía hai cực bị lực Côriôlis làm lệch về phía đông, lên tới các vĩ độ 450 – 500 hầu như thổi theo hướng tây – đông, tạo thành đai gió Tây (gió Tây ôn đới)

Những luồng gió thổi từ khu áp cao ở cực về phía Xích đạo cũng bị lực

Côriôlis tác động, tới các vĩ độ dưới 650 đã có phương song song với vĩ tuyến và hướng từ đông sang tây, được gọi là gió Đông (gió Đông cực)

Vùng ôn đới năm giữa đai gió Đông và đai gió Tây là vòng đai lặng gió Tại đây, gió thổi đến từ hai phía Bắc và Nam ngược nhau đã tạo ra nguyên nhân động lực để hình thành đai áp thấp ôn đới

1 Chứng minh Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời.

Trái đất vừa chuyển động quanh mặt trời vừa chuyển động quanh mình nó Mặt phẳng của trái đất cắt thiên cầu theo một đường tròn lớn gọi là hoàng đạo Đứng trên trái đất chuyển động quanh mặt trời mà quan sát các sao ở gần thì phương nhìn các sao ấy thay đổi rõ rệt, cụ thể là mỗi sao di chuyển trên thiên cầu trong một năm theo một đường elip nào đó Elip được gọi là elip thị sai hằng năm Hiện tượng này đã được Copecnic dự đoán trước đối với các sao ở gần Bán trục lớn của các elip thị sai càng bé nó càng xa trái đất ( từ đó ta có thể xác định khoảng cách tới các sao qua elip thị sai của chúng)

Đối với các sao nằm trên mặt phẳng hoàng đạo thì elip thị sai có dạng một cung tròn, còn các sao nằm ở hoàng cực thì elip thị sai có dạng đường tròn Thị sai của các sao ở gần chứng tỏ Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời

Hiện tượng thứ hai chứng tỏ Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời là tinh sai Giả sử K là tâm của thị kính nơi đặt mắt quan sát và O là tâm của vật kính của một kính thiên văn Người quan sát cùng với kính di chuyển trong không gian theo phương KA với vận tốc v, v là vận tốc chuyển động của trái đất quanh mặt trời Ánh sáng truyền từ sao S với vận tốc c đến vật kính tại O từ O đến K ánh sáng phải truyền mất một khoảng thời gian t (OK= ct) Như vậy, ảnh của sao sẽ nằm tại K1 với KK1 = vt Để thu được ảnh của sao nằm đúng tâm của thị kính, người ta phải hướng ống kính nghiêng theo phương KₒO (KₒK = KK1) Như vậy phương của ống kính KₒS´ tạo với phương thực KS một góc σ được gọi là góc chuyển tinh sai của sao S.

Biết vận tốc chuyển động của trái đất quanh mặt trời là 29,78km/s vận tốc ánh sáng là c = 299729km/s,ta tính được tinh sai năm là:

σ =20º50.sin α

Vì điểm tới A nằm trên đỉnh hoàng đạo và dịch chuyển cùng với trái đất nên các ngôi sao ở gần Hoàng cực chuyển động trên các vòng tròn có tâm ở trí thực của chúng.Các ngôi sao khác vẽ trên elip tinh sai với bán trục lớn là 20º50 Các thiên thể nàm trên mặt phẳng hoàng đạo có elip tinh sai là một cung 20º50 x 2=41º

Ngoài ra do Trái đất chuyển động quanh trục nên ngoài tinh sai năm còn có tinh sai ngày.Tinh sai ngày phụ thuộc vào vĩ độ địa lý và bé hơn tinh sai năm rất nhiều

2 Sự chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời.

Ngoài sự vận động tự quay quanh trục, Trái Đất còn chuyển động quanh Mặt Trời theo một quỹ đạo elip gần tròn, có 2 tiêu điểm cách nhau khoảng 5triệu km Đường hoàng đạo có độ dài khoảng 943.040.000 km

Điểm cận nhật là điểm trái đất gần mặt trời nhất cách khoảng 147km vào ngày 3 hoặc 4 tháng Điểm viễn nhật là điểm trái đất xa mặt trời nhất cách khoảng 152km vào ngày 4 hoặc ngày 5 tháng 7 hằng năm

Khi chuyển động quanh Mặt Trời Trái Đất vẫn đồng thời chuyển động

tốc trung bình 28km/s (gọi là năm thiên văn hay năm xuân phân) Khi trái đất đến điểm cận nhật vận tốc của nó tăng lên 30,3km/s Khi trái đất đến điểm viễn nhật vận tốc giảm xuống còn 29,3km/s.

Khi Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời trái đất vẫn giữ nguyên hướng của trục quay không đổi hướng Mặt phẳng xích đạo so với mặt phẳng hoàng đạo lệch một góc 23°27´ Trục trái đất nghiêng trên hoàng đạo 66°33

´ Sự chuyển động đó gọi là chuyển động tịnh tiến của trái đất quanh mặt trời

IV Những kết quả của sự vận động của Trái Đất quanh Mặt Trời

1 Sự chuyển động biểu kiến của Trái Đất quanh Mặt Trời

Chuyển động biểu kiến là chuyển động nhìn thấy bằng mắt nhưng không có thực Mặt Trời và nhiều thiên thể khác đã tham gia vào chuyển động này Trong một năm, những tia sáng mặt trời lần lượt chiếu thẳng góc với mặt đất tại các địa điểm trong khu vực giữa hai chí tuyến khiến người ta cảm thấy Mặt Trời như di chuyển giữa hai chí tuyến Chuyển động này gọi là chuyển động biểu kiến hằng năm của Mặt Trời

Trong quá trình chuyển động của trái đất trên quỹ đạo quay Mặt Trời,

do trục Trái Đất luôn nghiêng như nói ở trên nên từ 21/3 đến 23/9, bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời, từ 23/9 đến 21/3 năm sau bán cầu Nam ngả về phía Mặt Trời Cũng với độ nghiêng đó nên phạm vi giữa vĩ độ 23027’B và

23027’N là giới hạn xa nhất mà tia nắng mặt trời có thể tạo được góc 900 với tiếp tuyến ở bề mặt đất lúc 12h trưa ( hiện tượng Mặt trời lên thiên đỉnh) Vì vậy đứng ở bề mặt đất ta thấy hằng năm dường như Mặt Trời chỉ di động giữa 2 chí tuyến Đó là sự vận động biểu kiến hằng năm của Mặt trời

Vào ngày 21/3 trục nghiêng của Trái đất không quay đầu nào về phía Mặt trời do đó tia sáng Mặt trời chiếu vuông góc với tiếp tuyến của bề mặt đất tại xích đạo vào 12 giờ trưa Ngày 21/3 được gọi là ngày Xuân phân Sau ngày này, Mặt trời mặt trời di chuyển dần lên phía Bắc

Tới ngày 22/6 lúc 12 giờ trưa, tia nắng Mặt trời chiếu vuông góc với tiếp tuyến của bề mặt đất ở vĩ độ 23027’B Vĩ tuyến 23027’B được gọi là chí tuyến Bắc Ngày 22/6 gọi là ngày Hạ chí Sau đó Mặt trời lại di chuyển dần

về phía xích đạo

Vào ngày 23/9, trục nghiên của Trái đất một lầ nữa không không quay đầu nào về phía Mặt trời, vì vậy tia nắng mặt trời lại chiếu vuông góc với tiếp tuyến của bề mặt đất tại xích đạo lúc 12 giờ trưa Ngày 23/9 được gọi là ngày thu phân, sau ngày này mặt trời di chuyển dần xuống phía nam

Ngày 22/12 lúc 12 giờ trưa, tia nắng mặt trời chiếu vuông góc với tiếp tuyến tại bề mặt đất tại vĩ độ 23027’ N Vĩ tuyến 23027’ được gọi là chí tuyến