* Các quan điểm về vận động tự quay quanh trục của Trái Đất - Thuyết Địa tâm của Ptoleme TKII cho rằng: Trái Đất là trung tâm của vũ trụ, các thiên thể khác và Mặt Trời quay xung quanh T
Trang 1CÁC VẬN ĐỘNG CỦA TRÁI ĐẤT
I Vận động tự quay quanh trục.
* Các quan điểm về vận động tự quay quanh trục của Trái Đất
- Thuyết Địa tâm của Ptoleme (TKII) cho rằng: Trái Đất là trung tâm của vũ trụ, các thiên thể khác và Mặt Trời quay xung quanh Trái Đất
- Thuyết Nhật tâm của Copecnic (Ba Lan) (Thế kỉ XVI) dã khẳng định sự tồn tại của Hệ Mặt Trời trong đó Mặt Trời là trung tâm của của hệ, các thiên thể khác quay xung quanh Mặt Trời và tự quay quanh trục
- Thế kỉ 19 (1858) Phuco (pháp) đã khẳng định Trái Đất tự quay quanh trục và quay quanh Mặt Trời bằng các dẫn chứng khoa học (chứng minh bằng dao động của con lắc đơn trên đền thờ Pantenon
1 Đặc điểm của vận động
- Hướng tự quay: Trái đất quay quanh trục tưởng tượng có hướng từ Tây sang Đông, ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ cực Bắc
- Trong khi tự quay, trục Trái Đất không đổi hướng, luôn nghiêng với mặt phẳng hoàng đạo một góc 66o33’ (Mặt phẳng hoàng đạo là mặt phẳng chứa quỹ đạo của tâm Trái Đất khi quay quanh Mặt Trời)
- Thời gian hoàn thành một vòng tự quay hết một ngày đêm (có thể xác định theo Mặt trời hay theo Sao (Tuy nhiên 1 ngày đêm theo MT luôn lớn hơn 1 ngày đêm
Trang 2theo Sao do hướng TĐ chuyển động quanh MT trùng với hướng tự quay, thực tế tự quay 23h56’04’’) – Ngày đêm thiên văn
- Vận tốc:
+ Vận tốc góc quay không đổi w =2π/T = 15T = 15o/T = 15giờ
+ Vận tốc dài thay đổi theo vĩ độ địa lý, lớn nhất ở xích đạo 464m/T = 15s và giảm dần về hai cực (0 m/T = 15s), tại vĩ độ bất kì vận tốc dài được tính theo công thức
V= Vxđ.cos
(Hướng dẫn học sinh lập công thức)
2 Các hệ quả của vận động tự quay quanh trục của Trái Đất.
a Là cơ sở xây dựng mạng lưới toạ độ địa lí trên Trái Đất.
- Trong khi tự quay, tất cả các địa điểm trên BMTĐ đều di chuyển, trừ có 2 điểm tự
xoay tại chỗ đó là 2 địa cực Bắc và Nam Cực Bắc là nơi mà ta quan sát thấy Trái Đất tự quay ngược chiều kim đồng hồ, cực Nam là nơi mà ta quan sát thấy Trái Đất
tự quay cùng chiều kim đồng hồ
- Trục TĐ: Đường thẳng xuyên tâm nối hai địa cực gọi là trục Trái Đất, nghiêng với
MP chứa quỹ đạo chuyển động của TĐ quanh MT 1 góc 66033’
- Tập hợp những điểm có cùng quỹ đạo chuyển động trong khi tự quay là đường tròn vĩ tuyến, thực chất đó là các giao tuyến của các mặt phẳng vuông góc với trục Trái Đất cắt BMTĐ, chúng có bán kính khác nhau
Quy ước:
Trang 3+ Mặt phẳng đi qua tâm và vuông góc với trục Trái Đất là mặt phẳng xích đạo, chia Trái Đất thành 2 phần bằng nhau là Bán cầu Bắc và Bán cầu Nam Giao tuyến giữa
MP xích đạo và BMTĐ là đường xích đạo (vĩ tuyến gốc - vĩ tuyến số 0), đây là đường vĩ tuyến lớn nhất
+ Từ xích đạo lần lượt vạch các đường tròn song song với xích đạo cách nhau 1 độ
ở tâm ta sẽ có 180 đường vĩ tuyến:
Từ xích đạo tăng dần về phía Bắc có 90 đường vĩ tuyến Bắc
Từ xích đạo tăng dần về phía Nam có 90 đường vĩ tuyến Nam
Vĩ tuyến số 0 (xích đạo) chung cho cả hai bán cầu Bắc và Nam
Vĩ tuyến 900 B và N chỉ là 1 điểm, gọi là cực Bắc và cực Nam
Như vậy: Mỗi bán cầu có 88 đường vĩ tuyến và 1 điểm cực Xích đạo là đường
vĩ tuyến chung cho cả 2 bán cầu (hay có 178 đường vĩ tuyến và 2 điểm cực) + Vĩ độ: Vĩ độ của một điểm là góc tạo bởi giữa phương của đường dây dọi đi qua điểm
đó với mặt phẳng xích đạo Có vĩ tuyến Bắc và vĩ tuyến Nam ().
- Tập hợp những điểm cùng quan sát thấy Mặt Trời lên cao nhất trong ngày tại 1 thời điểm là đường kinh tuyến, thực chất đó là nửa đường tròn nối 2 địa cực Hai đường kinh tuyến đối nhau tạo thành vòng tròn kinh tuyến (hay là vòng tròn nối hai cực của TĐ)
Quy ước:
Trang 4+ Đường kinh tuyến đi qua Đài thiên văn Grinwuych (ngoại ô Luân Đôn) quy ước
là kinh tuyến gốc(kinh tuyến số 0) Vòng kinh tuyến gồm kinh tuyến gốc và kinh tuyến 180o chia Trái Đất thành 2 phần là Bán cầu Đông và Bán cầu Tây
+ Từ kinh tuyến gốc, cứ 1 độ ở tâm vạch 1 đường kinh tuyến ta sẽ có 360 đường kinh tuyến
Từ kinh tuyến gốc tăng dần về phía Tây tăng dần từ 1 – 1790 T
Từ kinh tuyến gốc tăng dần về phía Đồng từ 1 – 1790 Đ
Kinh tuyến số 0 và 180 chung cho cả 2 bán cầu Đông và Tây
+ Kinh độ: Khoảng cách góc giữa mặt phẳng kinh tuyến đi qua 1 điểm nào đó đến mặt phẳng kinh tuyến gốc gọi là kinh độ địa lí() (hay Kinh độ là góc nhị diện tạo bởi giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm đó) Có kinh
độ Đông và kinh độ Tây.
- Hệ thống các đường kinh tuyến và vĩ tuyến, điểm cực trên BMTĐ tạo thành lưới toạ độ địa lí, giao điểm của một kinh tuyến và một vĩ tuyến gọi là toạ độ địa lí Khi ghi toạ độ địa lí ta ghi vĩ độ trước, kinh độ sau Ví dụ Hà Nội(21o01’B ; 105o52’Đ) Đây là cơ sở để xây dựng bản đồ Địa lí
b Sự điều hoà nhiệt trong một ngày đêm (luân phiên N-Đ)
- Do dạng tựa cầu nên có một nửa Trái Đất được chiếu sáng là ngày, nửa kia chìm trong bóng tối là đêm
- Kết hợp với vận động tự quay mà mọi địa điểm trên BMTĐ trong 24h đều luân phiên có ngày và đêm tạo nên “nhịp điệu ngày đêm kế tiếp” đã làm cho sự phân
Trang 5phối bức xạ Mặt Trời trên BMTĐ được điều hoà, chênh lệch nhiệt độ ngày và đêm không lớn, ngày không quá nóng, đêm không quá lạnh, sự sống phát triển thuận lợi
c Giờ trên Trái Đất và đường chuyển ngày quốc tế.
Do vận động tự quay nên ở các kinh tuyến khác nhau sẽ thấy Mặt Trời lên cao nhất trong ngày tại các thời điểm khác nhau nên giờ không trùng nhau Từ đó người ta đã xác định thời gian ngày, giờ, phút, giây và các cách tính giờ khác nhau
* Giờ địa phương (giờ trung bình Mặt Trời)
- Là giờ của kinh tuyến đi qua địa phương đó, thời điểm Mặt Trời lên cao nhất quy ước là 12h trưa, giờ này được thống nhất cho tất cả các địa phương cùng nằm trên một kinh tuyến Giờ của kinh tuyến phía Đông sẽ đến sớm hơn giờ của kinh tuyến phía Tây
VD Khi kinh tuyến 105oĐ là 10h thì giờ ở kinh tuyến 106oĐ và 104oĐ là bao nhiêu? 10h4’ và 9h56’
Giờ địa phương có tính chính xác cao nhưng không thuận tiện cho sinh hoạt và giao dịch hàng ngày
* Giờ thực Mặt Trời: To = Tm – ∆t : do TĐ chuyển động quanh MT với vận tốc không đều nên có sự chênh lệch thời gian giữa giờ mặt trời TB và giờ MT thực VD khi vào thời điểm cận nhật TĐ quay với vận tốc nhanh nên giờ MTTB lớn hơn giò
MT thực nên tt dương và ngược lại ∆t = Tm - To
∆t : là phương trình thời gian
* Giờ múi (giờ khu vực)
Trang 6- Lí do: Khôi phục những hạn chế của giờ địa phương
- BM Trái Đất được chia thành 24 múi giờ bổ theo đường kinh tuyến, mỗi múi là
15o kinh, giờ chính thức của mỗi múi là giờ địa phương của kinh tuyến đi qua chính giữa múi
- Múi có kinh tuyến giữa là kinh tuyến gốc quy ước là múi số 0 Số TT múi giờ ghi
từ Tây sang Đông từ 0-> 23( múi 0 24), giờ của múi phía Đông luôn đến sớm hơn giờ của múi phía Tây bên cạnh 1 giờ
VD
- Giờ múi sử dụng đơn giản hơn giờ địa phương và được sử dụng phố biến trong giao dịch
* Giờ quốc tế(GMT)
Để tiện giao dịch trên phạm vi quốc tế người ta đã quy định lấy giờ của múi số 0 làm giờ sử dụng chung đối với toàn cầu( giờ quốc tế)
* Đường chuyển ngày quốc tế
- Việc sử dung giờ múi xuất hiện phức tạp là: Trong một múi giờ có thể xuất hiện 2 ngày khác nhau Dẫn chứng: Nếu múi số 0 đang là 12 giờ ngày 1/T = 152, đi về phía Đông qua mỗi múi giờ ta vặn đồng hồ sớm lên 1 giờ, khi về vị trí cũ đồng hồ vẫn là 12 giờ ngày 2/T = 152 đi về phía Tây qua mỗi múi ta vặn đồng hồ muộn đi 1 giờ khi đến vị trí cũ vẫn là 12 giờ nhưng của ngày 31/T = 151
- Để tránh sự lộn xộn về ngày người ta đã quy ước lấy kinh tuyến 180o thuộc múi 12 nằm giữa TBD làm đường chuyển ngày quốc tế Tàu bè từ T -> Đ qua kinh tuyến
Trang 7180o thì lùi lại 1 ngày Ngược lại đi từ Đ ->T qua kinh tuyến 180o phải tăng lên 1 ngày Múi 12 là múi bắt đầu ngày mới
4 Hiện tượng chệch hướng chuyển động vật thể do lựcColiôrit.
- Do vận động tự quay nên các vật thể chuyển động theo hướng kinh tuyến trên bề mặt đất đều bị lệch hướng về bên phải ở ở nửa cầu Bắc, lệch về bên trái ở nửa cầu Nam nếu nhìn theo chiều chuyển động
(Do nhà Bác học Pháp nên định luật này còn có tên là Coliôrit năm 1853)
- Công thức tính: F= 2m..v.sin Lực C tỷ lệ thuận với khối lượng, vận tốc của vật thể và vĩ độ địa lí Tại xích đạo lực này bằng 0 và tăng dần theo vĩ độ
- Các vật thể chuyển động như dòng biển, các dòng sông lớn, gió, máy bay, đường đạn đều bị lệch hướng sovới hướng xuất phát dưới ảnh hưởng của lực Coriolit
5 Chuyển động biểu kiến của Mặt Trời và các tinh tú trong một ngày đêm
Trong một ngày đêm ta quan sát thấy Mặt Trời và các tinh tú mọc- lăn theo chiều từ Đông => Tây, đó không phải là chuyển động có thực mà do vận động tự quay quanh trục của Trái Đất tạo nên
6 Sóng triều trên Trái Đất
- Hàng ngày ta quan sát thấy có hiện tượng nước(thuỷ triều), không khí(khí triều),
vỏ Trái Đất(thạch triều) có 2 lần dâng lên và hạ xuống, chu kì của chúng là 24h48'46'', hiện tượng cứ lặp đi lặp lại như vậy gọi là triều lên và triều xuống
- Do vận đọng tự quay quanh trục của Trái Đất kết hợp với sự vận động quanh tâm trọng lực chung giữa Trái Đất và Mặt Trăng gây nên
Trang 8+ Khi quay quanh tâm trọng lực chung, mọi chất điểm trên TĐ chịu tác dụng của 2 lực chính:
Lực li tâm có đại lượng không đổi, hướng luôn song song và ngược phía với Mặt Trăng làm cho chất điểm chuyển động ra xa MT
Lực hấp dẫn của MTrăng lôi kéo chất điểm về phía mình
+ Kết quả: Vật chất dồn về hướng MT và ngược phía MT đó là 2 đỉnh sóng Hạ thấp ở 2 phía vuông góc với trục nối tâm TĐ và MT đó là 2 chân sóng Do vận động
tự quay mà hiện tượng trên diễn ra với chu kì ngày đêm, thể hiện rõ nhất ở hiện tượng thuỷ triều
Bài tập
Câu 1: Địa cực có những đặc điểm gì?
Trả lời:
- Trái Đất tự quay quanh một trục tưởng tượng, gọi là địa trục Đầu mút của mỗi địa trục tiếp xúc với bề mặt trái đất gọi là địa cực: cực Bắc và cực Nam.
- Đặc điểm của địa cực:
+ Là nơi gặp nhau của các kinh tuyến.
+ Nơi vĩ tuyến chỉ còn một điểm (90 0 ).
+ Hai cực đối xứng nhau qua tâm Trái Đất.
+ Ở địa cực có 6 tháng ngày và 6 tháng đêm.
+ Địa cực có khoảng cách đến tâm Trái Đất ngắn nhất.
+ Khi Trái Đất quay, địa cực không di chuyển vị trí.
Trang 9+ Cực Nam đón giao thừa vào ban ngày thì cực Bắc đón vào ban đêm, vì lúc cực Bắc
có đêm dài 6 tháng thì cực Nam có ngày dài 6 tháng.
+ Vào thời khắc giao thừa của mỗi năm, ở cực Bắc và cực Nam có thể đón giao thừa
24 lần, vì đây là nơi gặp nhau của các múi giờ trên Trái Đất.
Câu 2: Tại sao chúng ta không cảm nhận được sự chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời?
Trả lời:
- Có thể xem chúng ta đang du hành trên con tàu khổng lồ là Trái Đất với vận tốc trung bình 29,8 km/T = 15s (gần bằng 107280km/T = 15h) xung quanh Mặt Trời theo quỹ đạo hình elip
- Theo định luật quán tính, trạng thái chuyển động thẳng đều tức là có gia tốc bằng 0.
- Tuy Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Trời, nhưng vì khoảng cách đến Mặt Trời rất lớn, nên trong từng khoảnh khắc của thời gian có thể coi Trái Đất chuyển động thẳng đều, tức là tương đương với trạng thái đứng yên (gia tốc = 0) Vì thế, chúng ta không cảm nhận được sự chuyển động của Trái Đẩt xung quanh Mặt Trời.
Câu 3 Thế nào là địa cực? Địa cực có những đặc điểm gì?
Hướng dẫn: Trái Đất tự quay xung quanh một trục tưởng tượng gọi là địa trục Địa trục
tiếp xúc với bề mặt Trái Đất ở hai điểm Đó chính là hai địa cực: cực Bắc và cực Nam.
Địa cực có một số đặc điểm sau:
– Địa cực là nơi gặp nhau của các chí tuyến.
– Địa cực là nơi vĩ tuyến chỉ còn là một điểm (90 0 ).
– Hai cực đối xứng nhau qua tâm Trái Đất.
– Ở địa cực có ngày 6 tháng và đêm cũng dài 6 tháng.
Trang 10– Địa cực có khoảng cách ngắn nhất đến tâm Trái Đất.
– Khi trái đất tự quay, địa cực không di chuyển vị trí.
Câu 4 Thế nào là xích đạo? xích đạo có những đặc điểm gì?
Hướng dẫn: Mặt phẳng tưởng tượng chứa tâm Trái Đất và vuông góc với địa trục cắt bề
mặt Trái Đất thành một đường tròn lớn Đó chính là đường xích đạo.
Đường xích đạo có một số đặc điểm sau:
– Đường xích đạo là vĩ tuyến lớn nhất trên trái đất Chiều dài của nó bằng: 40.000 km – Mặt phẳng xích đạo chia Trái Đất ra hai nửa cầu bằng nhau: nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam.
– Bất cứ địa điểm nào nằm trên đường xích đạo quanh năm cũng có hiện tượng ngày và
– Bất cứ địa điểm nào nằm trên đường xích đạo cũng thất mặt trời ở thẳng đỉnh đầu 2 lần trong năm vào các ngày xuân phân (21-3) và thu phân (23-9).
Câu 5: Cuộc hành trình vòng quanh trái đất của Magienlan vào ngày 20 tháng 9 năm 1519
đã xuất phát từ Tây Ban Nha và luôn luôn đi về hướng tây Sau gần 3 năm, đoàn thám hiểm đã trở về nơi xuất phát vào ngày 7 tháng 9 năm 1522 Nhưng nhật kí của đoàn tàu lại ghi ngày đó là 6 tháng 9 năm 1522, nghĩa là chậm so với lịch ở Tây Ban Nha một ngày Tại sao như vậy và do đâu có sự nhầm lẫn này?
Hướng dẫn: Ở đây không có sự nhầm lẫn nào cả Lịch ở Tây Ban Nha cũng đúng, mà
nhật kí của đoàn thám hiểm Magienlan cũng đúng Sở dĩ có sự chênh lệch một ngày là vì lúc đó đoàn thám hiểm Magienlan đã không nắm được qui tắc phải chuyển ngày khi thực hiện những cuộc đi vòng quanh Trái Đất
Trang 11Hiện nay, theo quy ước, người ta đã lấy kinh tuyến 180 0 ở giữa Thái Bình Dương làm đường chuyển ngày quốc tế Bất cứ tàu nào khi đi qua kinh tuyến này đều phải chuyển nhanh hoặc chậm lại một ngày tùy theo tàu đi về hướng Đông hay hướng Tây.
Giả sử vào ngày mồng 7 tháng 9, khi đồng hồ ở múi giờ gốc (múi giờ có kinh tuyến 0 0 đi qua chính giữa) chỉ đúng 12 giờ, thì ở múi giờ đối diện (có kinh tuyến 180 0 đi qua chính giữa), đồng hồ đã chỉ 24 giờ (tức 12 giờ đêm), ngày 7 tháng 9 (nếu tính giờ tăng dần theo các múi giờ phía Đông) nhưng nếu tính giờ lùi dần theo các múi giờ phía Tây thì ở đây lại
là 24 giờ ngày 6 tháng 9.
Vì vậy, nếu một chiếc tàu vượt qua kinh tuyến 180 0 từ hướng Đông sang hướng Tây thì lịch phải lùi lại một ngày Đây chính là trường hợp đoàn tàu của Magienlan khi vượt qua Thái Bình Dương từ châu Mĩ sang châu Á.
Câu 6: Đêm trắng là gì? Tại sao ở các vùng vĩ độ cao lại có hiện tượng đêm trắng.
Hướng dẫn: Đêm trắng là thuật ngữ dùng để chỉ hiện tượng ban đêm trời không tối hẳn
như bình thường mà có tình trạng tranh tối, tranh sang như lúc hoàng hôn.
Hiện tượng này chỉ xảy ra ở các vùng vĩ độ cao về mùa hạ, khi ngày dài hơn đêm rõ rệt.
Ví dụ: thành phố Xanh Pêtecbua (Liên bang Nga) nằm ở vĩ độ 60 0 B.
Ở đây, về mùa hạ có ngày rất dài Vào ngày 22 tháng 6 hàng năm Mặt trời chỉ lặn lúc 21 giờ 14 phút và lại mọc lên ở chân trời lúc 2 giờ 46 phút.
Trong gần 5 giờ đồng hồ gọi là đêm ấy, thực ra hoàng hôn chỉ mới vừa tắt, thì bình minh
đã ló rạng Vì vậy người ta gọi là đêm trắng.
Ở vùng vĩ độ cao trên vòng cực (từ vĩ độ 66 0 33’ đến cực) có ngày Mặt trời chưa kịp lặn xuống chân trời, đã lại mọc lên ngay, nghĩa là hoàn toàn không có đêm Ở các vùng này mùa hạ có đêm ngắn bao nhiêu, thì mùa đông lại có đêm dài bấy nhiêu.
Trang 12Tình hình này cũng xảy ra ở nửa cầu Nam, nhưng ngược lại với nửa cầu Bắc: đêm dài về mùa hạ và ngày dài về mùa đông.
Nguyên nhân của tất cả các hiện tượng này là do độ nghiêng của trục Trái Đất trên mặt phẳng quỹ đạo trong quá trình vận động của Trái Đất quanh Mặt Trời sinh ra.
Câu 7: Nếu một chiếc trực thăng khi lên cao cứ đứng yên tại chỗ, khi hạ xuống mặt đất
có đến được môt nơi khác nhờ vận động tự quay quanh trục của Trái Đất không?
Hướng dẫn: Trái Đất là một khối vật chất rất lớn, do đó nó cũng có lực hấp dẫn (sức hút
đối với các vật thể khác hướng vào tâm Trái Đất) rất lớn Lực này làm cho tất cả các vật thể ở trên mặt đất và ở xung quanh Trái Đất, kể cả lớp khí quyển, đều chuyển động theo vận động tự quay quanh trục của nó từ Tây sang Đông.
Vì vậy, chiếc trực thăng dù bay lên cao, cách xa bề mặt Trái Đất, nhưng vẫn nằm trong lớp khí quyển thì nó vẫn di chuyển theo vận động tự quay quanh trục của Trái Đất Khi hạ xuống mặt đất, nó vẫn trở về đúng vị trí lúc xuất phát, mà không đáp xuống được một nơi nào khác.