Ruch obrotowy Ziemi

Zacznij od pytania

Obrót, który mierzy nasz dzień

Codziennie widzimy Słońce przesuwające się ze wschodu na zachód. To ruch pozorny: w rzeczywistości Ziemia obraca się wokół własnej osi z zachodu na wschód. Jeden obrót wyznacza rytm doby i sprawia, że kolejne fragmenty powierzchni planety są oświetlane albo pogrążone w cieniu.

Ruch obrotowy wpływa także na kształt Ziemi, kierunek przemieszczania się mas powietrza i wód oceanicznych oraz zróżnicowanie czasu. Dzięki niemu możemy połączyć obserwację nieba z obliczeniami opartymi na długości geograficznej.

Obejrzyj

Podczas oglądania: Podczas oglądania wypisz pięć następstw ruchu obrotowego Ziemi i zaznacz te, które można zaobserwować w ciągu jednej doby.

Otwórz film w nowej karcie · YouTube

1 · Ruch

Obrót, doba i prędkość punktów na Ziemi

Ziemia obraca się wokół osi przechodzącej przez bieguny z zachodu na wschód. Pełny obrót względem odległych gwiazd trwa 23 godziny 56 minut i około 4 sekundy - to doba gwiazdowa. Średnia doba słoneczna, mierzona między kolejnymi górowaniami Słońca, trwa 24 godziny.

Prędkość kątowa jest taka sama na całej Ziemi: każdy punkt wykonuje obrót o 360° w ciągu doby, czyli średnio 15° w godzinę. Prędkość liniowa zależy od szerokości geograficznej: jest największa na równiku, około 1670 km/h, i maleje ku biegunom, gdzie wynosi zero.

Najbardziej bezpośrednim następstwem obrotu jest występowanie dnia i nocy. Ruch ten wywołuje też pozorną wędrówkę Słońca i gwiazd ze wschodu na zachód oraz przyczynia się do spłaszczenia Ziemi przy biegunach.

W tabeli

Skutki ruchu obrotowego

Skutek	Jak go rozpoznać
dzień i noc	kolejne obszary wchodzą w strefę oświetloną i zacienioną
pozorna wędrówka nieba	Słońce i gwiazdy przesuwają się pozornie ze wschodu na zachód
siła Coriolisa	odchylenie toru ruchu w prawo na północy i w lewo na południu
zróżnicowanie czasu	na wschód czas słoneczny jest późniejszy
spłaszczenie biegunowe	promień biegunowy jest krótszy od równikowego

2 · Siła pozorna

Dlaczego tor ciał ulega odchyleniu

W obracającym się układzie Ziemi tor poruszających się ciał ulega pozornemu odchyleniu. Na półkuli północnej następuje ono w prawo, a na południowej w lewo względem kierunku ruchu. Efekt Coriolisa wpływa między innymi na kierunki wiatrów, prądów morskich i wirowanie układów barycznych; zanika na równiku i rośnie ku biegunom.

3 · Rachuba czasu

Czas słoneczny, strefowy i urzędowy

Czas prawdziwy słoneczny wyznacza się na podstawie położenia Słońca. Gdy Słońce góruje nad miejscowym południkiem, jest lokalne południe słoneczne. Ziemia obraca się o 1° w 4 minuty, dlatego miejsca różniące się długością geograficzną o 15° mają różnicę czasu słonecznego równą godzinie.

Dla wygody wprowadzono 24 strefy czasowe. Czas strefowy jest wspólny dla obszaru strefy, a czas urzędowy ustala państwo i może być dostosowany do granic administracyjnych. W Polsce obowiązuje czas środkowoeuropejski, a sezonowo letni czas środkowoeuropejski.

Dane

Jak szybko poruszasz się wraz z Ziemią

Prędkość liniowa ruchu obrotowego zależy od szerokości geograficznej: najszybciej obracają się punkty na równiku, na biegunach prędkość wynosi zero.

Prędkość obrotu maleje od 1674 km/h na równiku do 0 na biegunach, ale wszystkie punkty obracają się z tą samą prędkością kątową.

Zadanie do tej grafiki

Odczytaj z wykresu

Odczytaj prędkość liniową na równiku i na 60° szerokości. Ile razy jest mniejsza na 60°?Podziel 1674 przez 837.
Podaj prędkość w miejscu leżącym na szerokości Polski (ok. 52°) i na biegunie. Wyjaśnij różnicę.Im bliżej bieguna, tym mniejszy promień okręgu, który zatacza punkt.
Wyjaśnij, dlaczego prędkość kątowa jest taka sama w każdym miejscu na Ziemi (15° na godzinę).Cała planeta obraca się jako jedna bryła w ciągu doby.

W tabeli

Najważniejsze przeliczenia czasu

Obrót Ziemi	Różnica czasu
360°	24 h
15°	1 h
1°	4 min
1′ długości geograficznej	4 s

Laboratorium · ćwiczenie w przeglądarce, do którego odsyłają rozgrzewki na końcu lekcji

Sprawdź w działaniu

Ziemia znad bieguna północnego

Przesuwaj godzinę na południku zerowym i wybierz dwa miejsca. Zobacz, kiedy w każdym jest dzień, jaki jest czas słoneczny i strefowy oraz jak szybko obraca się punkt na danej szerokości geograficznej.

Każde 15° długości to 1 godzina różnicy czasu słonecznego. Prędkość kątowa jest wszędzie taka sama, a liniowa maleje od równika ku biegunom.

4 · Granica dni

Międzynarodowa linia zmiany daty

Międzynarodowa linia zmiany daty przebiega umownie w pobliżu południka 180°. Podczas przekraczania jej na zachód dodaje się jeden dzień, a podczas przekraczania na wschód odejmuje się jeden dzień. Jej przebieg odchyla się od południka, aby nie dzielić państw i archipelagów.

Przeanalizuj

Ruch obrotowy Ziemi i rachuba czasu

Plansza łączy kierunek obrotu Ziemi, granicę dnia i nocy, zmianę prędkości liniowej wraz z szerokością geograficzną oraz regułę 15 stopni na godzinę.

Schemat obrotu Ziemi, dnia i nocy, siły Coriolisa oraz przeliczania długości geograficznej na różnicę czasu — BitEdu · autorska infografika edukacyjna

Do grafiki

Co widzisz na planszy?

Wyjaśnij, dlaczego pozorna wędrówka Słońca ma kierunek przeciwny do obrotu Ziemi.
Wskaż miejsce największej i najmniejszej prędkości liniowej ruchu obrotowego.
Oblicz różnicę czasu słonecznego między południkami 15°E i 60°E.

Słownik lekcji

Pojęcia, które trzeba rozumieć

ruch obrotowy Ziemi

obrót planety wokół własnej osi z zachodu na wschód

doba gwiazdowa

czas pełnego obrotu Ziemi względem odległych gwiazd: 23 h 56 min 4 s

doba słoneczna

średni czas między kolejnymi górowaniami Słońca, przyjmowany jako 24 godziny

siła Coriolisa

pozorny efekt odchylający tor poruszających się ciał w obracającym się układzie Ziemi

czas słoneczny

czas miejscowy wyznaczany na podstawie pozornego ruchu Słońca

czas strefowy

wspólny czas przyjęty dla danej strefy czasowej

czas urzędowy

czas obowiązujący na terytorium państwa na mocy decyzji prawnej

linia zmiany daty

umowna linia w pobliżu południka 180°, po której przekroczeniu zmienia się datę

Utrwal słownik

Dopasuj pojęcia do definicji

Te pojęcia pojawią się w quizie i na sprawdzianie.

Praca z podręcznikiem

Zajrzyj do „Nowych Oblicz geografii”

Strony: 36-40.

Na stronach 36-40 odszukaj cechy i następstwa ruchu obrotowego Ziemi. Ułóż je w dwóch grupach: obserwowane bezpośrednio i rozpoznawane pośrednio.
Porównaj prędkość liniową i kątową punktów leżących na równiku, 40°N i biegunie północnym.
Na mapie stref czasowych wskaż trzy miejsca, w których granica strefy nie pokrywa się z południkiem.
Wyjaśnij własnymi słowami regułę zmiany daty przy podróży na wschód i na zachód.

Uważaj

Na tym tracą punkty

Doba gwiazdowa i słoneczna to to samo

Tak nie

Doba trwa 24 godziny, więc to jeden pełny obrót Ziemi.

Pomylisz dobę gwiazdową (23 h 56 min 4 s) ze słoneczną (24 h) i nie wyjaśnisz różnicy ok. 4 minut.

Tak

Pełny obrót względem gwiazd trwa 23 h 56 min 4 s. Do kolejnego górowania Słońca Ziemia musi jeszcze trochę się obrócić, bo przesunęła się po orbicie.

Różnica wynika z ruchu obiegowego, który odbywa się równocześnie z obrotowym.

Prędkość liniowa jest wszędzie taka sama

Tak nie

Każdy punkt obraca się z tą samą prędkością, więc wszędzie jest 1670 km/h.

Błędny wynik zadania rachunkowego i porównań równika z biegunem.

Tak

Prędkość kątowa jest taka sama (15°/h), a liniowa maleje od ok. 1670 km/h na równiku do 0 na biegunie.

Na wyższych szerokościach okrąg do przebycia jest mniejszy.

Pory roku jako skutek obrotu

Tak nie

Dzięki obrotowi Ziemi mamy zimę i lato.

Pomieszasz następstwa ruchu obrotowego i obiegowego.

Tak

Obrót daje dzień i noc, efekt Coriolisa, zróżnicowanie czasu i spłaszczenie biegunowe. Pory roku to skutek ruchu obiegowego i nachylenia osi.

Ta pomyłka jest bardzo częsta w pytaniach „wskaż następstwa”.

Zła strona w liczeniu czasu i daty

Tak nie

Na wschód od danego miejsca jest wcześniej, a przekroczenie linii zmiany daty na wschód dodaje dzień.

Wynik godziny albo daty będzie odwrotny.

Tak

Na wschód czas jest późniejszy (+1 h na każde 15°), na zachód wcześniejszy. Przekraczając linię zmiany daty na wschód, odejmujesz dzień.

Słońce wschodzi wcześniej na wschodzie, więc tam już jest „później”.

Dla zainteresowanych

Materiały dodatkowe z zadaniem

Każdy z materiałów ma jedno konkretne pytanie. Linki znajdziesz na końcu lekcji w źródłach.

Następstwa ruchu obrotowego (Zintegrowana Platforma Edukacyjna): Sprawdź zależność między długością geograficzną a czasem słonecznym oraz kierunek odchylenia na obu półkulach.
Informacja dotycząca czasu urzędowego (Główny Urząd Miar): Ustal, czym różnią się w Polsce czas środkowoeuropejski i letni czas środkowoeuropejski.
Telling Time by the Stars - Sidereal Time (NASA Glenn Research Center): Porównaj długość doby gwiazdowej i średniej doby słonecznej.

Podsumowanie

Co warto zapamiętać

Ziemia obraca się z zachodu na wschód; pozorny ruch Słońca ma kierunek przeciwny.
Doba gwiazdowa trwa 23 h 56 min 4 s, a średnia doba słoneczna 24 h.
Prędkość kątowa jest wszędzie ta sama (15°/h), liniowa maleje od równika (ok. 1670 km/h) ku biegunom.
Każde 15° długości to 1 h różnicy czasu słonecznego; na wschód czas jest późniejszy.
Efekt Coriolisa odchyla ruch w prawo na półkuli północnej, w lewo na południowej, a na równiku zanika.
Przekraczając linię zmiany daty na wschód odejmujesz dzień, na zachód dodajesz.

Dalej na swoim koncie

Rozgrzewki, quiz i zadania są w biurku ucznia.

Teoria jest otwarta dla wszystkich. Żeby rozwiązywać zadania, zapisywać szkice i widzieć swój postęp, zaloguj się.

Zaloguj się →