Обертання Землі

Земля рухається навколо зорі по еліптичній траєкторії в тому самому напрямку, в якому Земля обертається навколо власної осі, із середньою швидкістю 29,783 км/с (107 218 км/год)[1] на середній відстані 149,6 млн км.[2] Афелій — 152 098 232 км[3], перигелій — 147 098 290 км.[3]. Ексцентриситет орбіти становить 0,01671123, тобто вона досить близька до кола.

Період, протягом якого планета робить оберт навколо зорі, називають сидеричним періодом обертання. Сидеричний період обертання Землі навколо Сонця становить 365 діб 6 годин 9 хвилин[4].

Однак ці відмінності не дуже суттєві. Основною причиною надходження різної кількості сонячної енергії на окремих ділянках Землю протягом року є куляста форма планети та нахил осі обертання Землі до площини орбіти, коли земля «підставляє» Сонцю то Північну півкулю (червень-серпень), то Південну. Оскільки траєкторія руху Землі навколо Сонця не є ідеальним колом, кількість сонячної енергії, яка досягає планети, протягом планетарного року не є сталою (грудень-лютий). Це явище призводить до формування кліматичних поясів, виникнення широтної зональності і зміни пір року на Землі.

Нахил Земної осі — приблизно 23°

Вісь обертання Землі — уявна вісь, яка проходить через два полюси геоїда. Земна вісь має нахил приблизно 66,5° до площини екліптики. Такий нахил зумовлює різну тривалість дня й ночі у південній і північній півкулях планети. Внаслідок цього півкулі отримують різну кількість світла (й тепла). Разом із рухом Землі навколо Сонця таке розташування осі обертання Землі призводить до того, що кількість сонячної енергії, отриманої тією чи іншою півкулею, періодично змінюється впродовж року, що слугує причиною сезонних змін на планеті. Час, коли одна з півкуль найбільше обернена до Сонця, називається літнім сонцестоянням. В іншій півкулі в цей час — зимове сонцестояння.

Земна вісь обертання нестабільна: вона зазнає прецесії та нутації.

Час, за який кожна точка земної поверхні (окрім полюсів) здійснює повний оберт навколо земної осі, називають зоряною добою. Її тривалість — близько 23 год 56 хв 4 сек (вона трохи відрізняється від звичної сонячної доби, яка триває рівно 24 години). Кутова швидкість обертання кожної точки Землі є однаковою (15° за 1 год^{[уточнити]}), лінійна ж швидкість обертання залежить від географічної широти точки. На тій самій географічній широті лінійна швидкість однакова, з віддаленням від екватора швидкість зменшується (оскільки відстань від точки до осі обертання максимальна на екваторі і зменшується з віддаленням від нього). Обертання Землі навколо осі зумовлює зміну дня та ночі, а відповідно — і кількості сонячної енергії, яка потрапляє на поверхню Землі протягом доби, що спричиняє добові зміни температури. Зміна надходження сонячного світла є також одним з основних чинників формування біоритмів живих істот.

Загалом обертання Землі поступово сповільнюється. Це відбувається внаслідок припливної взаємодії з Місяцем (більшою мірою) та Сонцем (меншою мірою). Однак величина цього ефекту досить мала і її було надійно виміряно лише після винайдення атомного годинника. Швидкість обертання Землі зазнає також періодичних змін, здебільшого зумовлених гравітаційним впливом Місяця.

Обертання Землі навколо своєї осі призводить до виникнення сили Коріоліса. Ця сила спричиняє ряд геоефектів, а саме:

1. Відхилення падаючих тіл на схід (в першому наближенні)[5];
2. У північній півкулі сила Коріоліса спрямована вправо від руху, тому праві береги річок в північній півкулі крутіші — їх підмиває вода під дією цієї сили. У південній півкулі все відбувається навпаки[6] (див. закон Бера);
3. Спричиняє обертання циклонів та антициклонів[7].

Силу Коріоліса, зумовлену добовим обертанням Землі, можна виявити спостерігаючи за рухом маятника Фуко[8].