Ziemia i jej obroty: od przyczyn do wpływu na życie ludzi

Wszyscy od najmłodszych lat uczymy się, że Ziemia konsekwentnie wykonuje ruch obrotowy wokół swojej osi, co jest kluczowe dla rytmu naszego codziennego życia – dnia i nocy. Mimo że wydaje się to oczywiste i niezmiennie stałe, prawda jest taka, że zjawisko to nie jest tak proste i pewne, jak mogłoby się wydawać. Czy istnieje możliwość, że obroty Ziemia mogą nieoczekiwanie ulec zmianie, powodując globalny chaos? Istotnie, takie scenariusze są już brane pod uwagę.

Starożytni Grecy byli jednymi z pierwszych, którzy podejrzewali, że Ziemia wykonuje ruch obrotowy, obserwując zmiany na niebie. Ten sam wniosek został później wysunięty przez średniowiecznych astronomów z Azji. Jednak dopiero polski geniusz astronomii, Mikołaj Kopernik, przekonał naukowców XVI wieku, że obroty Ziemia to fakt naukowy. Chociaż teorię Kopernika próbowano obalić przez kolejne sto lat, dzięki trzem innym genialnym umysłom – Keplerowi, Galileuszowi i Newtonowi – Ziemia utrzymała swój status jako planeta obracająca się wokół własnej osi.

Ziemia wykonuje pełen obrót wokół Słońca w ciągu około 24 godzin. Jeśli jednak bierzemy pod uwagę nie tylko Słońce, ale także gwiazdy, cały obrót trwa nieco krócej – 23 godziny, 56 minut i 4 sekundy. Jest to jednak wartość uśredniona, ponieważ prawdziwa długość dnia słonecznego, mierzona od południa do południa, zmienia się w zależności od różnych czynników, takich jak kąt nachylenia orbity. Niemniej jednak, średnio wynosi ona 86 400 sekund. Dlaczego jednak Ziemia wciąż się obraca?

Niespodziewanie, za obroty Ziemia nie odpowiada żadna potężna siła zewnętrzna zdolna do poruszania gigantycznymi ciałami kosmicznymi. W rzeczywistości, impuls pochodzi z wnętrza naszej planety. Około 4,6 miliarda lat temu powstał nasz Układ Słoneczny poprzez zapadanie się wielkiej chmury gazów pod wpływem jej własnej grawitacji. Ten proces doprowadził do wytworzenia wirującej i skupiającej się materii, z której powstały planety. Materia ta nadal obracała się z coraz większą prędkością, podobnie jak łyżwiarz, który złącza ramiona aby obracać się szybciej. Ten moment pędu, czyli iloczyn mas ciała i prędkości, utrzymał się na Ziemi przez miliardy lat, ponieważ nie istnieją siły zdolne go zatrzymać.

Obroty Ziemi mają istotny wpływ na życie ludzi. Kiedy jakaś część Ziemia jest skierowana z dala od Słońca w wyniku jej rotacji, doświadczamy nocy. Ta zmienność światła ma również wpływ na temperaturę i wilgotność powietrza. To właśnie dzięki obrotom Ziemia, przez większość roku możemy cieszyć się chłodnymi porankami i przyjemnymi popołudniami. Nachylenie naszej planety pod kątem 23,5° powoduje również różnice w długości nocy w różnych porach roku.

Obroty Ziemia stały się także podstawą dla wprowadzenia stref czasowych. Dzieląc pełen obrót Ziemi (360°) na 24 części, każda odpowiadająca 15° długości geograficznej, stworzyliśmy logiczny system odmierzania czasu. Ponieważ Ziemia obraca się od zachodu na wschód, czas w Ameryce jest opóźniony o około 8 godzin w stosunku do Europy.

Jednym z najbardziej fascynujących efektów obrotów Ziemia są przypływy i odpływy. Woda zawarta w globalnych oceanach jest utrzymywana na swoim miejscu przez grawitację naszej planety. Wpływ na nią mają jednak również siły grawitacyjne Słońca i Księżyca. Gdy określony ocean jest narażony na ich działanie, dochodzi do „wybrzuszenia” powierzchni wody, czyli zjawiska przypływu. Efekt ten występuje jednocześnie na dwóch przeciwnych stronach Ziemi, podczas gdy w innych strefach obserwujemy odpływ. Ponieważ proces ten powtarza się co 24 godziny, codziennie mamy do czynienia z dwoma przypływami i dwoma odpływami.

Przez tysiąclecia ludzie wykorzystywali przypływy i odpływy podczas planowania podróży, a później także do produkcji elektryczności. W przypadku rzek wpadających do oceanów, kierunek przepływu wody zmienia się wraz z przypływami, powodując napływ dużej ilości słonej wody do niektórych koryt rzek.