Astronomie

Diminution de la vitesse de rotation de la Terre : où va la puissance ?

Diminution de la vitesse de rotation de la Terre : où va la puissance ?

Je comprends de Wikipedia que, "La durée du jour, qui a augmenté au cours du long terme de l'histoire de la Terre en raison des effets de marée,… ". Si la vitesse angulaire de la terre diminue, l'énergie de rotation stockée diminue. Où va la puissance/l'énergie ?


Vous avez raison de supposer que le moment angulaire net du système en question ici restera constant. L'orbite de la Lune autour de la Terre est responsable du ralentissement de la rotation de la Terre. Cet effet est extrêmement petit.

La diminution du moment angulaire de la Terre est transférée à la Lune, qui voit son orbite s'accélérer. Cette accélération amène également la lune à s'éloigner de plus en plus de la Terre. Cette tendance se poursuivra jusqu'à ce qu'ils atteignent une vitesse commune.


Où va la puissance/l'énergie ?

Il entre dans le chauffage de la Terre et de la Lune. Cette chaleur se répand à son tour dans l'univers.

Alors que le système Terre-Lune est très proche de la conservation du moment angulaire, il ne conserve pas l'énergie mécanique. En fait, ce moment cinétique transféré de la rotation de la Terre à l'orbite de la Lune signifie que l'énergie mécanique totale du système Terre-Lune est nécessairement réduite. L'énergie mécanique n'est conservée que dans des systèmes isolés et non dissipatifs. Les marées dans les océans de la Terre, sur la Terre dans son ensemble et sur la Lune dans son ensemble signifient que le système Terre-Lune est dissipatif.


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Demandez à Ethan : La température de la Terre commencera-t-elle à diminuer au cours des 20 000 prochaines années ?

Bien que l'on pense que notre planète avait un rapport océans/continents d'environ 2 : 1 sur l'ensemble de son territoire. [+] histoire, il y a eu une période d'environ 2,4 à 2,1 milliards d'années où la surface était recouverte à 100 % de glace : un scénario Snowball Earth. Notre planète, malgré le réchauffement climatique, pourrait-elle réellement se refroidir au cours des 20 000 prochaines années ?

Selon notre meilleure compréhension du climat de la Terre, la température moyenne mondiale a considérablement augmenté au cours du passé

140 ans : la durée pendant laquelle un enregistrement de température fiable et direct existe. Il est largement admis que la force motrice de cette augmentation est l'émission anthropique de gaz à effet de serre tels que le CO2, dont la concentration atmosphérique a augmenté d'environ 50 % par rapport aux niveaux préindustriels qui étaient présents au début des années 1700. Mais les humains ne sont pas les seules entités qui affectent le climat de la Terre, il existe des variations naturelles qui se produisent dans le système Terre-Soleil. Vont-ils faire baisser la température de la Terre dans un avenir relativement proche ? C'est ce que Ian Graham veut savoir, alors qu'il écrit pour demander :

« J'essaie de comprendre l'inclinaison axiale de la Terre et les ramifications de l'augmentation/diminution actuelle de 23,5 degrés, et j'essaie de comprendre la théorie de Milankovitch. Si le périhélie augmente et que la terre se réchauffe en conséquence, en ignorant les effets de serre des humains, quel est l'effet à la fois de l'augmentation du périhélie et de l'éloignement de la terre du soleil ? Ma pensée est que la température globale de la Terre devrait diminuer au cours des 20 000 prochaines années. »

Il y a beaucoup à déballer ici, alors commençons par le début : avec Milankovitch lui-même.

La Terre en orbite autour du Soleil, avec son axe de rotation illustré. Tous les mondes de notre système solaire. [+] ont des saisons déterminées soit par leur inclinaison axiale, l'ellipticité de leurs orbites, ou une combinaison des deux. Bien que l'inclinaison axiale domine les saisons de la Terre aujourd'hui, ce n'est peut-être pas toujours le cas.

Utilisateur de Wikimedia Commons Tau'olunga

Au début des années 1900, l'astrophysicien serbe Milutin Milankovitch a décidé de travailler sur une énigme que personne d'autre n'avait résolue avec succès : relier la physique qui régissait le système solaire à la théorie du climat de la Terre. Alors que la Terre tourne autour du Soleil, vous remarquerez à peine des changements d'une année à l'autre, car ils sont relativement minuscules. Bien sûr, les phases du décalage de la Lune, la date et l'heure exactes des équinoxes et des solstices varient, et le chronométrage nécessite l'insertion régulière de jours bissextiles pour que les saisons restent alignées sur notre calendrier.

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Alors que la loi de la gravitation de Newton et les lois du mouvement planétaire de Kepler sont relativement simples, cependant, tout ce qui est plus complexe que le système le plus simple imaginable peut conduire à des complications orbitales incroyablement élaborées. Dans le cas de la Terre, elle est affectée par :

  • le fait qu'il tourne sur son axe,
  • il se déplace en ellipse plutôt qu'en cercle autour du Soleil,
  • elle possède un grand satellite naturel : la Lune,
  • qui à son tour orbite autour de la Terre verrouillée par les marées, inclinée à un angle par rapport à l'orbite terrestre et à la rotation axiale, et dans une ellipse assez excentrique,
  • et la petite (mais pas complètement négligeable) influence gravitationnelle des autres corps de notre système solaire.

Tous ces effets interagissent pour déterminer l'évolution à long terme de l'orbite terrestre.

Lorsque le pôle nord de la Terre est incliné au maximum à l'opposé du Soleil, il est incliné au maximum vers le . [+] pleine Lune, de l'autre côté de la Terre, tandis que lorsque votre hémisphère terrestre est incliné au maximum vers le Soleil, il est incliné au maximum à l'opposé de la pleine Lune. La Lune stabilise notre orbite mais ralentit également la rotation de la Terre, la Lune et le Soleil ainsi que les autres planètes jouant tous un rôle dans l'évolution à long terme de la rotation, de l'inclinaison axiale et des paramètres orbitaux de la Terre.

Observatoire Astronomique National ROZHEN

Il y a quelques règles importantes en jeu. L'un est la loi de la gravitation, et le fait que ce ne sont pas des objets ponctuels dont nous parlons, mais plutôt des sphéroïdes : des objets physiques d'une taille réelle, finie et avec un moment angulaire intrinsèque. Ce moment angulaire, pour chaque objet de notre système solaire - et en particulier pour la Terre, la Lune et le Soleil - est divisé en la rotation de chaque corps, ou son mouvement de rotation, et son moment angulaire orbital, ou son mouvement révolutionnaire. (Oui, même le Soleil ne reste pas stationnaire, mais fait plutôt son propre mouvement « vacillant » en raison de l'influence gravitationnelle des autres corps du système solaire.)

Ce que Milankovitch a découvert, peut-être de manière surprenante pour certains, c'est que ces effets s'additionnent pour provoquer trois variations majeures à long terme, résultant des interactions de ces corps du système solaire.

  1. La précession, ou le fait que la direction dans laquelle pointe l'axe de la Terre tourne au fil du temps.
  2. Inclinaison axiale, qui change très légèrement par rapport à ses 23,5° actuels au fil du temps.
  3. L'excentricité, ou à quel point l'orbite terrestre est circulaire ou elliptique.

Bien qu'il existe d'autres effets, ils sont tous mineurs par rapport à ces trois principaux. Regardons-les individuellement.

L'axe de rotation de la Terre précédera au fil du temps en raison de deux effets combinés : la précession axiale (illustrée . [+] ici) et la précession absidale, car son orbite elliptique précession également. Les effets combinés, qui ont

Des périodes de 112 000 ans, respectivement, donnent une période de précession totale plus proche de

1.) Précession. Celui-ci est en fait assez simple : la Terre tourne sur son axe, qui est incliné à 23,5° par rapport à notre trajectoire révolutionnaire autour du Soleil. Lorsque notre axe est pointé parfaitement perpendiculairement à la ligne reliant la Terre au Soleil, nous vivons des équinoxes lorsque l'axe est pointé le long de la ligne Terre-Soleil, nous vivons des solstices. Bien que le moment des équinoxes et des solstices change au fil du temps, astronomiquement, l'insertion de jours bissextiles maintient les équinoxes centrés autour du 21 mars et du 23 septembre, les solstices se produisant autour du 21 décembre et du 21 juin.

Mais la direction physique vers laquelle pointe notre axe change en fait avec le temps. À l'heure actuelle, Polaris est notre « étoile du nord » car notre axe pointe vers elle à 1° près, ce qui est remarquable mais inhabituel pour une étoile brillante. Sur de longues périodes de temps, la direction dans laquelle pointe l'axe de rotation de la Terre fera un cercle complet, car deux effets entrent tous deux en jeu :

  • notre précession axiale, qui est le « oscillation » de la Terre par rapport aux étoiles, en grande partie due à la Lune et au Soleil,
  • et notre précession absidale, c'est ainsi que l'ellipse de la Terre « vacille » lorsque nous tournons autour du Soleil, principalement en raison des influences de Jupiter et de Saturne.

Aujourd'hui, en 2020, Polaris se trouve extrêmement près du pôle nord céleste exact. Le rouge . Le cercle [+] trace la direction dans laquelle l'axe de la Terre se dirigera au fil du temps, indiquant quelle étoile servira le mieux d'étoile polaire dans le futur lointain et le passé lointain. Vega, l'étoile la plus brillante des environs, sera notre étoile polaire dans un peu plus de 13 000 ans.

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La précession axiale fait que la Terre effectue un tour complet de 360° sur son axe tous les 25 771 ans, tandis que la précession absidale entraîne un tour supplémentaire de 360° (dans la même direction) tous les

112 000 ans environ. Pour un observateur sur Terre, si nous pouvions vivre aussi longtemps, nous verrions les étoiles polaires changer de manière périodique tous les 23 000 ans environ, car ces effets se combinent de manière additive. Il y a des milliers d'années, l'étoile Kochab (l'étoile la plus brillante du bol de la Petite Ourse) était l'endroit où notre pôle Nord pointait dans des milliers d'années, il pointera vers Vega, l'une des étoiles les plus brillantes du ciel, 13 000 ans dans le futur .

L'effet principal de cette précession sur la température est cependant saisonnier et n'a pas d'effet à long terme sur une base annuelle. Parce que le pôle Sud pointe vers le Soleil près du solstice de décembre, le périhélie orbital s'aligne avec son été et l'aphélie est proche de son hiver, ce qui entraîne des hivers plus froids et des étés plus chauds par rapport à l'hémisphère nord. Cela changera au fil du temps avec un

période de 23 000 ans, mais ne présente pas de variations de température globales à long terme.

41 000 ans, l'inclinaison axiale de la Terre variera de 22,1 degrés à 24,5 degrés. [+] et retour. À l'heure actuelle, notre inclinaison de 23,5 degrés diminue lentement de son maximum, qui a été atteint il y a un peu moins de 11 000 ans, à son minimum, qu'elle atteindra dans un peu moins de 10 000 ans.

2.) Inclinaison axiale. À l'heure actuelle, la Terre tourne sur son axe à un angle de 23,5°, et cette inclinaison axiale joue un rôle plus important que même à quelle distance nous sommes du Soleil dans la détermination de nos saisons. Lorsque les rayons du Soleil sont plus directs sur notre portion de la Terre, nous recevons plus d'énergie du Soleil lorsqu'ils sont plus indirects (incidents à un angle inférieur et traversant une plus grande partie de notre atmosphère), nous recevons moins d'énergie. Au cours d'une année et en moyenne sur l'ensemble de la planète, notre inclinaison axiale n'affecte pas substantiellement la quantité d'énergie totale que la Terre reçoit.

Mais notre inclinaison axiale varie quelque peu sur de longues périodes de temps : d'un minimum de 22,1° à un maximum de 24,5°, oscillant de son minimum au maximum et de nouveau au minimum environ tous les

41 000 ans. Notre Lune est principalement responsable de la stabilisation de notre inclinaison axiale. L'inclinaison de Mars est comparable à celle de la Terre, mais les variations de Mars sont environ 10 fois plus importantes, car il lui manque une grande lune massive pour maintenir ces variations d'inclinaison axiale petites.

La Terre tourne sur son axe, mais sa rotation axiale varie de moins de 2,5 degrés dans le temps en raison de . [+] la présence d'une grande Lune massive. Mars, qui a actuellement une inclinaison axiale similaire à la Terre, connaît des variations de son inclinaison qui sont environ un facteur 10 supérieures à celles de la Terre en raison de l'absence d'une telle lune.

Bien que l'énergie totale reçue par notre planète - et donc la température totale de la Terre - ne soit pas affectée par notre inclinaison axiale, l'énergie reçue en fonction de la latitude y est très sensible. Lorsque notre inclinaison axiale est plus faible, un pourcentage plus élevé de l'énergie reçue par la Terre est concentré vers les latitudes équatoriales, tandis que lorsqu'il est plus grand, moins d'énergie est reçue à l'équateur et plus est incidente sur les pôles. En conséquence, des inclinaisons axiales plus importantes favorisent le retrait des glaciers et des calottes glaciaires polaires, tandis que des inclinaisons axiales plus faibles favorisent généralement leur croissance.

À l'heure actuelle, notre inclinaison axiale est à peu près à mi-chemin entre ces deux extrêmes, et en train de diminuer. Notre dernière inclinaison axiale a atteint sa valeur maximale il y a près de 11 000 ans, correspondant à la fin de notre dernier maximum glaciaire, notre prochain minimum approchant dans un peu moins de 10 000 ans. Si les variations naturelles étaient dominantes, nous nous attendrions à ce que le prochain

20 000 ans pour favoriser la croissance des calottes glaciaires. Comme le dit le site Web de la NASA :

« À mesure que l'obliquité diminue, elle contribue progressivement à rendre nos saisons plus douces, ce qui entraîne des hivers de plus en plus chauds et des étés plus frais qui, progressivement, permettent à la neige et à la glace aux hautes latitudes de s'accumuler en de grandes calottes glaciaires. À mesure que la couverture de glace augmente, elle renvoie une plus grande partie de l'énergie du Soleil dans l'espace, favorisant un refroidissement encore plus poussé. »

C'est très probablement de là que vient l'idée que la Terre devrait recommencer à se refroidir.

Les variations de l'excentricité de l'ellipse que la Terre trace autour du Soleil se produisent dans

100 000. [+] ans d'intervalle, avec des changements maximaux se produisant sur une période de quatre cycles : avec

périodes de 400 000 ans. Les changements de forme de l'orbite sont les seuls des grands cycles de Milankovitch qui modifient la quantité totale de rayonnement solaire atteignant la Terre.

3.) Excentricité. Cet effet, de tous les effets causés par la dynamique subie par la Terre dans le système solaire — forces gravitationnelles, marées, échange de moment angulaire, etc. — est le seul qui modifie la quantité totale d'énergie solaire reçue par la Terre sur une base annuelle. base. En grande partie à cause de l'attraction gravitationnelle des géantes gazeuses, l'excentricité de l'orbite terrestre (ou l'allongement de son ellipse, e, qui vaut 0 pour un cercle parfait et s'approche de 1 pour une ellipse fine et extrêmement longue) varie de deux manières :

  • avec une périodicité sur des échelles de temps de 100 000 ans, allant d'orbites presque parfaitement circulaires (e = 0) à une ellipticité proche du maximum,
  • et avec de légers grossissements supplémentaires tous les 400 000 ans, ce qui permet à l'orbite terrestre d'atteindre ses ellipticités maximales (e = 0.07).

La Terre, en ce moment, a une excentricité relativement faible : 0,017, ce qui est proche de la valeur minimale. Notre approche la plus proche du Soleil, le périhélie, n'est que de 3,4% plus proche que notre position la plus éloignée, l'aphélie, et nous recevons seulement 7% de rayonnement en plus du Soleil dans cette configuration. D'un autre côté, lorsque notre excentricité est maximisée, le périhélie et l'aphélie diffèrent du triple de cette quantité, la différence de rayonnement reçu au périhélie par rapport à l'aphélie s'élevant à 23%.

Les orbites des planètes du système solaire interne ne sont pas exactement circulaires, mais elles sont tout à fait . [+] proche, Mercure et Mars ayant les plus grands départs et les plus grandes ellipticités. Alors que l'excentricité orbitale de Mars, à 0,09, est beaucoup plus grande que celle de la Terre actuellement (à 0,017), l'excentricité de la Terre peut atteindre un maximum de 0,07, rivalisant avec Mars et faisant potentiellement dominer nos saisons par la position orbitale, plutôt que par l'inclinaison axiale, tout comme Mars.

Lorsque notre orbite est plus excentrique, nos saisons peuvent même devenir dominées par notre position orbitale, plutôt que par notre inclinaison axiale. Cependant, il est peu probable que cela se produise de si tôt. En ce moment, notre excentricité est proche du minimum, et diminue encore : vers zéro. Et en général, une excentricité plus élevée - une orbite plus elliptique par rapport à une orbite plus circulaire - signifie une plus grande quantité de rayonnement solaire reçu par la Terre au cours d'une année.

  • La quantité maximale de rayonnement que la Terre peut recevoir se produit lorsque notre excentricité est maximisée, et nous pouvons appeler cela « 100 % » du maximum.
  • Pour une orbite parfaitement circulaire, nous recevrions toujours 99,75 % de ce montant maximum.
  • Pour l'endroit où nous sommes actuellement sur notre orbite, nous recevons presque la même valeur : 99,764%, qui diminue actuellement vers cette valeur de 99,75 %.

Il y a une légère diminution en cours, mais elle est si infime qu'elle est pratiquement négligeable - comme tous ces effets cumulatifs - par rapport aux énormes changements provoqués par la contribution des gaz à effet de serre d'origine humaine à la température mondiale.

La température moyenne de surface mondiale pour les années où de tels enregistrements existent de manière fiable et directe : . [+] 1880-2019 (actuellement). La ligne zéro représente la température moyenne à long terme pour toute la planète, les barres bleues et rouges montrent la différence au-dessus ou en dessous de la moyenne pour chaque année. Le réchauffement, en moyenne, est de 0,07 C par décennie, mais s'est accéléré, se réchauffant en moyenne de 0,18 C depuis 1981.

L'examen quantitatif des effets des changements orbitaux de la Terre - y compris les trois effets de précession, d'inclinaison axiale et d'excentricité elliptique - illustre clairement l'incroyable énigme à laquelle l'humanité est confrontée aujourd'hui. En raison de la concentration accrue de gaz à effet de serre, la température globale moyenne de la Terre a augmenté d'environ 0,98 °C (1,76 °F) depuis 1880 : une augmentation d'environ 0,33 % de l'énergie moyenne retenue par la Terre. Cet effet d'origine humaine a, de loin, l'impact dominant sur le climat de la Terre de tous ces facteurs.

L'augmentation de la rétention d'énergie due aux changements atmosphériques éclipse la diminution à venir de 0,014% de l'énergie reçue résultant du changement de la forme de notre ellipse, et écrase les changements d'inclinaison axiale, qui ne redistribuent que 0,0002 % supplémentaire de l'énergie polaire vers l'équateur à chaque passage. an. Il éclipse même la variation de 0,08 % qui coïncide avec le cycle des taches solaires de 11 ans. À moins que nous n'abordions les facteurs humains qui dominent actuellement le climat changeant de la Terre, ces facteurs naturels - aussi importants et réels soient-ils - seront dépassés par notre propre imprudence.


Le jour de la Terre rallonge de deux millisecondes par siècle, selon les astronomes

Il n'y a peut-être jamais assez d'heures dans la journée pour tout faire, mais au moins les forces de la nature conspirent pour aider.

Les astronomes qui ont compilé près de 3 000 ans d'enregistrements célestes ont découvert qu'avec chaque siècle qui passe, le jour sur Terre rallonge de deux millisecondes à mesure que la rotation de la planète diminue progressivement.

La fraction de seconde gagnée depuis la Première Guerre mondiale peut sembler peu, mais le temps qu'il faut à un rayon de soleil pour parcourir 600 km vers la Terre peut coûter une médaille d'or olympique, comme l'a découvert l'Américain Tim McKee lorsqu'il a perdu contre le Suédois Gunnar Larsson en 1972. .

Pour ceux qui attendent une heure supplémentaire par jour, préparez-vous à une longue attente. À moins de changement dans le taux de ralentissement, un jour terrestre ne durera pas 25 heures pendant environ deux millions de siècles de plus.

Des chercheurs de l'Université de Durham et du Nautical Almanach Office du Royaume-Uni ont rassemblé des récits historiques d'éclipses et d'autres événements célestes de 720 av. , et des écritures de Chine, d'Europe médiévale et des dominions arabes.

Les archives anciennes capturaient les moments et les lieux où les gens ont été témoins de diverses étapes d'éclipses solaires et lunaires, tandis que des documents à partir de 1600 après JC décrivaient des occultations lunaires, lorsque la lune passait devant des étoiles particulières et les bloquait de vue.

Pour découvrir comment la rotation de la Terre a varié au cours de la période de 2 735 ans, les chercheurs ont comparé les enregistrements historiques avec un modèle informatique qui calculait où et quand les gens auraient vu des événements passés si la rotation de la Terre était restée constante.

"Même si les observations sont grossières, nous pouvons voir un écart constant entre les calculs et où et quand les éclipses ont été réellement vues", a déclaré Leslie Morrison, astronome de l'équipe. "Cela signifie que la Terre a varié dans son état de rotation."

La Terre s'est formée à partir d'un nuage de poussière et de gaz en rotation il y a 4,5 milliards d'années, mais on pense qu'elle a reçu un coup de rotation supplémentaire lorsqu'un objet de la taille de Mars s'est écrasé sur la jeune planète et a fait tomber le matériau qui est devenu la lune. Dans cet événement cataclysmique, une journée sur Terre peut être passée de six heures à 24 heures.

Mais les astronomes savent depuis longtemps que la rotation de la Terre ralentit. Le principal effet de freinage provient des marées causées par la gravité de la lune. "L'accumulation d'eau traîne sur la Terre alors qu'elle tourne en dessous", a déclaré Morrison. À mesure que la rotation de la Terre ralentit, l'orbite de la Lune augmente d'environ 4 cm par an.

Cependant, le freinage de marée n'est pas la seule force à l'œuvre. Les astronomes ont découvert que la rotation de la Terre aurait ralenti encore plus sans un processus de neutralisation. Depuis la fin de l'ère glaciaire la plus récente, les masses terrestres qui étaient autrefois enfouies sous des plaques d'eau gelée ont été déchargées et remises en place. Le changement a rendu la Terre moins aplatie - ou écrasée - sur son axe. Et tout comme une patineuse en rotation accélère lorsqu'elle tire dans ses bras, la Terre tourne plus vite lorsque ses pôles sont moins comprimés.

Les changements du niveau de la mer dans le monde et les forces électromagnétiques entre le noyau terrestre et son manteau rocheux ont également eu des effets sur la rotation de la Terre, selon le rapport des scientifiques dans Proceedings of the Royal Society. Les différentes forces semblent entraîner des cycles dans la rotation de la Terre qui s'étendent sur des décennies voire des siècles, un cycle se répétant tous les 1500 ans.

"Les processus géologiques se produisent sur de longues échelles de temps, ce qui rend l'observation directe de leur évolution extrêmement difficile à des échelles de temps humaines", a déclaré Jon Mound, géophysicien à l'Université de Leeds qui n'était pas impliqué dans la recherche. "C'est un problème particulier pour des phénomènes tels que la rotation de la Terre qui ne laissent pas de preuves directes dans les archives géologiques."

« À bien des égards, il s'agit d'un résultat étonnant qui relie un large éventail d'enquêtes aux extrémités opposées de l'échelle de la sophistication technologique pour déterminer avec une grande précision un effet extrêmement faible », a-t-il ajouté.


Diminution de la vitesse de rotation de la Terre : où va la puissance ? - Astronomie

Il est donc clair que la Lune influence la Terre de manière plus qu'esthétique.

Pensez-y pour la classe :

De quelles autres manières la lune affecte-t-elle la Terre et ses habitants ?


Évolution des marées des orbites

Alors que les forces de marée de la Lune soulèvent des renflements sur la Terre, la rotation de la Terre déplace ces renflements vers l'avant pour conduire la Lune :

Étant donné que le renflement de marée a une petite masse supplémentaire qui lui est associée, la lune ressent un peu plus de traction sur son orbite . (Notez que c'est le contraire de ce qui arrive à la lune de Mars Phobos, qui dirige les renflements sur Mars et donc sent une traînée vers l'arrière .)

Ainsi, la lune est accélérée vers l'avant, comme si elle avait une petite fusée sur le dos en train de tirer.

Pensez à ce qui se passe sur une orbite si vous accélérez vers l'avant. Vous êtes ajouter de l'énergie et du moment angulaire à votre orbite, donc vous aller vers l'extérieur sur une orbite plus grande avec une période orbitale plus longue.

La Lune s'éloigne lentement de la Terre !

À quelle vitesse? Environ 3-4 cm/an. (Comment mesurons-nous cela ?)

Ainsi, la lune s'éloigne, gagnant de l'énergie et du moment angulaire de la Terre. Mais une loi fondamentale de la physique dit que l'énergie et le moment cinétique sont conservés (s'il n'y a pas de couples externes).

Donc si la Lune gagne moment angulaire, la Terre doit perdre moment angulaire.

La vitesse de rotation de la Terre ralentit progressivement !

À quelle vitesse? Environ 0,0016 seconde/siècle, soit environ 1 seconde tous les 50 000 ans.
Ainsi, une "journée dinosaure" durait environ 23,5 heures, et non 24 heures.
(L'extrapolation ne fonctionne pas très loin en arrière, mais les meilleurs modèles actuels suggèrent que lorsque la Terre et la Lune étaient les plus proches il y a plusieurs milliards d'années, une journée durait environ 4 à 5 heures !)


Cela peut-il durer éternellement ? Quand tout cela s'arrête-t-il ?

  • La Lune s'éloigne: les forces de marée diminuent Le renflement de la Terre diminue.
  • La rotation de la Terre ralentit: renflement et Lune plus proche de l'alignement.

(Quel autre objet familier est dans une rotation synchrone 1:1 ?)

À ce stade, avec les renflements alignés avec la Lune, aucune autre évolution de l'orbite ne se produira.


La rotation de la Terre ralentit mystérieusement : les experts prédisent une hausse des tremblements de terre de 2018

Une représentation de l'intérieur de la Terre, montrant le mouvement de la roche en fusion, qui constitue le manteau.

Les scientifiques ont trouvé des preuves solides que 2018 verra une forte augmentation du nombre de grands tremblements de terre dans le monde. La rotation de la Terre, comme pour beaucoup de choses, est cyclique, ralentissant de quelques millisecondes par jour puis accélérant à nouveau.

Vous et moi ne remarquerons jamais cette très légère variation de la vitesse de rotation de la Terre. Cependant, nous remarquerons certainement le résultat, une augmentation du nombre de séismes sévères.

Les géophysiciens sont capables de mesurer la vitesse de rotation de la Terre avec une extrême précision, en calculant de légères variations de l'ordre de la milliseconde. Maintenant, les scientifiques pensent qu'un ralentissement de la rotation de la Terre est le lien avec une augmentation cyclique observée des tremblements de terre.

Pour commencer, l'équipe de recherche de géologues a analysé tous les tremblements de terre survenus depuis 1900 à une magnitude supérieure à 7,0. Ils cherchaient des tendances dans l'occurrence de grands tremblements de terre. Ce qu'ils ont découvert, c'est qu'environ tous les 32 ans, il y avait une augmentation du nombre de tremblements de terre importants dans le monde.

L'équipe était perplexe quant à la cause profonde de cette cyclicité du taux de tremblement de terre. Ils l'ont comparé à un certain nombre d'ensembles de données historiques mondiales et n'en ont trouvé qu'un seul qui montrait une forte corrélation avec la hausse des tremblements de terre. Cette corrélation était au ralentissement de la rotation de la Terre. Plus précisément, l'équipe a noté qu'environ tous les 25 à 30 ans, la rotation de la Terre commençait à ralentir et que ce ralentissement se produisait juste avant la hausse des tremblements de terre. Historiquement, le ralentissement de la rotation a duré 5 ans, la dernière année déclenchant une augmentation des tremblements de terre.

Pour ajouter une tournure intéressante à l'histoire, 2017 a été la 4e année consécutive de ralentissement de la rotation de la Terre. C'est pourquoi l'équipe de recherche pense que nous pouvons nous attendre à plus de tremblements de terre en 2018, il s'agit du dernier d'un ralentissement de 5 ans de la rotation de la Terre.

Qu'est-ce qui ralentit la rotation de la Terre ?

Comme pour de nombreuses nouvelles découvertes scientifiques, cette histoire a commencé avec les données qui soutiennent le ralentissement cyclique puis l'accélération de la rotation de la Terre. L'équipe de recherche est alors chargée du « pourquoi » pour expliquer ce phénomène. Bien que les scientifiques ne soient pas exactement sûrs des mécanismes qui produisent cette variation, il existe quelques hypothèses.

Une hypothèse implique le noyau externe de la Terre, une couche de métal liquide de la planète qui circule sous le manteau inférieur solide. L'idée est que le noyau externe peut parfois « coller » au manteau, provoquant une perturbation de son flux. Cela modifierait le champ magnétique terrestre et produirait un hoquet temporaire dans la rotation de la Terre.

Actuellement, les données ne constatent qu'une corrélation frappante, mais aucune causalité. Par conséquent, les scientifiques ne savent toujours pas si ce changement dans la rotation de la Terre est la cause d'une augmentation des tremblements de terre.

Bien qu'il n'y ait pas de lien direct entre les deux, la tendance au cours du siècle dernier suggère que 2018 sera une année exceptionnellement active pour les tremblements de terre. En règle générale, il y aura 15 à 20 grands tremblements de terre (M 7,0 ou plus). Cependant, au cours de la hausse notée des tremblements de terre s'alignant sur la 5e année du ralentissement de la rotation de la Terre, il y a en moyenne 25 à 30 grands tremblements de terre.

Les tremblements de terre restent la catastrophe naturelle la plus difficile à prévoir. Ils ont tendance à se produire avec peu ou pas d'avertissement et peuvent donc être incroyablement destructeurs. Souvent, les géologues se limitent aux tendances historiques des données pour prédire la probabilité qu'un tremblement de terre se produise. Cette nouvelle recherche fournit un autre ensemble de données pour informer les communautés des risques à court terme auxquels elles sont confrontées.

Vous avez aimé l'article ? Je recommande fortement de lire les réflexions de notre astrophysicien interne sur le sujet.


Le mouvement de rotation de la Terre serait-il affecté par la fonte des calottes polaires ?

Vous suggérez que la migration du fluide de la calotte glaciaire polaire vers les océans rendra la terre "plus courte et plus grosse", ralentissant ainsi sa vitesse de rotation ? Et que le changement de la durée du jour qui en résultera affectera l'agriculture ?

Avez-vous calculé quel changement dans la durée du jour résulterait du déplacement de la calotte glaciaire polaire [sud] vers l'équateur ? Faites des hypothèses généreuses et voyez ce que vous obtenez.

À mesure que la calotte glaciaire de l'Antarctique fondra, sa masse sera répartie également sur les océans. Le moment d'inertie de la Terre changera à mesure que la masse de la glace sera redistribuée d'un disque près de l'axe à une coquille sphérique au-dessus des océans.

La conservation du moment angulaire ralentira la Terre. Le jour s'allongera de moins d'une seconde, mais les cadrans solaires ralentiront également pour compenser pleinement.

Le principal changement que subiront les gens et leur économie est l'élévation du niveau de la mer, d'abord à cause de la fonte des eaux, et deuxièmement à cause de la dilatation thermique de la colonne d'eau qui se produit en même temps en raison du réchauffement qui fait fondre la glace. Les régions côtières et de nombreuses grandes villes seront noyées bien avant que quiconque ne remarque que les jours solaires sont très légèrement plus longs. Alors oui, la Terre va ralentir, les jours vont rallonger, mais vous ne le remarquerez certainement pas sans une horloge atomique.


Que se passerait-il si la rotation de la Terre était plus rapide ou plus lente ?

Les jours et les nuits seraient plus courts ou plus longs, et notre poids serait inférieur ou supérieur.

Explication:

Si c'était plus rapide, une rotation complète prendrait moins de 24 heures, raccourcissant ainsi les jours et les nuits. Notre poids serait moindre, car comme la Terre tournerait plus vite, elle exercerait plus de force centrifuge sur nous. La force résultante de la gravité terrestre et de la force centrifuge serait moindre car la gravité resterait constante mais la force centrifuge augmenterait. Il y aurait également un changement de température car chaque hémisphère (est et ouest) aurait moins de temps pour se réchauffer des rayons du soleil.

S'il était plus lent, une rotation complète prendrait plus de 24 heures, ce qui allongerait les jours et les nuits. Our weight would be more, because as the Earth would rotate slower, it would exert less centrifugal force on us. The resultant force of the Earth's gravity and the centrifugal force would be more as gravity would remain constant but centrifugal force would decrease. There would also be a temperature change as each hemisphere (Eastern and Western) would get more time to warm up from the Sun's rays.


Respond to this Question

Physics Check

1.)To reduce the force of impact you could a)Extend the duration of the time of impact b)Decrease the duration of the time of impact c)Increase the mass of the moving object =d)None of the above 2.)What happens when you lengthen

La science

1. How does Earth’s rotation cause day and night? (1 point) As Earth rotates toward the east, the sun appears to rise in the west and set in the east. As Earth rotates toward the east, the sun appears to rise in the east and set

La science

1. Why do earthquakes occur along the San Andreas Fault? une. Two plates meet at the San Andreas Fault and they slide next to each other causing earthquakes b. Two plates converge at the San Andreas Fault causing earthquakes*** c.

Phy 231

It takes 23 hours 56 minutes and 4 seconds for the earth to make one revolution (mean sidereal day). a.What is the angular speed of the earth? I got 7.292x10^-5 rad/s b.Assume the earth is spherical. Relative to someone on the

La science

1. How does Earth's rotation cause day and night? A) As Earth rotates towards the east, the sun appears to rise in the west and set in the east. B) As Earth rotates towards the east, the sun appears to rise in the east and set in

La science

The sun's apparent motion across the sky from East to West daily is due to the A) rotation of the sun. B) rotation of the earth. C) orbit of the earth around the sun. D) orbit of the sun around the earth. I think the answer would

Science check my answers please.

1. How does Earth’s rotation cause day and night? (1 point) As Earth rotates toward the east, the sun appears to rise in the west and set in the east.


Did We Just Find The Largest Rotating ‘Thing’ In The Universe?

Cosmic filaments are among the largest structures in the Universe, and they rotate. In a new study . [+] that stacked thousands of filaments together, they were observed to be rotating along their filamentary axis, with the average rotation speed approaching

AIP (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam)/A. Khalatyan/J. Fohlmeister

In our own cosmic backyard, everything we see spins, rotates, and revolves in some fashion or other. Our planet (and everything on it) spins about its axis, just like every planet and moon in the Solar System. The moons (including our own) revolve around their parent planet, while the planet-moon systems all revolve around the Sun. The Sun, in turn, like all of the hundreds of billions of stars in the galaxy, orbit around the galactic center, while the entire galaxy itself spins about the central bulge.

On the largest of cosmic scales, however, there’s no observed global rotation. The Universe, for whatever reason, doesn’t appear to have an overall spin or rotation to it, and doesn’t appear to be revolving around anything else. Similarly, the largest observed cosmic structures don’t appear to be spinning, rotating, or revolving around any other structures. But recently, a new study appears to be challenging that, claiming that enormous cosmic filaments — the strands of the cosmic web — appear to be rotating about the filamentary axis itself. This is weird, for sure, but can we explain it? Découvrons-le.

Our Universe, from the hot Big Bang until the present day, underwent a huge amount of growth and . [+] evolution, and continues to do so. Our entire observable Universe was approximately the size of a soccer ball some 13.8 billion years ago, but has expanded to be

46 billion light-years in radius today.

In order to make a prediction, we first have to set up the scenario that we expect, then put in the laws of physics, and evolve the system forward in time to see what we anticipate. We can go all the way back, theoretically, to the earliest stages of the Universe. At the start of the hot Big Bang, immediately following the end of cosmic inflation, the Universe is:

  • filled with matter, antimatter, dark matter, and radiation,
  • uniform and the same in all directions,
  • with the exception of slight density imperfections on the scale of 1-part-in-30,000,
  • and with additional tiny imperfections in the directionality of these fluctuations, the linear and rotational motions of these overdense and underdense regions, and similar imperfections in gravitational wave background that the Universe is born with.

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As the Universe expands, cools, and gravitates, a number of important steps occur, particularly on large cosmic scales.

The cold fluctuations (shown in blue) in the CMB are not inherently colder, but rather represent . [+] regions where there is a greater gravitational pull due to a greater density of matter, while the hot spots (in red) are only hotter because the radiation in that region lives in a shallower gravitational well. Over time, the overdense regions will be much more likely to grow into stars, galaxies and clusters, while the underdense regions will be less likely to do so. The gravitational density of the regions the light passes through as it travels can show up in the CMB as well, teaching us what these regions are truly like.

E.M. HUFF, THE SDSS-III TEAM AND THE SOUTH POLE TELESCOPE TEAM GRAPHIC BY ZOSIA ROSTOMIAN

In particular, some things grow with time, other things decay with time, and still other things remain the same with time.

The density imperfections, for example, grow in a particular fashion: proportional to the ratio of the matter density to the radiation density. As the Universe expands and cools, both matter and radiation — made up of individual quanta — get less dense the number of particles remains the same while the volume increases, causing the density of both to drop. They don’t drop equally, however the amount of mass in every matter particle remains the same, but the amount of energy in every quantum of radiation drops. As the Universe expands, the wavelength of the light traveling through space stretches, bringing it to lower and lower energies.

As the radiation gets less energetic, the matter density rises relative to the radiation density, causing these density imperfections to grow. Over time, the initially overdense regions preferentially attract the surrounding matter, drawing it in, while the initially underdense regions preferentially give up their matter to the denser regions nearby. Over long enough timescales, this leads to the formation of molecular gas clouds, stars, galaxies, and even the entire cosmic web.

The growth of the cosmic web and the large-scale structure in the Universe, shown here with the . [+] expansion itself scaled out, results in the Universe becoming more clustered and clumpier as time goes on. Initially small density fluctuations will grow to form a cosmic web with great voids separating them, but what appear to be the largest wall-like and supercluster-like structures may not be true, bound structures after all.

Similarly, you can track the evolution of any initial rotational modes in a Universe that’s initially isotropic and homogeneous. Unlike the density imperfections, which grow, any initial spin or rotation will decay away as the Universe expands. Specifically, it decays as the scale of the Universe grows: the more the Universe expands, the less important angular momentum becomes. It should make sense, therefore, to anticipate that there won’t be any angular momentum — and hence, any spinning or rotation — on the largest cosmic scales.

At least, that’s true, but only up until a certain point. As long as your Universe, and the structures in it, continue to expand, these rotational or spinning modes will decay away. But there’s a rule that’s even more fundamental: the law of conservation of angular momentum. Just like a spinning figure skater can increase their rate of rotation by bringing their arms and legs in (or can decrease it by moving their arms and legs out), the rotation of large-scale structures will diminish so long as the structures expand, but once they get pulled in under their own gravity, that rotation speeds up again.

When a figure skater like Yuko Kawaguti (pictured here from 2010's Cup of Russia) spins with her . [+] limbs far from her body, her rotational speed (as measured by angular velocity, or the number of revolutions-per-minute) is lower than when she pulls her mass close to her axis of rotation. The conservation of angular momentum ensures that as she pulls her mass closer to the central axis of rotation, her angular velocity speeds up to compensate.

deerstop / Wikimedia Commons

Angular momentum, you see, is a combination of two different factors multiplied together.

  1. Moment of inertia, which you can think about as how your mass is distributed: close to the rotation axis is a small moment of inertia far away from the rotation axis is a large moment of inertia.
  2. Angular velocity, which you can think of as how quickly you make a complete revolution something like revolutions-per-minute is a measure of angular velocity.

Even in a Universe where your density imperfections are born only with a very slight amount of angular momentum, gravitational growth won’t be able to get rid of it, while gravitational collapse, which causes your mass distribution to get concentrated towards the center, ensures that your moment of inertia will eventually decrease dramatically. If your angular momentum stays the same while your moment of inertia goes down, your angular velocity must rise in response. As a result, the greater the amount of gravitational collapse a structure has undergone, the greater the amount we expect to see it spinning, rotating, or otherwise manifesting its angular momentum.

In isolation, any system, whether at rest or in motion, including angular motion, will be unable to . [+] change that motion without an outside force. In space, your options are limited, but even in the International Space Station, one component (like an astronaut) can push against another (like another astronaut) to change the individual component's motion.

NASA / International Space Station

But even that is only half of the story. Sure, we fully expect that the Universe is born with some angular momentum, and when these density imperfections grow, attract matter, and finally collapse under their own gravity, we expect to see them rotating — perhaps even quite substantially — in the end. However, even if the Universe were born with no angular momentum anywhere at all, it’s an inevitability that the structures that form on all cosmic scales (except, perhaps, the extreme largest ones of all) will start spinning, rotating, and even revolving around one another.

The reason for this is a physical phenomenon we’re all familiar with, but in a different context: tides. The reason planet Earth experiences tides is because the objects near it, like the Sun and the Moon, gravitationally attract the Earth. Specifically, however, they attract every point on the Earth, and they do so unequally. The points on the Earth that are closer to the Moon, for instance, get attracted a little bit more than the points that are farther away. Similarly, the points that are “north” or “south” of the imaginary line that connects Earth’s center to the Moon’s center will be attracted “downward” or “upward” correspondingly.

At every point along an object attracted by a single point mass, the force of gravity (Fg) is . [+] different. The average force, for the point at the center, defines how the object accelerates, meaning that the entire object accelerates as though it were subject to the same overall force. If we subtract that force out (Fr) from every point, the red arrows showcase the tidal forces experienced at various points along the object. These forces, if they get large enough, can distort and even tear individual objects apart.

Despite how easy this is to visualize for a round body like the Earth, the same process takes place between every two masses in the Universe that occupy any volume more substantial than a single point. These tidal forces, as objects move through space relative to one another, exerts what’s known as a torque: a force that causes objects to experience a greater acceleration on one part of it than other parts of it. In all but the most perfectly aligned cases — where all the torques cancel out, a tremendous and coincidental rarity — these tidal torques will cause an angular acceleration, leading to an increase in angular momentum.

“Hang on,” I can hear you objecting. “I thought you said that angular momentum was always conserved? So how can you create an angular acceleration, which increases your angular momentum, if angular momentum is something that can never be created or destroyed?”

It’s a good objection. What you have to remember, however, is that torques are just like forces in the sense that they obey their own versions of Newton’s laws. In particular, just like forces have directions, so do torques: they can cause something to rotate clockwise or counterclockwise about each of the three-dimensional axes that exist in our Universe. And just like every action has an equal an opposite reaction, whenever one object pulls on another to create a torque, that equal and opposite force will create a torque on that first object as well.

Many have tried to surpass the current land speed record by attaching rockets or other . [+] thrust-providing contraptions to their vehicles. When the tires begin rotating, they push against the Earth, and the Earth pushes back. As the vehicle gains angular momentum in one direction, the Earth gains angular momentum in the opposite direction. (RODGER BOSCH/AFP via Getty Images)

It’s not something you think of very often, but this plays out all the time in our reality. When you accelerate your automobile from a standstill as soon as the light turns green, your tires start to spin and push against the road. The road, therefore, exerts a force on the bottom of your tires, which causes your spinning tires to grip the road, accelerate, and push the car forward. Because the force isn’t directly on the center of the wheels — where the axels are — but rather off-center, your tires spin, gripping the road, and creating a torque.

But there’s an equal-and-opposite reaction here, too. The road and the tires have to push on one another with equal and opposite forces. If the force of the road on the tires causes your automobile to accelerate and then move, say, clockwise with respect to the center of planet Earth, then the force of the tires on the road will cause planet Earth to accelerate and rotate, ever so slightly, a little bit extra in the counterclockwise direction with respect to how it was moving before. Even though:

  • the car now has more angular momentum than it did before,
  • and the Earth now has more angular momentum than it did before,

the sum of the car+Earth system has the same amount of angular momentum as it did initially. Angular momentum, like force, is a vector: with magnitude and direction.

This snippet from a structure-formation simulation, with the expansion of the Universe scaled out, . [+] represents billions of years of gravitational growth in a dark matter-rich Universe. Note that filaments and rich clusters, which form at the intersection of filaments, arise primarily due to dark matter normal matter plays only a minor role. Once the structure collapses, however, the complex physics of normal matter becomes vitally important.

Ralf Kähler and Tom Abel (KIPAC)/Oliver Hahn

So what happens, then, when the large-scale structure in the Universe forms?

As long as you’re not too large for gravitational collapse to occur — where matter in the Universe can contract all the way down in one or more dimension to a scale where things will go “splat” due to collisions — these tidal torques will cause clumps of matter to pull on one another, inducing a rotation. This means that planets, stars, solar systems, galaxies, and even, in theory, entire cosmic filaments from the cosmic web should, at least sometimes, experience rotational motions. On larger scales, however, there should be no overall rotation, as there are no larger bound structures in the Universe.

This is precisely what the latest study sought to measure, and precisely what they found. For individual filaments, they couldn't see anything, but when they took thousands of filaments together, the rotational effects clearly showed up.

“By stacking thousands of filaments together and examining the velocity of galaxies perpendicular to the filament’s axis (via their redshift and blueshift), we find that these objects too display vortical motion consistent with rotation, making them the largest objects known to have angular momentum. The strength of the rotation signal is directly dependent on the viewing angle and the dynamical state of the filament. Filament rotation is more clearly detected when viewed edge-on.”

While the web of dark matter (purple) might seem to determine cosmic structure formation on its own, . [+] the feedback from normal matter (red) can severely impact galactic scales. Both dark matter and normal matter, in the right ratios, are required to explain the Universe as we observe it. Fascinatingly enough, the filaments that trace the lines connecting galaxy clusters appear to be rotating themselves.

Illustris Collaboration / Illustris Simulation

We’ve seen “filament rotation” before: in the filaments that are created in star-forming regions within individual galaxies. But in a surprise to some, even the largest-scale filaments in the Universe, the ones that trace the cosmic web, appear to be rotating as well, at least on average. Their speeds are comparable to the speeds at which galaxies move and stars orbit within the Milky Way: up to

hundreds of kilometers per second. Even though there’s a lot we still have left to unpack about this phenomenon, these large-scale cosmic filaments, which typically extend for hundreds of millions of light-years, are now the largest known rotating structures in the Universe.

Why are they rotating, however? Is it something that can truly be explained by tidal torques and nothing else? The early evidence points to “yes,” as the presence of large masses near the filaments — what cosmologists identify as “haloes” — seems to intensify the rotation. As the authors note, “the more massive the haloes that sit at either end of the filaments, the more rotation is detected,” consistent with gravitational torques inducing these motions. Nevertheless, more study is needed, as temperature and other physics may also play a role.

The big breakthrough is that we’ve finally detected rotation on these unprecedentedly large scales. If all goes well, we’ll not only figure out why, but we’ll be able to predict how quickly each filament that we see ought to be spinning, and for what reason. Until we can predict how every structure in the Universe forms, behaves, and evolves, theoretical astrophysicists will never run out of work to do.


Voir la vidéo: COMMENT RETROGRADER LES VITESSES? (Juillet 2021).