Вращение Земли, одно из движений Земли. Вращение Земли объясняется смена дня и ночи, видимое суточное движение небесных тел, а также некоторые явления, происходящие на поверхности Земли: поворот плоскости качаний груза, подвешенного на нити (см. Фуко маятник ), отклонение падающих тел к востоку и др. Вследствие Вращение Земли на тела, движущиеся по её поверхности, действует Кориолиса сила ; её влияние проявляется в подмывании правых берегов рек в Северном полушарии Земли и левых — в Южном (см. Бэра закон ) и в некоторых особенностях циркуляции атмосферы. Центробежной силой, порождаемой Вращение Земли, частично объясняются и различия в ускорении силы тяжести на экваторе и полюсах Земли.
Для исследования закономерностей Вращение Земли вводят (см. рис.) две системы осей координат с общим началом в центре масс Земли О: одну — движущуюся вместе с Землёй (X1 Y 1 Z1), а другую — неподвижную (XYZ). Плоскость XOY неподвижной системы совмещают с плоскостью эклиптики в начальную эпоху (некоторый момент, принятый за начальный); ось ОХ направляют в точку весеннего равноденствия этой эпохи. В качестве осей X1Y 1Z1движущейся системы удобно брать главные оси инерции Земли, хотя, в зависимости от конкретной задачи исследования, возможен и другой выбор осей. Положение системы X1Y 1Z1относительно системы XYZ принято определять тремя эйлеровыми углами : y, u, j.
Основные сведения о Вращение Земли доставляют наблюдения суточного движения небесных тел. Из наблюдений установлено, что по отношению к точке весеннего равноденствия Земля совершает один оборот за 1 звёздные сутки (около 23 ч 56 мин 4 сек среднего солнечного времени; см. Время ). Вращение Земли происходит с запада на восток, т. е. против часовой стрелки, если смотреть с Северного полюса Земли. Ось Вращение Земли не сохраняет неизменным своего направления в пространстве. Она перемещается так, что средний наклон (u) экватора к эклиптике начальной эпохи почти постоянен (в 1900 он был равен 23° 27′8, 26″ и в течение 20 в. увеличится менее чем на 0,1″). Линия же пересечения экватора Земли и эклиптики начальной эпохи (линия узлов) медленно движется по эклиптике с востока на запад, перемещаясь на 1° 13′ 57,08″ в столетие, вследствие чего угол y изменяется на 360° за 25 700 лет. Таким образом, ось ОР описывает коническую поверхность вокруг перпендикуляра к плоскости эклиптики (см. Прецессия ). Кроме этого, ось ОР совершает в пространстве ряд колебаний с периодами от нескольких суток до 18,6 года (см. Нутация ). Относительно оси Вращение Земли само тело Земли совершает небольшие колебания (см. Движение полюсов Земли ). Мгновенная ось вращения ОР всегда почти совпадает с наименьшей осью эллипсоида инерции Земли O L1: угол между этими осями по наблюдениям, выполненным с конца 19 в., не превосходит 0,4″.
До начала 20 в. считалось, что Земля вращается равномерно, и период её вращения использовался как естественная единица времени. Промежуток времени между двумя последовательными совпадениями оси OX1 с линией узлов Оγ, в течение которого угол j возрастает на 360°, был назван звёздными сутками. Вследствие вращения самой линии Оγ звёздные сутки на 0,0084 сек короче периода Вращение Земли Однако из точного анализа позиционных наблюдений Солнца, Луны и планет выяснилось, что Вращение Земли происходит неравномерно и продолжительность звёздных суток меняется. Приливное трение (см. Приливы и отливы .) замедляет Вращение Земли, вследствие чего продолжительность суток постепенно возрастает: за последние 2,5 тыс. лет она увеличивалась в среднем на 0,0024 сек в столетие. Происходят также периодические колебания скорости Вращение Земли: годовые и полугодовые, связанные с сезонными метеорологическими явлениями; месячные и полумесячные, возникающие из-за приливных деформаций Земли под влиянием притяжения Луны. Вследствие годовых изменений скорости Вращение Земли продолжительность суток в январе приблизительно на 0,001 сек больше, чем в июле. Обнаружены также «скачкообразные» изменения скорости Вращение Земли, когда продолжительность суток за 1—3 года уменьшается или возрастает на несколько тысячных долей секунды. Наиболее значительные из них произошли в 1864, 1876, 1898 и 1920. Их причина окончательно не установлена.
Притяжение Солнца и Луны на экваториальный избыток масс Земли (результат сплюснутости Земли) создаёт момент внешних сил, влияющий на Вращение Земли Его влиянием И. Ньютон впервые объяснил явление прецессии, а Ж. Л. Д’Аламбер дал его строгую теорию. Л. Эйлер показал, что ось Вращение Земли должна в общем случае перемещаться и относительно самой Земли с периодом 305 суток. Теория Вращение Земли, развитая упомянутыми учёными, была основана на допущении, что Земля — абсолютно твёрдое тело; однако от этого допущения пришлось отказаться после того, как в конце 19 в. обнаружились некоторые расхождения теоретических выводов с наблюдениями. Позже в теории Вращение Земли были рассмотрены другие модели Земли: идеально упругий сфероид и сфероидальная оболочка с жидким ядром при различных предположениях о зависимости плотности и упругих свойств веществ от глубины. Теория Вращение Земли, в которой наиболее полно использованы современные данные о внутреннем строении Земли, развита советским геофизиком М. С. Молоденским.
Лит.: Молоденский М. С., Крамер М. В., Земные приливы и нутация Земли. [Сб. ст.], М., 1961; Вулард Э., Теория вращения Земли вокруг центра масс, пер. с англ., М., 1963; Манк У., Макдональд Г., Вращение Земли, пер. с англ., М., 1964; Загребин Д. В., Введение в астрометрию, М. — Л., 1966.
Е. П. Фёдоров.