Dacă Terra se rotește cu o viteză uriașă în jurul propriei axe, de ce nu simțim această mișcare? De ce nu suntem aruncați în spațiu de forța centrifugă? Cât de repete ar trebui să se învârtă Terra în jurul proprie axe pentru a ne expulza în spațiu?
Viteza de rotație a Terrei
Pământul se rotește în jurul propriei axe în aproximativ 23 de ore, 56 de minute și 4 secunde – o durată cunoscută sub numele de zi siderală. Această mișcare imprimă o viteză diferită fiecărui punct de pe suprafața planetei, în funcție de latitudinea la care se află, dată fiind forma de geoid a Pământului.
> Citește și - Care este diferența dintre zi siderală și zi solară și cum măsurăm durata unei zile pe Terra
Diametrul Terrei la ecuator este de aproximativ 12.756 km, ceea ce înseamnă că raza ecuatorială este de circa 6.378 km. Lungimea circumferinței ecuatoriale este de aproximativ 40.074 km. Dacă împărțim această distanță la durata unei rotații (adică 86.164 de secunde), obținem viteza liniară a unui om aflat exact pe ecuator – adică aproape 1.674 km/h.
Totuși, pe măsură ce ne apropiem de poli, această viteză scade, pentru că descrește raza cercului de rotație. La poli, ea este practic zero.
De ce nu simțim această viteză?
Motivul principal este că ne aflăm într-un sistem de referință în rotație, adică ne mișcăm împreună cu suprafața Pământului. La fel cum într-un tren care merge constant cu 100 km/h nu simțim mișcarea atâta timp cât privim în interiorul vagonului, tot astfel nu simțim mișcarea Pământului pentru că totul din jurul nostru (aerul, clădirile, noi înșine) se rotește împreună cu planeta.
Singura senzație pe care am putea-o avea în mod normal ar fi cea produsă de accelerație, dar cum rotația este constantă, iar mișcarea se desfășoară lin, nu percepem vreo forță care să ne „tragă” sau „împingă”. Totuși, fizicienii pot calcula ce efect are această rotație asupra noastră.
Gravitația versus forța centrifugă
Asupra noastră acționează forța centrifugă. Deși vorbim de „forță centrifugă”, trebuie subliniat că aceasta nu este o forță reală, ci o forță fictivă (sau aparentă) care apare doar în sisteme de referință care se rotesc. Ea pare să ne „tragă” spre exterior, dar în realitate, este o manifestare a tendinței corpurilor de a-și păstra mișcarea rectilinie uniformă.
Putem calcula accelerația centrifugă resimțită la ecuator, rezultă că a ≈ 0,0339 m/s2.
Aceasta este accelerația „spre exterior” pe care o simțim în mod teoretic la ecuator.
Dar, cum știm, accelerația gravitațională a Pământului este în medie de 9,81 m/s².
Cu alte cuvinte, efectul centrifug al rotației Pământului „compensează” gravitația în mică parte. De aceea nu suntem aruncați în spațiu de rotația Pământului în jurul propriei axe.
Cât de repede ar trebui să se învârtă Pământul pentru a fi expulzați în spațiu?
Așadar, la ce viteză de rotație ar trebui să se învârtă Terra, pentru ca forța centrifugă să egaleze gravitația, adică să nu mai simțim nicio greutate?
Calculele arată că ar fi nevoie de o vitează v ≈ 28.447 km/h.
Deci, Pământul ar trebui să se rotească la ecuator cu aproape 28.500 km/h, de aproape 17 ori mai rapid decât o face în prezent, pentru ca forța centrifugă să compenseze complet gravitația.
Asta ar însemna că o zi terestră ar dura doar 84 de minute, nu 24 de ore. Într-o asemenea situație, un om aflat la ecuator ar „pluti”, fără a mai simți propria greutate, iar o viteză și mai mare l-ar expulza în spațiu.
Stația Spațială Internațională, care practic „plutește” în jurul planetei, face o rotație completă în jurul Terrei în circa 90 de minute.
Odată depășită viteza de rotație menționată, de ≈ 28.447 km/h, am începe călătoria către spațiul cosmic, unde am muri rapid, pe fondul frigului și a lipsei de aer.
Alte efecte ale rotației: forma Terrei și variația gravitației
Rotația Pământului are efecte vizibile, chiar dacă subtile:
• forma – Terra nu este o sferă perfectă, ci ușor turtită la poli și umflată la ecuator. Asta se datorează forței centrifuge care „împinge” masa planetei spre exterior la ecuator.
• gravitație ușor diferită – gravitația este mai slabă la ecuator decât la poli, nu doar din cauza forței centrifuge, ci și pentru că centrul Pământului este mai departe de un observator aflat la ecuator.
• devierea traiectoriilor – datorită rotației Terrei, corpurile aflate în mișcare pe o suprafață mare (cum sunt curenții de aer sau oceanici) sunt deviate spre dreapta în emisfera nordică și spre stânga în emisfera sudică – fenomen cunoscut sub numele de efect Coriolis.
Concluzie
Pe scurt, chiar dacă ne rotim odată cu Pământul cu sute de kilometri pe oră, nu simțim această mișcare, deoarece tot ce ne înconjoară se mișcă în același ritm, iar rotația este constantă.
Pe de altă parte, gravitația este mai „puternică” decât „forța centrifugă”; Terra ar trebui să se rotească de 17 ori mai repede pentru ca această forță să egaleze gravitația și să ne împingă în spațiu.
> Citiți și - Sistemul solar la scară
