Minden ami fizika

Miért lassul a Föld forgása? Mi ennek a következménye?

A Föld tengely körüli forgásának sebességét több tényező befolyásolja. Ezek egy részének hatása periodikus, más tényezők a forgás szögsebességének monoton csökkenését okozzák. Mik ezek a hatások?
Ha első közelítésben a tengely körüli forgás szempontjából a Földet zárt rendszernek tekintjük, akkor perdülete állandó. A tehetetlenségi nyomatékban bekövetkező minden változás a szögsebesség megváltozását eredményezi. A Föld belsejében végbemenő geológiai változások következtében bolygónk sugara kis mértékben nő, ami a forgás sebességét csökkenti. Nem mechanikai természetű hatás lehet az, hogy feltételezés szerint a Föld belső, képlékeny magja a felszíni rétegektől eltérő szögsebességgel forog, ezért a Föld mágneses tere a belső magban olyan köráramlatokat indukál, amelyek Lenz törvénye értelmében az őket keltő hatás ellen dolgoznak, így a szögsebesség csökkenését eredményezik. Vannak olyan elképzelések is, amelyek szerint a Föld mágneses tere és a Napból érkező plazmaáram (napszél) kölcsönhatása is lassíthatja bolygónk forgását.Az eddig felsorolt hatásoknál lényegesen jelentősebb a Hold okozta árapály jelenség hatása.

Az árapály jelenség a tenger vizének és a képlékeny magnak hatalmas méretű rezgőmozgásához vezet. Az itt fellépő súrlódás, ill. az emiatt keletkező hőenergia a Föld forgási energiájának (és szögsebességének) csökkenését eredményezi. Ugyanakkor a zártnak tekinthető Föld-Hold rendszer összes perdülete állandó, így a Hold perdületének nőnie kell. Ekkor a Hold távolodik a Földtől, és bár pályamenti sebessége nő, keringésének szögsebessége csökken. Ez az árapály jelenség egyik következményének tekinthető.
További következménye, hogy a napok hossza a szögsebesség csökkenése miatt nő, amelynek mértéke a számítások és mérések szerint kb. ami 100 év alatt kb. 29 másodpercet jelent.
Az árapály jelenség hatásaként a Föld egy ad pontján kb. 12 órás periódussal a nehézségi erő nagysága és iránya változik. Az árapály jelenség nyilván addig tart, amíg a Föld tengely körüli forgásának és a Hold keringésének ideje egyenlő nem lesz. Ez kb. 1, 6 x 10e9 év múlva következik be, amikor a Föld tengely körüli forgásának ideje és a Hold keringési ideje becslések szerint 55 mai nap lesz.
Végül megjegyezzük, hogy a Hold okozta árapály jelenséghez járul még a Nap kb. 2/5 akkora, 12 órás periódusú hasonló hatása.

Miért van árapály?

A Nap és a Hold vonzóereje az egész Földre hat, szárazföldre és tengerre egyaránt. Az árapály jelenség oka röviden az, hogy a Hold vonzóereje a földfelszín különböző pontjain kissé különböző, tekintve, hogy a Föld egyes pontjainak a Holdtól való távolsága sem egyforma. Ugyanakkor az egész Föld, mint merev test csak egy meghatározott gyorsulást kaphat a Hold felé. Ezért a földés vízfelületek részecskéi az erő hatására elmozdulni igyekeznek, de ez természetesen csak a folyékony és gáz halmazállapotú testeknek sikerül. Az óceánok víztömege ezért szabályosan, a Hold járásának megfelelően, ide-oda áramlik, ily módon jön létre a partokon a több méteres dagály-hullám.

A folyadékoknak nincs merev alakjuk, így könnyen engedelmeskednek a vonzóerőnek, míg a szilárd földkéreg csak igen kis mértékben torzul el. Ez a néhány centiméteres emelkedés és süllyedés közvetlenül természetesen nem észlelhető, hiszen egyszerűen nincs mihez viszonyítani. A tengerek vize a szárazföldhöz képest mozdul el, itt tehát az "árapályt" könnyű észrevenni.
Elméletileg a nagy tavakon is fel kell tételeznünk az árapály jelenségét, de ez olyan csekély szintkülönbséget jelent, hogy a legfinomabb mérés sem tudja kimutatni. Az apály és a dagály magassága egyébként is nagyon változó. Nyílt tenger szigetein ritkán mérhető egy méternél nagyobb szintkülönbség. Csatornákban, folyamtorkolatokban igen nagy, például a Brisztol-csatornában 15-16 méter.

Miért hull a legtöbb csillag augusztus 11. körül?
Naprendszerünkben a Nap körül nemcsak nagytömegű bolygók és fényes üstökösök keringenek, hanem egész apró kő- és vasdarabkák (meteorok) laza halmazai, felhői is. Minden év augusztus 8-14. között Földünk évi pályája során áthalad egy ilyen részecske-felhőn, ez okozza	az augusztus eleji látványos csillaghullást. Ilyenkor valamennyi hullócsillag látszólag a Perseus csillagkép irányából tűnik fel, ezért ezeket a meteorokat perseidáknak nevezik. Máskor, pl. április 19-22. közt a Lant, december 9-12. közt az Ikrek csillagkép felől érkezik Földünkre számos hullócsillag.

Miért van különbség az űrhajós súlya és tömege között?

1 liter 4 °C-os víz a Föld felszíne közelében 10 N súlyú.
De ha ezt az 1 liter vizet a Nap felülete közelébe vinnénk, a Nap 27-szer nagyobb vonzóerőt gyakorolna rá, tehát az 1 liter víz súlya 270 N lenne. A Hold felületén pedig ez csak 1/6-a lenne a Földön mért értéknek.
Ugyanannak a testnek a súlya tehát változó nagyságú és egy másik "testtől" is függ. Most képzeljük el az 1 liter vizet olyan térben, amelyben nincs más test, amely vonzaná. Az 1 liter víz mozdulatlanul a helyén marad. Nem hat rá vonzóerő, nincs súlya!
Próbáljuk most ezt a súlytalan vizet meglökni, mozgásba hozni. Ellenállást érzünk. Ha 10 liter, 100 liter víz lenne ott, akkor 10-szer, 100-szor nagyobb ellenállást éreznénk lökés közben. Tehát a testnek van egy érdekes tulajdonsága: a mozgató erővel szentben ellenállást fejt ki. Azt mondjuk, hogy tehetetlen tömege van.

A mozgató erővel szemben kifejtett ellenállást úgy mérhetnénk, hogy 1 másodpercig bizonyos nagyságú erővel hatnánk a testre és megfigyelnénk, hogy az 1 másodperc végén mekkora sebességgel mozogna a test. A kísérletek szerint ha 1 liter vízre 10 N mozgató erő hat 1 másodpercig, akkor a végsebessége 10 m lesz másodpercenként. Azt mondjuk: ennek a testnek a tehetetlen tömege 1 kg.
Ha azt tapasztaljuk, hogy 1 másodpercig tartó 10 N mozgató erő hatására valamely test nem 10 m végsebességet ér el, hanem 10-szer kisebbet, tehát 10-szer jobban ellenáll a mozgató erőnek, akkor a tehetetlen tömeg 10-szer nagyobb, vagyis 10 kg.
Végeredményben: ugyanaz a test a világmindenség bármely részén ugyanakkora mértékben áll ellen a mozgató erőnek, tehát tehetetlen tömege változatlan. Súlya ellenben változó, mert attól függ, hogy egy másik testtel mekkora kölcsönös vonzóerő jön létre.