Astronomija

Mažėjantis Žemės sukimosi greitis: kur dingsta jėga?

Mažėjantis Žemės sukimosi greitis: kur dingsta jėga?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Iš Vikipedijos suprantu, kad „dienos trukmė, kuri ilgainiui Žemės istorijoje padidėjo dėl potvynių ir potvynių,…“. Jei žemės kampinis greitis mažėja, sukaupta sukimosi energija mažėja. Kur dingsta galia / energija?


Jūs teisingai manote, kad nagrinėjamos sistemos grynasis kampinis impulsas čia išliks pastovus. Mėnulio orbita aplink Žemę yra atsakinga už Žemės sukimosi sulėtėjimą. Šis efektas yra nepaprastai mažas.

Žemės kampinio impulso sumažėjimas perkeliamas į mėnulį, kuris mato, kad jo orbita pagreitėja. Dėl šio pagreičio mėnulis vis labiau tolsta nuo Žemės. Ši tendencija išliks tol, kol jie pasieks bendrą greitį.


Kur dingsta galia / energija?

Jis skirtas šildyti Žemę ir Mėnulį. Savo ruožtu ta šiluma pasklinda visatoje.

Nors Žemės ir Mėnulio sistema labai artima kampinio impulso išsaugojimui, ji neišsaugo mechaninės energijos. Tiesą sakant, tas kampinis momentas perkeliamas iš Žemės sukimosi į Mėnulio orbitą reiškia, kad bendra Žemės-Mėnulio sistemos mechaninė energija būtinai sumažėja. Mechaninė energija yra išsaugoma tik izoliuotose, neišsklaidančiose sistemose. Potvyniai Žemės vandenynuose, visoje Žemėje ir visame Mėnulyje reiškia, kad Žemės ir Mėnulio sistema yra išsklaidanti.


Jei Žemės sukimosi greitis padidės

Jei lankysitės bet kurioje kitoje mūsų Saulės sistemos planetoje, turėtumėte žinoti apie savo svorį. Čia yra kosmoso ir astronomijos žemės ir kosmoso mokslo planetos.

Ar Žemės S sukimosi greitis lėtai mažėja kvoros

„Pin Di“ tekstilės technologija

Eduphysics Magnetizmas Namų dėstytojai Fizikos magnetinis laukas

Sukimosi dažnis „Sciencedirect“ temų apžvalga

21 paskaita Žemės sukimosi revoliucija

Kokiu greičiu žemė sukasi Quora

Beveik geostrofinis Žemės S šerdies žemės pasisukimo išorinio šerdies geografijos modelis

Kaip apskaičiuoti tam tikro žemės taško sukimosi greitį S Wgs84 elipsoidas apie ašies kosminio tyrimo kamino mainus

Auksinis signalo signalas ir rekomendacijos Prisijunkite prie mūsų dabar „https T Me Angelinabrown“ 2020 m.

Cris Koenemannas apie pagrindinę treniruotės įkrovos stovyklos treniruotės treniruotę

Ar Žemės S sukimosi greitis lėtai mažėja kvoros

Prisegti sveikus santykius

Trumpesnės dienos, kai Žemės S sukimasis pagreitėja

2003 m. Kovo 4 d. „Nasa“ populiariausios žemės pokyčiai S sukimasis vėjyje


Paklauskite Ethano: ar per ateinančius 20 000 metų Žemės temperatūra pradės mažėti?

Nors manoma, kad mūsų planetoje vandenynų ir žemynų santykis buvo maždaug 2: 1. [+] istorija, buvo laikotarpis nuo maždaug 2,4 iki 2,1 milijardo metų, kai paviršius buvo 100% padengtas ledu: „Snowball Earth“ scenarijus. Ar mūsų planeta, nepaisant globalinio atšilimo, per ateinančius 20 000 metų iš tikrųjų gali tapti vėsesnė?

Remiantis mūsų geriausiu supratimu apie Žemės klimatą, vidutinė pasaulio temperatūra per praeitą laiką labai pakilo

140 metų: laikotarpis, per kurį yra patikimas, tiesioginis temperatūros rekordas. Plačiai pripažįstama, kad šio padidėjimo varomoji jėga yra žmogaus sukeliama šiltnamio efektą sukeliančių dujų, tokių kaip CO2, išmetimas, kurio atmosferos koncentracija padidėjo maždaug 50%, palyginti su ikipramonės laikotarpiu buvusiu lygiu, buvusiu 1700-ųjų pradžioje. Tačiau žmonės nėra vieninteliai subjektai, darantys įtaką Žemės klimatui, o Žemės-Saulės sistemoje yra natūralių variantų. Ar dėl jų santykinai artimiausioje ateityje Žemės temperatūra sumažės? Tai nori žinoti Ianas Grahamas, kai jis rašo norėdamas paklausti:

„Bandau sukti galvą apie ašinį Žemės pasvirimą ir dabartinio 23,5 laipsnio padidėjimo / sumažėjimo pasekmes ir bandau suprasti Milankovičiaus teoriją. Jei perihelionas didėja ir dėl to žemė sušyla, ignoruodama žmonių šiltnamio efektą, koks yra perihelio padidėjimas ir žemės judėjimas nuo Saulės? Mano manymu, per ateinančius 20 000 metų Žemės pasaulinė temperatūra turėtų sumažėti “.

Čia yra daug ką išpakuoti, todėl pradėkime nuo pradžių: su pačiu Milankovičiumi.

Žemė skrieja aplink Saulę ir parodyta jos sukimosi ašis. Visi mūsų Saulės sistemos pasauliai. [+] metų laikai nustatomi pagal ašinį pasvirimą, orbitos elipsiškumą arba abiejų derinį. Nors ašinis pasvirimas šiandien dominuoja Žemės sezonuose, tai gali būti ne visada.

„Wikimedia“ naudoja „Tauʻolunga“ vartotoją

Dar 1900-ųjų pradžioje serbų astrofizikas Milutinas Milankovičius nusprendė sukurti galvosūkį, kurio niekas kitas neišsprendė: susieti Saulės sistemą valdžiusią fiziką su Žemės klimato teorija. Žemei skriejant aplink Saulę, jūs beveik nepastebėsite jokių pokyčių kiekvienais metais, nes jie yra palyginti menki. Aišku, Mėnulio poslinkio fazės, tiksli lygiadienių ir saulėgrįžos data ir laikas skiriasi, o laikui bėgant reikia reguliariai įterpti kelias dienas, kad sezonai atitiktų mūsų kalendorių.

Nefiltruota tiesa už žmogaus magnetizmo, vakcinų ir COVID-19

Paaiškino: kodėl šios savaitės „Braškių mėnulis“ bus toks žemas, toks vėlyvas ir toks šviečiantis

Marsas, Venera ir „Super saulėgrįžos braškių mėnulis“ spindi prieblandoje: ką šią savaitę galite pamatyti naktiniame danguje

Nors Niutono gravitacijos dėsnis ir Keplerio planetos judėjimo dėsniai yra gana paprasti, tačiau viskas, kas yra sudėtingesnė nei paprasčiausia įsivaizduojama sistema, gali sukelti neįtikėtinai sudėtingas orbitos komplikacijas. Žemės atveju tai veikia:

  • tai, kad jis sukasi ant savo ašies,
  • jis juda elipse, o ne ratu, aplink Saulę,
  • jame yra didelis, natūralus palydovas: Mėnulis,
  • kuri savo ruožtu skrieja aplink Žemę užblokuota, pasvirusi kampu į Žemės orbitą ir ašinį pasisukimą, ir gana ekscentriškoje elipsėje,
  • ir nedidelė (bet ne visai nereikšminga) kitų mūsų Saulės sistemos kūnų gravitacinė įtaka.

Visi šie efektai sąveikauja nustatydami ilgalaikę Žemės orbitos evoliuciją.

Kai Žemės šiaurės ašigalis yra maksimaliai pasviręs nuo Saulės, jis maksimaliai pasviręs link. [+] pilnatis priešingoje Žemės pusėje, o kai jūsų Žemės pusrutulis yra maksimaliai pasviręs link Saulės, jis maksimaliai pasviręs nuo pilnaties. Mėnulis stabilizuoja mūsų orbitą, bet taip pat lėtina Žemės sukimąsi. Mėnulis ir Saulė, taip pat kitos planetos vaidina svarbų vaidmenį ilgalaikėje Žemės sukimosi, ašinio pasvirimo ir orbitos parametrų raidoje.

Nacionalinė astronomijos observatorija ROZHEN

Žaidžiamos kelios svarbios taisyklės. Vienas iš jų yra gravitacijos dėsnis ir tai, kad tai nėra objektai, apie kuriuos mes kalbame, o sferoidai: fiziniai objektai, tikro, riboto dydžio ir turintys jiems būdingą kampinį impulsą. Tas kampinis impulsas kiekvienam mūsų Saulės sistemos objektui - ypač Žemei, Mėnuliui ir Saulei - yra padalintas į kiekvieno kūno sukimąsi arba jo sukimosi judesį, ir orbitinį kampinį impulsą, arba jo revoliucinį judėjimą. (Taip, net Saulė nelieka stovi, o dėl kitų Saulės sistemos kūnų gravitacinės įtakos daro savo „klibantį“ judesį.)

Milankovičius, ko gero, nustebino, yra tai, kad visi šie padariniai sukelia tris pagrindinius ilgalaikius pokyčius, atsirandančius dėl šių Saulės sistemos kūnų sąveikos.

  1. Precesija arba tai, kad kryptis, kurią rodo Žemės ašis, bėgant laikui sukasi.
  2. Ašinis pasvirimas, kuris laikui bėgant keičiasi taip lengvai, palyginti su dabartiniu 23,5 °.
  3. Ekscentriškumas, arba kiek apskritimo ir elipsės formos Žemės orbita.

Nors yra ir kitų padarinių, jie visi yra nedideli, palyginti su šiais trim pagrindiniais. Pažvelkime į juos atskirai.

Žemės sukimosi ašis laikui bėgant bus pranašesnė dėl dviejų jungtinių efektų: ašinės precesijos (parodyta. [+] Čia) ir apsidinės precesijos, nes jos elipsės orbita taip pat yra precesinė. Bendras poveikis, kuris turi

Atitinkamai 112 000 metų laikotarpiais bendras precesijos laikotarpis yra artimesnis

1.) Precesija. Tai iš tikrųjų yra gana paprasta: Žemė sukasi ant savo ašies, kuri yra pasvirusi 23,5 ° mūsų revoliucinio kelio aplink Saulę atžvilgiu. Kai mūsų ašis yra nukreipta idealiai statmenai tiesei, jungiančiai Žemę su Saule, mes išgyvename lygiadienius, kai ašis nukreipta išilgai Žemės ir Saulės linijos, patiriame saulėgrįžą. Nors tiek lygiadienių, tiek saulėgrįžų laikas laikui bėgant keistųsi, astronominiu požiūriu, įterpiant kelialapius, lygiadieniai sutelkiami maždaug kovo 21 ir rugsėjo 23 dienomis, o saulėgrįžos būna maždaug gruodžio 21 ir birželio 21 dienomis.

Tačiau fizinė kryptis, kurią rodo mūsų ašis, iš tikrųjų keičiasi laikui bėgant. Šiuo metu „Polaris“ yra mūsų „šiaurės žvaigždė“, nes mūsų ašis nukreipta į ją 1 ° tikslumu, o tai yra nuostabu, bet neįprasta ryškiai žvaigždei. Ilgą laiką kryptis, kuria nukreipta Žemės sukimosi ašis, užfiksuos visą ratą, nes du efektai:

  • mūsų ašinė precesija, kuri yra Žemės „klibėjimas“ žvaigždžių atžvilgiu, daugiausia dėl Mėnulio ir Saulės,
  • ir mūsų apsidinė precedija, dėl kurios Žemės elipsė „siūbuoja“, kai mes skriejame aplink Saulę, pirmiausia dėl Jupiterio ir Saturno įtakos.

Šiandien, 2020 m., „Polaris“ yra labai arti tikslaus šiaurės dangaus poliaus. Raudonasis . [+] apskritimas nubrėžia kryptį, kuria bėgant laikui nukreipta Žemės ašis, nurodant, kuri žvaigždė geriausiai tarnaus kaip ašigalio žvaigždė tiek tolimoje, tiek tolimoje praeityje. Ryškiausia šios apylinkės žvaigždė „Vega“ bus mūsų ašigalio žvaigždė po kiek daugiau nei 13000 metų.

„Wikimedia Commons“ vartotojas Tauʻolunga

Ašinė precesija lemia tai, kad Žemė savo ašį pasisuka 360 ° kampu kas 25 771 metus, o apsidinė precesija - papildomą 360 ° posūkį (ta pačia kryptimi) kas 25

Maždaug 112 000 metų. Stebėtojui Žemėje, jei galėtume tiek ilgai gyventi, pamatytume, kad ašigalio žvaigždės periodiškai keičiasi maždaug kas 23 000 metų, nes šie efektai derinami kaip priedai. Prieš tūkstančius metų žvaigždė „Kochab“ (ryškiausia žvaigždė Mažojo Vamzdžio dubenėlyje) buvo ta vieta, kur mūsų Šiaurės ašigalis rodė po tūkstančių metų, ji bus nukreipta į „Vega“, vieną ryškiausių dangaus žvaigždžių, ateityje - 13 000 metų .

Pagrindinis šios precesijos poveikis temperatūrai yra sezoninis, tačiau neturi ilgalaikio poveikio kasmet. Kadangi Pietų ašigalis nukreiptas į Saulę arti gruodžio saulėgrįžos, orbitos perihelis susilygina su vasara, o afelis - arti žiemos, todėl žiemos būna šaltesnės ir vasaros karštesnės, palyginti su Šiaurės pusrutuliu. Laikui bėgant tai pasikeis

23 000 metų laikotarpis, tačiau ilgalaikiai bendri temperatūros pokyčiai nėra.

41 000 metų Žemės ašinis pasvirimas svyruos nuo 22,1 iki 24,5 laipsnių. [+] ir atgal. Šiuo metu mūsų 23,5 laipsnių pakrypimas pamažu mažėja nuo didžiausio, kuris buvo pasiektas prieš mažiau nei 11 000 metų, iki minimumo, kurį pasieks kiek mažiau nei 10 000 metų.

2.) Ašinis pasvirimas. Šiuo metu Žemė sukasi savo ašyje 23,5 ° kampu, ir tas ašinis pasvirimas vaidina svarbesnį vaidmenį nei net tai, kiek arti ar toli esame nuo Saulės, nustatydami savo metų laikus. Kai Saulės spinduliai yra tiesesni į mūsų Žemės dalį, mes gauname daugiau energijos iš Saulės, kai jie yra netiesioginiai (nutinka mažesniu kampu ir praeina daugiau mūsų atmosferos), mes gauname mažiau energijos. Per metus ir vidutiniškai per visą planetą mūsų ašinis pasvirimas iš esmės neturi įtakos tai, kiek visos energijos gauna Žemė.

Tačiau mūsų ašinis pasvirimas ilgą laiką šiek tiek skiriasi: nuo mažiausiai 22,1 ° iki maksimaliai 24,5 °, svyruodamas nuo mažiausio iki didžiausio ir vėl maždaug iki minimumo

41 000 metų. Mūsų Mėnulis yra visų pirma atsakingas už ašinio pasvirimo stabilizavimą, Marso pasvirimas yra panašus į Žemės, tačiau Marso svyravimai yra maždaug 10 kartų didesni, nes jam trūksta didelio, masyvaus mėnulio, kad šios ašinės pasvirimo variacijos būtų mažos.

Žemė sukasi ant savo ašies, tačiau jos ašinis sukimasis laikui bėgant kinta mažiau nei 2,5 laipsnio. [+] yra didelis, masyvus Mėnulis. Marsas, kurio ašinis pasvirimas šiuo metu yra panašus į Žemę, mato jo pasvirimo pokyčius, kurie yra maždaug 10 kartų didesni nei Žemės, nes trūksta tokio mėnulio.

Nors bendra mūsų planetos gaunama energija - taigi ir bendra Žemės temperatūra - mūsų ašinio pasvirimo neveikia, energija, gaunama kaip platumos funkcija, yra jai labai jautri. Kai mūsų ašinis pasvirimas yra mažesnis, didesnis Žemės gaunamos energijos procentas yra sutelktas pusiaujo platumoms, tuo tarpu kai jis didesnis, mažiau energijos gaunama ties pusiauju ir daugiau įvyksta į ašigalius. Todėl didesni ašiniai poslinkiai palaiko ledynų ir poliarinių ledo dangų atsitraukimą, o mažesni ašiniai poslinkiai - jų augimą.

Šiuo metu mūsų ašinis pasvirimas yra maždaug pusiaukelėje tarp šių dviejų kraštutinumų ir mažėjimo procese. Mūsų ašinis pasvirimas paskutinį kartą pasiekė didžiausią vertę beveik prieš 11 000 metų, tai atitinka paskutinio ledyninio maksimumo pabaigą, o kitas minimumas artėjo po kiek mažiau nei 10 000 metų. Jei natūralios variacijos būtų dominuojančios, tikėtumėmės kitos

20 000 metų ledo sluoksnių augimui skatinti. Kaip rašoma NASA svetainėje:

„Mažėjant nuožulnumui, tai palaipsniui padeda švelninti mūsų metų laikus, todėl žiemos vis šiltesnės ir vėsesnės, o ilgainiui ilgainiui sniegas ir ledas didelėje platumoje gali kauptis dideliuose ledo sluoksniuose. Didėjant ledo dangai, jis daugiau saulės energijos atspindi atgal į kosmosą, skatindamas dar didesnį atvėsimą “.

Labai tikėtina, kad iš čia kyla mintis, kad Žemė turėtų vėl pradėti vėsti.

Elipsės, kurią Žemė aptinka aplink Saulę, ekscentriškumo pokyčiai įvyksta

100 000. [+] metų intervalai, maksimalūs pokyčiai įvyksta kas keturis ciklus: su

400 000 metų laikotarpiai. Orbitos formos pokyčiai yra vieninteliai iš pagrindinių Milankovičiaus ciklų, kurie keičia bendrą Žemę pasiekiančios saulės spinduliuotės kiekį.

3.) Ekscentriškumas. Šis visų efektų, kuriuos sukelia Žemės patiriama Saulės sistemoje dinamika - gravitacinės jėgos, potvyniai, kampinio impulso mainai ir kt., Poveikis yra vienintelis, kuris keičia bendrą Žemės gaunamą saulės energijos kiekį per metus pagrindu. Daugiausia dėl dujų milžinų traukos traukos, Žemės orbitos (ar jos pailgos elipsės) ekscentriškumas, e, kuris yra 0 už tobulą apskritimą ir priartėjo prie 1 labai ilgos, liesos elipsės atveju) skiriasi dviem būdais:

  • 100 000 metų periodiškumu, einančiu iš beveik visiškai apvalių orbitų (e = 0) iki beveik maksimalaus elipsės,
  • ir su papildomais nedideliais padidinimais kas 400 000 metų, kad Žemės orbita pasiektų maksimalų visų elipsės laipsnį (e = 0.07).

Šiuo metu Žemės ekscentriškumas yra palyginti mažas: 0,017, kuris yra artimas minimaliai vertei. Artimiausias mūsų požiūris į Saulę - perihelionas - yra tik 3,4% arčiau mūsų tolimiausios padėties - afelio - ir gauname tik 7% daugiau saulės spindulių tokioje konfigūracijoje. Kita vertus, kai mūsų ekscentriškumas yra maksimalus, perihelis ir afelis skiriasi tris kartus tuo kiekiu, kai perihelio ir afelio spinduliuotės skirtumas padidėja iki 23%.

Vidinės Saulės sistemos planetų orbitos nėra tiksliai apskritos, tačiau jos gana. [+] uždaroma, o Merkurijus ir Marsas turi didžiausią išvykimą ir didžiausią elipsę. Nors Marso orbitos ekscentriškumas, esant 0,09, yra daug didesnis nei šiuo metu Žemės (esant 0,017), Žemės ekscentriškumas gali pasiekti maksimalų 0,07, varžydamasis su Marsu ir galėdamas sukelti, kad mūsų sezonuose vyrautų orbitos padėtis, o ne ašinis pasvirimas. Marsas.

Kai mūsų orbita yra labiau ekscentriška, sezonuose netgi gali vyrauti orbitos padėtis, o ne ašinis pasvirimas. Tačiau vargu ar tai įvyks artimiausiu metu. Šiuo metu mūsų ekscentriškumas yra artimas minimumui ir dar labiau mažėja: link nulio. Apskritai, didesnis ekscentriškumas - labiau elipsės formos orbita, palyginti su apskritesne - reiškia didesnį saulės radiacijos kiekį, kurį Žemė gauna per metus.

  • Didžiausias radiacijos kiekis, kurį Žemė gali gauti, atsiranda, kai mūsų ekscentriškumas yra maksimalus, ir mes galime tai vadinti „100%“ didžiausios vertės.
  • Už tobulai žiedinę orbitą vis tiek gautume 99,75% šios didžiausios sumos.
  • Nes ten, kur šiuo metu esame savo orbitoje, gauname beveik tą pačią vertę: 99,764%, kuri šiuo metu mažėja link tos 99,75% vertės.

Vyksta nedidelis sumažėjimas, tačiau jis yra toks menkas, kad jis yra praktiškai nereikšmingas - kaip ir visi šie kumuliaciniai efektai - palyginti su didžiuliais pokyčiais, kuriuos sukelia žmogaus sukeliamas šiltnamio efektą sukeliančių dujų poveikis pasaulinei temperatūrai.

Vidutinė pasaulio paviršiaus temperatūra tiems metams, kai tokie duomenys yra patikimai ir tiesiogiai:. [+] 1880-2019 (šiuo metu). Nulinė linija rodo ilgalaikę vidutinę visos planetos temperatūrą. Mėlynos ir raudonos juostos rodo skirtumą, viršijantį arba žemesnį už kiekvienų metų vidurkį. Vidutiniškai atšilimas siekia 0,07 C per dešimtmetį, tačiau pagreitėjo, nuo 1981 metų vidutiniškai atšilo iki 0,18 C.

Kiekybiškai pažvelgus į Žemės orbitos pokyčių poveikį - įskaitant visus tris precesijos, ašinio pasvirimo ir elipsės ekscentriškumo efektus - taip aiškiai parodomas neįtikėtinas mįslė, su kuria susiduria žmonija šiandien. Dėl padidėjusios šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos Žemės vidutinė pasaulinė temperatūra nuo 1880 m. Padidėjo maždaug 0,98 ° C (1,76 ° F): vidutinė Žemės sulaikoma energija padidėjo maždaug 0,33%. Šis žmogaus sukeltas poveikis neabejotinai turi visų šių veiksnių vyraujantį poveikį Žemės klimatui.

Padidėjęs energijos susilaikymas dėl atmosferos pokyčių nyksta artėjančiu 0,014% gaunamos energijos sumažėjimu, susijusiu su mūsų elipsės formos pasikeitimu, ir pribloškia ašinius pasvirimo pokyčius, kurie kiekvienam eidami perskirsto tik papildomus 0,0002% polinės energijos pusiaujo link. metus. Jis net nyksta 0,08% kitimo, kuris atsiranda sutampant su 11 metų saulės dėmių ciklu. Jei nenagrinėsime žmogiškųjų veiksnių, kurie šiuo metu vyrauja besikeičiančiame Žemės klimate, šiuos natūralius veiksnius - svarbius ir tikrus, nors jie gali būti - užvaldys mūsų pačių neapdairumas.


Astronomai pastebi, kad Žemės diena ilgėja dviem milisekundėmis per šimtmetį

Gali būti, kad dienos metu niekada nebus pakankamai valandų, kad viskas būtų atlikta, tačiau bent jau gamtos jėgos siekia sąmokslo.

Astronomai, surinkę beveik 3000 metų dangaus įrašus, nustatė, kad su kiekvienu amžiumi diena Žemėje pailgėja dviem milisekundėmis, kai planetos sukimasis palaipsniui vėsta.

Sekundės pertrauka, įgyta nuo pirmojo pasaulinio karo, gali atrodyti nedaug, tačiau laikas, per kurį saulės spindulys nuvažiuoja 600 km link Žemės, gali kainuoti olimpinį aukso medalį, kaip amerikietis Timas McKee sužinojo, kai 1972 m. Pralaimėjo švedui Gunnarui Larssonui .

Tiems, kurie laikosi visos papildomos valandos per dieną, būkite pasirengę ilgai laukti. Jei nebus jokių sulėtėjimo tempo pokyčių, Žemės diena truks 25 valandas dar apie du milijonus šimtmečių.

Durhamo universiteto ir JK jūrinio almanacho biuro tyrėjai surinko istorinius užtemimų ir kitų dangaus įvykių pasakojimus nuo 720 m. Iki 2015 m. Seniausi įrašai buvo iš Babilonijos molio lentelių, parašytų raktažodyje, daugiau pridėta iš senovės graikų tekstų, tokių kaip Ptolemėjaus II a. Almagestas. , ir scenarijai iš Kinijos, viduramžių Europos ir arabų viešpatavimo.

Senovės įrašai užfiksavo laikus ir vietas, kuriose žmonės matė įvairius Saulės ir Mėnulio užtemimų etapus, o nuo 1600 m. Ir vėliau dokumentuose aprašytos Mėnulio okultacijos, kai mėnulis praeidavo priešais tam tikras žvaigždes ir užblokuodavo juos.

Norėdami sužinoti, kaip pasikeitė Žemės sukimasis per 2735 metus, mokslininkai palygino istorinius įrašus su kompiuteriniu modeliu, kuris apskaičiavo, kur ir kada žmonės būtų matę praeities įvykius, jei Žemės sukimasis liktų pastovus.

„Nors stebėjimai yra neapdoroti, galime pastebėti nuoseklų neatitikimą tarp skaičiavimų ir to, kur ir kada užtemimai iš tikrųjų buvo matomi“, - sakė Leslie Morrison, komandos astronomė. "Tai reiškia, kad Žemės sukimosi būsena buvo skirtinga".

Žemė susidarė iš besisukančio dulkių ir dujų debesies prieš 4,5 mlrd. Metų, tačiau manoma, kad ji gavo papildomą sukimąsi, kai Marso dydžio objektas atsitrenkė į jaunąją planetą ir nuvertė mėnuliu tapusią medžiagą. Tuo katastrofišku įvykiu diena Žemėje gali būti peršokusi nuo šešių valandų iki 24 valandų.

Tačiau astronomai jau seniai žino, kad Žemės sukimasis lėtėja. Pagrindinis stabdymo efektas atsiranda dėl potvynių, atsirandančių dėl mėnulio gravitacijos. "Vandens kaupimas tempia Žemę, kai ji sukasi apačioje", - sakė Morrisonas. Lėtėjant Žemės sukimuisi, mėnulio orbita per metus auga apie 4 cm.

Nors stabdymas potvynio metu yra ne vienintelė jėga. Astronomai nustatė, kad Žemės sukimasis būtų dar labiau sulėtėjęs, jei ne priešingas procesas. Nuo paskutinio ledynmečio pabaigos sausumos masės, kurios kažkada buvo palaidotos po užšaldyto vandens plokštėmis, buvo iškraunamos ir vėl sukišamos į savo vietas. Dėl poslinkio Žemė ant savo ašies buvo mažiau įlenkta - arba pritvinkusi. Ir kaip besisukantis čiuožėjas pagreitėja, kai ji įsitempia į rankas, taip Žemė sukasi greičiau, kai jos stulpai yra mažiau suspausti.

Pasak mokslininkų pranešimo „Proceedings of the Royal Society“, pasaulio jūros lygio ir elektromagnetinių jėgų pokyčiai tarp Žemės šerdies ir jos uolėtos mantijos turėjo įtakos ir Žemės sukimui. Panašu, kad skirtingos jėgos varo Žemės sukimosi ciklus, trunkančius dešimtmečius ar šimtmečius, o vienas ciklas kartojasi kas 1500 metų.

"Geologiniai procesai vyksta ilgą laiką, todėl tiesioginę jų raidos stebėjimą žmogaus laiko atžvilgiu yra labai sunku", - sakė tyrime nedalyvavęs Lidso universiteto geofizikas Jonas Moundas. "Tai yra ypatinga problema tokiems reiškiniams kaip Žemės sukimasis, kurie nepalieka tiesioginių įrodymų geologiniame įraše".

"Daugeliu atvejų tai yra nuostabus rezultatas, susiejantis platų tyrimų spektrą priešinguose technologinio rafinuotumo skalės galuose, siekiant labai tiksliai nustatyti ypač mažą efektą", - pridūrė jis.


Mažėjantis Žemės sukimosi greitis: kur dingsta jėga? - Astronomija

Taigi akivaizdu, kad Mėnulis daro įtaką Žemei ne tik estetiniu būdu.

Pagalvokite apie tai klasėje:

Kaip dar Mėnulis veikia Žemę ir jos gyventojus?


Potvynių orbitų raida

Kai Mėnulio potvynio jėgos kelia Žemėje išsipūtimus, Žemės sukimasis šiuos išsipūtimus perkelia į priekį, norėdamas vadovauti Mėnuliui:

Kadangi potvynio išsipūtimas turi šiek tiek papildomos masės, mėnulis jaučia šiek tiek papildomą tempimą į priekį savo orbitoje . (Atkreipkite dėmesį, kad tai yra priešingai nei vyksta Marso mėnulis Phobos, kuris veda Marso išsipūtimus ir taip jaučia tempimą atgal .)

Taigi mėnulis greitinamas į priekį, tarsi jo gale būtų maža raketa.

Pagalvokite, kas vyksta orbitoje, jei pagreitinsite pirmyn. Tu esi pridedant energijos ir kampinį impulsą į savo orbitą, taigi ir tu judėti į išorę į didesnę orbitą su ilgesniu orbitos periodu.

Mėnulis pamažu tolsta nuo Žemės!

Kaip greitai? Apie 3-4 cm / m. (Kaip mes tai matuojame?)

Taigi mėnulis tolsta, įgauna energijos ir kampinį pagreitį iš Žemės. Tačiau pagrindinis fizikos dėsnis tai sako energija ir kampinis impulsas yra išsaugoti (jei nėra išorinių sukimo momentų).

Taigi jei Mėnulis pelnas kampinis pagreitis, Žemė privalo prarasti kampinis pagreitis.

Žemės sukimosi greitis palaipsniui lėtėja!

Kaip greitai? Maždaug 0,0016 sekundžių per šimtmetį arba maždaug 1 sekundė kas 50 000 metų.
Taigi „dinozaurų diena“ truko apie 23,5, o ne 24 valandas.
(Ekstrapoliacija neveikia per toli, tačiau geriausi dabartiniai modeliai rodo, kad kai Žemė ir Mėnulis buvo arčiausiai prieš kelis milijardus metų, viena diena buvo apie 4-5 valandas!)


Ar tai gali tęstis amžinai? Kada visa tai baigiasi?

  • Mėnulis tolsta: potvynių jėgos mažėja. Žemės išsipūtimas mažėja.
  • Žemės sukimasis lėtėja: išsipūtimas ir Mėnulis arčiau lygiavimo.

(Koks kitas žinomas objektas yra 1: 1 sinchroninio sukimosi metu?)

Šiuo metu, kai išsipūtimai bus sulyginti su Mėnuliu, tolesnė orbitos evoliucija neįvyks.


Žemės sukimas paslaptingai lėtėja: ekspertai numato „Uptick“ 2018 m. Žemės drebėjimuose

Žemės interjero vaizdavimas, rodantis išlydytos uolos, kuri sudaro mantiją, judėjimą.

Mokslininkai rado svarių įrodymų, kad 2018 m. Pasaulis smarkiai padidins didelių žemės drebėjimų skaičių. Žemės sukimasis, kaip ir daugelio dalykų atveju, yra cikliškas, lėtėja keliomis milisekundėmis per dieną, tada vėl paspartėja.

Jūs ir aš niekada nepastebėsime šio labai nedidelio Žemės sukimosi greičio pokyčio. Tačiau mes tikrai pastebėsime rezultatą, padidėsiančių stiprių žemės drebėjimų skaičių.

Geofizikai sugeba itin tiksliai išmatuoti Žemės sukimosi greitį, apskaičiuodami nedidelius svyravimus milisekundžių tvarka. Dabar mokslininkai mano, kad Žemės sukimosi sulėtėjimas yra ryšys su pastebėtu cikliniu žemės drebėjimų padidėjimu.

Visų pirma, geologų tyrimo grupė išanalizavo kiekvieną žemės drebėjimą, įvykusį nuo 1900 m., Kurio stiprumas viršijo 7,0. Jie ieškojo didelių žemės drebėjimų pasireiškimo tendencijų. Jie nustatė, kad maždaug kas 32 metus visame pasaulyje įvyko reikšmingų žemės drebėjimų skaičius.

Komanda buvo suglumusi dėl pagrindinės šio žemės drebėjimo dažnio priežasties. Jie palygino jį su daugeliu pasaulinių istorinių duomenų rinkinių ir rado tik vieną, kuris parodė stiprų ryšį su žemės drebėjimų pakilimu. Ši sąsaja buvo su Žemės sukimosi sulėtėjimu. Konkrečiai, komanda pažymėjo, kad maždaug kas 25–30 metų Žemės sukimasis pradėjo lėtėti ir tas sulėtėjimas įvyko prieš pat žemės drebėjimų pakilimą. Istoriškai lėtėjanti rotacija truko 5 metus, o paskutiniai metai sukėlė žemės drebėjimų padidėjimą.

Norėdami pridėti įdomų istorijos posūkį, 2017-ieji buvo ketvirti metai iš eilės, kai Žemės sukimasis sulėtėjo. Štai kodėl tyrimų grupė mano, kad 2018 m. Galime tikėtis daugiau žemės drebėjimų, tai yra paskutinis 5 metus sulėtėjęs Žemės sukimasis.

Kas lemia Žemės sukimosi sulėtėjimą?

Kaip ir daugelio naujų mokslo atradimų atveju, ši istorija prasidėjo nuo duomenų, patvirtinančių ciklinį sulėtėjimą, tada pagreitinantį Žemės sukimąsi. Tuomet mokslininkų grupei pavesta paaiškinti šį reiškinį, kodėl. Nors mokslininkai nėra visiškai tikri dėl mechanizmų, kurie sukelia šį variantą, yra keletas hipotezių.

Viena hipotezė susijusi su išorine Žemės šerdimi, skystu metaliniu planetos sluoksniu, kuris cirkuliuoja po tvirta apatine mantija. Manoma, kad išorinė šerdis kartais gali „prilipti“ prie mantijos, sukeldama jos srauto sutrikimą. Tai pakeistų Žemės magnetinį lauką ir suktų laikiną žagsėjimą Žemės sukimosi metu.

Šiuo metu duomenys rodo tik ryškią koreliaciją, tačiau priežastinio ryšio nėra. Taigi mokslininkai vis dar nėra tikri, ar šis Žemės sukimosi pokytis yra žemės drebėjimų pakilimo priežastis.

Nors tarp jų nėra tiesioginio ryšio, praėjusio amžiaus tendencija rodo, kad 2018-ieji bus neįprastai aktyvūs žemės drebėjimų metai. Paprastai bus 15–20 didelių žemės drebėjimų (M 7,0 ar didesnė). Tačiau pastebėto žemės drebėjimų pakilimo metu, lyginant su penktaisiais Žemės sukimosi sulėtėjimo metais, vidutiniškai įvyksta 25–30 didelių žemės drebėjimų.

Žemės drebėjimai tebėra sunkiausiai numatoma stichinė nelaimė. Jie dažniausiai atsiranda iš anksto neįspėjus arba iš viso neįspėjus, todėl gali būti nepaprastai žalingi. Dažnai geologai apsiriboja istorinėmis duomenų tendencijomis, kad numatytų žemės drebėjimo tikimybę. Šis naujas tyrimas pateikia dar vieną duomenų rinkinį, kuris informuoja bendruomenes apie artimiausią riziką, su kuria jos susiduria.

Patiko straipsnis? Labai rekomenduoju perskaityti mūsų vidaus astrofiziko mintis šia tema.


Ar poliarinių ledo dangtelių tirpimas paveiktų Žemės sukimąsi?

Jūs siūlote, kad skysčio migracija iš poliarinio ledo dangtelio į vandenynus padarys žemę ir kvotorinę, ir storesnę, taip sulėtindama jos sukimosi greitį? Ir ar dėl to dienos pokyčiai paveiks žemės ūkį?

Ar jūs apskaičiavote, kiek pasikeis dienos ilgis, perkėlus [pietų] poliarinį ledo dangtelį į pusiaują? Padarykite keletą dosnių prielaidų ir sužinokite, ką gaunate.

Tirpstant Antarkties ledo dangteliui, masė bus vienodai paskirstyta vandenynams. Žemės inercijos momentas pasikeis, kai ledo masė perskirstoma iš disko šalia ašies į sferinį apvalkalą virš vandenynų.

Kampinio impulso išsaugojimas sulėtins Žemę. Diena pailgės mažiau nei sekunde, tačiau saulės laikrodžiai taip pat sulėtės, kad būtų visiškai kompensuota.

Pagrindinis pokytis, kurį patirs žmonės ir jų ekonomika, yra jūros lygio kilimas, pirmiausia dėl ištirpusio vandens ir, antra, dėl vandens stulpelio šiluminio plėtimosi, vykstančio tuo pačiu metu dėl ledą tirpstančio atšilimo. Pakrantės regionai ir daugelis didžiųjų miestų bus paskandinti ilgai, kol kas nors pastebės, kad saulės dienos yra šiek tiek ilgesnės. Taigi taip, Žemė lėtės, dienos ilgės, bet be atominio laikrodžio jos tikrai nepastebėsite.


Kas nutiktų, jei žemės sukimasis būtų greitesnis ar lėtesnis?

Dienos ir naktys būtų trumpesnės ar ilgesnės, o mūsų svoris būtų mažesnis ar didesnis.

Paaiškinimas:

Jei jis būtų greitesnis, vienas visas sukimasis užtruktų mažiau nei 24 valandas, todėl dienos ir naktys sutrumpėtų. Mūsų svoris būtų mažesnis, nes Žemei sukantis greičiau, ji darys mums daugiau išcentrinės jėgos. Gaunama Žemės traukos jėga ir išcentrinė jėga būtų mažesnės, nes gravitacija išliktų pastovi, bet padidėtų išcentrinė jėga. Taip pat pasikeistų temperatūra, nes kiekvienas pusrutulis (rytų ir vakarų) gautų mažiau laiko sušilti nuo saulės spindulių.

If it was slower then one full rotation would take more than 24 hrs., thus making days & nights longer. 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

Mokslas

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

Mokslas

1. Why do earthquakes occur along the San Andreas Fault? a. 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

Mokslas

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

Mokslas

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? Išsiaiškinkime.

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.

There Is Only One Other Planet In Our Galaxy That Could Be Earth-Like, Say Scientists

Pasak mūsų, mokslininkai, mus jau pastebėjo 29 intelektualios ateivių civilizacijos

Explained: Why This Week’s ‘Strawberry Moon’ Will Be So Low, So Late And So Luminous

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.