Что же такое вращение? — Брайан Джонс

Почему Земля вращается? Как упадёт мяч с карусели: по изогнутой или по прямой траектории? Как контролировать скорость во время вращения? Почему вращение настолько важно? Брайан Джонс рассказывает о том, как головокружительно широк спектр влияния вращения на нашу жизнь.

Урок Брайана Джонса, анимация Flaming Medusa Studios.

В следующий раз, когда вы увидите репортаж

об урагане или тропическом шторме,

в котором сильные порывы ветра
поднимают деревья и дома,

спроси́те себя: «Как ветер набирает
такую скорость?»

Удивительно, но это движение началось

более 5 миллиардов лет назад.

И для его понимания нам необходимо
понять механизм вращения.

В физике различают два вида движения.

Первый — это прямолинейное движение.

При толчке объект движется вперёд.

Второй вид, вращение, предполагает
вращающийся объект —

тот, что движется вокруг своей оси,
оставаясь на месте.

Объект, который движется прямолинейно,

остановится тогда,

когда, например, трение с землёй

послужит причиной замедления
и затем остановки.

То же самое происходит и при вращении.

Объект будет вращаться,
пока что-то его не остановит.

Но скорость вращения может увеличиватся.

Если фигуристка прямолинейно
скользит по льду

и прижимает руки,

она продолжает скользить
с той же скоростью.

Но если она вращается на льду

и при этом прижимает руки —

вы уже догадались, что произойдёт.

Она начнёт вращаться быстрее.

Это называется сохранением
углового момента.

Математически, угловой момент —
это произведение двух чисел:

скорости вращения

и расстояния от оси.

Если объект вращается свободно,

то по мере того, как одно число
становится больше,

другое становится меньше.

Чем ближе руки, тем быстрее вращение.

Чем дальше руки, тем медленнее вращение.

Вращение вызывает и другие эффекты.

Если вы катаетесь на вращающейся карусели

и бросаете мяч другу,

кажется, что мяч летит
по изогнутой траектории.

На самом деле она не изогнутая.

Мяч летит по прямой.

Это вы двигаетесь по изогнутой,

но с вашего ракурса кажется,

что изогнута траектория мяча.

Это называется эффектом Кориолиса.

Ах да, ведь вы прямо сейчас катаетесь

на скоростной карусели.

Это Земля.

Земля совершает оборот вокруг своей оси
за одни сутки.

Но почему же Земля вращается?

Эта история началась миллиарды лет назад.

Облако пыли и газа, которое сформировало

Солнце, Землю, планеты

и нас с вами,

начало сжиматься из-за силы притяжения
друг к другу.

До начала сжатия

это облако вращалось очень медленно.

И по мере его сжатия —

вспомните фигуристку,
прижимающую руки к себе, —

вращение начало ускоряться.

И всё, что сформировалось
из этого облака —

Солнце,

планеты вокруг него

и спутники планет, —

всё это унаследовало вращение.

Это вращение является причиной смены
дня и ночи.

А смена дня и ночи влияет на погоду.

Земля тёплая в дневные часы

и прохладная в ночные,

и она теплее ближе к экватору,
чем к полюсам.

Разница температур

создаёт разницу в атмосферном давлении,

а эта разница в атмосферном давлении

приводит воздух в движение.

Именно поэтому дует ветер.

Однако из-за того, что Земля вращается,

воздух закручивается вправо

в северном полушарии

в силу эффекта Кориолиса.

Если в регионе низкое
атмосферное давление,

воздух движется к нему,

как вода по водостоку.

А так как воздух закручивается вправо,

происходит вращение.

Во время шторма давление
предельно низко,

воздух сильно сжимается

и движется всё быстрее и быстрее,

в результате мы наблюдаем сильный ураган.

Поэтому когда вы слышите
репортаж о шторме,

подумайте вот о чём:

шторм закручивается из-за вращения Земли,

а вращение Земли — это след,

доисторическая реликвия

медленного вращения облака пыли и газа,

которое сжалось, чтобы создать Землю,

примерно 5 миллиардов лет назад.

Вы наблюдаете вращение,

появившееся раньше пыли,

раньше камней,

раньше, чем сама Земля.