ВРАЩЕ́НИЕ ЗЕМЛИ́

ВРАЩЕ́НИЕ ЗЕМЛИ́ происходит с запада на восток вокруг мгновенной оси, проходящей через центр масс Земли и меняющей своё положение в теле Земли и пространстве. Плоскость, перпендикулярная оси вращения, называется экваториальной, средняя плоскость орбиты называется эклиптикой. Обе плоскости претерпевают сложные перемещения в пространстве, вызванные гравитационным влиянием Луны, Солнца и планет. В среднем угол между осью В. З. и плоскостью эклиптики составляет 66°34", а полный оборот вокруг оси Земля совершает за 24 часа. В. З. служит естественной шкалой времени, объясняет смену дня и ночи, восход и заход светил, смену времён года, отличие формы Земли от шара, некоторые особенности циркуляции атмосферы и др. При точных астрономических наблюдениях обнаруживается ряд явлений, также обусловленных В. З.: годичный параллакс звёзд, годичная и суточная аберрации света, суточный параллакс Луны и др.

В. З. – процесс нестабильный и неравномерный. Под влиянием приливов и отливов (приливного трения) вращение Земли замедляется, вследствие чего продолжительность суток возрастает на 1–2 мс в столетие. Наблюдаются также незначительные периодические изменения продолжительности суток. Первые сомнения в постоянстве скорости вращения З. возникли после открытия Э. Галлеем в 1693 векового ускорения движения Луны. В 20 в. после изобретения кварцевых часов были открыты сезонные колебания длительности суток, вызванные различными геофизическими процессами, а после появления атомных стандартов частоты уточнены амплитуды годичных и полугодичных колебаний (соответственно 3,7·10^–4 с и 3,4·10^–3 с).

Точки пересечения оси вращения Земли с небесной сферой называют полюсами мира. Влияние тел Солнечной системы на экваториальный избыток массы Земли, деформации Земли как тела и возмущённое движение Земли по орбите приводят к перемещению полюса мира, описывающего на небесной сфере сложную кривую – комбинацию нескольких движений. В первом приближении это движение можно считать круговым, с периодом полного оборота 25 700 лет (см. Прецессия). Периодическое изменение взаимного расположения Луны, Земли и Солнца вызывает совокупность колебательных движений полюсов мира относительно среднего положения. Эти колебания имеют периоды от нескольких суток до 18,61 года (см. Нутация).

Точки пересечения оси вращения Земли с её поверхностью называются полюсами географическими Земли. Изменяемость широт и долгот точек земной поверхности обусловлена изменением положения мгновенной оси вращения в теле Земли, проявляющимся как перемещение географических полюсов по земной поверхности относительно его некоторого начального положения. В 1891 американский астроном С. Чандлер обнаружил периодичность (годичную и 427-суточную) в изменении широт пунктов на поверхности Земли. Сейчас это явление называют движением полюсов Земли. Теоретически оно было предсказано ещё Л. Эйлером. За 20 в. это смещение оставалось в пределах 0,4ʺ.

Движение полюсов, приводящее к изменению значений широты и долготы любой точки земной поверхности, сложно и нерегулярно, зависит от многих, плохо предсказуемых факторов и определяется только из непрерывных наблюдений. Для изучения причин этого явления в 1899 была создана Международная служба широты (МСШ). В состав МСШ вошли 5 обсерваторий, расположенных на широте 39°08', проводивших наблюдения за звёздами с помощью специализированных оптических телескопов. Современной преемницей МСШ является Международная служба вращения Земли (International Earth Rotation Service, IERS). В составе IERS работает более 200 обсерваторий. С кон. 20 в. IERS перешла на принципиально новые методы наблюдения: радиоинтерферометрию, лазерную локацию уголковых отражателей на Луне и на специализированные ИСЗ, радиотехнические системы глобального определения местонахождения объектов на Земле (GPS, ГЛОНАСС, Doris). Новые методы отслеживания нестабильностей В. З. имеют беспрецедентную точность: 0,0001ʺ для координат географического полюса (что соответствует смещению полюса на несколько миллиметров) и 0,00005 с для продолжительности суток.

Знание параметров В. З. необходимо для связи двух основных систем отсчёта – земной и небесной, что крайне важно для работы различных навигационных систем. Поэтому всемирное время и движение географических полюсов регистрируются ежедневно, а движение полюса мира – через каждые 5–7 дней.