地球의 自轉(Earth's rotation)이란, 地球가 自身의 地軸의 周圍를 回轉하는 것이다. 地球의 自轉은 東쪽 方向이며, 北極星에서는 反時計回轉으로 보인다.
自轉周期[]
地球의 赤道傾斜角과 自轉軸 및 軌道面과의 關係
地球와 같이 巡行하는 行星에서는, 恒星日은 太陽日보다 짧아진다. 太陽에 對한 地球의 自轉周期는 86,400秒로, 平均太陽時와 一致한다. 地球의 太陽時는, 潮汐力에 依한 加速에 依해서, 19 世紀와 比較해서 조금 길어지고 있다. 1750年부터 1892年의 平均太陽秒가 1895年에 사이먼・뉴 캠에 依해서 Tables of the Sun로 해서 整理했다. 이 表는 1900年부터 1983年까지 天體曆을 計算하는데 利用되고 曆表時로서 알려졌다. SI單位系의 秒는 1967年의 曆表時를 基礎로 해서 있다. 國際地球回轉 및 基準座標系事業(IERS)에 依해서 定해져 있는, 恒星에 對한 地球의 自轉周期는, 86164.098 903 691秒(23時間 56分 4.098 903 691秒)이다. 平均春分點의 移動, 卽 歲差運動에 對한 自轉周期는 恒星時로 불려 86164.090 530 832 88秒(23時間 56分 4.090 530 832 88秒)이다. 後者는 前者보다 8.4 밀리 세컨드 程度 짧다. SI單位系의 秒에 나타낸 平均太陽時의 길이는, 1623年부터 2005年과 1962年부터 2005年의 期間에 對해서, IERS로 入手할 수 있다. 近年(1999年부터 2005年), 平均太陽日에 나타낸 하루의 길이는, 86,400秒부터 0.3 밀리 세컨드에서 1 밀리 세컨드 程度 길어지고 있어 恒星時等을 SI單位系의 秒에 나타내는 境遇에도 더할 必要가 있다. 慣性空間에 있어서의 地球의 自轉의 角速度는, 1秒當 7.2921159×10-5라디안이다. (180о/π라디안)×(86,400秒)를 計算하면 360.9856о/平均太陽日을 얻을 수 있어 地球는 1 太陽日 맞아, 恒星에 對해서 360о以上 回轉하고 있는 것을 나타내고 있다. 地球의 軌道는 거의 엔이며, 軸의 周圍를 1回 바꾸어 太陽이 다시 頭上에 나타날 때까지 에, 恒星에 對해서는 若干 많이 回轉한다. 地球의 半徑 6,378,137 m를 걸치면, 赤道上에서의 스피드는 1674.4 km/h와 求할 수 있다. 赤道上에서의 地球의 自轉速度는 徐徐히 늦어지고 있어 1669.8 km/h가 되어 있다고 하는 說도 있다. 이것은 地球의 赤道上의 圓周의 길이를 24時間에 나누는 것으로 要求할 수 있다. 그러나, 1個의 圓周만을 無意識 中에 使用하는 것은 1個의 慣性空間만을 도는 것을 意味한다. 1 平均太陽日의 恒星日을 걸치면 1.002 737 909 350 795라고 하는 값이 되어, 1 平均 太陽時當의 赤道上에서의 速度는 上述의 1,674.4 km/h가 된다. 地球의 自轉의 永續的인 觀測에는, 超長期線電波干涉法, 世界化・포지셔닝・시스템, 衛星레이저測距나 그 外의 人工衛星의 技術을 組合해 使用할 必要가 있다. 이것에 依해 世界時나 歲差, 章動의 決定을 爲한 絶對參照로 할 수 있다. 100 萬年以上 걸치고, 潮汐力으로 불리는 달과의 사이의 重力相互作用에 依해서, 地球의 自轉은 徐徐히 늦어졌다. 그러나, 수마트라섬 앞 바다 地震(2004年) 等의 大規模事件에 依해서, 自轉速度가 約 3마이크로 세컨드 程度 增加하고 있다.
歲差[]
地球의 地軸은, 慣性空間에 對해서의 方向을 維持하기 爲해, 자이로스코프의 軸과 같이 기울고 있다. 太陽, 달, 惑星等으로부터 地球에 일하는 外力에 依해서, 定해진 方向에서 빗나가려고 한다. 地軸의 方向의 周期的인 큰 變化는 歲差로 불려 한편 작은 變化는 章動이나 極히 運動으로 불린다.
物理的인 效果
地球의 自轉의 速度는, 地球의 形態(偏球), 氣候, 海洋의 깊이나 海流, 地殼變動의 힘等에 對해서, 오랫 동안에 여러가지 效果를 준다.
地球의 自轉의 起源
原始惑星系圓盤의 想像도 理論的으로는, 地球는 太陽系의 形成과 同時에 形成했다고 여겨지고 있다. 塵, 바위, 가스等으로부터 생긴 回轉하는 巨大한 分子雲으로부터, 徐徐히 太陽系가 形成되었다. 이 구름은 빅뱅에 由來하는 水素와 헬륨, 및 超新星爆發로 生成한 重元素로부터 構成되어 있었다. 어느 理論에 依하면, 大略 46億年前에 近傍의 恒星이 超新星爆發을 일으켜, 衝擊波가 太陽系에 이르고 角速度가 주어졌다. 回轉하는 分子雲은 눌러 부수어져 가스나 티끌의 一部는 重力에 依해서 凝集하기 始作해 徐徐히 惑星을 形成하며 갔다. 最初의 角速度가 保存될 必要가 있는 것에서, 모인 質量은 보다 빠르게 回轉하기 始作했다. 現在의 地球의 自轉速度는, 이 初期의 回轉과 潮汐摩擦이나 자이언트・임펙트說等의 그 外의 要因의 結果이다.
地球의 自轉의 證據[]
地球의 自轉의 系에서는, 自由롭게 움직이는 物體는, 固定系로부터 外觀의 經路에 따라서 있는 것처럼 보인다. 이 코리올리力 때문에, 落下하는 物體는 垂直보다 同方向에 구부러져 떨어져 北半球에서는 發射物은 오른쪽으로 돌아서 進行된다. 北半球와 南半球에서 颱風의 回轉의 方向이 다른 等 , 氣象學等의 여러가지 分野에서도 코리올리力은 나타난다. 1679年에 아이작크・뉴턴으로부터의 提案을 받아 로버트・훅은 8.2 m의 높이로부터 떨어뜨린 物體는 東쪽 向에 0.5 mm 구부러진다고 豫測했지만, 能熟하게 가지 않았다. 그러나, 18 世紀末에서 19 世紀 처음에 걸치고, 볼로냐의 죠반니・밧티스타・그리에르미, Hamburg의 요한・벤트베르크, 플라이베루크의 페르디난트・라이히等이 높은 塔으로부터 愼重하게 錐를 떨어뜨려 確證的인 證據를 얻을 수 있었다.
후코의 振子[]
地球의 自轉에 關한 가장 有名한 實驗은, 1851年에 레옹・후코에 依하고 처음으로 行해진 후코의 振子의 實驗이다. 파리의 판테온의 頂上으로부터 67 m의 실에 쇄의 球를 매달고라고 行해졌다. 그러자 地球의 自轉에 依해, 振子의 振動面은 緯度에 應한 速度로 回轉했다. 파리의 緯度에서는, 1時間에 時計回轉에 11度라고 하는 값이 豫測되어 實際로 觀測되었다. 후코의 振子는 現在, 온 世上의 博物館에서 繼續 振動하고 있다.