одно из движений
Земли. В. З. объясняется смена дня и ночи, видимое суточное движение небесных тел, а также некоторые явления, происходящие на поверхности
Земли: поворот плоскости качаний груза, подвешенного на нити (см.
Фуко маятник), отклонение падающих тел к востоку и др. Вследствие В. З. на тела, движущиеся по её поверхности, действует
Кориолиса сила; её влияние проявляется в подмывании правых берегов рек в Северном полушарии
Земли и левых - в Южном (см.
Бэра закон) и в некоторых особенностях циркуляции атмосферы. Центробежной силой, порождаемой В. З., частично объясняются и различия в ускорении силы тяжести на экваторе и полюсах
Земли.
Для исследования закономерностей В. З. вводят (см.
рис.) две системы осей координат с общим началом в центре масс
Земли О: одну - движущуюся вместе с Землёй (
X1 Y1 Z1), а другую - неподвижную (
XYZ). Плоскость
XOY неподвижной системы совмещают с плоскостью эклиптики (См.
Эклиптика) в начальную эпоху (некоторый момент, принятый за начальный); ось
ОХ направляют в точку весеннего равноденствия этой эпохи. В качестве осей
X1Y1Z1 движущейся системы удобно брать главные оси инерции
Земли, хотя, в зависимости от конкретной задачи исследования, возможен и другой выбор осей. Положение системы
X1Y1Z1 относительно системы
XYZ принято определять тремя эйлеровыми углами (См.
Эйлеровы углы): ψ, υ, φ
.
Основные сведения о В. З. доставляют наблюдения суточного движения небесных тел. Из наблюдений установлено, что по отношению к точке весеннего равноденствия Земля совершает один оборот за 1 звёздные сутки (около 23
ч 56
мин 4
сек среднего солнечного времени; см.
Время). В. З. происходит с запада на восток, т. е. против часовой стрелки, если смотреть с Северного полюса
Земли. Ось В. З. не сохраняет неизменным своего направления в пространстве. Она перемещается так, что средний наклон (υ) экватора к эклиптике начальной эпохи почти постоянен (в 1900 он был равен 23° 27′8, 26″ и в течение 20 в. увеличится менее чем на 0,1″). Линия же пересечения экватора
Земли и эклиптики начальной эпохи (линия узлов) медленно движется по эклиптике с востока на запад, перемещаясь на 1° 13′ 57,08″ в столетие, вследствие чего угол ψ изменяется на 360° за 25 700 лет. Таким образом, ось
ОР описывает коническую поверхность вокруг перпендикуляра к плоскости эклиптики (см.
Прецессия). Кроме этого, ось
ОР совершает в пространстве ряд колебаний с периодами от нескольких суток до 18,6 года (см.
Нутация). Относительно оси В. З. само тело
Земли совершает небольшие колебания (см.
Движение полюсов Земли). Мгновенная ось вращения
ОР всегда почти совпадает с наименьшей осью эллипсоида инерции
Земли O L1: угол между этими осями по наблюдениям, выполненным с конца 19 в., не превосходит 0,4″.
До начала 20 в. считалось, что Земля вращается равномерно, и период её вращения использовался как естественная единица времени. Промежуток времени между двумя последовательными совпадениями оси
OX1 с линией узлов
Оγ, в течение которого угол φ возрастает на 360°, был назван звёздными сутками. Вследствие вращения самой линии
Оγ звёздные сутки на 0,0084
сек короче периода В. З. Однако из точного анализа позиционных наблюдений Солнца, Луны и планет выяснилось, что В. З. происходит неравномерно и продолжительность звёздных суток меняется. Приливное трение (см.
Приливы и отливы.) замедляет В. З., вследствие чего продолжительность суток постепенно возрастает: за последние 2,5 тыс. лет она увеличивалась в среднем на 0,0024
сек в столетие. Происходят также периодические колебания скорости В. З.: годовые и полугодовые, связанные с сезонными метеорологическими явлениями; месячные и полумесячные, возникающие из-за приливных деформаций
Земли под влиянием притяжения Луны. Вследствие годовых изменений скорости В. З. продолжительность суток в январе приблизительно на 0,001
сек больше, чем в июле. Обнаружены также "скачкообразные" изменения скорости В. З., когда продолжительность суток за 1-3 года уменьшается или возрастает на несколько тысячных долей секунды. Наиболее значительные из них произошли в 1864, 1876, 1898 и 1920. Их причина окончательно не установлена.
Притяжение Солнца и Луны на экваториальный избыток масс Земли (результат сплюснутости Земли) создаёт момент внешних сил, влияющий на В. З. Его влиянием И. Ньютон впервые объяснил явление прецессии, а Ж. Л. Д'Аламбер дал его строгую теорию. Л. Эйлер показал, что ось В. З. должна в общем случае перемещаться и относительно самой Земли с периодом 305 суток. Теория В. З., развитая упомянутыми учёными, была основана на допущении, что Земля - абсолютно твёрдое тело; однако от этого допущения пришлось отказаться после того, как в конце 19 в. обнаружились некоторые расхождения теоретических выводов с наблюдениями. Позже в теории В. З. были рассмотрены другие модели Земли: идеально упругий сфероид и сфероидальная оболочка с жидким ядром при различных предположениях о зависимости плотности и упругих свойств веществ от глубины. Теория В. З., в которой наиболее полно использованы современные данные о внутреннем строении Земли, развита советским геофизиком М. С. Молоденским.
Лит.: Молоденский М. С., Крамер М. В., Земные приливы и нутация Земли. [Сб. ст.], М., 1961; Вулард Э., Теория вращения Земли вокруг центра масс, пер. с англ., М., 1963; Манк У., Макдональд Г., Вращение Земли, пер. с англ., М., 1964; Загребин Д. В., Введение в астрометрию, М. - Л., 1966.
Е. П. Фёдоров.
Рисунок к ст. Вращение Земли.