Hvad ville der ske, hvis nogen fortalte dig, at du på et hvilket som helst tidspunkt bevægede dig med hastigheder, der langt oversteg lydens hastighed? Du ville måske tro, at vedkommende var skør, eftersom du – så vidt du kunne se – stod på fast grund og ikke i cockpittet på et supersonisk jetfly. Ikke desto mindre er udsagnet korrekt. På ethvert givet tidspunkt bevæger vi os alle med en hastighed på ca. 1 674 kilometer i timen takket være jordens rotation,
På grund af jordens rotation er jordens rotation pr. definition den tid, det tager den at rotere én gang om sin akse. Dette sker tilsyneladende en gang om dagen – dvs. hver 24. time. Men der er faktisk to forskellige former for rotation, som man skal tage hensyn til her. For det første er der den tid, det tager for Jorden at dreje én gang om sin akse, så den vender tilbage til samme orientering i forhold til resten af universet. Dernæst er der den tid, det tager for Jorden at dreje, så Solen vender tilbage til det samme sted på himlen.
Solarsøndag vs. siderisk dag:
Som vi alle ved, tager det præcis 24 timer for Solen at vende tilbage til det samme sted på himlen, hvilket synes indlysende. 24 timer er det, som vi opfatter som en komplet dag, og den tid det tager at gå fra dag til nat og tilbage igen. Men i virkeligheden tager det faktisk 23 timer, 56 minutter og 4,09 sekunder for Jorden at dreje en gang rundt om sin akse i forhold til baggrundsstjernerne.
Hvorfor denne forskel? Jo, det skulle skyldes, at Jorden kredser rundt om Solen og fuldfører et kredsløb på lidt over 365 dage. Hvis du dividerer 24 timer med 365 dage, vil du se, at du står tilbage med ca. 4 minutter pr. dag. Jorden roterer med andre ord om sin akse, men den kredser også om Solen, så Solens position på himlen indhentes med 4 minutter hver dag.
Den tid det tager Jorden at rotere en gang om sin akse er kendt som en sidereal dag – som er 23,9344696 timer. Fordi denne type dagsmåling er baseret på Jordens position i forhold til stjernerne, bruger astronomer den som et tidsregistreringssystem til at holde styr på, hvor stjernerne vil optræde på nattehimlen, primært så de ved, i hvilken retning de skal rette deres teleskoper.
Den tid, det tager for Solen at vende tilbage til det samme sted på himlen, kaldes en soldag, som er på 24 timer. Dette varierer dog i løbet af året, og den akkumulerede effekt giver sæsonafvigelser på op til 16 minutter fra gennemsnittet. Dette skyldes to faktorer, som omfatter Jordens elliptiske bane omkring Solen og dens aksiale hældning.
Bane og aksial hældning:
Som Johannes Kepler anførte i sin Astronomia Nova (1609), roterer Jorden og solplaneterne ikke om Solen i perfekte cirkler. Dette er kendt som Keplers første lov, som siger, at “en planets bane om Solen er en ellipse med Solens massemidtpunkt i det ene brændpunkt”. Ved perihelium (dvs. det nærmeste) er den 147.095.000 km (91.401.000 mi) fra Solen; mens den ved aphelium er 152.100.000 km (94.500.000 mi).
Denne ændring i afstand betyder, at Jordens kredsløbshastighed øges, når den er tættest på Solen. Mens dens hastighed i gennemsnit ligger på omkring 29,8 km/s (18,5 mps) eller 107.000 km/t (66487 mph), varierer den faktisk med en hel km pr. sekund i løbet af året – mellem 30,29 km/s og 29.29 km/s (109.044 – 105.444 km/t; 67.756,8 – 65.519,864 mph).
Med denne hastighed tager det Solen det, der svarer til 24 timer – dvs. en soldag – at gennemføre en fuld rotation om Jordens akse og vende tilbage til meridianen (et punkt på kloden, der går fra nord til syd gennem polerne). Set fra et udsigtspunkt over både Solens og Jordens nordpoler kredser Jorden i en kredsløb mod uret om Solen.
Denne rotation af Jorden omkring Solen, eller Solens præcession gennem jævndøgn, er årsagen til, at et år varer ca. 365,2 dage. Det er også af denne grund, at der hvert fjerde år er behov for en ekstra dag (en 29. februar i hvert skudår). Desuden er Jordens rotation om Solen underlagt en lille excentricitet på (0,0167°), hvilket betyder, at den periodisk er tættere eller længere væk fra Solen på visse tidspunkter af året.
Jorden har også en akse, der hælder ca. 23,439° mod ekliptika. Det betyder, at når Solen krydser ækvator ved begge jævndøgn, så er dens daglige forskydning i forhold til baggrundsstjernerne i en vinkel i forhold til ækvator. I juni og december, hvor Solen er længst væk fra den himmelske ækvator, svarer en given forskydning langs ekliptika til en stor forskydning ved ækvator.
Så tilsyneladende solskinsdage er kortere i marts og september end i juni og december. På de nordlige tempererede breddegrader står solen op nord for det sande øst i sommersolhverv og går ned nord for det sande vest og vender om om vinteren. Solen står op syd for sand øst om sommeren for den sydlige tempererede zone, og går ned syd for sand vest.
Rotationshastighed:
Som tidligere nævnt drejer Jordens sig ret hurtigt. Faktisk har forskere fastslået, at Jordens rotationshastighed ved ækvator er 1.674,4 km/t. Det betyder, at bare ved at stå på ækvator, ville en person allerede rejse med en hastighed, der overstiger lydens hastighed i en cirkel. Men ligesom man måler en dag, kan man måle Jordens rotation på en af to forskellige måder.
Jordens rotationsperiode i forhold til de faste stjerner er kendt som en “stjernedag”, som er 86.164,098,098903691 sekunder af den gennemsnitlige soltid (eller 23 timer, 56 minutter og 4,0989 sekunder). Jordens rotationsperiode i forhold til den forløbsgivende eller bevægelige gennemsnitlige forårsjævndøgn er i mellemtiden 23 timer, 56 minutter og 4,0905 sekunder af den gennemsnitlige soltid. Ikke en stor forskel, men ikke desto mindre en forskel.
Derimod bliver planeten en smule langsommere med tiden på grund af de tidevandseffekter, som Månen har på Jordens rotation. Atomure viser, at en moderne dag er længere med ca. 1,7 millisekunder end for et århundrede siden, hvilket langsomt øger den hastighed, hvormed UTC justeres med skudsekunder. Jordens rotation går også fra vest mod øst, hvilket er grunden til, at Solen står op i øst og går ned i vest.
Jordets dannelse:
En anden interessant ting om Jordens rotation er, hvordan det hele startede. Dybest set skyldes planetens rotation vinkelmomentet fra alle de partikler, der kom sammen for at skabe vores planet for 4,6 milliarder år siden. Før det var Jorden, Solen og resten af solsystemet en del af en gigantisk molekylær sky af brint, helium og andre tungere grundstoffer.
Da skyen faldt sammen nedad, satte alle partiklernes bevægelsesmoment skyen i gang med at dreje rundt. Jordens nuværende rotationsperiode er resultatet af denne oprindelige rotation og andre faktorer, herunder tidevandsfriktion og det hypotetiske Theia-sammenstød – en kollision med et objekt på størrelse med Mars, der menes at have fundet sted for ca. 4,5 milliarder år siden og dannede Månen.
Denne hurtige rotation er også det, der giver Jorden dens form, idet den flader ud til en oblat sfæroid (eller hvad der ligner en sammenpresset kugle). Denne særlige form på vores planet betyder, at punkter langs ækvator faktisk er længere væk fra Jordens centrum end ved polerne.
Studiets historie:
I oldtiden troede astronomerne naturligvis, at Jorden var et fast legeme i kosmos, og at Solen, Månen, planeterne og stjernerne alle roterede omkring den. I den klassiske oldtid blev dette formaliseret i kosmologiske systemer af filosoffer og astronomer som Aristoteles og Ptolemæus – som senere blev kendt som den ptolemæiske model (eller geocentriske model) af universet.
Der var dog nogle i løbet af antikken, der satte spørgsmålstegn ved denne konvention. Et af stridspunkterne var det faktum, at Jorden ikke blot var fast på plads, men at den ikke roterede. F.eks. udgav Aristarchos af Samos (ca. 310 – 230 f.Kr.) skrifter om emnet, som blev citeret af hans samtidige (f.eks. Archimedes). Ifølge Archimedes gik Aristarchus ind for, at Jorden drejede rundt om Solen, og at universet var mange gange større end tidligere antaget.
Og så var der Seleukis af Seleucia (ca. 190 – 150 fvt.), en hellenistisk astronom, der levede i det nærøstlige seleukidiske rige. Seleukos var tilhænger af Aristarkos’ heliocentriske system, og han kan endda have bevist, at det var sandt ved at beregne planeternes positioner og Jordens omdrejning omkring Jordens og Månens ‘massecenter’ nøjagtigt.
Den geocentriske model af universet ville også blive anfægtet af middelalderens islamiske og indiske lærde. For eksempel offentliggjorde den indiske astronom Aaryabhata i 499 e.Kr. sit hovedværk Aryabhatiya, hvori han foreslog en model, hvor Jorden drejede rundt om sin akse, og hvor planeternes perioder var angivet i forhold til Solen.
Den iranske astronom Abu Sa’id al-Sijzi fra det 10. århundrede modsagde den ptolemæiske model ved at hævde, at Jorden drejede rundt om sin akse, hvilket forklarede den tilsyneladende døgncyklus og stjernernes rotation i forhold til Jorden. På omtrent samme tid diskuterede Abu Rayhan Biruni 973 – 1048) muligheden for, at Jorden roterer om sin egen akse og rundt om Solen – selv om han anså dette for at være et filosofisk spørgsmål og ikke et matematisk spørgsmål.
På Maragha og Ulugh Beg (alias Samarkand) observatoriet blev Jordens rotation diskuteret af flere generationer af astronomer mellem det 13. og 15. århundrede, og mange af de argumenter og beviser, der blev fremført, lignede dem, som Kopernikus brugte. Det var også på dette tidspunkt, at Nilakantha Somayaji udgav Aryabhatiyabhasya (en kommentar til Aryabhatiya), hvori han gik ind for en delvis heliocentrisk planetarisk model. Dette blev i 1500 fulgt op af Tantrasangraha, hvor Somayaji indarbejdede Jordens rotation om sin akse.
I det 14. århundrede begyndte aspekter af heliocentrisme og en bevægelig Jord at dukke op i Europa. For eksempel diskuterede den franske filosof biskop Nicole Oresme (ca. 1320-1325 til 1382 e.Kr.) muligheden for, at Jorden roterede om sin akse. Det var dog den polske astronom Nicolaus Copernicus, der fik den største indflydelse på den moderne astronomi, da han i 1514 offentliggjorde sine ideer om et heliocentrisk univers i en kort afhandling med titlen Commentariolus (“Lille kommentar”).
Lige andre før ham byggede Kopernikus videre på den græske astronom Atistarchos’ arbejde, ligesom han hyldede Maragha-skolen og flere bemærkelsesværdige filosoffer fra den islamiske verden (se nedenfor). Det var en integreret del af hans model, at Jorden og alle de andre planeter kredsede om Solen, men også at Jorden drejede om sin egen akse og kredsede om Månen.
Med tiden, og takket være videnskabsmænd som Galileo og Sir Isaac Newton, ville vores planets bevægelse og revolution blive en accepteret videnskabelig konvention. Med fremkomsten af rumalderen, opstillingen af satellitter og atomure har vi ikke blot bekræftet, at den er i konstant bevægelse, men har også været i stand til at måle dens kredsløb og rotation med en utrolig nøjagtighed.
Kort sagt har verden drejet sig siden dens begyndelse. Og i modsætning til, hvad nogle måske vil sige, er den faktisk ved at blive langsommere, om end med en utrolig langsom hastighed. Men selvfølgelig vil vi, når den bliver væsentligt langsommere, sandsynligvis være ophørt med at eksistere, eller have sluppet for dens “sure bånd” og være blevet en interplanetarisk art.
Vi har skrevet mange interessante artikler om jordens bevægelser her på Universe Today. Her er: Hvor hurtigt drejer Jorden rundt, Jordens kredsløb om solen, Hvor hurtigt drejer Jorden rundt, Hvorfor drejer Jorden rundt, Hvad ville der ske, hvis Jorden holdt op med at dreje, og Hvad er forskellen mellem den heliocentriske og den geocentriske model af solsystemet?
Hvis du vil have flere oplysninger om Jordens rotation, kan du se NASA’s guide til udforskning af solsystemet på Jorden. Og her er et link til NASA’s Earth Observatory.
Vi har også optaget et afsnit af Astronomy Cast, der handler om Jorden. Hør her, episode 51: Earth.