5. Maapallo pyörii akselinsa ympäri

Maapallo pyörii

Maa­pal­lo liik­kuu kah­del­la ta­val­la: Se kier­tää Au­rin­koa kier­to­ra­dal­laan, ku­ten edel­li­ses­sä lu­vus­sa opit­tiin ja pyö­rii ak­se­lin­sa ym­pä­ri.

Maa­pal­lon ak­se­li on ku­vit­teel­li­nen suo­ra, joka kul­kee nii­den pal­lon pin­nan pis­tei­den kaut­ta, jot­ka Maa­pal­lon pyö­ries­sä pyö­ri­vät pai­kal­laan ei­vät­kä kier­rä ym­py­rän muo­tois­ta ra­taa. Näi­tä pis­tei­tä kut­su­taan Maa­pal­lon pohjois- ja ete­lä­na­voik­si ja nii­den le­veys­aste­luku on 90. Na­po­jen puo­les­sa vä­lis­sä si­jait­see päi­vän­ta­saa­ja, jon­ka le­veys­aste­luku on 0. Päi­vän­ta­saa­jan ja na­van vä­liin muo­dos­tuu siis 90 as­teen suo­ra kul­ma, jon­ka kär­ki on Maan kes­ki­pis­tees­sä.

Pi­tuus­pii­rit kul­ke­vat na­val­ta na­val­le ja niil­lä voi­daan ja­kaa Maa­pal­lo 360:een as­teen le­vyi­seen kais­taan. Maa­pal­lo pyö­räh­tää 360 as­tet­ta eli ku­vit­teel­li­sen ak­se­lin­sa ym­pä­ri ker­ran 24 tun­nis­sa eli vuo­ro­kau­des­sa. Maan pyö­ri­mis­suun­ta on vas­ta­päi­vään, kos­ka kat­sel­les­sam­me pyö­ri­vän Maa­pal­lon pin­nal­ta pai­kal­laan py­sy­vää Au­rin­koa, se näyt­tää liik­ku­van juu­ri vas­tak­kai­seen suun­taan, myö­tä­päi­vään.

Aikavyöhykkeet

Kos­ka Au­rin­gon valo tu­lee Maa­pal­lol­le vain yh­des­tä suun­nas­ta, jää aina puo­let pal­los­ta var­joon eli siel­lä on yö. Toi­seen puo­leen pal­los­ta taas au­rin­gon­valo osuu ja siel­lä on päi­vä. On so­vit­tu, että kaik­ki­al­la Maa­pal­lol­la kel­lo 12 Au­rin­ko nä­kyy suun­nil­leen ete­läs­sä ja on si­ten kor­keim­mil­laan suh­tees­sa ho­ri­sont­tiin. Jot­ta siir­ryt­tä­es­sä itä-län­si -suun­nas­sa kel­lot ei­vät aina oli­si eri ajas­sa, ku­ten au­rin­ko­kel­lo­ja käy­tet­tä­es­sä asi­an lai­ta oli, maa­pal­lo on ja­et­tu 15 pi­tuus­as­teen le­vyi­siin aika­vyö­hyk­kei­siin, joil­la kul­la­kin pi­de­tään kel­lot sa­mas­sa ajas­sa. Kos­ka pi­tuus­as­tei­ta on pal­los­sa yh­teen­sä 360 ja yh­den vyö­hyk­keen le­veys on 15 as­tet­ta, saa­daan Maa­pal­lol­le 360/15 = 24 aika­vyö­hy­ket­tä.

Aika­vyö­hyk­keet ei­vät nou­da­ta le­veys­pii­rien tark­ko­ja ra­jo­ja, vaan esi­mer­kik­si val­ti­oi­den ra­jo­ja. Suu­ris­sa val­ti­ois­sa, ku­ten esi­mer­kik­si Ve­nä­jäl­lä ja USA:ssa, on usei­ta aika­vyö­hyk­kei­tä. Aika­vyö­hyk­kei­den pe­rus­tak­si on va­lit­tu 0 as­teen pi­tuus­pii­ri, jon­ka on so­vit­tu kul­ke­van Lon­toon Green­wic­hin täh­ti­tor­nin kaut­ta. Sii­tä itään ole­vil­la aika­vyö­hyk­keil­lä kel­lo on enem­män (esi­mer­kik­si Suo­mes­sa UTC+2), ja län­teen ole­vis­sa aika­vyö­hyk­keis­sä kel­lo on vä­hem­män (esi­mer­kik­si New Yor­kis­sa UTC -5).

Aika­vyö­hyk­kei­den vai­ku­tuk­set kel­lon­ai­koi­hin: paik­ka­kun­nit­tain ja kart­ta­na.

Kes­kel­lä Tyyn­tä­mer­ta on päi­vä­mää­rä­raja, jon­ka ylit­tä­mi­sen seu­rauk­se­na vuo­ro­kau­si vaih­tuu. Kun mat­kus­te­taan itään (Aa­si­as­ta Ame­rik­kaan), siir­ry­tään edel­li­sen vuo­ro­kau­den puo­lel­le. Län­teen siir­ryt­tä­es­sä (Ame­ri­kas­ta Aa­si­aan) ta­val­laan me­ne­te­tään yksi vuo­ro­kau­si, sil­lä päi­vä­mää­rä­ra­jan ylit­tä­mi­sen seu­rauk­se­na siir­ry­tään seu­raa­van vuo­ro­kau­den puo­lel­le.

Mo­nes­sa Eu­roo­pan maas­sa käy­te­tään kesä­ai­kaa, jos­sa kel­loa siir­re­tään ke­vääl­lä tun­ti eteen­päin ja syk­syl­lä  tun­ti taak­se­päin.

Maapallon pyörimisen seurauksia

Maa­pal­lon pyö­ri­mi­nen ak­se­lin­sa ym­pä­ri ai­heut­taa sen pin­nal­la mo­nia mui­ta­kin il­mi­öi­tä kuin päi­vän ja yön vaih­te­lun. Pyö­ri­mi­nen kään­tää Maan pin­nan suun­tai­sia, mut­ta sii­hen esi­mer­kik­si rai­teil­la si­to­mat­to­mia mas­so­jen tai kap­pa­lei­den liik­kei­tä, ku­ten tuu­lia ja meri­vir­to­ja. Poh­joi­sel­la pal­lon­puo­lis­kol­la ete­ne­mis­suun­taan­sa näh­den oi­ke­al­le ja ete­läi­sel­lä pal­lon­puo­lis­kol­la va­sem­mal­le. Ta­pah­tu­maa kut­su­taan sen löy­tä­jän ni­men mu­kaan coriolis-il­mi­ök­si ja se vai­kut­taa kaik­kiin riit­tä­vän pit­kiin lii­ke­ra­toi­hin. Päi­vän­ta­saa­jal­la to­sin coriolis-il­miö on hy­vin heik­ko, mis­tä syys­tä siel­lä ei esiin­ny pyör­re­myrs­ky­jä.

Coriolis-il­miö voi­daan se­lit­tää si­ten, että maa­pal­lo eh­tii pyö­riä eteen­päin ava­ruu­teen näh­den suo­raan jat­ku­van kap­pa­leen tai mas­san liik­keen alla. Tätä on help­po ko­keil­la itse lait­ta­mal­la kart­ta­pal­lo pyö­ri­mään ja lii­kut­ta­mal­la sa­mal­la sor­me­aan suo­raan alas­päin sen pin­nal­la. Sor­mi piir­tää pyö­ri­vän pal­lon pin­taan kaar­tu­van vii­van, vaik­ka sitä on lii­ku­tet­tu suo­raan. Pal­lon­puo­lis­ko­jen vä­li­nen ero joh­tuu sii­tä, että ete­läi­nen ja poh­joi­nen pal­lon­puo­lis­ko ovat pei­li­ku­vat kes­ke­nään myös täs­sä suh­tees­sa.

Pyö­ri­mis­lii­ke vai­kut­taa hie­man myös Maa­pal­lon muo­toon. Kos­ka New­to­nin me­ka­nii­kan 1. lain mu­kaan kap­pa­le jat­kaa ta­sais­ta suo­ra­vii­vais­ta lii­ket­tään, jos sii­hen ei vai­ku­ta mi­kään voi­ma, päi­vän­ta­saa­jal­la Maan pin­nal­la hur­jas­sa pyö­ri­mis­liik­kees­sä ole­va mas­sa pyr­kii jat­ka­maan mat­kaan­sa pyö­ri­mis­liik­keen suun­taan ava­ruu­teen. Näin ei kui­ten­kaan ta­pah­du, kos­ka Maan veto­voi­ma eli gra­vi­taa­tio ve­tää maan pin­taa ja mer­ta puo­leen­sa. Täs­tä kes­ki­pako’voi­mak­si­kin’ kut­su­tus­ta il­mi­ös­tä joh­tu­en pai­no­voi­ma on kui­ten­kin hie­man pie­nem­pi päi­vän­ta­saa­jal­la kuin na­voil­la. Tämä taas ai­heut­taa sen, että Maa­pal­lo on na­voil­taan hie­man li­tis­ty­nyt ja päi­vän­ta­saa­jal­ta pul­lis­tu­nut.

Maa­pal­lon pyö­ri­mi­nen ja etu­pääs­sä Kuun veto­voi­ma ai­heut­ta­vat val­ta­me­ris­sä vuo­ro­vesi-il­mi­ön. Sitä kä­si­tel­lään tar­kem­min mer­ten yh­tey­des­sä lu­vus­sa 10.

Maapallo ei pyöri aina samalla tavoin

Maan ak­se­lin kal­te­vuus vaih­te­lee si­ten, että noin 40 000 vuo­den vä­lein kal­te­vuus on sama. Kun kal­te­vuus pie­ne­nee (eli maa­pal­lo ”nou­see pys­tyyn”), poh­joi­nen napa­pii­ri siir­tyy pohjoisemmas. Ny­kyi­sin kal­te­vuus pie­ne­nee, ja poh­joi­nen napa­pii­ri siir­tyy kym­me­nes­sä vuo­des­sa 150 met­riä pohjoisemmas. Kal­te­vuu­den pien­e­ne­ne­mi­nen leudontaa poh­joi­sen tal­via.

Termejä maapallosta

Au­rin­ko­vuo­ro­kau­si on aika, jona maa­pal­lo pyö­räh­tää ker­ran ak­se­lin­sa ym­pä­ri suh­tees­sa Au­rin­koon (esi­mer­kik­si Au­rin­ko on tie­tyl­tä paik­ka­kun­nal­ta kat­sot­ta­es­sa uu­des­taan täs­mäl­leen ete­läs­sä). Au­rin­ko­vuo­ro­kau­den pi­tuus on 24 tun­tia eli 86400 se­kun­tia eli yksi vuo­ro­kau­si.

Täh­ti­vuo­ro­kau­si on aika, jona maa­pal­lo pyö­räh­tää ker­ran ak­se­lin­sa ym­pä­ri suh­tees­sa kau­em­pa­na ole­viin täh­tiin. Täh­ti­vuo­ro­kau­si on nel­jä mi­nuut­tia ly­hy­em­pi kuin au­rin­ko­vuo­ro­kau­si. Täh­ti­vuo­ro­kau­del­la on mer­ki­tys­tä täh­ti­tie­tees­sä.

Green­wich Mean Time (GMT) ja UTC (Universal Time, Coordinated) ovat ident­ti­siä ai­ko­ja. Eri aika­vyö­hyk­kei­den pai­kal­lis­aika voi­daan il­moit­taa suh­tees­sa em. ai­koi­hin. Esi­mer­kik­si Ruot­sis­sa kel­lo on  UTC+1.

Kuva 5.1. Ja­pa­nia pi­de­tään nou­se­van au­rin­gon maa­na.

Kuva 5.2. Kel­lon­ajan vaih­te­lua eri aika­vyö­hyk­keil­lä.

Kuva 5.3. Au­rin­ko­kel­lon voi ra­ken­taa it­se­kin. Kel­lo on 6 ilta­päi­väl­lä eli klo 18. Au­rin­ko on täl­löin län­nes­sä.

Kuva 5.4. Aika­vyö­hyk­keet.

Kuva 5.5. Coriolisilmiö.

Kuva 5.6. Lon­toon Green­wic­hin hal­ki kul­kee 0-pi­tuus­pii­ri.