Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Wybrane zagadnienia mechaniki ruchu obrotowego Ziemi
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. Aleksander Brzeziński, prof. nzw.
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Geodezja i Kartografia
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2010/2011
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt30h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowa wiedza z matematyki, mechaniki oraz astronomii
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Rozumienie zasad globalnej dynamiki Ziemi oraz sposobu wykorzystania obserwacji parametrów orientacji przestrzennej Ziemi do modelowania wnętrza planety oraz globalnych procesów zachodzących w atmosferze, oceanach i wodach kontynentalnych.
Treści kształcenia:
Wykład: 1. Informacje ogólne - krótki rys historyczny, aktualny stan wiedzy i obserwacje, układy współrzędnych i parametryzacja, zasady modelowania rotacji Ziemi, parametry modeli. 2. Kinematyka ruchu bryły sztywnej w przestrzeni - ruch postępowy (translacja) i ruch wokół środka mas (ruch obrotowy, rotacja), wektor rotacji. 3. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej - tensor bezwładności, moment sił zewnętrznych, moment pędu, prawo zachowania momentu pędu, energia kinetyczna. 4. Ruch obrotowy Ziemi sztywnej - równania dynamiczne Eulera i ich rozwiązania swobodne oraz wymuszone, opis geometryczny rozwiązań. 5. Parametryzacja ruchu obrotowego Ziemi - układy współrzędnych, osie (bieguny): rotacji, momentu pędu i figury Ziemi, związki kinematyczne, ruchy biegunów i nutacje Ziemi sztywnej. 6. Zasady dynamiki analitycznej w zastosowaniu do opisu ruchu obrotowego Ziemi sztywnej w przestrzeni - współrzędne uogólnione, kąty Eulera, równania Lagrange'a, teoria Woolarda. 7. Dynamika ruchu bryły odkształcalnej w przestrzeni - dekompozycja na translację, rotację i deformację; pęd, moment pędu, moment sił, równania ruchu, energia kinetyczna; układ osi Tisseranda. 8. Ruch obrotowy Ziemi odkształcalnej – opis perturbacyjny, równania Eulera-Liouville’a, deformacje pływowe i rotacyjne, oś figury dynamicznej Ziemi. 9. Model Ziemi sprężystej - liczby Love’a, ruchy biegunów: rozwiązania swobodne i wymuszone, okres Chandlera, interpretacja geometryczna rozwiązań; precesja-nutacja; zmiany długości doby l.o.d. i czasu UT1, oddziaływania pływów strefowych i odpowiadające rozwiązanie. 10. Perturbacje atmosferyczne w r. o. Ziemi i ich modelowanie - funkcja pobudzająca, metoda momentu sił a metoda momentu pędu, deformacje obciążeniowe, funkcje efektywnego momentu pędu atmosfery, ich wyznaczanie i interpretacja, modele reakcji oceanu na zmiany ciśnienia atmosferycznego; perturbacje oceaniczne i hydrologiczne. Ćwiczenia: 1. Liczenie tensora bezwładności wybranych brył trójwymiarowych. 2. Trajektorie punktu materialnego na płaszczyźnie zespolonej. Ruch jednostajny po okręgu (prosty, wsteczny), ruch eliptyczny, ruchy tłumione. 3. Rozwiązania swobodne i wymuszone zlinearyzowanych równań ruchu bieguna, analiza rozwiązań dla przykładowych funkcji pobudzających. 4. Interpretacja danych dotyczących zmian orientacji Ziemi - zagadnienie proste, zagadnienie odwrotne, poprawianie parametrów modelu, wyprowadzenie równania różnicowego ruchu bieguna. 5. Analiza widmowa parametrów orientacji przestrzennej Ziemi, funkcja gęstości widmowej, wzajemnej gęstości widmowej, interpretacja widma - informacje ogólne i przykładowe obliczenia. 6. Dostępne zbiory danych dotyczących ruchu obrotowego Ziemi, sposoby ich pozyskiwania przez Internet - demonstracja z wykorzystaniem komputera.
Metody oceny:
Egzamin:
Literatura:
1. Moritz H. and I. I. Mueller (1987). Earth Rotation: Theory and Observation, Ungar/Continuum, New York. 2. Zharkov V. N., S. M. Molodensky, A. Brzeziński, E. Groten and P. Varga (1996). The Earth and its Rotation: Low Frequency Geodynamics, Herbert Wichman Verlag, Huethig GmbH, Heidelberg. 3. Brzeziński A. (1986). Zależność wyznaczeń elementów ruchu obrotowego Ziemi od przyjętego modelu jej budowy, rozprawa doktorska, Instytut Geofizyki PAN, Warszawa. 4. Materiały prezentowane podczas wykładów, przesyłane studentom w wersji elektronicznej.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się