Движение Земли

Вспомните! Как ученые древности представляли себе взаимное расположение небесных тел? В чем сущность гелиоцентрической системы мира, предложенной великим польским ученым XVI в. Николаем Коперником? За что преследовали служители церкви Джордано Бруно, Галилео Галилея, Иоганна Кеплера?

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, участвует одновременно в нескольких видах движения. Главными движениями Земли являются суточное вращение вокруг оси и годовое движение по орбите вокруг Солнца.

Вращение Земли вокруг оси и его географические следствия

Земля вращается вокруг оси с запада на восток, т.е. против часовой стрелки, если смотреть на Землю с Полярной звезды (с Северного полюса). Главным физическим доказательством вра­щения Земли вокруг оси служит опыт с качающимся маятником Фуко. После того как французский физик Ж. Фуко в 1851 г. осуществил свой знаменитый опыт, вращение Земли вокруг оси стало непреложной истиной.

Географическое значение осевого вращения Земли исключительно велико. Прежде всего оно влияет на фигуру Земли. Сжатие Земли у полюсов — результат ее осевого вращения. Раньше, когда Земля вращалась с большей скоростью, полярное сжатие было значительнее.

Важным следствием осевого вращения Земли является откло­нение тел, движущихся горизонтально (ветров, морских течений и т.д.), от их первоначального направления: в северном полушарии — вправо, в южном — влево (это одна из сил инерции, названная ускорением Кориолиса в честь французского ученого, который первым объяснил это явление). По закону инерции каждое движущееся тело стремится сохранить неизменными направление и скорость своего движения в пространстве. Откло­нение — результат того, что тело участвует как в поступательном, так и во вращательном движении. На экваторе, где меридианы Параллельны друг другу, направление их в мировом пространстве при вращении не меняется и отклонение равно 0. К полюсам отклонение нарастает и становится у полюсов наибольшим, так как там каждый меридиан за сутки изменяет направление своего движения на 360°.

С вращением Земли связана естественная единица измерения времени — сутки и смена дня и ночи. Сутки бывают звездные Т! солнечные. Звездные сутки — промежуток времени между двумя последовательными кульминациями звезды (наиболее высоким положением ее над горизонтом) через меридиан точки наблюдения. За звездные сутки Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. Они равны 23 ч 56 мин 4 с. Звездные сутки используются ври астрономических наблюдениях.

Солнечные сутки — промежуток времени между двумя после­довательными прохождениями центра Солнца через меридиан точки наблюдения. Солнечные сутки длиннее звездных и равны 24 ч, так как Земля вращается вокруг оси в том же направлении, в котором движется вокруг Солнца. Поэтому за солнечные сутки Земля совершает оборот чуть более чем на 360°. Продолжитель­ность истинных солнечных суток изменяется в течение года, в связи с этим они также неудобны для измерения времени. В практических целях пользуются так называемым средним солнеч­ным временем (иначе местным), вводя поправку к истинному. Но в повседневной жизни им пользоваться неудобно, так как на каждом меридиане свое местное время. Например, на двух соседних меридианах, проведенных с интервалом в 1°, местное время отличается на 4 мин. Поэтому был принят поясной счет времени. Всю поверхность земного шара разделили на 24 часовых пояса по 15° каждый.

За поясное время принято местное время среднего меридиана каждого пояса. Нулевой (он же 24-й) пояс тот, по середине которого проходит нулевой (гринвичский) меридиан. Его время принято в качестве всемирного времени. Счет поясов ведется на восток. Москва, например, находится во втором часовом поясе; следовательно, москвичи живут по местному времени меридиана, 30° в.д. В двух соседних поясах поясное время отличается ровно на 1 ч. Границы часовых поясов для удобства на суше проведены не строго по меридианам, а по естественным рубежам (рекам, горам) или государственным, а также административным границам. Россия расположена в десяти часовых поясах: со второго по одиннадцатый.

В целях более рационального использования дневного света в нашей стране в 1930 г. специальным постановлением правитель­ства было введено так называемое декретное время, опережающее поясное на 1 ч. В ряде стран время переводится на один час вперед лишь на лето. С 1981 г. на период с апреля по сентябрь в России время переводится еще на час вперед по сравнению с декретным (летнее время). Декретное время второго часового пояса, в котором расположена Москва, называется московским. По московскому времени в нашей стране составляется расписание поездов, самолетов, пароходов, отмечается время на телеграммах.

По середине двенадцатого пояса, примерно вдоль 180° меридиана, проходит линия перемены дат. Это условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки, например в Новый год в 0 час 00 мин, к западу от этой линии 1 января нового года, а к востоку — 31 декабря старого года.

Смена дня и ночи создает суточную ритмичность в живой и неживой природе. Суточный ритм связан со световыми и температурными условиями. Общеизвестен суточный ход темпе­ратуры, дневной и ночной бризы и т.д. Очень ярко проявляется суточный ритм живой природы. Известно, что фотосинтез возможен лишь днем, что многие цветы раскрываются в разные часы. Животных по времени проявления активности можно подразделить на ночных и дневных: большинство из них бодрствует днем, но многие (совы, летучие мыши, ночные бабочки) — во мраке ночи. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме.

Благодаря шарообразной форме Земли и ее осевому вращению мы имеем на земной поверхности две замечательные неподвижные точки — полюса, которые позволяют построить на шаре градусную сеть из параллелей и меридианов.

Движение Земли по орбите вокруг Солнца и его географические следствия.

Земля, подобно другим планетам, движется вокруг Солнца. Этот путь Земли называется орбитой (от лат. orbita — колея, дорога). Орбита Земли — эллипс, близкий к окружности, в одном из фокусов которого находится Солнце. Расстояние от Земли до Солнца изменяется в течение года от 147 млн. км в перигелии (в январе) до 152 млн. км в афелии (в июле). Длина орбиты более 930 млн. км. Земля движется по орбите с запада на восток со средней скоростью около 30 км/с и проходит весь путь за год — 365 сут 6 ч. 9 мин. 9 с. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5° и перемещается в пространстве параллельно самой себе в течение года. Это приводит к важнейшим географическим следствиям — смене времен года и неравенству дня и ночи.

Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты, то светораздельная плоскость и терминатор (светораздельная Линия на поверхности Земли) проходили бы через оба полюса, делили бы все параллели пополам, а день всегда был бы равен ночи. При этом солнечные лучи на экватор в полдень падали бы всегда отвесно. По мере удаления от экватора угол их падения уменьшался бы и на полюсах становился равным 0 (рис. 6). В Этих условиях нагревание земной поверхности в течение всего года уменьшилось бы от экватора к полюсам и смены времен года не было бы.

Наклон земной оси к плоскости орбиты и сохранение ее,ориентировки в пространстве обусловливают различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступ­лении тепла на земную поверхность, а также неодинаковую продолжительность дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора.

22 июня земная ось северным концом обращена к Солнцу (рис. 7, слева). В этот день — день летнего солнцестояния — солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° северной широты — так называемый северный тропик. Все параллели севернее экватора до 66,5° с.ш. большую часть суток освещены, на этих широтах день длиннее ночи. Севернее 66,5° с.ш. в день летнего солнцестояния территория полностью освещена Солнцем — там полярный день. Параллель 66,5° с.ш, является границей, с которой начинается полярный день — это северный полярный круг. В этот же день на всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю.ш. день короче ночи. Южнее 66,5° ю.ш. территория не освещена совсем — там полярная ночь. Параллель 66,5° ю.ш. — южный полярный круг. 22 июня — начало астрономического лета в северном полушарии и астрономической зимы в южном полушарии.

22 декабря земная ось южным концом обращена к Солнцу (рис. 7, справа). В этот день — день зимнего солнцестояния — солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° южной широты — так называемый южный тропик. На всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю.ш. день длиннее ночи. Начиная с южного полярного круга устанавливается полярный день. В этот день на всех параллелях севернее экватора до 66,5° с.ш. день короче ночи. За северным полярным кругом — полярная ночь. 22 декабря — начало астрономического лета в южном полушарии, астрономической зимы — в северном полушарии.

21 марта — в день весеннего равноденствия — и 23сентября — в день осеннего равноденствия — терминатор проходит через оба полюса Земли и делит все параллели пополам. Северное и южное полушария в эти дни освещены одинаково, день всюду на Земле равен ночи (см. рис. 6). Солнечные лучи в полдень в зените над экватором. На Земле 21 марта и 23 сентября — начало астро­номической весны и осени в соответствующих полушариях.

Со сменой времен года связана сезонная ритмичность в природе. Она проявляется в изменении температуры, влажности воздуха и других метеорологических показателей, в режиме водоемов, в жизни растений, животных и т.д.

В результате наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты и его годового движения на Земле образовалось пять поясов освещения, ограниченных тропиками и полярными кругами. Они ₍отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и соответственно тепловыми условиями.

Жаркий пояс лежит между тропиками (от греч. tropicas — круг поворота). В его пределах Солнце два раза в году бывает в зените, на тропиках — по одному разу в год, в дни солнцестояний (и этим они отличаются от всех остальных параллелей). На экваторе день всегда равен ночи, на других широтах этого пояса продолжительность их мало отличается. Жаркий пояс занимает около 40 % земной поверхности.

Умеренные пояса (два) располагаются между тропиками и полярными кругами. Солнце в них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от широты и времени года. Близ полярных кругов (с 60 до 66,5°) летом наблюдаются светлые, так называемые белые, ночи с сумеречным освещением за счет слияния вечерней и утренней зари, так как Солнце ненадолго и неглубоко уходит под горизонт. Общая площадь умеренных поясов составляет 52 % земной поверхности.

Холодные пояса (два) — к северу от северного и к югу от южного полярных кругов. Они отличаются наличием полярных дней и ночей, продолжительность которых увеличивается от одних суток на полярных кругах (и этим они отличаются от всех остальных параллелей) до полугода на полюсах. Их общая площадь 8 % земной поверхности.

Пояса освещения — основа климатической зональности и природной зональности вообще.

Вопросы в задания:

1. Какие виды движения совершает Земля и каковы их следствия'?

2. Что такое местное, поясное и декретное время и для чего потребовалось их введение?

3. Определите разницу во времени между Москвой и городами Калининградом, Екатеринбургом, Красноярском, Владивостоком.

4. Что такое линия перемены дат? Как ею пользуются?

5. Объясните, почему Магеллан и его спутники, обогнув Землю, потеряли сутки?

6. Назовите причины смены времен года.

7. Объясните несовпадение сезонов (времен года) в северном и южном полушариях.

8. Какие даты считаются астрономическими датами начала времен года? Совпада­ют ли они с фенологическими, Определяемыми прежде всего по развитию растений?

9. Происходила ли бы смена времен года, если бы ось вращения Земли была перпендикулярна плоскости орбиты? Сохранились ли бы при этом пояса освещения?

10. Что такое тропики и полярные крути? Какова их широта и чем она обусловлена?

11. При каких условиях тропики и полярные круги могли бы исчезнуть или сов­меститься?

Дата добавления: 2014-12-27