Форма и размер на Земята
Земята не е идеална сфера; тя е сплескана на полюсите и разширена към екватора. Такова геометрично тяло се нарича сфероид,или елипсоид на революцията.Истинската форма на Земята обаче е по-сложна поради разнородната структура на подпочвата. Известен учен В. И. Вернадскиназова тази форма геоид(„подобно на земята“). Геоидът е фигура, чиято повърхност е навсякъде перпендикулярна на посоката на гравитацията. Повърхността на геоида съвпада с нивото на Световния океан.
Полярният радиус на Земята е 6357 км, а екваториалният радиус е 6378 км, т.е. с 21 км повече от полярния радиус.
Земен осе въображаема права линия, минаваща през центъра на Земята. Двете точки, през които минава земната ос, се наричат полюси. Техендве - СевернаИ Южен.
Въображаема линия минава на същото разстояние от полюсите - екватор. ДА СЕсеверно от екватора - северно полукълбо,на юг - Юг.Дължината на екватора е малко повече от 40 000 км.
Космически ритми
Животът на природата и човека е подчинен на космическите ритми. Смяната на деня и нощта, лятото и зимата, добрите и лошите години се основава на космически процеси, свързани с движението на космическите тела едно спрямо друго.
Така смяната на деня и нощта се дължи на въртенето на Земята около оста си, месечните и седмичните ритми се дължат на революцията на Луната около Земята, редуването на сезоните се свързва с революцията на Земята около Слънцето (приближаване и отдалечаване от Слънцето), редуването на добри и лоши години се свързва със слънчевата активност.
Три вида ритми са свързани със слънчевата активност: 11-годишен ритъм, 22-23-годишен ритъм, 80-90-годишен ритъм. Революцията на Земята заедно с цялата Слънчева система около центъра на Галактиката за 220-250 милиона години определя геоложкия ритъм, т.е. смяната на геоложките епохи.
Най-очевидният ритъм е цикълът на деня и нощта. Целият животински и растителен свят трябва да се адаптира към този ритъм за успешен живот.
Хората, наблюдавайки Слънцето, забелязали, че след известно време изгревът и залезът се повтарят. Интервалът от време между два изгрева (или залеза) се нарича за дни.
Земята прави пълен оборот около оста си от запад на изток за 24 часа, т.е. за денонощие. На различни места по земното кълбо, разположени на различни меридиани, тоест имащи различни дължини, в един и същи момент часовниците показват различни часове от деня. Но на един и същи меридиан във всяка точка от Северния полюс до Южния полюс времето на деня се оказва едно и също. Това време се нарича местен.
Но е неудобно да се използва местно време, това пречи на осъществяването на комуникации между различни държави и между части от нашата огромна страна от запад на изток. Затова астрономите разработиха и предложиха да въведат система стандартно време.За удобство при отчитане на времето, решението Международен конгресЗемната повърхност е разделена от меридиани на 24 часови зони,всяка включва 15° дължина,(Земята се завърта на 15° за 1 час). Времето на всяка часова зона се различава от следващата с 1 час. Поясите са номерирани от 0 до 23 от запад на изток от Гринуичкия меридиан. Във всички точки, разположени в една и съща зона, в момента се отчита едно и също време. Москвае във втората часова зона.
Скоростта на движение на планетите около Слънцето зависи преди всичко от положението на техните орбити. Колкото по-далеч е една планета от Слънцето, толкова по-голяма е нейната орбита, толкова по-дълга е нейната година. Така например една година на Юпитер продължава почти 12 земни години, на Сатурн - почти 30. Най-отдалечената планета в Слънчевата система Плутон прави една обиколка около Слънцето за 248 земни години. Земята е третата планета в Слънчевата система. Той прави една обиколка около Слънцето за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9 секунди. За удобство се смята, че има 365 дни в годината и на всеки четири години, когато се „натрупат“ 24 часа от шест часа, има 366 дни в годината. Тази година се нарича високосна и към февруари се добавя един ден.
Пътят на Земята около Слънцето е земна орбита- има формата на елипса. Средното разстояние от Земята до Слънцето е 149,6 милиона километра. Оста на въртене на Земята е наклонена спрямо равнината на земната орбита под ъгъл 66,5 градуса. Благодарение на въртенето на Земята около Слънцето и постоянния наклон на земната ос, сезоните на нашата планета се сменят и има зони на осветеност. Наблюденията показват, че в нашата ера положението на планетата в Слънчевата система практически не се е променило и земната година е доста постоянна стойност.
Календарни системи.На базата на космическите ритми са създадени различни календарни системи. Известни са византийският и еврейският календар, считано от митичното сътворение на света (01.09.5508 г. пр. н. е.), древногръцки (отчитайки от първите олимпийски игри - 01.07.776 г. пр. н. е.), християнски (от датата на раждане на Христос - 01/01/01 AD), мюсюлманин (бягството на Мохамед от Мека 07/16/622 AD).
Древният египетски календар (слънчев) се основава на няколко космически и природни ритми. Така основният цикъл (с продължителност 1460 години) започва с изгрева на звездата Сириус. Годината се състоеше от 12 месеца. 30 дни всеки, 5 дни бяха добавени към последния месец в края на всяка година. 12-те месеца бяха разпределени в три сезона: сезонът на наводненията (река Нил), който продължи от средата на юли до средата на ноември, сезонът на нарастване (от средата на ноември до средата на март) и сухият сезон.
В момента всички цивилизовани страни използват григорианския календар. Това е слънчев календар, разработен от лекаря и математик Л. Лилио и въведен от папа Григорий X111 през 1582 г. Средната продължителност на годината в този календар е 365,2425 дни, което дава грешка от един ден на 3300 години. От 5 октомври 1582 г. (от 15 октомври според григорианския календар) несъответствието между стария (юлиански) и новия стил е 10 дни, а от март 1900 г. вече е 13 дни. В Русия григорианският календар е въведен на 1 февруари 1918 г. (14 февруари според григорианския календар).
Много мюсюлмански страни са приели лунен календар, базиран на променящите се фази на луната - новолуние; изгряващата Луна (сърпът е обърнат с рогата си наляво); частична луна; пълнолуние; Отново частична луна; намаляваща луна (сърпът е обърнат с рогата си надясно). Периодът между две новолуния (29,5 дни) е лунен месец. Един календарен месец от лунния календар се редува от 29 и 30 дни. 12 календарни месеца съставляват лунна година от 354 дни, т.е. по-кратък от слънчевия с 11 дни и началото на лунната година се измества към все по-ранни дати от слънчевия календар.
7.4. Концепцията за литосферата.
Вътрешно устройство на Земята. Земята се състои от кора, мантия и ядро. Литосфера (от гръцки.литос - камък иsphaire - топка) е горната твърда обвивка на Земята, включваща земната кора и горната част на мантията. Дебелината на литосферата е средно от 70 до 250 km (фиг. __).
земната кора- горната част на литосферата не е с еднаква дебелина навсякъде. Има два основни типа земна кора: континенталенИ океански(ориз. __).
Под океаните долната му граница минава на дълбочина 5-10 км, под равнини - 35-45 км, а под планински вериги - до 70 км.
Слоевете на земната кора са изградени от скали и минерали.
Минерал- естествено тяло, приблизително еднородно по химичен състав и физични свойства, образувано в резултат на физични и химични процеси в дълбините и на повърхността на литосферата. Той е съставна част на скали (Земята и някои други планети), руди и метеорити.
Рок- естествена колекция от минерали с повече или по-малко постоянен минералогичен състав, образуващи самостоятелно тяло в земната кора.
Според произхода си скалите се делят на три групи: магмени, метаморфниИ седиментенМагматични и метаморфни скали съставляват 90% от обема на земната кора, останалите 10% са седиментни скали, които заемат 75% от земната повърхност.
Седиментнискалите, за разлика от магматичните, се образуват само на повърхността на Земята и се образуват под въздействието на външни сили. Според произхода се разграничават неорганичен(кластични и хемогенни) и органичниседиментни скали.
Класиченскалите са се образували в резултат на изветряне, повторно отлагане от вода, лед или вятър на продуктите от разрушаването на предварително образувани скали. Те включват пясък, глина, глинеста почва. Хемогенните скали се образуват в резултат на утаяването на разтворени в него вещества от водата на морета и езера. Пример за такава скала е каменната сол.
Биоскалите се образуват в резултат на натрупване на животински и растителни останки, обикновено на дъното на океани, морета и езера. Такива скали са варовик (по-специално, неговата разновидност е раковина), креда, както и горими минерали.
Както седиментните, така и магматичните скали, когато се потапят на голяма дълбочина под въздействието на повишено налягане и високи температури, претърпяват значителни промени - метаморфизъм, превръщайки се в метаморфенскали. Например варовикът се превръща в мрамор, пясъчникът в кварцит, гранитът в гнайс.
Земна мантия.Под земната кора, по-близо до центъра на Земята, има слой с дебелина почти 3000 km, наречен мантия (фиг. __). Във вътрешността на мантията на дълбочина 100-250 км под континентите и 50-100 км под океаните има слой с повишена пластичност на материята, т.нар. астеносфера.Учените предполагат, че мантията се състои от магнезий, желязо и силиций и има много висока температура – до 2000°C.
земното ядро- все още е загадка за науката. С известна сигурност можем да говорим само за неговия радиус - 3500 км и температура - около 4000°C.
Много учени не смятат за случайно, че повърхностната площ на ядрото - 148,7 милиона km 2 - е сякаш балансирана от повърхността на земната суша - 149 милиона km 2, създавайки баланс на вътрешния й и външни сили.
7.6. Релефообразуващи процеси.
облекчение е съвкупност от неравности в земната повърхност с различни мащаби, наречени земни форми.
Релефът се формира в резултат на въздействието върху литосферата вътрешни (ендогенни)И външен (екзогенен)процеси.
Според съвременните концепции литосферата се състои от твърди подвижни плочи, движещи се по пластмасова мантия. Границите между плочите могат да бъдат от три вида: океански хребети (по протежение на които материалът на мантията се издига на повърхността и се образува ново морско дъно), траншеи (по протежение на които краищата на плочите се унищожават, потъвайки в мантията) и трансформни разломи (формирани в резултат на плъзгане на една плоча по друга).
Вулканизъм- набор от процеси и явления, причинени от проникването на магма в земната кора и нейното изливане на повърхността. От дълбоки магмени камери лава, горещи газове, водна пара и скални фрагменти изригват върху земята.
Изветрянее набор от естествени процеси, водещи до разрушаване на скалите. Има изветряне физически,в резултат на неравномерно разширяване и свиване на скални частици с дневни и сезонни температурни промени, и химически- под въздействието на химични съединения (кислород, соли, киселини, основи), съдържащи се в естествената среда (вода, почва, въздух). В изветрянето активно участват живи организми, предимно растения с развита коренова система.
Разрушените и натрошени скали се разрушават (денудират) и се отлагат (натрупвам)в понижения на релефа, водещи до неговото изравняване.
Дейност течноствода се изнася навсякъде по земното кълбо, води до общо намаляване на повърхността поради отмиването на почвата и разрохканите скали и образува т.нар. ерозионни форми на релефа(дерета, речни долини, дерета). На други места отстраненият материал се отлага, образувайки нов акумулативни форми на релефа(алувиални ветрила на реки и потоци).
Действие на вятърасе изразява в движението на рохкави седименти и образуването на специфични крехки форми на релефа в тези райони, където преобладават несвързани рохкави скали, т.е. в скалисти или пясъчни пустини, по пясъчните брегове на океани и морета. Към еолийските форми на релефавключват дюни, дюни, странни изветрели скали, съставени от крехки скали.
Земната ос на нашата планета в северния вектор е насочена към точката, където звездата от втора величина, наречена Поларис, се намира в опашната част
В течение на един ден тази звезда очертава малък кръг върху небесната сфера с радиус около 50 дъгови минути.
В древността са знаели за наклона на земната ос
Много отдавна, през 2 век пр.н.е. д., астрономът Хипарх откри, че тази точка е подвижна в звездното небе и бавно се движи към движението на Слънцето.
Той изчислява скоростта на това движение на 1° на век. Това откритие се нарича Това е движението напред или очакването на равноденствието. Точната стойност на това движение, постоянна прецесия, е 50 секунди на година. Въз основа на това пълният цикъл по еклиптиката ще бъде приблизително 26 000 години.
Прецизността е важна за науката
Да се върнем на въпроса за полюса. Определянето на точното му положение сред звездите е една от най-важните задачи на астрометрията, която се занимава с измерване на дъги и ъгли на небесната сфера, за да се определят планетите, правилните движения и разстояния до звездите, както и решаване на важни за практическата астрономия проблеми за география, геодезия и навигация.
Можете да намерите позицията на небесния полюс с помощта на снимка. Представете си дългофокусна фотографска камера под формата на астрограф, насочена неподвижно към небесната зона близо до полюса. В такава снимка всяка звезда ще описва повече или по-малко дълга дъга от окръжност с един общ център, който ще бъде небесният полюс - точката, в която е насочено въртенето на земната ос.
Малко за ъгъла на наклона на земната ос
Равнината на небесния екватор, перпендикулярна на земната ос, също променя позицията си, което предизвиква преместване на точките на пресичане на екватора с еклиптиката. На свой ред, привличането на екваториалното изместване на Луната има тенденция да завърти Земята, така че нейната екваториална равнина да пресича Луната. Но в този случай тези сили действат не върху, а върху масите, които образуват екваториалното издуване на елипсоидната му фигура.
Нека си представим топка, вписана в земния елипсоид, която се допира в полюсите. Такава топка се привлича от Луната и Слънцето със сили, насочени към нейния център. Поради тази причина земната ос остава непроменена. Това привличане, действащо върху екваториалната изпъкналост, има тенденция да завърти Земята, така че екваторът и обектът, който го привлича, да съвпадат, като по този начин създава момент на преобръщане.
През годината Слънцето се отдалечава от екватора два пъти до ± 23,5°, а разстоянието на Луната от екватора през месеца достига почти ± 28,5°.
Горнище за детски играчки разкрива една малка тайна
Ако Земята не се въртеше, тогава тя би имала тенденция да се накланя, сякаш кима, така че екваторът винаги да следва Слънцето и Луната.
Вярно е, че поради огромната маса и инерцията на Земята, такива колебания биха били много незначителни, тъй като Земята няма да има време да реагира на такава бърза промяна в посоките. Ние сме добре запознати с този феномен от примера с детски горнище. опитва да преобърне върха, но центростремителната сила го предпазва от падане. В резултат на това оста се движи, описвайки конична форма. И колкото по-бързо е движението, толкова по-тясна е фигурата. Земната ос се държи по абсолютно същия начин. Това е известна гаранция за неговата стабилна позиция в пространството.
Ъгълът на земната ос влияе върху климата
Земята се движи около Слънцето по орбита, която е почти подобна на кръг. Наблюдавайки скоростта на звездите, разположени близо до еклиптиката, изглежда, че всеки момент се приближаваме към някои звезди и се отдалечаваме от тези срещу тях в небето със скорост от 29,5 километра в час. Смяната на сезоните е резултат от това. Има наклон на земната ос спрямо орбиталната равнина и е около 66,5 градуса.
Поради малката си елиптична орбита планетата е малко по-близо до Слънцето през януари, отколкото през юли, но разликата в разстоянието не е значителна. Следователно ефектът върху получаването на топлина от нашата звезда е едва забележим.
Учените смятат, че земната ос е нестабилен параметър на нашата планета. Както показват проучванията, ъгълът на наклона на земната ос спрямо равнината на нейната орбита е бил различен в миналото и се е променял периодично. Според легендите, достигнали до нас за смъртта на Фаетон, в описанията на Платон се споменава за изместване на оста в това ужасно време с 28 °. Тази катастрофа се случи преди повече от десет хиляди години.
Нека бъдем малко креативни и променим ъгъла на наклона на Земята
Текущият ъгъл на земната ос спрямо орбиталната равнина е 66,5° и осигурява по-малко резки колебания на зимно-летните температури. Например, ако този ъгъл беше около 45°, какво би се случило на географската ширина на Москва (55,5°)? През май слънцето при такива условия ще достигне своя зенит (90°) и ще се измести до 100° (55,5°+45°=100,5°).
При такова интензивно движение на Слънцето пролетният период би преминал много по-бързо и през май ще достигне пиковата си температура, както на екватора при максималното слънцестоене. След това ще отслабне леко, тъй като слънцето, преминавайки зенита, ще отиде малко по-далеч. След това се върна обратно, преминавайки отново зенита. В продължение на два месеца, през юли и май, щеше да има непоносима жега, около 45-50 градуса по Целзий.
Сега нека помислим какво би се случило през зимата, например, в Москва? След като премине втория зенит, нашата звезда ще падне през декември до 10 градуса (55,5°-45°=10,5°) над хоризонта. Тоест с наближаването на декември слънцето щеше да се появи за по-кратък период от сега, издигайки се ниско над хоризонта. През този период слънцето грее по 1-2 часа на ден. При такива условия нощните температури ще паднат под -50 градуса по Целзий.
Всяка версия на еволюцията има право на живот
Както виждаме, за климата на планетата е важно под какъв ъгъл е земната ос. Това е основен феномен в мекотата на климата и условията на живот. Въпреки че може би при различни условия на планетата еволюцията би поела по малко по-различен път, създавайки нови видове животни. И животът ще продължи да съществува в другото си многообразие и може би в него ще има място за „различен“ човек.
Нашата планета е в постоянно движение:
- въртене около собствената си ос, движение около Слънцето;
- въртене със Слънцето около центъра на нашата галактика;
- движение спрямо центъра на Местната група галактики и други.
Движението на Земята около собствената си ос
Въртене на Земята около нейната ос(Фиг. 1). Земната ос се приема като въображаема линия, около която тя се върти. Тази ос е отклонена с 23°27" от перпендикуляра към равнината на еклиптиката. Земната ос се пресича със земната повърхност в две точки - полюсите - Северен и Южен. Гледано от Северния полюс, въртенето на Земята става обратно на часовниковата стрелка, или , както обикновено се смята, от запад на изток.Планетата извършва пълно завъртане около оста си за един ден.
Ориз. 1. Въртене на Земята около оста си
Един ден е единица време. Има звездни и слънчеви дни.
Сидеричен ден- това е периодът от време, през който Земята ще се завърти около оста си спрямо звездите. Те са равни на 23 часа 56 минути 4 секунди.
Слънчев ден- това е периодът от време, през който Земята се върти около оста си спрямо Слънцето.
Ъгълът на въртене на нашата планета около оста е еднакъв на всички географски ширини. За един час всяка точка от повърхността на Земята се премества с 15° от първоначалното си положение. Но в същото време скоростта на движение е обратно пропорционална на географската ширина: на екватора тя е 464 m/s, а на ширина 65° е само 195 m/s.
Въртенето на Земята около оста си през 1851 г. е доказано в своя експеримент от Ж. Фуко. В Париж, в Пантеона, под купола беше окачено махало, а под него кръг с деления. При всяко следващо движение махалото се озоваваше на нови деления. Това може да се случи само ако повърхността на Земята под махалото се върти. Положението на равнината на люлеене на махалото на екватора не се променя, тъй като равнината съвпада с меридиана. Аксиалното въртене на Земята има важни географски последици.
Когато Земята се върти, възниква центробежна сила, която играе важна роля при оформянето на формата на планетата и намалява силата на гравитацията.
Друго от най-важните последствия от аксиалното въртене е образуването на ротационна сила - Кориолисови сили.През 19 век за първи път е изчислено от френски учен в областта на механиката Г. Кориолис (1792-1843). Това е една от инерционните сили, въведени, за да се вземе предвид влиянието на въртенето на движеща се отправна система върху относителното движение на материална точка. Действието му може да се изрази накратко по следния начин: всяко движещо се тяло в Северното полукълбо се отклонява надясно, а в Южното полукълбо - наляво. На екватора силата на Кориолис е нула (фиг. 3).
Ориз. 3. Действие на силата на Кориолис
Действието на силата на Кориолис се простира върху много явления от географската обвивка. Неговият отклоняващ ефект е особено забележим в посоката на движение на въздушните маси. Под въздействието на отклоняващата сила на въртенето на Земята ветровете на умерените ширини на двете полукълба поемат предимно западна посока, а в тропическите ширини - източна. Подобно проявление на силата на Кориолис се открива в посоката на движение на океанските води. Асиметрията на речните долини също е свързана с тази сила (десният бряг обикновено е висок в Северното полукълбо, а левият бряг в Южното полукълбо).
Въртенето на Земята около нейната ос също води до движение на слънчевата светлина по земната повърхност от изток на запад, т.е. до смяна на деня и нощта.
Смяната на деня и нощта създава ежедневен ритъм в живата и неживата природа. Циркадният ритъм е тясно свързан със светлинните и температурните условия. Известни са ежедневните колебания на температурата, дневните и нощните ветрове и пр. Циркадни ритми се срещат и в живата природа - фотосинтезата е възможна само през деня, повечето растения отварят цветовете си в различни часове; Някои животни са активни през деня, други през нощта. Човешкият живот също протича в денонощен ритъм.
Друго следствие от въртенето на Земята около нейната ос е разликата във времето в различни точки на нашата планета.
От 1884 г. е прието поясното време, т.е. цялата повърхност на Земята е разделена на 24 часови зони по 15° всяка. Отзад стандартно времевземете местното време на средния меридиан на всяка зона. Времето в съседните часови зони се различава с един час. Границите на поясите са начертани, като се вземат предвид политическите, административните и икономическите граници.
За нулев пояс се счита поясът на Гринуич (наречен на Гринуичката обсерватория близо до Лондон), който минава от двете страни на главния меридиан. Взема се предвид времето на главния или основния меридиан Всемирно време.
Меридиан 180° се приема за международен линия за дата- конвенционална линия на повърхността на земното кълбо, от двете страни на която часовете и минутите съвпадат, а календарните дати се различават с един ден.
За по-рационално използване на дневната светлина през лятото през 1930 г. страната ни въвежда време за майчинство,един час напред от часовата зона. За да се постигне това, стрелките на часовника бяха преместени с един час напред. В това отношение Москва, намирайки се във втората часова зона, живее според времето на третата часова зона.
От 1981 г., от април до октомври, времето се премества с един час напред. Това е т.нар лятно време.Въвежда се за пестене на енергия. През лятото Москва е с два часа напред от стандартното време.
Часът на часовата зона, в която се намира Москва, е Москва.
Движението на Земята около Слънцето
Въртейки се около оста си, Земята едновременно се движи около Слънцето, обикаляйки кръга за 365 дни 5 часа 48 минути 46 секунди. Този период се нарича астрономическа година.За удобство се смята, че има 365 дни в годината и на всеки четири години, когато се „натрупат“ 24 часа от шест часа, има не 365, а 366 дни в годината. Тази година се нарича високосна годинаи един ден се добавя към февруари.
Пътят в космоса, по който Земята се движи около Слънцето, се нарича орбита(фиг. 4). Орбитата на Земята е елиптична, така че разстоянието от Земята до Слънцето не е постоянно. Когато Земята е вътре перихелий(от гръцки пери- близо, близо и хелиос- Слънце) - най-близката до Слънцето точка на орбита - на 3 януари разстоянието е 147 милиона км. По това време в Северното полукълбо е зима. Най-голямото разстояние от Слънцето в афелий(от гръцки аро- далеч от и хелиос- Слънце) - най-голямо разстояние от Слънцето - 5 юли. Равнява се на 152 милиона км. По това време в Северното полукълбо е лято.
Ориз. 4. Движението на Земята около Слънцето
Годишното движение на Земята около Слънцето се наблюдава от непрекъснатата промяна в положението на Слънцето в небето - сменят се обедната височина на Слънцето и положението на изгрева и залеза му, продължителността на светлите и тъмните части на денят се променя.
При движение в орбита посоката на земната ос не се променя, тя винаги е насочена към Полярната звезда.
В резултат на промените в разстоянието от Земята до Слънцето, както и поради наклона на земната ос към равнината на нейното движение около Слънцето, се наблюдава неравномерно разпределение на слънчевата радиация на Земята през цялата година. Така става смяната на сезоните, която е характерна за всички планети, чиято ос на въртене е наклонена към равнината на орбитата им. (еклиптика)различен от 90°. Орбиталната скорост на планетата в Северното полукълбо е по-висока през зимата и по-ниска през лятото. Следователно зимното полугодие продължава 179 дни, а лятното - 186 дни.
В резултат на движението на Земята около Слънцето и наклона на земната ос спрямо равнината на нейната орбита с 66,5° на нашата планета се наблюдава не само смяна на сезоните, но и смяна на продължителността на деня и нощта.
Въртенето на Земята около Слънцето и смяната на сезоните на Земята са показани на фиг. 81 (равноденствия и слънцестоения в съответствие със сезоните в Северното полукълбо).
Само два пъти в годината - в дните на равноденствието, продължителността на деня и нощта на цялата Земя е почти еднаква.
Равноденствие- моментът във времето, в който центърът на Слънцето при видимото си годишно движение по еклиптиката пресича небесния екватор. Има пролетно и есенно равноденствие.
Наклонът на оста на въртене на Земята около Слънцето в дните на равноденствието 20-21 март и 22-23 септември се оказва неутрален по отношение на Слънцето, а частите на планетата, обърнати към него, са равномерно осветени от полюса до стълб (фиг. 5). Слънчевите лъчи падат вертикално на екватора.
Най-дългият ден и най-късата нощ са на лятното слънцестоене.
Ориз. 5. Осветяване на Земята от Слънцето в дните на равноденствието
Слънцестоене- в момента, в който центърът на Слънцето премине най-отдалечените от екватора точки на еклиптиката (точки на слънцестоене). Има лятно и зимно слънцестоене.
В деня на лятното слънцестоене 21-22 юни Земята заема положение, при което северният край на нейната ос е наклонен към Слънцето. И лъчите падат вертикално не на екватора, а на северния тропик, чиято ширина е 23°27". Не само полярните области са осветени денонощно, но и пространството отвъд тях до ширина 66°. 33" (Арктическия кръг). В Южното полукълбо по това време е осветена само тази част от него, която се намира между екватора и южния арктически кръг (66°33"), а отвъд него земната повърхност не е осветена в този ден.
В деня на зимното слънцестоене, 21-22 декември, всичко се случва наобратно (фиг. 6). Слънчевите лъчи вече падат вертикално върху южните тропици. Областите, които са осветени в южното полукълбо, са не само между екватора и тропиците, но и около южния полюс. Тази ситуация продължава до пролетното равноденствие.
Ориз. 6. Осветление на Земята на зимното слънцестоене
На два паралела на Земята в дните на слънцестоенето Слънцето по обяд е точно над главата на наблюдателя, т.е. в зенита. Такива паралели се наричат тропиците.В Северния тропик (23° с.ш.) Слънцето е в зенита си на 22 юни, в Южния тропик (23° с.ш.) - на 22 декември.
На екватора денят винаги е равен на нощта. Ъгълът на падане на слънчевите лъчи върху земната повърхност и продължителността на деня там се променят малко, така че смяната на сезоните не е ясно изразена.
Арктически кръговезабележителни с това, че те са границите на области, където има полярни дни и нощи.
Полярен ден- периодът, когато Слънцето не пада под хоризонта. Колкото полюсът е по-далеч от Арктическия кръг, толкова по-дълъг е полярният ден. На ширината на Северния полярен кръг (66,5°) той продължава само един ден, а на полюса - 189 дни. В Северното полукълбо, на ширината на Северния полярен кръг, полярният ден се наблюдава на 22 юни, деня на лятното слънцестоене, а в Южното полукълбо, на ширината на Южния полярен кръг, на 22 декември.
полярна нощпродължава от един ден на ширината на Арктическия кръг до 176 дни на полюсите. По време на полярната нощ Слънцето не се показва над хоризонта. В Северното полукълбо на ширината на Арктическия кръг това явление се наблюдава на 22 декември.
Невъзможно е да не се отбележи такъв прекрасен природен феномен като белите нощи. Бели нощи- това са светли нощи в началото на лятото, когато вечерната зора се сближава със сутринта и здрачът продължава цяла нощ. Те се наблюдават в двете полукълба на ширини над 60°, когато центърът на Слънцето в полунощ пада под хоризонта с не повече от 7°. В Санкт Петербург (около 60° с.ш.) белите нощи продължават от 11 юни до 2 юли, в Архангелск (64° с.ш.) - от 13 май до 30 юли.
Сезонният ритъм във връзка с годишното движение влияе преди всичко върху осветеността на земната повърхност. В зависимост от изменението на височината на Слънцето над хоризонта на Земята има пет светещи зони.Горещата зона се намира между Северния и Южния тропик (тропика на рака и тропика на Козирога), заема 40% от земната повърхност и се отличава с най-голямото количество топлина, идваща от Слънцето. Между тропиците и арктическите кръгове в южното и северното полукълбо има зони с умерена светлина. Сезоните на годината вече са изразени тук: колкото по-далеч от тропиците, толкова по-кратко и по-хладно е лятото, толкова по-дълга и по-студена е зимата. Полярните зони в Северното и Южното полукълбо са ограничени от Арктическите кръгове. Тук височината на Слънцето над хоризонта е ниска през цялата година, така че количеството слънчева топлина е минимално. Полярните зони се характеризират с полярни дни и нощи.
В зависимост от годишното движение на Земята около Слънцето, не само смяната на сезоните и свързаната с това неравномерност на осветеността на земната повърхност по географски ширини, но и значителна част от процесите в географската обвивка: сезонни промени във времето, режим на реки и езера, ритми в живота на растенията и животните, видове и време на селскостопанска работа.
Календар.Календар- система за изчисляване на дълги периоди от време. Тази система се основава на периодични природни явления, свързани с движението на небесните тела. Календарът използва астрономически явления – смяната на сезоните, деня и нощта и смяната на лунните фази. Първият календар е египетски, създаден през 4 век. пр.н.е д. На 1 януари 45 г. Юлий Цезар въвежда Юлианския календар, който все още се използва от Руската православна църква. Поради факта, че продължителността на Юлианската година е с 11 минути 14 секунди по-голяма от астрономическата, до 16в. натрупана „грешка“ от 10 дни - денят на пролетното равноденствие не настъпи на 21 март, а на 11 март. Тази грешка е коригирана през 1582 г. с указ на папа Григорий XIII. Броенето на дните беше преместено с 10 дни напред, а денят след 4 октомври беше предписано да се счита за петък, но не 5 октомври, а 15 октомври. Пролетното равноденствие отново беше върнато на 21 март и календарът започна да се нарича григориански. Той е въведен в Русия през 1918 г. Той обаче има и редица недостатъци: неравномерна продължителност на месеците (28, 29, 30, 31 дни), неравенство на тримесечията (90, 91, 92 дни), несъответствие на броя на месеци по дни от седмицата.
Земята е постоянно в движение, въртейки се около Слънцето и около собствената си ос. Това движение и постоянният наклон на земната ос (23,5°) определя много от ефектите, които наблюдаваме като нормални явления: нощта и деня (поради въртенето на Земята около оста си), смяната на сезоните (поради наклон на земната ос) и различен климат в различните райони. Глобусите могат да се въртят и тяхната ос е наклонена като оста на Земята (23,5°), така че с помощта на глобус можете да проследите движението на Земята около оста си доста точно, а с помощта на системата Земя-Слънце можете може да проследи движението на Земята около Слънцето.
Въртене на Земята около нейната ос
Земята се върти около собствената си ос от запад на изток (по посока обратна на часовниковата стрелка, гледана от Северния полюс). На Земята са нужни 23 часа, 56 минути и 4,09 секунди, за да извърши едно пълно завъртане около собствената си ос. Денят и нощта са причинени от въртенето на Земята. Ъгловата скорост на въртене на Земята около нейната ос или ъгълът, под който се завърта всяка точка от земната повърхност, е еднаква. За един час е 15 градуса. Но линейната скорост на въртене навсякъде по екватора е приблизително 1669 километра в час (464 m/s), намалявайки до нула на полюсите. Например, скоростта на въртене на ширина 30° е 1445 km/h (400 m/s).
Ние не забелязваме въртенето на Земята по простата причина, че паралелно и едновременно с нас всички обекти около нас се движат с еднаква скорост и няма „относителни“ движения на обекти около нас. Ако например един кораб се движи равномерно, без ускорение или спиране, през морето при тихо време без вълни по повърхността на водата, ние изобщо няма да усетим как се движи такъв кораб, ако сме в каюта без илюминатор, тъй като всички предмети в кабината ще се движат успоредно с нас и кораба.
Движението на Земята около Слънцето
Докато Земята се върти около собствената си ос, тя също се върти около Слънцето от запад на изток обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа от северния полюс. На Земята е необходима една звездна година (около 365,2564 дни), за да направи едно пълно завъртане около Слънцето. Пътят на Земята около Слънцето се нарича земна орбитаи тази орбита не е идеално кръгла. Средното разстояние от Земята до Слънцето е приблизително 150 милиона километра, като това разстояние варира до 5 милиона километра, образувайки малка овална орбита (елипса). Точката от орбитата на Земята, която е най-близо до Слънцето, се нарича Перихелий. Земята преминава тази точка в началото на януари. Най-отдалечената от Слънцето точка от орбитата на Земята се нарича Афелион. Земята преминава тази точка в началото на юли.
Тъй като нашата Земя се движи около Слънцето по елиптичен път, скоростта по орбитата се променя. През юли скоростта е минимална (29,27 км/сек) и след преминаване на афелия (горната червена точка в анимацията) започва да се ускорява, а през януари скоростта е максимална (30,27 км/сек) и започва да забавя след преминаване перихелий (долна червена точка).
Докато Земята прави един оборот около Слънцето, тя изминава разстояние, равно на 942 милиона километра за 365 дни, 6 часа, 9 минути и 9,5 секунди, тоест ние се движим заедно със Земята около Слънцето със средна скорост 30 км в секунда (или 107 460 км в час), а в същото време Земята се завърта около собствената си ос веднъж на всеки 24 часа (365 пъти годишно).
Всъщност, ако разгледаме движението на Земята по-стриктно, то е много по-сложно, тъй като Земята се влияе от различни фактори: въртенето на Луната около Земята, привличането на други планети и звезди.
„Мечките търкат гърбовете си в оста на земята“, се казва в една известна песен... а за американския народен герой Дейви Крокет дори казват, че някога е фиксирал земната ос! Разбира се, разликата между поетичен образ и реалност е ясна за всеки и на никого не би му хрумнало да си представи земната ос под формата на някаква пръчка - като оста на колело или кълбо, върху която планетата е нанизана. Старата песен обаче е права за едно нещо: земната ос - тази въображаема линия, около която се върти Земята - наистина минава „някъде в този свят, където винаги е мразовито“, т.е. през северния и южния полюс на Земята.
Всеки, който е виждал глобуса, е забелязал, че оста, на която е нанизан, не стои вертикално, а е малко наклонена. Това отразява реалното състояние на нещата - оста на Земята наистина е наклонена спрямо въображаема вертикална линия, перпендикулярна на орбиталната равнина, с 23,5 градуса. защо стана така
Учените смятат, че в зората на живота на Слънчевата система в нея е имало много повече планети, отколкото сега, и повечето от тях са се движели в катастрофални орбити - т.е. така че сблъсъците бяха неизбежни. Нашата Майка Земя също го получи. Тя имаше по-голям късмет от много други планети - тя оцеля, но някои последствия от големи сблъсъци се случват. И това е не само наличието на сателит, но и наклонът на оста на въртене. Трябва да се каже, че Земята със своите 23,5 градуса все още има късмет - в резултат на такива сблъсъци с големи обекти Уран обикновено „падна на една страна“, оста му се отклонява с 98 градуса! Обръща се към Слънцето ту с единия полюс, ту с другия, ту с умерените ширини, ту с екватора...
Но да се върнем на нашата Земя. Този наклон на оста добър ли е или лош? Както показва практиката, въпросът не е толкова еднозначен... Веднъж попаднах на сайт в интернет, чиито създатели от името на някаква високоразвита цивилизация обещаха да „коригират“ наклона на земната ос ( Не прочетох повече, така че не знам колко пари са поискали за това )…под „корекция“ очевидно са имали предвид премахване на наклона - т.е. В резултат на този грандиозен проект оста трябваше да стои вертикално, перпендикулярно на орбиталната равнина. Какво би станало тогава?
Първо, нашите сезони ще изчезнат. В крайна сметка именно благодарение на наклона на земната ос северното и южното полукълбо последователно получават повече или по-малко енергия от Слънцето. Разбира се, все още ще има промени в температурата през цялата година, тъй като орбитата на Земята не е идеално кръгла, а елипсовидна, Земята или се приближава до Слънцето, или се отдалечава от него - но това не може да се нарече сезони като цяло - температурата на планетата би била сравнително стабилна... коя?
В умерените ширини - някъде на нивото на нашия септември или март - така че земеделието едва ли би било възможно. На полюсите нямаше да има полярен ден и полярна нощ - но щеше да има вечно „полярно ранно утро“. Може би поради постоянното нагряване полярният климат ще бъде малко по-малко суров, отколкото е, но според други изчисления би било невъзможно изобщо да се живее в райони близо до полюсите (някъде в района на Скандинавия). Като цяло нищо добро.
Или може би тези „ентусиасти“ са искали, напротив, да наклонят повече земната ос – с 45 градуса, например? Тогава, може би, климатът ще се подобри в полярните региони - но това няма да донесе голяма радост на останалата част от Земята: ледът ще започне масово да се топи! Може само да се гадае колко площи ще бъдат наводнени. Горещата климатична зона ще престане да бъде гореща - ще стане умерена - и умерената ще се присъедини към студената. В средната зона и в южната част на Русия и дори в Украйна ще има полярни дни и полярни нощи... като цяло не искам да реализирам този проект.
По-добре е да оставим оста на Земята такава, каквато е... особено след като тя все още не „стои неподвижна“. Всички сме виждали въртящ се връх - оста му не стои вертикално в едно положение, а постоянно описва кръг, това се нарича прецесия. И така, същото нещо се случва с оста на въртене на Земята. Това причинява периодични климатични промени (наречени на името на откривателя, те се наричат цикли на Миланкович), но те не могат да повлияят на живота ни - все пак продължителността на такъв цикъл е 25 800 години! Прецесията обаче може да е по-голяма - в този случай разликата в температурите между полукълбата ще бъде колосална, което ще доведе до чудовищни урагани... разбира се, човек може да си представи живи организми, които биха могли да се адаптират към такива условия, но проблемът е, че те няма да имат време да се адаптират: климатът ще се промени толкова бързо, че еволюцията няма да продължи! Така че можем само да се радваме за пореден път, че нашата ос на въртене е точно тази... Луната ни осигурява такава прецесия, така че ако сериозно започнем да търсим планета, към която да се преместим, определено ще трябва да попитаме дали има спътник, сравним с нашата Луна.
Все пак успяваме да усетим някои прояви на прецесия – разбира се, в исторически мащаб. Именно поради прецесията на земната ос сега звездното небе не изглежда съвсем така, както са го виждали вавилонските мъдреци - и секторите на зодиакалния пояс вече не съответстват напълно на зодиакалните съзвездия. Затова все по-често се чуват гласове, че всички хороскопи трябва да бъдат пренаписани. Едва ли си струва обаче да правите това: хороскопът - без значение как го съставяте - все още изключително рядко отговаря на реалността.