Куляста, однак, це не ідеальна куля. Через обертання планета трохи сплюснута біля полюсів, таку постать прийнято називати сфероїдом чи геоїдом — «подібним до землі».
Земля величезна, її розмір важко уявити. Основні параметри нашої планети такі:
- Діаметр - 12570 км
- Довжина екватора - 40076 км.
- Довжина будь-якого меридіана – 40008 км.
- Загальна площа поверхні Землі - 510 млн. км2.
- Радіусу полюсів – 6357 км.
- Радіусу екватора - 6378 км.
Земля одночасно обертається навколо сонця та навколо власної осі.
Земля обертається навколо похилої осі із заходу Схід. Половина земної кулі висвітлюється сонцем, там у цей час день, друга половина перебуває у тіні, там ніч. Завдяки обертанню Землі відбувається зміна дня та ночі. Один оберт навколо своєї осі Земля робить за 24 години - добу.
Через обертання відбувається відхилення рухомих потоків (річок, вітрів) у північній півкулі - вправо, а в південній - вліво.
Обертання Землі навколо Сонця
Навколо сонця Земля обертається круговою орбітою, повний оборот відбувається за 1 рік. Земна вісь не вертикальна, вона нахилена під кутом 66,5 ° до орбіти, цей кут залишається постійним під час всього обертання. Головним наслідком цього обертання є зміна пір року.
Розглянемо крайні точки обертання Землі навколо Сонця.
- 22 грудня- День зимового сонцестояння. Найближче до сонця (сонце знаходиться в зеніті) в цей момент знаходиться південний тропік – тому в південній півкулі літо, у північній – зима. Вночі південні півкулі короткі, на південному полярному колі 22 грудня день триває 24 години, ніч не настає. У північній півкулі все, навпаки, на північному полярному колі ніч триває 24 години.
- 22 червня- день літнього сонцестояння. Найближче до сонця знаходиться північний тропік, у північній півкулі літо, у південній – зима. На південному полярному колі ніч триває 24 години, але в північному ніч зовсім не настає.
- 21 березня, 23 вересня— дні весняного та осіннього рівнодень Найближче до сонця знаходиться екватор, день дорівнює ночі в обох півкулях.
Дуже багато звичних нам з дитинства особливостей життя є результатом процесів космічного масштабу. Зміна дня і ночі, пори року, тривалість періоду, протягом якого Сонце перебуває над горизонтом, пов'язані з тим, як і з якою швидкістю обертається Земля, з особливостями її пересування в космосі.
Уявна лінія
Ось будь-якої планети — умоглядна конструкція, створена для зручності опису руху. Якщо подумки провести лінію через полюси, це й буде вісь Землі. Обертання навколо неї — один із двох основних рухів планети.
Вісь не складає з площиною екліптики (площиною навколо Сонця) 90º, а відхиляється від перпендикуляра на 23º27". Вважається, що планета обертається із заходу на схід, тобто проти годинникової стрілки. Саме таким виглядає її рух навколо осі, якщо спостерігати його на Північному полюс.
Незаперечний доказ
Колись вважалася, що наша планета нерухома, а зірки, закріплені на небі, обертаються довкола неї. Досить тривалий час історія нікого не цікавило, з якою швидкістю Земля звертається по орбіті чи навколо осі, оскільки самі поняття «вісь» і «орбіта» не вкладалися в наукові знання періоду. Експериментальний доказ факту постійного руху Землі навколо осі було отримано в 1851 Жаном Фуко. Воно остаточно переконало всіх, хто позаминулого століття ще сумнівався в цьому.
Досвід був проведений під куполом якого розмістили маятник і коло з поділами. Розгойдуючись, маятник при кожному новому русі зміщувався на кілька поділів. Подібне можливе лише за умови обертання планети.
Швидкість
Наскільки швидко обертається Земля навколо осі? Однозначна відповідь на це питання дати досить важко, оскільки швидкість різних географічних точок неоднакова. Чим ближче місцевість до екватора, тим вище. У районі Італії значення швидкості, наприклад, оцінюється 1200 км/год. У середньому планета за годину долає 15º.
Зі швидкістю обертання Землі пов'язана тривалість доби. Відрізок часу, протягом якого наша планета робить один оберт навколо осі, визначається двома способами. Для визначення так званих зоряних або сидеричних діб як систему відліку вибирається будь-яка зірка, крім Сонця. Вони тривають 23 години 56 хвилин та 4 секунди. Якщо ж за відправну точку береться наше світило, то добу називають сонячною. Їхня величина в середньому становить 24 години. Вона дещо змінюється залежно від становища планети щодо світила, яке впливає і швидкість обертання навколо осі і те, з якою швидкістю Земля звертається по орбіті.
Навколо центру
Другий найважливіший рух планети - це її "кружіння" орбітою. Постійне переміщення по трохи витягнутої траєкторії відчувається людьми найчастіше після зміни пір року. Те, з якою швидкістю Земля рухається навколо Сонця, виражається для нас насамперед в одиницях виміру часу: один оборот займає 365 днів 5 годин 48 хвилин 46 секунд, тобто астрономічний рік. Точна цифра наочно пояснює, чому кожні чотири роки у лютому з'являється додатковий день. Він являє собою суму накопичених за цей час годинника, який не увійшов до прийнятих 365 діб року.
Особливості траєкторії
Як зазначалося, те, з якою швидкістю Земля звертається по орбіті, пов'язані з характеристиками останньої. Траєкторія руху планети відрізняється від ідеального кола, вона трохи витягнута. У результаті Земля наближається до світила, то віддаляється від нього. Коли планету та Сонце поділяє мінімальну відстань, таке положення називається перигелієм. Максимальне видалення відповідає афелію. Перше припадає на 3 січня, друге – на 5 липня. І для кожної з цих точок питання: "З якою швидкістю обертається Земля по орбіті?" - має свою відповідь. Для афелію це 29,27 км/сек, для перигелію — 30,27 км/сек.
Тривалість дня
Те, з якою швидкістю обертається Земля по орбіті, і загалом рух планети навколо Сонця мають низку наслідків, що визначають багато нюансів нашого життя. Наприклад, ці переміщення позначаються тривалості дня. Сонце постійно змінює своє становище на небі: зміщуються точки сходу і заходу, стає дещо іншою висота світила над горизонтом опівдні. В результаті змінюється тривалість дня та ночі.
Збігаються ці дві величини лише в рівнодення, коли центр Сонця перетинає небесний екватор. Нахил осі при цьому виявляється нейтральним по відношенню до світила, і його промені прямовисно падають на екватор. Весняне рівнодення припадає на 20-21 березня, осіннє - на 22-23 вересня.
Сонцестояння
Один раз на рік день досягає свого максимуму за тривалістю, а за півроку — мінімуму. Ці дати прийнято називати сонцестоянням. Літнє припадає на 21-22 червня, а зимове – на 21-22 грудня. У першому випадку наша планета так розташовується до світила, що північний край осі дивиться у напрямку Сонця. В результаті промені прямовисно падають на і висвітлюють всю область за Полярним колом. У Південній півкулі при цьому, навпаки, сонячні промені досягають лише області між екватором та Полярним колом.
Під час зимового сонцестояння події протікають так само, тільки півкулі змінюються ролями: висвітлюється Південний полюс.
Пори року
Положення на орбіті впливає як на те, з якою швидкістю Земля рухається навколо Сонця. Внаслідок зміни відстані, що відокремлює від світила, а також нахилу осі планети протягом року нерівномірно розподіляється сонячна радіація. А це, у свою чергу, стає причиною зміни пір року. Причому тривалість зимового та літнього півріччя різна: перше становить 179 діб, а друге — 186. До цієї розбіжності призводить той самий нахил осі щодо площини екліптики.
Пояси освітленості
Акруга Землі по орбіті має і ще один наслідок. Річний рух призводить до зміни положення Сонця над горизонтом, внаслідок чого на планеті утворилися пояси освітленості:
Спекотні розташовуються на 40% території Землі, між Південним та Північним тропіком. Як відомо з назви, сюди приходить найбільше тепла.
Помірні пояси між Полярним колом і Тропиками характеризуються вираженою зміною сезонів.
Полярні пояси, що розміщуються за полярними колами, відрізняються низькою температурою протягом усього року.
Рух планет загалом і, зокрема, те, з якою швидкістю Земля звертається орбітою, впливають і інші процеси. Серед них перебіг річок, зміна сезонів, певні ритми життя рослин, тварин та людини. Крім того, обертання Землі через свій вплив на освітленість і температуру поверхні впливає на сільськогосподарські роботи.
Сьогодні те, яка швидкість обертання Землі, її відстань до Сонця, та інші особливості, пов'язані з рухом планети, вивчаються в школі. Однак, якщо замислитися, вони абсолютно неочевидні. Коли подібна думка спадає на думку, хочеться від душі подякувати тим ученим і дослідникам, які багато в чому лише завдяки своєму неабиякому розуму змогли відкрити закономірності космічного життя Землі, описати їх, а потім довести і пояснити решті світу.
Протягом дуже довго люди думали, що наша планета має сплющену форму і лежить на 3-х китах. Людина не може помітити її обертання, перебуваючи на ній самій. Причина цього у розмірах. Вони мають велике значення! Розміри людини надто мізерні по відношенню до розмірів земної кулі. Час йшов уперед, наука прогресувала, а разом із нею і уявлення людей про власну планету.
Чого ж ми прийшли сьогодні? Чи правда те, що, а не навпаки? Які ще астрономічні знання у цій галузі мають силу? Про все по порядку.
По своїй осі
Сьогодні нам відомо, що бере одночасну участь у двох видах свого руху: Земля обертається навколо Сонця і власною уявною осі. Так, саме осі! Наша планета має уявну лінію, яка «пронизує» поверхню землі в двох її полюсах. Проведіть подумки вісь у небо, і вона пройде поряд із Полярною зіркою. Саме тому ця точка завжди здається нам нерухомою, а небо ніби обертається. Ми думаємо, що рухаються зі сходу на захід, проте зазначимо, що це нам тільки здається! Такий рух – видимий, оскільки це відображення справжнього навернення планети – по осі.
Добове обертання триває рівно 24 години. Іншими словами, за одну добу земна куля виконує одне повноцінне коло по своїй осі. Кожна із земних точок спочатку проходить освітлену сторону, потім – темну. А за добу все знову повторюється.
Для нас це виглядає як постійна зміна днів і ночей: ранок – день – вечір – ранок… Якби планета таким чином не оберталася, то на боці, зверненому до світла, був би вічний день, а на протилежному – вічна ніч. Який жах! Добре, що це не так! Загалом, із добовим обертанням ми розібралися. Тепер давайте дізнаємося, скільки разів Земля обертається довкола Сонця.
Сонячний «хоровод»
Цього ми також не помітимо неозброєним поглядом. Але це явище можна відчути. Всі ми чудово знаємо, теплі та холодні пори року. Але що спільного між ними та рухами планети? Та все у них спільне! Земля обертається навколо Сонця за триста шістдесят п'ять діб або за рік. Крім цього, наша земна куля – учасник та інших рухів. Наприклад, разом із Сонцем і своїми «колегами»-планетами Земля рухається щодо власної галактики - Чумацького Шляху, що у свою чергу, що рухається щодо своїх «колег» - інших галактик.
Важливо знати, що у всьому Всесвіті нічого нерухомого не буває, все тече і змінюється! Зазначимо, що видимий нами рух небесного світила - це лише відображення обертової планети.
А чи вірна теорія?
Сьогодні багато людей намагаються довести протилежне: вони вважають, що не Земля обертається навколо Сонця, а навпаки, небесне світило навколо земної кулі. Деякі вчені говорять про спільний рух Землі та Сонця, що відбувається щодо один одного. Можливо, колись світові вчені уми перевернуть «з ніг на голову» всі відомі сьогодні наукові уявлення про космос! Отже, всі крапки над «і» розставлені, і ми з вами дізналися, що навколо Сонця (зі швидкістю, до речі, приблизно 30 кілометрів на секунду), причому повний оборот вона робить за 365 діб (або 1 рік), водночас своєї осі наша планета обертається протягом доби (24 години).
Ще в давнину, спостерігаючи зоряне небо, люди помітили, що вдень сонце, а на нічному небі - майже всі зірки - час від часу повторюють свій шлях. Це наводило на думку, що для цього явища є дві причини. Або відбувається на тлі нерухомого зоряного неба, або небо обертається навколо Землі. Клавдій Птолемей, видатний давньогрецький астроном, вчений і географ, ніби вирішив це питання, переконавши всіх, що обертаються Сонце та небо навколо нерухомої Землі. Незважаючи на те, що не могла пояснити багатьох із цим змирилися.
Геліоцентрична система, заснована на іншій версії, завойовувала своє визнання в довгій і драматичній боротьбі. Загинув на багатті Джордано Бруно, старий Галілей визнав "правоту" інквізиції, але "... все-таки вона крутиться!"
Сьогодні обертання Землі навколо Сонця вважається цілком доведеним. Зокрема, рух нашої планети навколосонячною орбітою доводиться аберацією зоряного світла і паралактичним зміщенням з періодичністю, що дорівнює одному році. Сьогодні встановлено, що напрямок обертання Землі, точніше її барицентру, по орбіті збігається з напрямком її обертання навколо осі, тобто відбувається із заходу на схід.
Є безліч фактів, що говорять про те, що Земля рухається у просторі дуже складною орбітою. Обертання Землі навколо Сонця супроводжується її рухом навколо осі, прецесією, нутаційними коливаннями та стрімким польотом разом із Сонцем по спіралі в межах Галактики, яка також не стоїть на місці.
Обертання Землі навколо Сонця, як і інших планет, проходить еліптичною орбітою. Тому одного разу на рік, 3 січня, Земля знаходиться максимально близько від Сонця і один раз, 5 липня, віддаляється від нього на найбільшу відстань. Різниця між перигелієм (147 млн. км) та афелієм (152 млн. км), порівняно з відстанню від Сонця до Землі, дуже мала.
Рухаючись навколосонячною орбітою, наша планета робить 30 км за секунду, і оборот Землі навколо Сонця завершується протягом 365 д. 6 год. Це - так званий сидеричний, або зоряний, рік. Для практичної зручності прийнято рахувати 365 днів на рік. "Додаткові" 6 годин за 4 роки в сумі дають 24 години, тобто ще одну добу. Ось (набігли, зайва) доба і додають до лютого раз на 4 роки. Тож у нашому календарі 3 роки включають 365 днів, а високосний – четвертий рік, що містить 366 днів.
Вісь власного обертання Землі розташована під нахилом до орбітальної площини 66,5°. У зв'язку з цим протягом року промені сонця падають на кожну точку земної поверхні під ін.
ними кутами. Таким чином, у різні пори року точки на різних отримують в один і той же час неоднакову кількість світла та тепла. Через це в помірних широтах пори року мають різко виражений характер. У той же час, протягом усього року сонячні промені на екваторі падають на землю під однаковим кутом, тому і пори року там незначно відрізняються один від одного.
Незалежно від того, що постійні пересування нашої планети звичайним чином невідчутні, різноманітні наукові факти давно довели, що планета Земля переміщається своєю, строго певною траєкторією як навколо самого Сонця, а й навколо власної осі. Саме цим обумовлюються маса природних явищ, що спостерігаються людьми щодня, таких, наприклад, як зміна часу дня та ночі. Навіть у цю секунду, читаючи ці рядки, ви перебуваєте в постійному русі, який обумовлений переміщенням рідної планети.
Непостійний рух
Цікаво, що швидкість самої Землі не є постійною величиною, з причин, які вченим, на жаль, до цього часу не вдалося пояснити, однак, достеменно відомо, що кожен із століть Земля дещо уповільнює швидкість свого звичайного обертання на величину, рівну приблизно 0, 0024 секунд. Вважається, що подібна аномалія безпосередньо пов'язана з якимось місячним тяжінням, що зумовлює припливи та відливи, на які і наша планета також витрачає значну частку своєї енергії, яка і «гальмує» її індивідуальне обертання. Так звані приливні виступи, що рухаються зазвичай у напрямку, протилежному ходу Землі, зумовлюють виникнення деяких сил тертя, які, відповідно до законів фізики, є основним гальмуючим чинником такої мошної космічної системи, як Земля.
Звичайно, ніякої осі насправді немає, це уявна пряма, яка допомагає робити розрахунки.
За одну годину, вважається, Земля робить оберт у 15 градусів. За скільки вона обертається навколо осі повністю, здогадатися неважко: 360 градусів – за одну добу о 24 годині.
Доба о 23 годині
Зрозуміло, що Земля обертається навколо своєї осі за звичні людям 24 години - звичайні земні добу, а точніше - за 23 години хвилин і майже 4 секунди. Рух відбувається незмінно із західної частини на східну і ніяк інакше. Неважко обчислити, що за таких умов швидкість на екваторі сягатиме близько 1670 кілометрів на годину, поступово знижуючись при наближенні до полюсів, де плавно переходить до нуля.
Неозброєним оком виявити обертання, яке здійснюється Землею з такою гігантською швидкістю, не можна, адже разом із людьми рухаються і всі навколишні предмети. Усі планети сонячної системи здійснюють подібні рухи. Так, наприклад, Венера має набагато меншу швидкість руху, саме тому її доба відрізняється від земної більш ніж у двісті сорок три рази.
Найшвидшими з відомих сьогодні планет вважаються Юпітер і планета Сатурн, які здійснюють свій повний поворот навколо осі за десять і десять з половиною годин відповідно.
Потрібно відзначити, що обертання Землі навколо своєї осі - вкрай цікавий і непізнаний факт, що потребує подальшого пильного вивчення вчених усього світу.