Движения Земли и их следствия.План: · Движение Земли вокруг оси. Географические следствия осевого вращения. · Движение Земли вокруг Солнца. Географические следствия годового движения. 1. Движение Земли вокруг оси. Земля одновременно вращается вокруг своей оси, обращается вокруг Солнца, около общего с Луной и около общего для всей Солнечной системы центров тяжести, в составе Солнечной системы перемещается вокруг ядра Галактики, а также движется вместе со всей Галактикой во Вселенной. Вокруг своей оси Земля вращается с Запада на Восток против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса, совершает полный оборот вокруг оси за 23 ч. 56 мин. Угловая скорость вращения всех точек одинакова. Неподвижными на поверхности Земли остаются 2 точки: географические полюсы. С наибольшей скоростью (464 м/сек) вращаются точки на линии экватора. Экватор – большой круг, образованный пересечением Земли на расстоянии, равном от обоих полюсов, плоскостью, перпендикулярной оси вращения. Если Землю мысленно пересечь плоскостями, параллельными экватору, то на земной поверхности появятся параллели – линии, имеющие направление запад-восток. Длина их от экватора к полюсам уменьшается, соответственно, уменьшается и линейная скорость их вращения. Линейная скорость вращения всех точек на одной параллели одинакова. При пересечении Земли плоскостями, проходящими через ось вращения Земли, на ее поверхности возникают меридианы (от лат. meridianus – полуденный) – линии, имеющие направление Север-Юг. Линейная скорость вращения всех точек на одном меридиане различна и от экватора к полюсам уменьшается. Осевое вращение Земли имеет очень важные следствия. Одно из важнейших следствий осевого вращения Земли – кажущееся отклонение тел от направления их движения. Всякое движущееся тело стремится сохранить направление (и скорость) движения относительно мирового пространства по закону инерции. Если же движение происходит относительно перемещающейся поверхности, в данном случае вращающейся Земли, то наблюдателю, связанному с этой поверхностью, кажется, что тело меняет направление своего движения. В действительности оно продолжает двигаться в западном направлении, не отклоняясь. Поверхность же под ним «уходит» в сторону, поворачиваясь. Отклоняющееся действие вращения Земли называется силой Кориолиса (1835). Сила Кориолиса направлена всегда перпендикулярно движению тела, вправо от направления движения, если оно против часовой стрелки, и влево, если оно по часовой стрелке. Эта сила зависит от скорости движения тела: чем быстрее движение, тем больше отклонение. Если направление движения тела совпадает с направлением оси вращения, отклонение равно нулю. Только на полюсах тела падают вертикально, не отклоняясь: направление движения падающего тела перпендикулярно направлению оси, поэтому отклонение наибольшее. Т.к. Земля вращается с запада на восток, то падающие тела должны отклоняться к востоку. Сила Кориолиса невелика, но ее непрерывное воздействие на перемещающееся вещество атмосферы и гидросферы имеет серьезнейшие последствия. Именно в ней причина возникновения вихрей разного масштаба (циклонов и антициклонов), существование систем воздушных и океанских течений. Время. Период осевого вращения Земли – сутки – естественная единица измерения времени. В практических целях используются средние солнечные сутки – 24 часа среднего солнечного времени. За начало суток принимают момент нижней кульминации ср. Солнца, т.е. полночь. Сутки начинаются одновременно на всем меридиане. Каждый меридиан имеет свое местное время, и чем восточнее он расположен, тем раньше начинаются сутки. Вращаясь, Земля за каждый час поворачивается на 15º, поэтому на меридианах, отстоящих друг от друга на 15º, местное время отличается на 1 час. Если расстояние между меридианами 1º, разница во времени – 4 мин. В качестве Всемирного времени принято время начального меридиана (гринвичского). Пользуются им в астрономии. Местное время неудобно из-за различий во времени соседних пунктов, поэтому ввели поясное время, разделив всю поверхность Земли на 24 часовых пояса, по 15º каждый. Его считают по среднему в данном поясе меридиану. Границы часовых поясов проведены не по меридиану, а с учетом политических, хозяйственных и прочих границ. Вращение Земли вокруг оси обуславливает быстрое перемещение солнечного освещения по земной поверхности с Востока на Запад – смену дня и ночи. Если бы земная ось была бы перпендикулярна плоскости орбиты, светораздельная плоскость делила бы все широты на 2 равные части, и на всех широтах день и ночь были бы всегда равны. При наклонном положении оси к плоскости земной орбиты день и ночь могут быть равны на всех широтах только в момент, когда земная ось лежит в светораздельной плоскости и светораздельная линия проходит через географические полюсы. Т.к. светораздельная линия при любом случае (когда оба полушария поворачиваются к Солнцу поочередно) не проходит через географические полюсы и делит все широты (кроме 0º) на две неравные части – освещенную и неосвещенную, день и ночь на всех широтах, кроме экватора, неравны.
· Движение Земли вокруг Солнца. Если смена дня и ночи определяется осевым вращением Земли, а неравенство их наклоном к орбите, то непрерывное изменение продолжительности дня и ночи на всех широтах, кроме экватора, - результат почти неизменного положения земной оси при обращении планеты вокруг Солнца. Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, причем расстояние до Солнца измеряется от 152 млн. км. в афелии (5 июля) до 147 млн.км. в перигелии (3 января). При средней скорости 29,8 км/сек Земля проходит всю орбиту – 940 млн.км. за 365 суток 6 часов 9 минут 9,6 сек. Этот промежуток называется Звездным годом (сидерическим). Годовое движение Земли вокруг Солнца можно наблюдать по непрерывному изменению положения Солнца на небе: изменяется полуденная высота Солнца (неодинаковая на разных широтах) и положение мест его восхода и захода. Видимый годовой путь Солнца – большой круг на небесной сфере – эклиптика – представляет собой сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Она наклонена под углом 23º27´ к небесному экватору – линии пересечения плоскости земной орбиты с небесной сферой. Эклиптика пересекает небесный экватор в точках весеннего и осеннего равноденствия, в моменты, когда солнце переходит из одного полушария в другое. Географическим следствием обращения Земли вокруг Солнца при определенном (наклонном) положении ее оси в пространстве – смена времен года. Второе географическое следствие этого обращения – это неравенство дня и ночи и изменение их продолжительности – результат движения вокруг Солнца и вокруг оси. Продолжительность времен года на Земле не остается постоянной. Причины изменения вызваны явлением, которое называется прецессия – результат неодинакового притяжения Солнцем и Луной Земли в разных ее частях. Земля вследствие ее полярного сжатия имеет некоторый избыток массы в экваториальном поясе. Плоскость экватора не совпадает с плоскостью земной орбиты. Солнце притягивает близлежащую к нему часть экваториального утолщения Земли сильнее, чем противоположную, стремясь повернуть плоскость земного экватора в плоскость эклиптики. Но Земля, как тело вращающееся, противостоит этому воздействию, и в результате ось ее вращения очень медленно описывает в пространстве около перпендикуляра к плоскости орбиты конус с вершиной в центре Земли. Наклон оси Земли к эклиптике при этом не меняется. Полный оборот ось вращения делает за 26 000 лет. Определенное положение Земли, по отношению к Солнцу, закономерно изменяющееся при ее движении, обуславливает расположение на ее поверхности современных поясов освещения, ограниченных линиями тропиков (23º27´ с. и ю. ш.), и полярных кругов (66º27´ с. и.ю.ш.). Пояса освещенности отличаются друг от друга высотой полуденного стояния Солнца и продолжительностью дня. Чем выше стоит Солнце под горизонтом, и чем продолжительнее освещение, тем больше тепла получит пояс. Между тропиками (сев. – Рака и южн. – Козерога) лежит жаркий пояс, в пределах которого Солнце 2 раза в году стоит в зените. На экваторе эти моменты разделены равными промежутками времени по 6 месяцев (21 марта и 23 сентября). На тропиках Солнце стоит в зените только один раз в году – в дни солнцестояний: на северном тропике – 22 июня, на южном тропике – 22 декабря. На экваторе день всегда равен ночи. В умеренных поясах, расположенных между тропиками и полярными кругами, Солнце не бывает в зените, но в течение 24 ч. Обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от времени года и широты. На полярных кругах Солнце поднимается над горизонтом не выше, чем на 47º. Одни сутки в году оно совсем не заходит за горизонт (день солнцестояния соотв. полушария) и одни сутки не появляется над горизонтом (день солнцестояния противоп. полушария). К северу и к югу от полярных кругов находятся холодные пояса. На полюсах Солнце полгода светит непрерывно, но самое высокое положение его над горизонтом всего 23,5º. Смена дня и ночи обуславливает суточный ритм в географической оболочке, проявляющийся в закономерных изменениях количества солнечной энергии, получаемой поверхностью, температуры, влажности воздуха, атмосферного давления, движения воздуха. На эти изменения четко реагируют организмы, в свою очередь влияющие на окружающую среду. Суточный ритм проявляется на фоне годового ритма, обусловленного сменой времени года. Ритмичность процессов – одна из важнейших особенностей ГО. С осевым вращением планеты связано образование приливной волны, ежесуточно обходящей Землю с востока на запад. Притяжение Земли другими телами Солнечной системы вызывает во всем теле планеты упругие деформации. Наиболее приливообразующее значение имеет притяжение Луны. Силы притяжения Луны направлены к ее центру. В системе Земля-Луна действуют и центробежные силы. Равнодействующее силы притяжения Луны и центробежной силы и есть приливообразующая сила.
|
