Наша планета постоянно находится в движении:

• вращение вокруг собственной оси, движение вокруг Солнца;
• вращение вместе с Солнцем вокруг центра нашей галактики;
• движение относительно центра Местной группы галактик и другие.

Движение Земли вокруг собственной оси

Вращение Земли вокруг оси (рис. 1). За земную ось принимают воображаемую линию, вокруг которой вращается . Эта ось отклонена на 23°27" от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Земная ось пересекается с земной поверхностью в двух точках — полюсах — Северном и Южном. Если смотреть с Северного полюса, то вращение Земли происходит против часовой стрелки или, как принято считать, с запада на восток. Полный оборот вокруг оси планета совершает за одни сутки.

Рис. 1. Вращение Земли вокруг своей оси

Сутки — единица измерения времени. Выделяют звездные и солнечные сутки.

Звездные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг оси по отношению к звездам. Они равны 23 ч 56 мин 4 с.

Солнечные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг своей оси по отношению к Солнцу.

Угол поворота нашей планеты вокруг своей оси на всех широтах одинаков. За один час каждая точка на поверхности Земли передвигается на 15° от ее первоначального положения. Но при этом скорость движения находится в обратно пропорциональной зависимости от географической широты: на экваторе она равна 464 м/с, а на широте 65° -только 195 м/с.

Вращение Земли вокруг оси в 1851 г. доказал в своем опыте Ж. Фуко. В Париже — в Пантеоне под куполом повесили маятник, а под ним круг с делениями. При каждом следующем движении маятник оказывался на новых делениях. Это может произойти только в том случае, если поверхность Земли под маятником поворачивается. Положение плоскости качания маятника на экваторе не изменяется, потому что плоскость совпадает с меридианом. Осевое вращение Земли имеет важные географические следствия.

При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании формы планеты и уменьшает силу притяжения.

Еще одним из важнейших следствий осевого вращения является образование поворотной силы - силы Кориолиса. В XIX в. она была впервые рассчитана французским ученым в области механики Г. Кориолисом (1792-1843) . Это одна из сил инерции, вводимых для учета влияния вращения подвижной системы отсчета на относительное движение материальной точки. Ее эффект кратко можно выразить так: всякое движущееся тело в Северном полушарии отклоняется вправо, а в Южном — влево. На экваторе сила Кориолиса равна нулю (рис. 3).

Рис. 3. Действие силы Кориолиса

Действие силы Кориолиса распространяется на многие явления географической оболочки. Ее отклоняющий эффект особенно заметен в направлении движения воздушных масс. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах — восточное. Аналогичное проявление силы Кориолиса обнаруживается в направлении движения океанических вод. С этой силой связана и асимметрия речных долин (правый берег обычно высокий в Севером полушарии, в Южном — левый).

Вращение Земли вокруг своей оси приводит также к перемещению солнечного освещения по земной поверхности с востока на запад, т. е. к смене дня и ночи.

Смена дня и ночи создает суточную ритмичность в живой и неживой природе. Суточный ритм тесно связан со световыми и температурными условиями. Хорошо известен суточный ход температуры, дневной и ночной бризы и т. д. Суточные ритмы происходят и в живой природе — фотосинтез возможен только днем, большинство растений раскрывают свои цветки в разные часы; одни животные активны днем, другие — ночью. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме.

Еще одно следствие вращения Земли вокруг своей оси — разница во времени в разных точках нашей планеты.

С 1884 г. был принят поясной счет времени, т. е. всю поверхность Земли разделили а 24 часовых пояса по 15° каждый. За поясное время принимают местное время среднего меридиана каждого пояса. Время соседних часовых поясов отличается на один час. Границы поясов проведены с учетом политических, административных и хозяйственных границ.

Нулевым поясом считается Гринвичский (по названию Гринвичской обсерватории под Лондоном), который проходит по обе стороны от нулевого меридиана. Время нулевого, или начального, меридиана считается Всемирным временем.

Меридиан 180° принят за международную линию измерения дат — условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.

Для более рационального использования летом дневного света в 1930 г. в нашей стране было введено декретное время, опережающее поясное на один час. Для этого стрелки часов были переведены на один час вперед. В связи с этим Москва, находясь во втором часовом поясе, живет по времени третьего часового пояса.

С 1981 г. в период с апреля по октябрь время переводят на один час вперед. Это так называемое летнее время. Оно вводится для экономии электроэнергии. Летом Москва опережает поясное время на два часа.

Время часового пояса, в котором расположена Москва, — московское.

Движение Земли вокруг Солнца

Вращаясь вокруг своей оси, Земля одновременно движется вокруг Солнца, обходя круг за 365 суток 5 ч 48 мин 46 с. Этот период называется астрономический год. Для удобства считается, что в году 365 дней, а через каждые четыре года, когда из шести часов «накопятся» 24 часа, в году бывает не 365, а 366 дней. Такой год называется високосным, а один день прибавляют к февралю.

Путь в пространстве, по которому Земля движется вокруг Солнца, называется орбитой (рис. 4). Орбита Земли имеет форму эллипса, поэтому расстояние от Земли до Солнца не постоянно. При нахождении Земли в перигелии (от греч.peri - возле, около иhelios - Солнце) — ближайшей к Солнцу точке орбиты — 3 января расстояние равно 147 млн км. В Северном полушарии в это время зима. Самое большое расстояние от Солнца в афелии (от греч. аро — вдали от иhelios - Солнце) — наибольшем расстоянии от Солнца — 5 июля. Оно равно 152 млн км. В это время в Северном полушарии лето.

Рис. 4. Движение Земли вокруг Солнца

Годовое движение Земли вокруг Солнца наблюдают по непрерывному изменению положения Солнца на небе — изменяются полуденная высота Солнца и положение его восхода и захода, меняется продолжительность светлой и темной частей суток.

При движении по орбите направление земной оси не меняется, она всегда направлена в сторону Полярной звезды.

В результате изменения расстояния от Земли до Солнца, а также благодаря наклону земной оси к плоскости ее движения вокруг Солнца на Земле наблюдается неравномерное распределение солнечной радиации в течение года. Так происходит смена времен года, которая характерна для всех планет, у которых наклон оси вращения к плоскости ее орбиты (эклиптики) отличается от 90°. Орбитальная скорость планеты в Северном полушарии выше в зимнее время и меньше в летнее. Поэтому зимнее полугодие длится 179, а летнее — 186 суток.

В результате движения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси к плоскости ее орбиты на 66,5° на нашей планете наблюдается не только смена времен года, но и изменение продолжительности дня и ночи.

Вращение Земли вокруг Солнца и смена времен года на Земле показаны на рис. 81 (дни равноденствия и солнцестояния в соответствии с временами года в Северном полушарии).

Только два раза в год — в дни равноденствия продолжительность дня и ночи на всей Земле практически одинакова.

Равноденствие — момент времени, в который центр Солнца при своем видимом годичном перемещении по эклиптике пересекает небесный экватор. Выделяют весеннее и осеннее равноденствия.

Наклон оси вращения Земли вокруг Солнца в дни равноденствий 20-21 марта и 22-23 сентября оказывается нейтральным по отношению к Солнцу, а обращенные к нему участки планеты равномерно освещены от полюса до полюса (рис. 5). Солнечные лучи на экваторе падают отвесно.

Самый длинный день и самая короткая ночь наблюдаются в день летнего солнцестояния.

Рис. 5. Освещение Земли Солнцем в дни равноденствия

Солнцестояние — момент прохождения центром Солнца точек эклиптики, наиболее удаленных от экватора (точек солнцестояния). Различают летнее и зимнее солнцестояния.

В день летнего солнцестояния 21-22 июня Земля занимает такое положение, при котором северный конец ее оси наклонен в сторону Солнца. И лучи падают отвесно не на экватор, а на северный тропик, широта которого равна 23°27" Круглые сутки освещенными оказываются не только приполюсные районы, но и пространство за ними до широты 66°33" (Полярный круг). В Южном полушарии в это время освещенной оказывается лишь та его часть, которая лежит между экватором и южным Полярным кругом (66°33"). За ним в этот день земная поверхность не освещается.

В день зимнего солнцестояния 21-22 декабря все происходит наоборот (рис. 6). Солнечные лучи уже отвесно падают на южный тропик. Освещенными в Южном полушарии оказываются участки, лежащие не только между экватором и тропиком, но и вокруг Южного полюса. Такое положение продолжается до дня весеннего равноденствия.

Рис. 6. Освещение Земли в день зимнего солнцестояния

На двух параллелях Земли в дни солнцестояния Солнце в полдень находится прямо над головой наблюдателя, т. е. в зените. Такие параллели называются тропиками. На Северном тропике (23° с.ш.) Солнце стоит в зените 22 июня, на Южном тропике (23° ю.ш.) — 22 декабря.

На экваторе день всегда равен ночи. Угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня там изменяются мало, поэтому смена времен года не выражена.

Полярные круги замечательны тем, что являются границами областей, где бывают полярные дни и ночи.

Полярный день — период, когда Солнце не опускается за горизонт. Чем дальше от Полярного круга у полюсу, тем длиннее полярный день. На широте Полярного круга (66,5°) он длится всего одни сутки, а на полюсе — 189 суток. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга полярный день наблюдается 22 июня — в день летнего солнцестояния, а в Южном полушарии на широте южного Полярного круга — 22 декабря.

Полярная ночь длится от одних суток на широте Полярных кругов до 176 суток на полюсах. Во время полярной ночи Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга это явление наблюдается 22 декабря.

Нельзя не отметить такое чудесное явление природы, как белые ночи. Белые ночи — это светлые ночи в начале лета, когда вечерняя заря сходится с утренней и всю ночь длятся сумерки. Наблюдаются они в обоих полушариях на широтах, превышающих 60°, когда центр Солнца в полночь опускается за горизонт не более чем на 7°. В Санкт-Петербурге (около 60° с.ш.) белые ночи продолжаются с 11 июня по 2 июля, в Архангельске (64° с.ш.) — с 13 мая по 30 июля.

Сезонный ритм в связи с годовым движением прежде всего сказывается на освещенности земной поверхности. В зависимости от изменения высоты Солнца над горизонтом на Земле выделяют пять поясов освещенности. Жаркий пояс лежит между Северным и Южным тропиками (тропиком Рака и тропиком Козерога), занимает 40 % земной поверхности и отличается наибольшим количеством приходящего от Солнца тепла. Между тропиками и Полярными кругами в Южном и Северном полушариях находятся умеренные пояса освещенности. Здесь уже выражены сезоны года: чем дальше от тропиков, тем короче и прохладнее лето, тем длиннее и холоднее зима. Полярные пояса в Северном и Южном полушариях ограничены Полярными кругами. Здесь высота Солнца над горизонтом в течение года низкая, поэтому количество солнечного тепла минимально. Для полярных поясов характерны полярные дни и ночи.

В зависимости от годового движения Земли вокруг Солнца находятся не только смена времен года и связанная с ними неравномерность освещенности земной поверхности по широтам, но и значительная часть процессов в географической оболочке: сезонная смена погоды, режим рек и озер, ритмика в жизни растений и животных, виды и сроки сельскохозяйственных работ.

Календарь. Календарь — система исчисления длительных промежутков времени. В основе этой системы лежат периодические явления природы, связанные с движением небесных светил. В календаре используют астрономические явления — смену времен года, дня и ночи, изменение лунных фаз. Первый календарь был египетский, созданный в IV в. до н. э. С 1 января 45 г. Юлий Цезарь ввел Юлианский календарь, которым пользуется до сих пор Русская Православная Церковь. Вследствие того что продолжительность юлианского года больше астрономического на 11 мин 14 с, к XVI в. накопилась «ошибка» в 10 суток — день весеннего равноденствия наступал не 21 марта, а 11 марта. Эта ошибка была исправлена в 1582 г. указом Папы Римского Григория XIII. Счет дней был передвинут на 10 суток вперед, и день после 4 октября предписывалось считать пятницей, но не 5, а 15 октября. День весеннего равноденствия вновь был возвращен на 21 марта, и календарь стал называться Григорианским. Он был введен в России в 1918 г. Однако он тоже имеет ряд недостатков: неодинаковая продолжительность месяцев (28, 29, 30, 31 день), неравенство кварталов (90, 91, 92 дня), несогласованность чисел месяцев по дням недели.

При движении Земли вокруг Солнца воображаемая ось Земли остается все время наклоненной под углом в 66,5 о к плоскости земной орбиты. Эти два фактора – наклон оси и движение Земли вокруг Солнца – приводят к смене времен года. Наклон оси обусловливает различный угол падения солнечных лучей, а следовательно, различное поступление солнечной радиации на земную поверхность и неодинаковую продолжительность дня и ночи. Со сменой времен года связана сезонная ритмика природы.

Рассмотрим положение Земли в наиболее характерные сроки. Например, наклон оси 21 марта и 23 сентября (в дни весеннего и осеннего равноденствия) оказывается нейтральным по отношению к Солнцу 1 . При этом оба полушария Земли (и северное и южное) освещены Солнцем одинаково. На всех широтах в эти сроки продолжительность дня и ночи равна 12 часам. В дни весеннего и осеннего равноденствия солнечные лучи на экваторе падают отвесно, т.е. Солнце в полдень на экваторе занимает зенитальное положение.

22 июня (день летнего солнцестояния) Земля занимает такое положение, что северный конец ее оси наклонен в сторону Солнца, при этом северное полушарие освещено максимально. Солнечные лучи падают отвесно уже не на экватор, а на северный тропик (тропик Рака), широта которого 23,5 о с.ш. Таким образом, 22 июня Солнце в полдень бывает в зените над северным тропиком. На 66,5 о северной широты (Северный Полярный круг) 22 июня наблюдается полярный день, т.е. Солнце ровно одни сутки не заходит за горизонт. Круглые сутки освещенными оказываются не только широта Полярного круга, но и все пространство к северу от него вплоть до Северного полюса.

На 66,5 о южной широты (Южный Полярный круг) и к югу от него до Южного полюса 22 июня полярная ночь. В северном полушарии 22 июня является самым длинным днем в году, а в южном, наоборот, самым коротким.

22 декабря (день зимнего солнцестояния) все происходит наоборот. Солнечные лучи уже отвесно падают на южный тропик (тропик Козерога). На широте Южного Полярного круга и к югу от него – полярный день, а на широте Северного Полярного круга и к северу от него – полярная ночь. Земля расположена так, что южное полушарие больше освещено, чем северное. 22 декабря в северном полушарии самый короткий день в году, а в южном соответственно – самый длинный.

На Земном шаре можно выделить пять поясов освещенности, границами которых являются тропики и полярные круги. Тропический пояс (занимает 40% земной поверхности) характеризуется тем, что в любой его точке Солнце в полдень бывает два раза в год в зените, на самих тропиках – один; на северном тропике 22 июня, на южном – 22 декабря. В течение всего года в тропическом поясе разница между долготой дня и продолжительностью ночи незначительная, сумерки короткие. Времена года практически отсутствуют.

Два пояса умеренных (занимают 52% земной поверхности). Здесь имеются ощутимые контрасты в продолжительности дня и ночи в зависимости от сезона. Сумерки продолжительны. Летом Солнце находится высоко над горизонтом (особенно вблизи тропиков), хотя зенительного положения не достигает; летний день очень длинный (особенно вблизи полярных кругов), но полярного дня не бывает. Соответственно, зимой Солнце низко над горизонтом, зимний день очень короткий. Четко выражена смена четырех времен года.

Два полярных пояса занимают 8% земной поверхности. Для них характерны следующие черты: летом – полярный день, длящийся от одних суток на широте полярного круга до полугода на полюсе, соответственно, зимой – полярная ночь с аналогичной продолжительностью. Сезоны года выражены слабо: очень холодная длинная зима и короткое холодное лето.

Кроме того, что Земля вращается вокруг Солнца, она вращается еще и вокруг своей оси (суточное вращение). Направление вращения – с запада на восток, если смотреть с Полярной звезды. Один оборот вокруг своей оси Земля совершает за 23 ч. 56 мин. 4 сек. – 1 сутки). Каждая точка земной поверхности, кроме полюсов, описывает окружность в течение суток большей или меньшей величины, если считать, что ось неподвижна. В результате этого нам кажется, что небесные тела движутся с востока на запад. Экспериментальным доказательством вращения Земли вокруг оси служит опыт с маятником Фуко. С осевым вращением Земли связано несколько географических следствий:

сжатие Земли с полюсов;

смена дня и ночи, с которой связана суточная ритмика природы;

возникновение силы Кориолиса. При любом движении во вращающейся системе эта сила направлена перпендикулярно оси вращения. Благодаря силе Кориолиса, ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах – восточное (пассатное). Аналогичное проявление силы Кориолиса обнаруживается в направлении движения океанических вод. Кориолисовой силой объясняется и закон Бэра-Бабине, согласно которому правые берега рек северного полушария круче левых, а в южном полушарии ситуация противоположная.

Движение Земли вокруг Солнца происходит по орбите, имеющей приблизительно форму эллипса. Скорость движения Земли - около 30 км в секунду. Полный оборот Земля совершает за 365,26 суток. Это время называется звездным годом. Ось Земли постоянно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. При движении Земли вокруг Солнца ось не меняет своего положения. Поэтому каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года. В разные периоды года полушария Земли получают одновременно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что служит причиной смены времен года. На экваторе солнечные лучи падают почти под одинаковым углом в течение всего года, поэтому времена года там мало отличаются друг от друга. Это объясняется шарообразностью нашей Земли. В умеренных же широтах времена года сильно отличаются друг от друга. Это объясняется не только шарообразностью Земли, но и различными положениями планеты в течение всего года, что определяется наклоном оси вращения Земли к орбите и влияет на изменение угла падения солнечного луча на протяжении всего года.

Продолжительность дня и ночи на разных широтах Северного полушария в разные времена года

Двигаясь вокруг Солнца, Земля вращается в то же время вокруг своей оси с запада на восток с полным оборотом в течение звездных суток или за 23 часа 56 минут 4,0905 секунд. С этим движением на Земле связана смена дня и ночи. На освещенной Солнцем стороне - день, на противоположной стороне - ночь. Только на полюсе нет обычного деления времени на дни и ночи, так как около полугода Солнце не опускается за горизонт и столько же времени не восходит. Только осенью и весной в этих широтах возможно наблюдать смену дня и ночи.

Представление об изменении продолжительности дня и ночи на разных широтах можно получить, рассмотрев рисунок.

Одно из следствий вращения Земли вокруг оси - отклонение движущихся тел в Северном полушарии вправо, в Южном - влево. Оно вызывается действием силы Кориолиса, основанной на законе инерции. По нему каждое тело стремится сохранить направление и скорость своего движения, а вращающаяся Земля тем временем перемещается, что и вызывает отклонение в направлении движущегося тела. Сила Кориолиса оказывает отклоняющее действие на движение воздуха и в

Эти уравнения позволяют вычислять характеристики вращения Земли - координаты полюса и скорость вращения Земли. Если же массы льда неизвестны, но имеются данные о нестабильностях вращения Земли, то можно решить обратную задачу: по координатам полюса и скорости вращения вычислить ежегодные значения масс льда в Антарктиде, Гренландии и воды в Мировом океане. К сожалению, мы не смогли сопоставить...

Породы. При этом толщина коры становится меньше и в среднем составляет 10-15 км. Особенно тонкой кора становится в глубоководных впадинах (4-5 км). Аномальное гравитационное поле Земли отражает суммарное действие гравитирующих масс, расположенных на различных глубинах в земной коре и верхней мантии. Несмотря на сложную...

Более прозаично связаны с периодическими колебаниями физических систем и воздействием на них сторонних сил, имеющих также физическую природу. Итак, природные катаклизмы вызываются периодическими колебаниями системы атмосфера – океан – Земля под воздействием Солнца (прецессия), неравномерности прогрева атмосферы (воздействие воздушных масс на Землю), неравномерным прогревом океана (океанические...

В последовательности спектра (красная, оранжевая, желтая, зеленая, голубая, синяя, фиолетовая), однако цвета почти никогда не бывают чистыми, поскольку полосы взаимно перекрываются. Как правило, физические характеристики радуг существенно различаются, поэтому и по внешнему виду они весьма разнообразны. Их общей чертой является то, что центр дуги всегда располагается на прямой, проведенной от...

Земля совершает полный оборот вокруг оси за 23 ч 56 мин. 4 с. Угловая скорость всех точек на ее поверхности одинакова и составляет 15 град / ч. Линейная скорость их зависит от того расстояния, которое точки должны пройти за период их суточного вращения. С наибольшей скоростью вращаются точки на линии экватора (464 м / с). Точки же, которые совпадают с Северным и Южным полюсами, остаются практически неподвижными. Таким образом, линейная скорость точек, лежащих на одном меридиане, уменьшается от экватора к полюсам. Именно неодинаковой линейной скоростью точек на разных параллелях объясняется проявление отклоняющей действия вращения Земли (так называемой силы Кориолиса) справа в Северном полушарии и влево - в Южной относительно направления их перемещения. Отклоняющая действие особенно сказывается на направлении воздушных масс и морских течений.

Сила Кориолиса действует только на тела, движущиеся она пропорциональна их массе и скорости движения и зависит от широты, на которой расположена точка. Чем больше угловая скорость, тем больше сила Кориолиса. Отклоняющая сила вращения Земли с широтой растет. ее величину можно рассчитать по формуле

где m - масса; v - скорость тела, движущегося; w - угловая скорость вращения Земли; j - широта данной точки.

Вращение Земли вызывает быструю смену дня и ночи. Суточное вращение создает особый ритм в развитии физико-географических процессов и природы в целом. Одним из важных последствий суточного вращения Земли вокруг оси являются приливы и отливы - явление периодического колебания уровня океана, которое вызывается силами притяжения Солнца и Луны. Большая из этих сил месячная, а потому она и определяет основные черты приливных явлений. Приточные явления имеют место и в земной коре, но здесь они не превышают 30-40 см, тогда как в океанах в отдельных случаях достигают 13 м (Пенжинская губа) и даже 18 м (залив Фанди). Высота водных выступов на поверхности океанов составляет около 20 см, и они дважды в сутки оббегают океаны. Крайнее положение уровня воды в конце притока называется полной водой, в конце оттока - малой водой; разница этих уровней называется величиной прилива.

Механизм приливных явлений достаточно сложный. Основная их суть состоит в том, что Земля и Луна - единственная система в вращательном движении вокруг общего центра тяжести, который лежит внутри Земли на расстоянии примерно 4800 км от ее центра (рис. 10). Как и на всякую плоть, вращающийся на систему Земля - Луна действуют две силы: притяжение и центробежная. Соотношение этих сил на разных сторонах Земли неодинаково. На стороне Земли, обращенной к Луне, силы притяжения Луны крупнее центробежные силы системы, и их равнодействующая направлена к Луне. На стороне Земли, противоположной Луне, центробежные силы системы крупнее силы притяжения Луны, а их равнодействующая направлена от него. Эти равнодействующая и является припливоутворюючимы силами, они вызывают повышение воды на противоположных сторонах Земли.

Рис. 10.

Вследствие того, что Земля совершает суточное вращение в поле этих сил, а Луна движется вокруг нее, приточные волны пытаются двигаться в соответствии с положением Луны, поэтому в каждом районе океана в течение 24 ч 50 мин. дважды происходит прилив и дважды отлив. Ежедневное отставание на 50 мин. обусловлено опережающим движением Луны по его орбите вокруг Земли.

Солнце также вызывает на Земле приливы, хотя и втрое меньшей высоты. Они накладываются на лунные приливы, меняя их характеристики.

Несмотря на то, что Солнце, Земля и Луна находятся почти в одной плоскости, они непрерывно меняют свое взаимное расположение на орбитах, поэтому соответственно изменяется их приточный влияние. Дважды за месячный цикл - в новый (молодой) месяц и полнолуние - Земля, Луна и Солнце оказываются на одной линии. В это время приливные силы Луны и Солнца совпадают и возникают необычно высокие, так называемые сигизийни приливы. В первой и третьей четвертях Луны, когда приливные силы Солнца и Луны направлены под прямым углом друг к другу, они оказывают противоположное влияние и высота лунных приливов оказывается меньше примерно на одну треть. Эти приливы называются квадратурными.

Проблема использования колоссальной энергии приливов и отливов давно привлекала внимание человечества, но решение ее началось со строительства приливных электростанций (ПЭС) только сейчас. Первая ПЭС вступила в строй во Франции в 1960 г.. В России в 1968 было построено Кислогубская ПЭС на берегу Кольского залива. В районе Белого моря, а также в дальневосточных морях Камчатки запроектировано построить еще несколько ПЭС.

Приточные волны постепенно замедляют скорость вращения Земли, потому что они движутся во встречном направлении. Поэтому земные сутки становится длиннее. Подсчитано, что только по причине водных притоков за каждые 40 тыс. Лет сутки увеличивается на 1 с. Миллиард лет назад сутки на Земле составляла всего 17 часов. Через миллиард лет сутки продлится 31 час. А через несколько миллиардов лет Земля будет повернутой к Луне все время одной стороной, так же, как сейчас Луна к Земле.

Некоторые ученые считают, что взаимодействие Земли с Луной - одна из основных причин первичного разогрева нашей планеты. Приточный трения заставляет Луна удаляться от Земли со скоростью около 3 см / год. Эта величина сильно зависит от расстояния между двумя телами, которая сейчас составляет 60,3 радиуса Земли.

Если предположить, что поначалу Земля и Луна находились значительно ближе, то, с одной стороны и припливотворна сила должна быть больше. Приливная волна создает в теле планеты внутреннее трение, которое сопровождается выделением теплоты,

С вращением Земли вокруг своей оси связана ее прочность, которая зависит от угловой скорости суточного вращения планеты. Вращение порождает центробежную силу, прямо пропорциональна квадрату угловой скорости. Сейчас центробежная сила на экваторе, где она наибольшая, равен лишь 1/289 силы земного притяжения. В среднем Земля имеет 15-кратный запас прочности. Солнце - 200-кратный, а Сатурн - только 1,5-кратный в связи с быстрым вращением вокруг своей оси. Его кольца образовались, возможно, вследствие более быстрого вращения планеты в прошлом. Выдвигалась гипотеза, что и Луна образовалась в результате отрыва в районе Тихого океана части массы Земли в связи с ее быстрым вращением. Впрочем, после изучения образцов лунных пород эту гипотезу было отклонено, но то, что форма Земли изменяется в зависимости от скорости ее вращения, не вызывает у специалистов никаких сомнений.

С суточным вращением Земли связаны такие понятия, как звездный, солнечный, поясной и местное время, линия перемены дат и т. Время является основной единицей для определения времени, в течение которого происходит видимое вращение небесной сферы против часовой стрелки. Заметив на небе начальную точку, отчисляют от нее угол поворота, по которому вычисляют время, прошедшее. Звездный час отсчитывают с момента верхней кульминации точки весеннего равноденствия, в которой эклиптика пересекается с экватором. Им пользуются при астрономических наблюдениях. Солнечное время (настоящий, или истинный, средний) отсчитывают с момента нижней кульминации центра диска Солнца на меридиане наблюдателя. Местное время - это среднее солнечное время в каждом пункте Земли, который зависит от долготы данного пункта. Чем восточнее находится пункт на Земле, тем больше в нем местный время (каждые 15 ° долготы дают разницу во времени на 1 час), а чем дальше на запад, тем время меньше.

Земную поверхность условно разделен на 24 часовых пояса, на территории которых время считается равным времени центрального меридиана, то есть меридиана, проходящего через середину пояса.

В густонаселенных регионах пределы поясов проходят по границам государств и административных районов, иногда они совпадают с естественными границами: руслами рек, горными хребтами и тому подобное. В первом часовом поясе время на один час больше время нулевого пояса, или среднего солнечного времени Гринвичского меридиана, во втором поясе - на 2:00 и т. Д.

Поясное время, который разделяет планету на 24 часовых пояса, был введен во многих странах мира в 1884 p. И хотя его концентрация не устранило всех недоразумений, связанных с счетом времени (вспомним хотя бы недавние острые дискуссии в некоторых регионах Украины по поводу введения на ее территории вместо московского киевского времени, то есть времени второго часового пояса, в котором наша страна, собственно, и находится), все же система часовых поясов стала общепринятой на планете. Ведь поясное время не только мало отличается от местного, он также удобным при пользовании в далеких по географическому долготой путешествиях. В связи с этим будет уместно вспомнить одну интересную историю, которая неожиданно случилась с участниками первого кругосветного путешествия при ее завершении.

В конце 1522 узкими улицами испанского города Севильи шла необычная процессия: 18 моряков экспедиции Ф. Магеллана, только вернулись в родную гавань после дальней океанической путешествия. Люди были крайне истощены во время почти трехлетнего плавания. Впервые прошли они вокруг земного шара, совершили подвиг. Но победителей не были похожи. В дрожащих от слабости руках несли горящие свечи и медленно направлялись к собору, чтобы замолить невольный грех, которого допустили в долгом плавании...

В чем провинились первопроходцы планеты? Когда "Виктория" на обратном пути приблизилась к островам Зеленого Мыса, на берег была отправлена шлюпка за продуктами и свежей водой. Моряки вскоре вернулись на корабль и сообщили изумленной команде: на суше этот день почему-то считают четвергом, хотя по судовым журналом - среда. При возврате в Севилью они окончательно поняли, что потеряли в своем корабельном счета сутки! А это значит, что совершили большой грех, потому что отмечали все религиозные праздники на день раньше, чем этого требовал календарь. В этом и покаялись в соборе.

Каким же образом опытные мореплаватели потеряли сутки? Надо сразу сказать "что никакой ошибки в счете дней они не сделали. Дело в том, что земной шар вращается вокруг своей оси с запада на восток и через сутки совершает один оборот. Экспедиция Ф. Магеллана двигалась в противоположном направлении с востока на запад и с три года кругосветного путешествия она тоже сделала полный оборот вокруг земного оси, но в направлении, противоположном направлению вращения Земли, а это значит, что путешественники сделали на один оборот меньше, чем все человечество на Земле. И не потеряли сутки, а выиграли ее. Если бы экспедиция двигалась не на запад, а на восток, то в судовом журнале было бы записано на одни сутки больше, чем у всех людей. Астроном экспедиции Ф. Магеллана Антонио Пигафетта догадывался, что в разных местах земного шара в один и тот же момент время разный. А так оно и должно быть, ведь Солнце восходит не одновременно для всей планеты. Это означает, что на каждом меридиане существует местным временем, начало которого отсчитывается с того момента, когда Солнце находится низкое под горизонтом, то есть находится в так называемой нижний кульминации. Однако люди в своей повседневной деятельности не обращают на это внимания и ориентируются на поясное время, отвечающий местном времени срединного меридиана соответствующего часового пояса.

Но распределение земного шара на часовые пояса все же не решает всех проблем, в частности проблемы рационального использования светлого периода. Поэтому в последнее воскресенье марта во многих странах, в том числе в Украине, стрелки часов переводят на один час вперед, а в конце октября вновь возвращают на поясное время. Переход на летнее время позволяет более экономично расходовать топливно-энергетические ресурсы. Кроме того, это дает возможность людям больше времени работать и отдыхать в условиях естественного освещения, а для сна использовать наиболее темное время суток.

В практическом распределении часовых поясов на нашей планете специфическими являются пространства, через которые условно проходит линия перемены дат. Эта линия проходит в основном в открытом океане по географическому меридиану 180 ° и несколько отклоняется там, где она пересекает острова или отделяет различные государства. Сделано это во избежание определенных календарных неудобств для людей, которые их населяют. При пересечении линии с запада на восток дата повторяется, при движении в обратном направлении один день со счета исключается. Интересно, что в Беринговом проливе между Чукоткой и Аляской есть два острова, которые разделяет линия перемены дат: остров Ратманова, что принадлежит России, и остров Крузенштерна, который принадлежит СЕЛА. Преодолев расстояние в несколько километров между двумя островами, можно попасть... во вчерашний день, если вы плывете с острова Ратманова, или в завтрашний, когда направляетесь в противоположном направлении.

Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 дней 6 часов 9 минут и 9 секунд. 21 марта и 23 сентября наклон земной оси нейтрален по отношению к Солнцу(дни равноденствия).21 июня Земля занимает такое положение, при котором ее ось северным концом 22 декабря, в день зимнего солнцестояния, отвесные лучи падают на южный тропик, а северные полярные страны, начиная от Северного полярного круга, не освещаются. На Южном полярном круге и далее к полюсу Солнце круглые сутки находится выше линии горизонта. Так продолжается до дня весеннего равноденствия - 21 марта.

Пояса освещения

Всего насчитывается 13 поясов освещения. Экваториальный пояс располагается по обе стороны от экватора. день и ночь здесь почти всегда равны, сумерки очень короткие, смены времен года нет. Тропические пояса: продолжительность дня и ночи изменяется от 10,5 до 13, 5 часов; сумерки короткие, есть два сезона года, мало отличающиеся по температуре. Субтропические пояса: Продолжительность дня и ночи для крайних широт колеблется от 9 часов до 14 часов. Сумерки непродолжительные, часто выражены зима и лето, слабее выражены весна и осень. Умеренные пояса: Четко выражены все четыре времени года (весна, лето, осень, зима). Зима и лето приблизительно равны. Пояса летних ночей и коротких зимних дней: выражены все четыре времени года, зима длиннее лета. Субполярные пояса. Полярные пояса: времена года совпадают с днем и ночью.

Движение двойной планеты Земля-Луна и приливное трение

Всемирное тяготение уравновешивается всемирным отталкиванием. Суть тяготения (гравитации) заключается в том, что все тела притягиваются друг к другу пропорционально их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Отталкивание – это центробежная сила, возникающая при вращении и обращении небесных тел. Земля и Луна взаимно притягиваются, но Луна не может упасть на Землю, т. к. она вращается вокруг Земли и тем самым стремится от нее уйти. Равновесие притяжения и отталкивания справедливо для центров планет. Однако оно не распространяется на отдельные точки поверхности Земли. Поэтому происходят приливы и отливы. Взаимодействующая двух сил – силы притяжения и центробежной силы – и есть приливообразующая сила. Лучше всего приливы выражены в Мировом океане.

АТМОСФЕРА

Атмосфера – газовая оболочка Земли. В настоящее время атмосфера состоит из следующих компонентов: Азот – 78, 08 %, Кислород – 20, 94 %, Аргон - 0, 93 %, Углекислый газ – 0, 03 %,Прочие газы – 0, 02 %. Атмосфера состоит из следующих слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. В географическую оболочку входят только тропосфера и нижняя часть стратосферы. Средняя мощность тропосферы составляет примерно 11 км. Над тропосферой располагается тропопауза, представляющая собой тонкий переходный слой мощность около одного километра. Над тропопаузой находится стратосфера. Стратосфера начинается на 8 км над полюсами и 16-18 км над экватором. Над нагретым слоем верхней атмосферы, после стратопаузы, т. е. выше 55 км, лежит мезосфера, простирающаяся до высоты 80 км. В ней температура вновь падает до – 90 0С. На высотах от 80 до 90 км находится мезопауза с постоянной температурой – около 1800 С. Над мезопаузой расположена термосфера, простирающаяся до 800 - 1 000 км. Выше 1 000 км начинается внешняя атмосфера, или экзосфера, простирающаяся до 2 000 – 3 000 км. Тропосферу и нижнюю стратосферу называют нижней атмосферой, а все более высокие слои – верхней атмосферой.

Солнечная радиация

Солнечная радиация – это вся совокупность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Солнечная радиация несет свет и тепло. Интенсивность солнечной радиации необходимо измерять в первую очередь за пределами атмосферы, т. к. при прохождении через воздушную сферу она преобразуется и ослабевает. Интенсивность солнечной радиации выражается солнечной постоянной. Солнечная постоянная – это поток солнечной энергии за 1 минуту на площадь сечением в 1 см2, перпендикулярную солнечным лучам и расположенную вне атмосферы. Солнечная постоянная, вопреки своему названию, не остается постоянной. Она изменяется в связи с изменением расстояния от Солнца до Земли в процессе движения Земли по орбите. Как бы ни были малы эти колебания, они всегда сказываются на погоде и климате.