Содержание
Осевое вращение земли
Земля вращается запада на восток против часовой стрелки, совершая полный оборот за сутки. Средняя угловая скорость вращения, т.е угол, на который смещается точка на земной поверхности, для всех широт одинакова и составляет 15 ° за 1 час. Линейная скорость, т.е путь ,проходимый точкой в единице времени ,зависит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там скорость равна нулю. На экваторе точка проходит наибольший путь и имеет наибольшую скорость 455м/с. Скорость на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая.
Доказательством вращения Земли является фигура самой планеты, наличие сжатия земного эллипсоида. Сжатие возникает при участии центробежной силы, развивающейся в свою очередь на вращающейся планете. Любая точка на Земле находится под воздействием земного притяжения и центробежной силы. Равнодействующая этих сил направлена к экватору, оттого Земля в экваториальном поясе выпукла, у полюсов имеет сжатие.
К географическим следствиям осевого вращения Земли относятся возникновение силы Кориолиса, суточный ритм в географической оболочке.
Приливные выступы, образованные в теле Земли (в литосфере, океаносфере и атмосфере) притяжением Луны и Солнца, превращаются в приливную волну, которая обходит кругом земного шара, перемещаясь навстречу его вращению, т. е. с востока на запад. Прохождение гребня волны через какое-нибудь место создает здесь прилив, прохождение впадины — отлив. В течение лунных суток (24 час. 50 мин.) бывает два прилива и два отлива.
Наибольшее географическое значение имеют морские приливы и отливы: они приводят к правильно чередующимся затоплениям и осушениям низменных побережий, подпору воды в низовьях рек и возникновению приливо-отливных течений. Средняя высота прилива в открытом океане около 20 см, колебания уровня моря у берегов, зависящие от приливов и отливов, несколько больше, но обычно не превышают 2 м, хотя в отдельных случаях доходят до 13 м (Пенжинская губа) и даже до 18 м (залив Фанди).
Важным следствием осевого вращения Земли является кажущееся отклонение тел, движущихся в горизонтальном направлении, от направления их движения. По закону инерции, всякое движущееся тело стремится сохранить направление (и скорость) своего движения относительно Мирового пространства. Если движение происходит относительно перемещающейся поверхности, например вращающейся Земли, наблюдателю на Земле кажется, что тело отклонилось. В действительности тело продолжает двигаться в заданном направлении.
Сила Кориолиса возрастает от экватора к полюсам, она способствует образованию атмосферных вихрей, оказывает влияние на отклонение морских течений, благодаря ей подмываются правые берега рек в Северном полушарии левые берега -в Южном полушарии.
В районах, удаленных от экватора, наиболее важной для вполне установившегося движения воздуха является чаще всего сила Кориолиса. Рассмотрим частицу воздуха в северном полушарии, двигающуюся из области высокого давления в область низкого давления благодаря силе градиента давления. Предположим, что изобары представляют собой прямые линии, а трение отсутствует.
Рис.3.4 Движение частицы воздуха по силе Кориолиса
Сила Кориолиса будет поворачивать частицу воздуха вправо, а сумма силы градиента давления (СГД) и силы Кориолиса (СК) будет увеличивать скорость. По мере возрастания скорости частицы сила Кориолиса, пропорциональная скорости и, также будет возрастать, а значит, будет возрастать и ее отклоняющее действие. В точке, где частица начинает двигаться перпендикулярно СГД, СК и СГД действуют в противоположных направлениях, и результирующая сила будет зависеть от того, какая из них окажется больше. Если это СГД, ускорение будет направлено влево от движения, возрастет скорость и возрастет и сила Кориолиса, что заставит частицу сместиться в обратном направлении. Если большей окажется сила Кориолиса, она заставит частицу отклониться больше вправо, ее скорость уменьшится, а значит, уменьшится сила Кориолиса, что вынудит частицу вернуться назад. В результате может установиться равновесие, если СГД остается постоянной в течение всего времени, пока частица движется перпендикулярно ей, а СК в точности равна ей по величине и противоположна по направлению. В этом случае частица не испытывает ускорения, и движение называют геострофическим. Соответствующий ветер дует параллельно изобарам так что в северном полушарии область высокого давления остается справа от него. В южном полушарии, наоборот, область высокого давления остается слева. Эти утверждения составляют суть сформулированного в XIX в. закона Бейс-Балло, который гласит: если стать лицом к ветру в северном полушарии, то низкое давление будет справа от вас, в южном — слева от вас.
Суточное вращение Земли неравномерно: в августе оно быстрее, в марте — медленнее (разность в длине суток при этом около 0,0025 сек.). Периодические его изменения связаны с сезонными переменами циркуляции атмосферы, смещением центров высокого и низкого атмосферного давления; например, зимой избыточное давление холодных масс воздуха на Евразию составляет 5•10 12 т, летом вся эта масса возвращается на океан. Колебания скачкообразные, нерегулярные (вследствие которых продолжительность суток может измениться до 0,0034 сек.) стимулируются перемещением масс внутри Земли. Приближение масс к оси вращения или удаление их от оси влечет соответственно ускорение или замедление суточного вращения. Пульсации скорости вращения Земли могут быть вызваны и климатическими изменениями, влекущими за собой перераспределение водных масс на поверхности, например переход значительной части гидросферы в твердую фазу.
Наиболее интересен, однако, вековой ход изменения скорости вращения. Эффект торможения этой скорости приливной волной, бегущей навстречу вращению Земли, оказывается сильнее эффекта увеличения скорости от гравитационного сжатия и уплотнения внутренних частей планеты. В результате, продолжительность суток на Земле возрастает каждые 40 000 лет на 1 с. (по другим данным—на 0,64 с. за тот же период).
Эти величины следует иметь в виду при палеогеографических построениях. Если взять первое значение (1 с. в 40 000 лет), легко подсчитать, что 500 млн. лет назад, т. е. на рубеже кембрия и ордовика, сутки были немногим длиннее 20 час, а 1 млрд. лет назад (в протерозое) —17 час. В последнем случае субтропические максимумы атмосферного давления, лежащие ныне на широтах ±32°, должны были располагаться на параллелях ±22°, т. е. быть тропическим максимумом, со всеми вытекающими отсюда последствиями для общего характера атмосферной циркуляции на Земле. Через 1 млрд лет продолжительность суток возрастет до 31 час (т.к в году останется только 283 дня). В конце концов вследствие приливного торможения Земля окажется повернутой к Луне всё время одной стороной, как это уже произошло с Луной по отношению к Земле, и земные сутки станут равными лунному месяцу.
Еще во II веке до н.э. греческий астроном Гиппарх обнаружил, что точка весеннего равноденствия медленно перемещается относительно звезд навстречу годичному движению Солнца. Благодаря тому, что равноденствие наступает раньше, чем Солнце совершает полный оборот по эклиптике, явление получило название предварения равноденствий или прецессии. Величина этого смещения за год называется постоянной прецессии и по современным данным составляет около 50″.
Прецессионное движение земной оси в основном вызвано притяжением Луны и Солнца. Если бы Земля была шаром, то он притягивался бы Луной и Солнцем силами, приложенными к его центру. Но поскольку Земля сплюснута к полюсам, то на экваториальную выпуклость будет действовать сила, стремящаяся повернуть Землю таким образом, чтобы ее экваториальная плоскость проходила через притягивающее тело. Из-за действия этой силы создается опрокидывающий момент. Солнце в течении года дважды отходит от плоскости земного экватора на угол е ~ 23°26′, а удаление Луны дважды в месяц может достигать 28°36′. Однако сравнительно быстрое осевое вращение Земли создает гироскопический эффект, благодаря которому отклонение происходит в направлении, перпендикулярном действующей силе. Подобный эффект наблюдается у вращающегося гироскопа — при действии внешней силы его ось начинает описывать в пространстве конус, тем более узкий, чем быстрее вращение.
Рис.3.5Схема образования опрокидывающего момента, действующего на Землю со стороны Солнца и Луны. Силы, действующие на экваториальную выпуклость (в точках А и В), разложены на компоненты, параллельные направлению на возмущающее тело из центра Земли О, и компоненты, перпендикулярные плоскости земного экватора (AA’ и BB’). Последние и выступают в роли опрокидывающих сил
В отношении Земли в роли основной внешней силы выступает притяжение Солнца, которое и вызывает основную часть смещения земной оси с периодом 26 000 лет. Поскольку период вращения узлов орбиты Луны составляет 18.6 лет, то с таким же периодом меняются и пределы изменения угла отклонения Луны от плоскости земного экватора, что и проявляется в виде нутаций с тем же периодом. Величину прецессии и нутации можно было бы вычислить теоретически, но для этого не хватает данных о распределении масс внутри Земли, и поэтому ее приходится определять из наблюдений положений звезд в разные эпохи.
От угловой скорости вращения зависит «прочность» нашей планеты. Центробежная сила на экваторе составляет 1/289 силы земного притяжения. При ускорении вращения Земли в 17 раз центробежная сила увеличилась бы в 172 =289 раз, тела на экваторе потеряли бы свою тяжесть и мог бы произойти отрыв от Земли части вещества . Очевидно, Земля застрахована от подобной судьбы своим 17-кратным запасом прочности, которая к тому же постепенно растет из-за уменьшения скорости вращения и, следовательно, ослабления центробежной силы.
Смена дня и ночи создает суточный ритм в географической оболочке, он проявляется в живой и неживой природе: в суточном ходе всех метеорологических элементов — температуре, влажнели, давлении; таяние горных ледников происходит днем; фотосинтез происходит днем, на свету, многие растения раскрывается в разные часы суток. Человек тоже живет по часам; в определенные часы у него падает работоспособность, Повышается температура тела и давление.
Период обращения Луны на орбите — около 28 дней, за это время она возвращается в прежнее место. А что при этом происходит у нас под ногами? Все знают о морских приливах и отливах. Вода притягивается гравитационной силой Луны, и такая волна следует по поверхности морей и океанов вслед за Луной. Но ведь гравитация действует отдельно на каждый атом и молекулу, притягивая их. Просто на воде это виднее из-за её однородности в огромных масштабах и текучести. Каждая частца нашего организма тоже испытывает приливы и отливы гравитационной силы. Жидкая кровь особенно. И все циклы жизнедеятельности организма привязаны к периоду обращения Луны. Предполагают, что Луна специфически влияет на состояние вегетативной нервной системы и на такие важные структуры головного мозга, как мозжечок, гипоталамус, эпифиз. Отмечают, что при полнолунии возрастают работоспособность человека и возбудимость его нервной системы, повышается раздражительность, а при новолунии наблюдается обратная картина (слабость, снижение активности, творческих сил и способностей) и как следствие этого прослеживается связь настроения людей со сменой лунных фаз.
Частицы твёрдой Земли тоже испытывают циклическое воздействие гравитационной силы. Если текучая вода притягивается к Луне на несколько метров, то твёрдая земля растягивается по направлению к Луне на полметра и на несколько сантиметров вбок.
На северном полюсе Земли Солнце приблизительно полгода бывает незаходящим, а полгода — невосходящим светилом. Около 21 марта Солнце здесь появляется над горизонтом (восходит) и вследствие суточного вращения небесной сферы описывает кривые, близкие к окружности и почти параллельные горизонту, поднимаясь с каждым днем все выше и выше. В день летнего солнцестояния (около 22 июня) Солнце достигает максимальной высоты hmax = + 23° 27′. После этого Солнце начинает приближаться к горизонту, высота его постепенно уменьшается и после дня осеннего равноденствия (после 23 сентября) оно скрывается под горизонтом (заходит). День, длившийся полгода, кончается и начинается ночь, которая длится также полгода. Солнце, продолжая описывать кривые, почти параллельные горизонту, но под ним, опускается все ниже и ниже, В день зимнего солнцестояния (около 22 декабря) оно опустится под горизонт на высоту hmin = — 23° 27′, а затем снова начнет приближаться к горизонту, высота его будет увеличиваться, и перед днем весеннего равноденствия Солнце снова появится над горизонтом. Для наблюдателя на южном полюсе Земли (j = — 90°) суточное движение Солнца происходит подобным же образом. Только здесь Солнце восходит 23 сентября, а заходит после 21 марта, и поэтому когда на северном полюсе Земли ночь, на южном — день, и наоборот.
Форма Земли зависит от размеров планеты, распределения в ней плотностей и от скорости осевого вращения. Ни один из этих факторов нельзя назвать стабильным.
Вследствие глубинного сжатия Земли радиус ее сокращается примерно на 5 см в столетие, значит, делается меньше и объем Земли. Однако это вековое уменьшение носит пульсирующий характер, потому что его на время прерывают периоды расширения Земли, вызываемые огромным количеством тепла, освобождаемого сокращением радиуса.
Описанные выше процессы отражаются и на скорости вращения Земли: при укорочении радиуса эта скорость возрастает, при удлинении — замедляется. Следовательно, при вековой тенденции к уменьшению объема планеты вековая тенденция изменения скорости ее вращения должна идти в сторону ускорения этого вращения. Но так как в дело вмешивается еще один (и притом весьма мощный) фактор — приливное торможение, то в конечном итоге скорость вращения Земли систематически становится меньше. А это означает ослабление в вековой перспективе полярного сжатия Земли.
Следствием осевого вращения Земли является
Вращение Земли вокруг собственной оси
Наша планета вращается вокруг собственной оси с запада на восток, то есть против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса). Ось — это условная прямая линия, пересекающая земной шар в районе Северного и Южного полюсов, т.е. полюса имеют фиксированное положение и «не участвуют» во вращательном движении, в то время как все другие точки расположения на земной поверхности вращаются, причём линейная скорость вращения на поверхности земного шара зависит от положения по отношению к экватору — чем ближе к экватору, тем линейная скорость вращения выше (поясним, что угловая скорость вращения любого шара одинакова в различных его точках и измеряется в рад/сек, мы обсуждаем скорость перемещения объекта, находящегося на поверхности Земли и она тем выше, чем более объект удалён от оси вращения).
Например, на средних широтах Италии скорость вращения составляет примерно 1200 км/ч, на экваторе она максимальна и составляет 1670 км/ч, тогда как на полюсах она равна нулю. Следствиями вращения Земли вокруг своей оси являются смена дня и ночи и видимое движение небесной сферы.
2. Следствия осевого вращения Земли
Важнейшими географическими следствиями являются смена дня и ночи, отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса) и возможность построения системы географических координат. Смена дня и ночи обусловлена вращением Земли в параллельных лучах Солнца, при этом всегда половина земного шара освещена (день), другая не освещена (ночь). Смена дня и ночи обуславливает суточный ритм многих процессов и явлений на Земле.
Благодаря силе Кориолиса все движущиеся тела (воздух, вода, ракеты, снаряды и др.) в северном полушарии отклоняются вправо, в южном – влево. Поэтому правые берега рек, склоны речных долин в северном полушарии преимущественно крутые, обрывистые. Действие силы Кориолиса сказывается на направлении океанических течений (Гольфстрима, Куросио) и ветров (западные ветры умеренных широт, пассаты).
На поверхности Земли есть две замечательные точки, не участвующие во вращении планеты – северный и южный полюсы, опираясь на которые оказалось возможным построить стройную единую систему географических координат: сеть меридианов и параллелей.
Из-за неравномерного движения Земли на орбите солнечные сутки нельзя использовать для измерения точного времени. В практике пользуются средним солнечным временем. Его определяют по среднему Солнцу – воображаемой точке, которая равномерно проходит по небесному экватору свой путь за год. Средние солнечные сутки равны 24 средним солнечным часам, которые делятся на минуты и секунды. За начало средних солнечных суток принимают момент нижней кульминации среднего Солнца, т.е. полночь.
Времена суток – утро, день, ночь, вечер на разных меридианах начинаются в разное время, но на одном меридиане – одновременно. Новые сутки начинаются на 180 долготы, которая называется линией перемены дат. Каждый меридиан имеет свое местное время, и чем восточнее он расположен, тем раньше на нем начинаются сутки. На меридианах, отстоящих друг от друга на 15 местное время отличается на 1 час, а между соседними, отстоящими друг от друга на 1 — на 4 мин.
Согласованная деятельность людей требует согласованного счета времени, и еще в XIX веке введено поясное время. Земная поверхность разделена на 24 часовых пояса, каждый из которых включает 15 долготы. В каждом часовом поясе счет ведется по местному времени его среднего меридиана, которое одновременно называют поясным временем. В 1930 г. декретом правительства СССР в целях более рационального использования светового дня стрелки часов были переведены на 1 час вперед (декретное время). На летние месяцы во многих странах вводится летнее время, когда стрелки часов переводятся на 1 час вперед.
Для астрономических работ целесообразно пользоваться всемирным (мировым) временем (гринвичского меридиана).
Притяжение Земли другими телами Солнечной системы вызывает во всем теле планеты упругие деформации (в атмосфере, гидросфере, литосфере). Наибольшее влияние оказывает Луна (в 2,17 раз больше, чем Солнце) и Солнце. Если приливообразующие силы, вызываемые Луной и Солнцем складываются, что бывает в момент сизигии (полнолуние, новолуние), то высота приливов наибольшая: в открытом океане до 77 см, у берегов высота возрастает. Максимальна высота прилива в заливе Фанди, до 18 м. В момент квадратуры (первая и последняя четверть Луны) высота приливов невысока, т. к. в этом случае из приливообразующей силы, создаваемой Луной, вычитается сила, вызываемая Солнцем.
Земные приливы порождают приливное трение. Благодаря большой скорости вращения Земли, приливные выступы смещены относительной прямой, соединяющей центры Земли и Луны, при этом ближайший к Луне выступ (избыток массы) замедляет скорость вращения Земли, а дальний ускоряет ее. Поскольку тормозящее влияние сильнее, то в целом скорость вращения Земли замедляется. Сутки в догеологическую стадию Земли (4,5 млрд. лет назад) были равны 2 часам, 500 млн. лет назад – 20 часам. Замедление составляет 0,001 сек. за 100 лет.
Список рекомендуемой литературы.
Савцова Т.М. Общее землеведение, М.,2003, стр. 50-54
Мильков Ф.Н. «Общее землеведение», М., 1990, стр. 62-64
Любушкина С.Г Общее землеведение, М.,2004, стр. 22-25
Географические следствия движения Земли
Предыдущая1234567
Географические следствия движения Земли — явления, вызванные разными видами движения Земли и оказывающие влияние на форму Земли, природные процессы и жизнь человека: смена дня и ночи, смена времен года, отклонение движения тел под воздействием ускорения Кориолиса, приливы, отливы и др.
8.Осевое вращение Земли Как и другие планеты Солнечной системы, Земля участвует одновременно в нескольких видах движения. Вместе с Солнечной системой Земля делает один оборот вокруг центра Галактики за галактический год (около 230 млн. лет), а вокруг общего с Луной центра масс она обращается за 27,32 суток. Однако гораздо больше все живущие на Земле ощущают её суточное вращение вокруг оси и годовое движение по орбите вокруг Солнца. С вращением Земли связаны естественные единицы измерения времени.Земля вращается вокруг оси с запада на восток, т. е. против часовой стрелки, если смотреть на Землю с Полярной звезды (с Северного полюса), делая полный оборот за сутки или 24 часа.Для учета влияния вращения подвижной системы отсчета (каковой является Земля) на относительное движение тела в физике вводят специальную силу инерции — силу Кориолиса (по имени французского ученого Г. Кориолиса). На Земле это явление, которое правильнее называть ускорением Кориолиса, проявляется в том, что все тела, движущиеся относительно земной поверхности в Северном полушарии получают ускорении, направленное вправо, а в Южном — влево от направления их движения. Ускорение Кориолиса влияет на направление движения воздушных масс, морских течений, вызывает подмыв соответствующих берегов рек. На экваторе ускорение Кориолиса равно нулю, а к полюсам нарастает.
Время полного оборота Земли вокруг земной оси относительно звезд, между двумя последовательными кульминациями (наиболее высоким положением какой-либо звезды) называют звездными сутками и используют при астрономических наблюдениях. Звездные сутки равны 23 ч 56 мин. Однако употребляя термин сутки — обычно имеют в виду равные 24 часам солнечные сутки — время полного оборота Земли вокруг оси относительно Солнца. Поскольку Земля вращается вокруг оси в том же направлении, в котором движется вокруг Солнца, за солнечные сутки она совершает оборот чуть более, чем на 360° и солнечные сутки длиннее звездных.Для измерения времени всю поверхность земного шара разделили на 24 часовых пояса по 15° каждый и пользуются поясным временем — т. е. местным временем среднего меридиана каждого пояса. Границы поясов приспосабливаются к государственным или административным границам, естественным рубежам. За нулевой принят пояс, по середине которого проходит гринвичский меридиан, его время называется всемирным. Счет поясов ведется на восток, и в соседних поясах время отличается на 1 ч. Например столица Австралии г. Канберра живет по местному времени меридиана 150° в. д., на 10 часов сдвинутому вперед относительно всемирного. По 180-му меридиану проходит линия перемены дат, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.Смена дня и ночи создает суточную ритмику живой и неживой природы, связанную с изменениями световых и термических условий. Наиболее яркие проявления такой ритмики — суточный ход температуры и влажности, дневной и ночной бризы и горно-долинные ветры, оживление днем зеленых растение (поскольку только на свету возможен фотосинтез) и ночная жизнь многих хищников, летучих мышей и бабочек. Социальная жизнь человека тоже подчиняется суточному ритму. Осевое вращение Земли позволяет выделить полюса — неподвижные точки, которые используют при построении на шаре градусной сети из параллелей и меридианов.
9. Отклоняющее действие вращения Земли и его влияние на процессы в географической оболочке (примеры).Осевое вращение Земли.Земля вращается с запада на восток против часовой стрелки, совершая полный оборот за сутки. Средняя угловая скорость вращения, т.е. угол, на который смещается точка на земной поверхности, для всех широт одинакова и составляет 15° за 1 ч. Скорость на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая.
Главным физическим доказательством вращения Земли служит маятник Фуко. Согласно законам физики, качающееся тело сохраняет неизменной плоскость своего качания относительно Мирового пространства. Если поместить под маятник круг с делениями, то окажется, что по отношению к Земле положение плоскости меняется, т.е. Земля поворачивается вокруг своей оси. Если маятник повесить над полюсом Земли, то ее вращение не будет оказывать никакого воздействия на направление плоскости качания, но наблюдателю на вращающейся Земле будет заметно кажущееся смещение плоскости движения маятника.
Вторым доказательством вращения Земли является отклонение всех падающих на Землю тел к востоку. Этот эффект обусловлен тем обстоятельством, что чем дальше находится точка от оси вращения Земли, тем больше линейная скорость, с которой она движется с запада на восток вследствие вращения Земли.
Доказательством вращения Земли является фигура самой планеты, наличие сжатия земного эллипсоида. Сжатие возникает при участии центробежной силы, развивающейся в свою очередь на вращающейся планете. К географическим следствиям осевого вращения Земли относятся возникновение силы Кориолиса, отсчет времени и суточный ритм в географической оболочке. Важным следствием осевого вращения Земли является кажущееся отклонение тел, движущихся в горизонтальном направлении, от направления их движения. По закону инерции, всякое движущееся тело стремится сохранить направление (и скорость) своего движения относительно Мирового пространства Если движение происходит относительно перемещающейся поверхности, например вращающейся Земли, наблюдателю на Земле кажется, что тело отклонилось. В действительности тело продолжает двигаться в заданном направлении. Например, из точки А в направлении полюса по меридиану выпущено тело. Ракета движется по направлению А В. Через некоторое время наблюдатель на вращающейся Земле переместится в точку С и будет искать тело, двигающееся в направлении меридиана. Отклоняющее действие вращения Земли называют силой Кориолиса.
Сила Кориолиса всегда перпендикулярна движению, направлена вправо в Северном полушарии и влево — в Южном.
(Земля во Вселенной).
Земля вращается с запада на восток против часовой стрелки, совершая полный оборот за сутки. Средняя угловая скорость вращения, т.е. угол, на который смещается точка на земной поверхноти, для всех широт одинакова – 15град. За 1 час. Линейная скорость,т.е. путь,проходимый точкой в единицу времени,зависит от широты места. Географические полюса не вращаются,там скорость = 0.На экваторе каждая точка проходит наибольший путь и имеет наиб.скорость=455м\с. Скорость на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая.Доказательства: 1)Главным физическим доказательством вращения Земли – маятник Фуко.2)Согласно законам физики,качающееся тело сохраняет неизменной плоскость своего качания относительно Мирового пространства.3)Отклонение всех падающих на Землю тел к востоку.4)Фигура самой планеты,наличие сжатия земного эллипсоида.Следствия осевого вращения Земли: 1)возникновение силы Кориолиса.2)отсчет времени.3)суточный ритм в географической оболочке.Важнейшее следствие – кажущиеся отклонение тел, движущихся в горизонтальном направлении от направления их движения.Сила Кориолиса всегда перпендикулярна движению,направлена вправо в с.п. и влево в ю.п. На экваторе сила К. равна 0,к полюсам возрастает.
Определения=[Сутки-период осевого вращения Земли.Звездные сутки- промежуток времени между 2-мя верхними кульминациями звезды.Истинные солнечные сутки – промежуток времени между 2-мя кульминациями центра Солнца.Среднее солнечное время – средняя продолжительность истинных солнечных суток,которая = 24часа.Местное время- среднее солнечное время на каждом меридиане.Поясное время- время каждого часового пояса,определенное по серединному меридиану.Всемирное время – среднее солнечное время на Гринвичском меридиане,который считается начальным меридианом.Декретное время- поясное время каждого часового пояса +1час.
11. Луна — спутник Земли, ближайшее к нам небесное тело. Среднее расстояние от Земли до Луны — 383000 километров. Луна движется по эллиптической орбите вокруг Земли, а вместе с Землей — вокруг Солнца. Движение Луны очень сложно из-за сильного воздействия притяжения Солнца на систему Земля-Луна. Луна вращается и вокруг своей оси, причем оборот вокруг Земли и вокруг своей оси она совершает за одно и то же время и поэтому обращена к Земле всегда одной своей стороной. По диаметру Луна примерно в 4 раза меньше Земли, а по массе в 81 раз.Луна вращается вокруг Земли. При разных положениях относительно друг друга Солнца, Земли и Луны мы по-разному видим освещенную половину нашего спутника. Часть видимого нами диска Луны, которая освещена, называется фазой Луны. Принято выделять особо фазы новолуния (диск полностью темный), первой четверти(растущий лунный серп выглядит в форме полудиска), полнолуния (диск освещен полностью) и последней четверти (освещено вновь ровно полдиска, только с другой стороны Период полной смены всех лунных фаз от новолуния до новолуния называется синодическим периодом обращения Луны или синодическим месяцем, который равен примерно 29,5 дням. Именно за это время Луна проходит по своей орбите такой путь, что дважды успевает пройти через одну и ту же фазу. Полный оборот Луны вокруг Земли относительно звезд называется сидерическим периодом обращения или сидерическим месяцем, он длится 27,3 дня. СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯСолнце, Луна и Земля в стадии новолуния и полнолуния редко лежат на одной линии, т.к. лунная орбита лежит не точно в плоскости эклиптики, а под наклоном к ней в 5 градусов. Каждый год в среднем происходит по 4 солнечных и лунных затмения. Они всегда сопровождают друг друга. Скажем, если новолуние совпадает с солнечным затмением, то лунное затмение наступает через две недели, в фазе полнолуния. Астрономически солнечные затмения происходят, когда Луна при своем движении вокруг Солнца полностью или частично заслоняет Солнце. Видимые диаметры Солнца и Луны почти одинаковы, поэтому Луна заслоняет Солнце полностью. Но видно это с Земли в полосе полной фазы. По обе стороны полосы полной фазы наблюдается частное солнечное затмение. Ширина полосы полной фазы солнечного затмения и его продолжительность зависят от взаимных расстояний Солнца, Земли и Луны. Вследствии изменения расстояний видимый угловой диаметр Луны тоже меняется. Когда он чуть больше солнечного, полное затмение может длиться до 7,5 мин, когда равен, то одно мгновение, если же он меньше, то Луна вообще не закрывает Солнца полностью. В последнем случае происходит кольцеобразное затмение: вокруг темного лунного диска видно узкое яркое солнечное кольцо. Во время полного солнечного затмения Солнце имеет вид черного диска, окруженного сиянием (короной). Дневной свет настолько ослабевает, что иногда можно видеть на небе звезды. Полное лунное затмение происходит, когда Луна попадает в конус земной тени. Полное лунное затмение может длиться 1,5-2 часа. Его можно наблюдать со всего ночного полушария Земли, где Луна в момент затмения находилась над горизонтом.
12.Прили́в и отли́в — периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли вкупе с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа и проявляющееся в периодическом горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как прили́вные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации.
Интенсивность этих явлений зависит от многих факторов, однако наиболее важным из них является степень связи водоёмов с мировым океаном. Чем более замкнут водоём, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений.
Их высота в открытых океанах достигает 10-12 м, а на мелководье — до 15 м; во внутренних морях приливы и отливы практически не ощущаются. Основное влияние на приливы и отливы оказывает Луна. Лунные приливы в 2,2 раза сильнее солнечных. Приливы проявляются одновременно на стороне Земли, обращенной к Луне, и на противоположной стороне Земли. В последнем случае прилив происходит по той причине, что водная оболочка как бы отстает от Земли, потому что последняя, находясь ближе к Луне, притягивается сильнее. В областях, расположенных перпендикулярно к линии наибольших приливов, будет происходить отток воды в сторону приливов, т.е. там будут наблюдаться отливы. По мере вращения Земли вокруг своей оси в течение суток в одной и той же точке может произойти два прилива и два отлива.
Билет 1.( атмосфера)
Атмосфера это внешняя газовая оболочка Земли, которая начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн лет, как считают ученые, они стабилизировались.
Атмосфера имеет слоистую структуру.
От поверхности Земли вверх эти слои:
Тропосфера(нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8—10 км, в умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе — 16—18 км.)
Стратосфераслой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С
Мезосфера слой атмосферы на высотах от 40—50 до 80—90 км. Характеризуется повышением температуры с высотой; максимум (порядка +50°C)
Термосфераслой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80-90 км и простирается до 800 км
Экзосфера (до 10000 км)
Границы между слоями не резкие и их высота зависит от широты и времени года. Слоистая структура — результат температурных изменений на разных высотах. Погода формируется в тропосфере ( нижние примерно 10 км:
около 6 км над полюсами и более 16 км над экватором). И верхняя граница тропософеры выше летом, чем зимой.
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.
§6. Ориентирование на местности
1. Что такое ориентирование?
Ориентирование – это определение своего местоположения относи-тельно сторон горизонта.
2. Как называются основные стороны горизонта?
Север, Юг, Запад, Восток.
3. Как называется прибор для определения сторон горизонта?
Компас.
***
1. Есть ли на земле территории, на которых невозможно точное определение сторон горизонта с помощью компаса?
Это территории северного и южного полюсов. Поскольку территории географических и магнитных полюсов не совпадают, то на северном полюсе стрелка будет показывать на северный магнитный полюс, на южном полюсе направление юга будет лежать в направлении южного магнитного полюса. Также возможны отклонения стрелки на территориях с магнитными аномалиями, например, в местах скопления железной руды.
2. Почему возникла необходимость введения промежуточных сторон горизонта?
Для более точной ориентации на местности. При перемещении на большие расстояния невозможно было бы точно попасть в нужное место, ориентируясь только на четыре стороны горизонта.
Итоговые вопросы:
1. Следствием осевого вращения земли является?
б) смена дня ночи
2. Вид изображения, позволяющий подробно изучить небольшой по пло-щади участок земной поверхности, называется?
в) план местности
3. Какое из предложенных утверждений верно характеризует соотношение радиусов земли?
в) полярный радиус меньше экваториального
4. Какое утверждение о Земле как планете является верным?
3) оба утверждения верны
5. Расставьте планеты солнечной системы по мере увеличения расстояния от них до Солнца в алфавитном порядке.
а) Меркурий
б) Венера
в) Земля
г) Марс
д) Юпитер
е) Сатурн
ж) Уран
з) Нептун
6. Установите соответствие между названиями сторон горизонта и их видами.
1-а, 2-б, 3-б, 4-а
7. Дополните утверждение.
Земля является третьей планетой от Солнца. Орбита Земли расположена между орбитами Венеры и Марса.
8. Дополните утверждение.
Первым из ученых, вычисливших размеры земного шара был Эратосфен.
9. Дополните утверждение.
Прибор для определения сторон горизонта называется компас. Стрелка компаса позволяет определить направления на север и юг.
10. Дополните утверждение.
Промежуточное направление между севером и востоком называется северо-восток, а противоположное ему направление – юго-запад.