Следствия вращения земли

Следствия вращения вокруг своей оси

Полный оборот нашей планеты проходит за 24 часа. Мы можем видеть как в небе перемещается Солнце и Луна, например. Каждый новый день Солнце поднимается над горизонтом и каждую ночь опускается за него. Как следствие, мы наблюдаем смену дня и ночи. Луна, также оказывает свое влияние, освещая разные стороны земли. Именно поэтому можно наблюдать приливы и отливы, вызванные силой притяжения в определенные моменты времени. Сама Луна вращается вокруг нашей планеты и для полного оборота ей нужен один месяц. Именно поэтому мы можем наблюдать, как она меняется на ночном небе — от молодой до старой фазы.

Также движутся и земные плиты. Они движутся медленно, но результаты этого движения можно заметить в местах их пересечения. Горы и впадины яркий пример, а активные, действующие вулканы говорят нам о новых земных активностях. Уже доказано, что все континенты движутся, а как следствие меняется география — территориальные особенности стран и островов. Одни части суши уходят под воду, другие наоборот поднимаются на поверхность. Меняются направления течений рек и география наружных водоемов.

По небу движутся воздушные массы. Испарения влаги собираясь в одном месте, движутся по определенным маршрутам и выпадают в виде дождя. А во времена смены пор года мы можем наблюдать и другие атмосферные явления, как град и снег. Образуются перепады давления, меняются направления ветра.

Вращение вокруг своей оси

Земля вращается вокруг своей оси и делает полный оборот за 24 часа. С нашей стороны — на Земле — мы наблюдаем движение неба, Солнца, планет и звёзд. Небо вращается с востока на запад, поэтому Солнце и планеты восходят на востоке и заходят на западе. Главным небесным телом для нас, разумеется, является Солнце. Вращение Земли вокруг своей оси приводит к тому что Солнце поднимается над горизонтом каждый день и опускается за него каждую ночь. Собственно, это и является причиной того, что день и ночь сменяют друг друга. Большое значение для нашей планеты имеет ещё и Луна. Луна светит отражённым от Солнца светом, так что от неё не может зависеть смена дня и ночи, однако, Луна — очень массивный небесный объект, поэтому она способна притягивать к себе жидкую оболочку Земли — гидросферу, слегка деформируя её. По космическим меркам притяжение это ничтожное, но по нашим — достаточно ощутимое. Дважды в сутки мы наблюдаем прилив и дважды в сутки — отлив. Приливы наблюдаются на той части планеты, над которой находится Луна, а также — на противоположной от неё. Отливы смещены относительно приливов на 90°. Луна делает полный оборот вокруг Земли за месяц (отсюда и название неполной луны на небе), за это же время и делает полный оборот вокруг своей оси, поэтому мы всегда видим только одну сторону Луны. Как знать, если бы Луна вращалась на нашем небе, возможно, люди бы догадались и о вращении своей планеты гораздо раньше.
Выводы: вращение Земли вокруг своей оси приводит к смене дня и ночи, возникновению приливов и отливов.

Вращение вокруг Солнца

Только в 17 веке гелиоцентрическая модель мира (Земля и планеты вращаются вокруг Солнца) окончательно вытеснила геоцентрическую модель (Солнце и планеты вращаются вокруг Земли). Развитие астрономии и наблюдение за планетами сделали более невозможным утверждение о вращении мира вокруг Земли. Сейчас для всех очевидно, что наша планета делает оборот вокруг Солнца примерно за 365,25 дня. К сожалению, это не слишком удобно, а округлить эту дату нельзя, иначе за 4 года будет накапливаться ошибка в один день. Кстати, эта особенность создавала массу проблем древним народам, потому что составление календаря из-за неровного числа дней в году обращалось в путаницу. Коснулось это даже Древнего Рима, ходила такая пословица, которая в вольной трактовке значила, что римляне всегда совершают великие победы, но точно не знают, в какой день это произошло. Необходимую реформу календаря провёл в 45 году до н.э. Юлий Цезарь. Именно в его честь седьмой месяц года мы до сих пор называем «июль». В юлианском календаре каждый 4 год високосный, то есть составляет 366 дней — добавляется 29 февраля. Однако, и эта система не оказалась достаточно точной, так как с течением времени и в нём начала накапливаться ошибка. Год на самом деле имеет на 11 минут меньшую продолжительность, что становится существенным на протяжении веков. Примерно за 128 лет юлианский календарь накапливает ошибку в 1 сутки. Из-за этого пришлось вводить новый — григорианский календарь (его ввёл Римский Папа Григорий XIII). Этим календарём мы пользуемся до сих пор. В нём не все годы, которые делятся на 4 считаются високосными. Годы, которые кратны 100 являются високосными только если делятся на 400. Но даже этот календарь не идеальный, он накопит ошибку в 1 сутки за 10 000 лет. Правда, нас пока такая погрешность устраивает. В прочем, данная проблема чисто технически решается вводом каждые 10 тысяч лет 30 февраля, нам это, правда, не грозит.
Итак, Земля вращается вокруг Солнца за один год, при этом на ней происходит смена времён года. Причина этого в наклоне земной оси. Ось вращения нашей планеты (и это мы видим на глобусе) наклонена под углом 23,5°. При этом она всегда «смотрит» в одну точку неба, рядом с которой находится Полярная звезда, создавая впечатление, что небесная сфера вращается вокруг этой точки. Наклон земной оси приводит к тому, что полгода земля наклонена к Солнцу Северным полушарием, а полгода — отвёрнута Северным и обращена Южным. Это приводит к тому, что высота Солнца над горизонтом из месяца в месяц меняется — зимой оно поднимается невысоко, тепла мы получаем мало, и становится холодно. Зато на противоположном полушарии в этот момент лето — оно повёрнуто к Солнцу, через полгода лето наступает у нас. Солнце поднимается над горизонтом всё выше и прогревает нашу половину Земли, правда, с другой стороны планеты наступает зима. (см. рисунок; источник: http://www.rgo.ru/2011/01/kogda-prixodit-osen/)
Хочется отметить, что наклон земной оси мы считаем постоянным, и по меркам человеческой жизни это так, хотя и не совсем. Дело в том, что Северный полюс мира на небе (там где сейчас находится Полярная звезда) медленно сдвигается. Это явление называется прецессией полюсов. Тот же самый процесс наблюдается у закрученного волчка, который мы хорошо начинаем видеть, когда волчок начинает останавливаться. Несмотря на быстрое вращение, его ручка начинает описывать окружности, медленно меняя направление наклона его оси. Конечно, Земля — не волчок и строгую параллель провести нельзя, но процесс идёт похожий, так через несколько тысяч лет Полярная звезда уже не будет находиться в «полюсе мира». Однако, в течение жизни человек не сможет наблюдать такие процессы. Равно как и изменение наклона земной оси. Очевидно, что за 4,5 миллиарда лет существования наклон нашей планеты менялся, что имело серьёзные последствия для всей планеты, но изменение наклона оси может происходить не быстрее, чем 1° за сотни тысяч лет! Некоторые псевдонаучные фильмы говорят нам о возможном почти мгновенном сдвиге географических полюсов, но по законам природы этого произойти физически не может.
Вывод: Вращение Земли вокруг Солнца приводит к смене времён года, благодаря постоянному наклону земной оси 23,5°

Вращение вокруг центра галактики

Земля и вся Солнечная система находятся в галактике, которую мы называем Млечный Путь. Такое название она получила из-за того, что то, что является нашей Галактикой на чистом небе за городом в безлунную ночь выглядит в виде светлой вытянутой полоски. Древним она напоминала разлившееся по небу молоко, что на самом деле является миллионами звёзд нашей галактики. Галактика на самом деле имеет спиральную форму и должна быть похожа на нашу ближайшую соседку — галактику туманность Андромеды (на фото. Adam Evans). К сожалению, посмотреть на собственную галактику со стороны мы пока не можем, но современные расчёты и наблюдения показывают, что наша система находится скорее ближе к краю Млечного Пути в одном из его рукавов. Рукава спиральной галактики медленно вращаются вокруг её центра, вместе с ними вращаемся и мы. Полный оборот вокруг центра галактики Земля и вся Солнечная система делают за 225-250 миллионов лет. К сожалению, о следствиях этого вращения пока известно слишком мало, так как сознательная жизнь человечества на Земле измеряется тысячами лет, а серьёзные наблюдения ведутся всего несколько веков, однако, процессы, происходящие в галактике тоже каким-то образом должны влиять на жизнь нашей планеты, но это ещё только предстоит выяснить.

< В раздел «Общие понятия»
< На главную страницу

Литература

Лекция №4 Движения Земли и их следствия

Виды движений Земли. Земля, как и другие планеты Солнечной системы одновременно участвует в нескольких видах движений. Главными, из которых являются — суточное вращение вокруг своей оси и годовое движение по орбите вокруг Солнца.

Движение вокруг своей оси. Земля вращается с запада на восток, против часовой стрелки, при этом угловая скорость вращения, т.е. угол на который поворачивается любая точка на поверхности Земли, одинакова и составляет 15 градусов. Линейная скорость зависит от широты местности: на экваторе она максимальна и составляет 464 м/с, на полюсах скорость падает до нуля. Полный оборот вокруг своей оси наша планета производит за 23 часа 56 мин 4 сек. (сутки). За земную ось принимают воображаемую прямую линию, проходящую через полюса, вокруг которой вращается Земля. Перпендикулярно оси расположен экватор – это большой круг, образованный пересечением Земли, перпендикулярный оси вращения на расстоянии, равном от обоих полюсов. Если мысленно пересечь рядом параллельных экватору плоскостей, на земной поверхности появятся линии называемые параллелями. Они имеют направление запад-восток. Длина параллелей от экватора к полюсам уменьшается, соответственно уменьшается и скорость вращения точек. Если пересечь Землю плоскостями, проходящими через ось вращения то на поверхности возникают линии, которые называются меридианами. Они имеют направление север-юг, линейная скорость вращения точек на меридианах различна и от экватора к полюсам уменьшается.

Следствия движения Земли вокруг своей оси:

1. 1. При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании фигуры планеты и тем самым уменьшает силу притяжения.

2. 2. Происходит смена дня и ночи.

3. 3. Появляется отклонение тел от направления их движения, этот процесс был назван сила Кориолиса (в честь французского ученого, открывшего это явление в 1835 году). Все тела по инерции стремятся сохранить направление своего движения. Если движение происходит относительно перемещающейся поверхности происходит отклонение этого тела слегка в сторону. Все тела, движущиеся в северном полушарии отклоняются вправо, в южном полушарии – влево. Данная сила проявляется во многих процессах: она изменяет движение воздушных масс, морских течений. По этой причине происходит подмыв правых берегов в северном полушарии и левых берегов в южном полушарии.

4. 4. С осевым движением связаны явления суточной ритмичности и биоритмы. Суточный ритм связан со световыми и температурными условиями. Биоритмы – это важный процесс в развитии и существовании жизни. Без них невозможны фотосинтез, жизнедеятельность дневных и ночных животных и растений и, конечно же, жизнь самого человека (люди совы, люди жаворонки).

Значение астрономического положения Земли для ее природы: 1. вследствие осевого и орбитального вращения Земли все природные процессы имеют свои ритмы. 2. температурный режим Земли благоприятный. 3. спутник Земли – Луна вызывает приливы и отливы. С вращением Земли связана единственная единица измерения времени – сутки, а также смена дня и ночи. С этим процессом связано понятие о времени. Время бывает местным, поясным, декретным, летним и зимним. Местным временем принято называть время на одном меридиане. Различия между меридианами стоящими рядом составляет 4 минуты, следовательно, через один градус время меняется на 4 минуты. Наличие в различных пунктах, лежащих на разных меридианах, своего времени приводило к различным неудобствам, поэтому на Международном астрономическом конгрессе в 1884 году был принят поясной счет времени. Для этого всю поверхность Земли разделили на 24 часовых пояса по 15 градусов каждый. За поясное время принято брать среднее время меридиана каждого пояса. Отсчет производится от Нулевого или Гринвичского меридиана, проходящего через обсерваторию города Гринвич, расположенного недалеко от Лондона. Время начального меридиана принято в качестве всемирного времени. Счет времени ведется с запада на восток. Границы часовых поясов на суше для удобства проведены не строго по меридианам, а по естественным рубежам (горам, рекам, административным границам). С 1981 года наша страна для экономии электроэнергии перешла на так называемое летнее время, когда стрелки часов в последнее воскресенье апреля переводят на один час вперед. В конце октября стрелки переводят на один час назад – это время называется зимним. Время второго часового пояса, в котором расположена Москва, называется московским. По московскому времени в нашей стране составляется расписание движения поездов, самолетов, отмечают время на телеграммах. Меридиан 180 градус принят за международную линию перемены дат. Эта условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки. Например, Новый год к западу от этой линии начинается 1 января, а к востоку 31 декабря. При пересечении границы дат с запада на восток в счете календарных дней возвращаются на одни сутки назад, а с востока на запад – одни сутки в счете пропускаются.

Движение Земли вокруг Солнца. Путь Земли вокруг Солнца называется орбитой. Орбита Земли – это эллипс, близкий к окружности. Ее длина составляет более 930 млн. км. Полный оборот Земля осуществляет за 365 суток 6 часов и 9 минут. Этот промежуток называют звездным годом. Ось вращения Земли наклонена к орбите под углом 66,5 градусов, это явление способствует смене времен года. Наклон земной оси к плоскости орбиты и сохранение ее ориентировки в пространстве обуславливает различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступлении тепла на земную поверхность, а также влияет на неодинаковую продолжительность дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора. 22 июня земная ось обращена северным концом к Солнцу, и этот день называется днем летнего солнцестояния. Солнечные лучи падают отвесно на параллель 23 градусов и 5 минут северной широты. Все параллели севернее экватора до 66 градуса 5 минут северной широты освящены большую часть суток, на этих широтах день длиннее ночи. Севернее 66 градуса территория полностью освящена Солнцем и здесь наблюдается полярный день. В это же время на Южном полюсе господствует полярная ночь. 22 декабря земная ось уже южным концом обращена к Солнцу. Этот день называется днем зимнего солнцестояния, когда лучи Солнца почти отвесно падают на параллель 23 градуса 5 минут южной широты. Южнее 66 градусов 5 минут южной широты наблюдается полярный день, следовательно, в районе Северного полюса – полярная ночь. 21 марта и 23 сентября – дни весеннего и осеннего равноденствия. В это время оба полушария освящаются равномерно, день равен ночи. Солнечные лучи отвесно падают на экватор.

Весна. 21.03

Осень 23.09

Со сменой времен года связана сезонная ритмичность в природе. Она проявляется в изменении температуры, влажности воздуха и многих других метеорологических показателе в режиме водоемов, в жизни растений и животных. В результате годового движения Земли и наклона оси ее вращения к плоскости орбиты на нашей планете появились 5 основных поясов освещения: жаркий, два умеренных и два холодных. Солнце и Луна вызывают не только приливы в водной оболочке Земли, но и на суше. Под их влиянием даже твердая Земля несколько удлиняется – до 30 см. земля в свою очередь вытягивает Луну на 40 см. Взаимное расположение Солнца и Луны меняет величину приливов. Если приливные действия Солнца и Луны складываются (во время полнолуния и новолуния), то приливы на Земле большие, если они действуют под прямым углом, когда Луна находится в первой или третьей четверти, по приливы существенно меньше. Из-за приливных сил возникает сила трения, замедляющая вращение Земли вокруг оси, т.е. удлиняющая наши сутки.

Календарь. Непосредственно с орбитальным вращением Земли связано такое явление как календарь. Календарь – это система измерения больших промежутков времени, основанная на периодических явлениях окружающего мира, основанная на периодичности таких явлений природы, как смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времен года. Первое из этих явлений определяет единицу меры времени – сутки, второе – синодический месяц, средняя продолжительность которого равна 29,5306 суток, третье – тропический год, равняющийся в среднем 365,2422 суткам. Синодический месяц и тропический год не содержат целого числа средних солнечных суток. Таким образом все эти три меры времени не соизмеримы и невозможно достаточно просто выразить одну из них через другую. Стремление хотя бы до некоторой степени согласовать между собой сутки, месяц и год привело к тому, что в разные эпохи, различными народами было создано много различных календарей, которые можно разделить на три главные типа: лунные, солнечные, лунно-солнечные. В основе лунных календарей лежит продолжительность синодического месяца, в основе солнечного – продолжительность тропического года, а лунно-солнечные основаны на обоих этих периодах. Родина лунного календаря – Вавилон. Год в этом календаре состоял из 12 лунных месяцев по 29 или 30 дней. Мусульманский лунный календарь существует в настоящее время в ряде арабских стран. Количество дней в месяцах в этом календаре меняется с таким расчетом, чтобы первые числа месяца начинались с появлением на небе «нового месяца», т.е. в период новолуния. Продолжительность года 354 или 355 средних солнечных суток, т.е. от короче солнечного года на 10 дней. Более совершенным является лунно-солнечный календарь, в котором лунные месяцы приблизительно согласуются с солнечным годом. Один из первых таких календарей появился в начале первого тысячелетия до н.э. в Древней Греции. Год делился на 12 месяцев, каждый из которых начинался с новолуния. Для связи же с временами года (солнечным годом) периодически вставлялся дополнительный 13 месяц. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре. Один из первых солнечных календарей зародился в Древнем Египте за несколько тысячелетий до нашей эры. Египтяне заметили, что наступление летнего солнцестояния связано с первым предутренним восходом Сириуса (созвездия Большого Пса), самой яркой звезды неба. Было замечено также, что предутренние восходы Сириуса совпадают с началом разлива Нила. А для египтян разливы Нила имели исключительно большое хозяйственное значение, так как от них зависел урожай главнейших зерновых культур. Наблюдение появления Сириуса позволили определить продолжительность года, которая сначала была принята равной 360 дням, а затем 365 суток. На основе этих наблюдений был разработан календарь. Год делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. Год также был разделен на три сезона по 4 месяца в каждом: время разлива Нила, время сева, время сбора урожая. После уточнения продолжительности солнечного года (365 суток вместо 360) дополнительные 5 дней прибавлялись в конце года. Солнечный календарь, которым пользуются сейчас почти все страны мира, ведет свою родословную от календаря древних римлян. Точных сведений о времени зарождения римского календаря нет. Однако известно, что около середины 8 века до нашей эры римляне использовали календарь, в котором год состоял из 10 месяцев и содержал 304 дня. В 7 веке до нашей эры была произведена реформа римского календаря к календарному году добавили еще 2 месяца, а число дней увеличили до 355. но все же календарный год был короче тропического более чем на 10 суток, и календарные числа с каждым годом все менее соответствовали явлениям природы. Чтобы устранить это несоответствие, каждые 2 года вставлялся добавочный месяц, который содержал попеременно 22 или 23 дня. Таким образом, каждое четырехлетие состояло из двух годов (по 377 или 378 дней). Средняя продолжительность календарного года за четырехлетие составляла 366,25 суток, что больше продолжительности тропического года на сутки с лишним. Чтобы избежать расхождения между календарными числами и явлениями природы, надо было время от времени измерять продолжительность добавочных месяцев. Это было обязанностью жрецов, которые часто злоупотребляли своей властью, произвольно удлиняя или укорачивая год. В результате календарная система оказалась настольно запутанной, что например праздник жатвы по календарю иногда приходилось отмечать не летом, а зимой. Новая реформа римского календаря была произведена в 46 году до нашей эры римским государственным деятелем и полководцем Юлием Цезарем. Счет по новому календарю, получившему название юлианского, начался с 1 января 45 года до нашей эры. В юлианском календаре три года подряд содержат по 365 суток, а каждый четвертый по 366 – високосный год. Високосным считают те года, номера которых делятся на 4 без остатка. В високосном году в феврале 29 дней, а в простом 28. Продолжительность года в юлианском календаре в среднем за 4 года равна 365.25 средних солнечных суток, т.е. календарный год длиннее тропического всего лишь на 0,0078 суток. За 128 лет это дает расхождение со счетом тропических годов одни сутки, а за 400 лет – около 3 суток. С течением времени календарь запаздывал все больше и больше. Весеннее равноденствие каждые 128 лет отступало по юлианскому календарю на 1 сутки и в 15 веке перекочевало уже на 11 марта. Это осложнило расчеты церковных праздников, и тогдашний глава католической церкви папа Григорий 13 создал специальную комиссию. Она должна была исправить календарь так, чтобы весеннее равноденствие вернулось к 21 марта и больше не отставало от этой даты. В 1582 году было решено после четверга 4 октября пропустить в счете 10 суток и следующий день считать пятницей 15 октября, а в будущем соблюдать правило високосов. Согласно этому правилу високосные годы оканчивающиеся на два нуля, являются високосными только в том случае, если они делятся на 400. В противном случае, в отличие от юлианского календаря, они должны быть простыми. Так 1600 год был високосным, а 1700, 1800, 1900 – простыми. Вот и получилось что за 400 лет из календаря исключили три дня. Новая система календаря стала называться григорианским календарем или новым стилем. Григорианский календарь был введен в большинство европейских стан в течение 16-17 веков. В нашей стране на новый стиль перешли в 1918 году. В этом году по декрету Советского правительства вместо 1 февраля стали считать 14 февраля, так как расхождение юлианского и григорианского календарей к 1918 составило уже 13 суток. Юлианский календарный год длиннее солнечного года почти на 11 мин, а григорианский – в сего лишь на 26 сек. Лишние сутки накопятся лишь в 50 веке нашей эры. Для практических надобностей большей точности и не нужно. Начало календарного года (Новый Год) – понятие условное. В прошлом в некоторых странах Новый Год начинался например 25 марта или 25 декабря или в другие дни. Установление 12 месяцев в году и 7 дней в неделе имеют свое астрономическое обоснование. Условным является и выбор начала счета годов, т.е. установление эры. В прошлом существовало свыше 200 различных эр, связанных либо с реальными событиями (возведение на престол монарха, войны, олимпиады) либо с религиозными событиями (Сотворение мира, Великий Потоп). Эры от Сотворения мира и до рождения Христа также являются таковыми. Юлианским и Григорианским календарем пользуются большинство населения нашей планеты. В основе лунного календаря лежат фазы Луны. Им пользуются большинство арабских стран, а также жители большинства стран Азии. Праздник Белого месяца – Сагалгаан, отмечается по лунному календарю. Лунным календарем, по сути, является календарь Друидов и древний славянский календарь Велеса.

Следствия вращения Земли

Основным следствием вращения планеты вокруг единственной звезды нашей Солнечной системы является смена сезонов, а также отличие географических времен года на Северном и Южном полушариях. Сезоны появляются, потому что Земля вращается не под прямым углом относительно своей орбиты, а имеет наклон. Из-за этого сначала верхняя, северная, часть планеты оказывается расположенной ближе к Солнцу, чем южная. В это время на северную часть падает больше солнечных часть и она получает больше энергии, нежели южная, нижняя, часть. Тогда на севере бывает лето, а на юге зима. Это длится примерно полгода. После этого Земля совершает полоборота, и уже южная часть приближается к Солнцу, а северная отдаляется от него. В этом случае лето наступает на юге, а на севере начинается холодный период.

Данный процесс наблюдается во всех климатических зонах, кроме экваториальной. Это проявляется следующим образом:

  • Когда на северном Заполярье начинается арктическое лето и почти полгода бывает светло, на южном Заполярье наступает антарктическая зима и ночь.
  • В умеренном поясе, в том числе, и в России, бывает лето в то время, когда на противоположном южном умеренном поясе начинается зима.
  • Всеверных тропиках идут дожди, когда на юге бывает засуха.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *