Земля здійснює мало різних рухів: разом з Галактикою у бік сузір'їв Ліри та Геркулеса зі швидкістю 20км/сек., обертальний рух щодо Центру Галактики з V=250-280км/сек., навколо сонця зі швидкістю 30км/сек. швидкістю 0,5 км/сек. та інших. Ця складна система рухів викликає низку явищ землі, формулюючи природні умови. Розглянемо лише 2 рухи, які мають важливе значення для навколишнього середовища та людини.

Добове обертання.

При спостереженні із Землі за сонцем і планетами здається, що Земля нерухома, а сонце та планети обертаються навколо неї (ефект рушійного вокзалу). Саме така модель (геоцентрична), автором якої є Птоломей (2в. е.) проіснувала до 16в. Однак у міру накопичення фактів ця модель стала піддаватися сумнівам. Першим, хто публічно виступив проти неї, був поляк Микола Коперник. Після його смерті ідеї Коперника розвивав італієць Джордано Бруно, спалений на багатті, т.к. відмовлявся співпрацювати з інквізицією. Його співвітчизник Галілей продовжував розвивати ідеї Коперника, Бруно та за допомогою винайденого ним телескопа підтвердив правоту своїх.

Отже, вже на початку 17в. було доведено обертання Землі навколо осі. В даний час цей факт не викликає ні в кого сумніву і ми маємо багато доказів осьового обертання.

Одним із найпростіших і переконливих є досвід із маятником Фуко. У 1851р. француз Л. Фуко з допомогою величезного маятника показав, що площину маятника постійно зміщується за годинниковою стрілкою (якщо дивитись зверху). Якби Земля не оберталася із заходу на схід (проти годинникової стрілки), то такого ефекту з маятником не було б.

Другим переконливим доказом осьового обертання Землі є відхилення падаючих тіл на схід, тобто. якщо скинути вантаж з високої вежі, то він впаде на Землю, відхиляючись від вертикалі на кілька мм. або див. залежно від висоти.

Земна куля обертається навколо своєї осі - як усі планети обертаються навколо своїх осей. Причому всі майже обертаються у тому напрямі, що й навколо Сонця. Ті місця, де вісь обертання планет перетинається зі своїми поверхнею, називають полюсами (у Землі - географічними полюсами, Південним і Північним). А лінію, що проходить поверхнею планети на рівній відстані від обох полюсів, називають екватор.

Географічні полюси залишаються одному місці, а переміщаються поверхнею планети. На щастя, для нас не дуже далеко і не дуже швидко.

Спостереження на станціях Міжнародної служби руху полюсів Землі (до 1961 р. вона називалася Міжнародною службою широти; а створена була у 1899 р.), а також двадцятирічні виміри за допомогою геодезичних супутників вказують на те, що географічні полюси зміщуються зі швидкістю 10см. на рік.

Які ж наслідки пов'язані із добовим обертанням Землі?

По-перше, це зміна дня та ночі. Причому через порівняльний проміжок вдень і вночі атмосфера та поверхня Землі не встигає переохолодитись та нагрітися. Зміна дня і ночі, у свою чергу, викликає ритмічність багатьох процесів у природі (біоритми).

По-друге, важливим наслідком обертання є відхилення тіл, що горизонтально рухаються вправо в північній півкулі і вліво в південній. Сила, що відхиляє, або сила Коріоліса - пов'язана зі зміщенням у часі напрямку меридіанів і паралелей. На полюсі, де паралелі та меридіани один до одного майже паралельні, ця сила дорівнює нулю, а у екватора, де вони знаходяться під найбільшим кутом, сила максимальна.

Ефект Коріоліса має велике значення для об'єктів, які довгий час рухаються в меридіональному напрямку (водами річок, повітряними масами тощо) цей ефект стає відчутним: річки підмивають один з берегів сильніше, ніж інший. І вітри, що довго дмуть в один бік, помітно зміщуються. Найважливіший прояв такого усунення - закручування вітрів у зонах підвищеного (антициклонах) та зниженого (циклонах) атмосферного тиску.

По-третє, важливим наслідком є ​​припливи та відливи. Обертаючись, Земля періодично потрапляє під тяжіння Місяця, у зв'язку з чим виникає припливутворююча хвиля. Під час новолуння і повні припливи максимальні, під час 1/4 фази Місяця вони мінімальні.

Обертання Землі здавна використовується для рахунку часу. Повний оберт Землі навколо осі відбувається за різні проміжки часу залежно від точки відліку. Щодо зір повний оборот відбувається за 23ч. 56хв.4сек. (Зоряна доба). А щодо сонця – за 24ч. (Сонячна доба). Однак це середня сонячна доба, оскільки ясна сонячна доба змінюється протягом року.

Крім місцевого часу (середня сонячна доба), яке залежить від положення місцевого меридіана щодо сонця, існує система поясного часу. У зв'язку з цим, вся земна куля розбита на 24 пояси, з нульовою, яка проходить через Грінвічський меридіан. Кожен пояс відрізняється за часом від сусіднього на 1:00. На сході, на 1годину більше, а на заході на 1годину менше.

Відбувається орбітою, що має форму еліпса, зі швидкістю близько 30 км/с. Повний оборот Земля здійснює за 365,26 діб. Цей час називають зірковим(сидеричним) роком. Вісь Землі постійно нахилена до площини орбіти під кутом 66,5 °. Під час руху Землі навколо Сонця вісь не змінює свого становища. Тому кожна точка земної поверхні зустрічає сонячні промені під кутами, що змінюються протягом року. У різні періоди року півкулі Землі отримують одночасно неоднакову кількість сонячного тепла і світла, що є причиною зміни пір року.

На відстані від екватора на 23°27′ на північ і південь розташовані уявні паралельні кола на поверхні земної кулі, які називаються тропіками(Північний, або тропік Рака, і Південний, або тропік Козерога), де Сонце один раз на рік буває опівдні у зеніті. Це - дні сонцестоянь: 22 червня - день літнього сонцестояння: вертикально сонячні промені падають на Північний тропік У цей час у північній півкулі найвище становище Сонця і воно отримує більше тепла та світла, тут літо та найдовший день. А є місця, де тоді Сонце зовсім не заходить за обрій. Це полярні області, що лежать між Північним полюсом і північним полярним колом - паралелі, що віддалена від екватора на 66 ° 33 '. Тут – полярний день; на самому полюсі він триває до 186 діб. У південній півкулі тим часом зима, а полярних районах (за південним полярним колом) - полярна ніч.

Через півроку, 22 грудня - найвище становище Сонця над горизонтом у південній півкулі у день зимового сонцестояння. У зеніті Сонце в цей час над південним тропіком, а в районі полюса воно не заходить за обрій, у південній півкулі тепер літо, а в північній півкулі – зима. 21 березня і 23 вересня Сонце в зеніті над екватором та його промені прямовисно падають на екватор; північна та південна півкулі освітлені аж до полюсів; на всіх широтах день і ніч продовжуються по 12 год; тому ці числа називаються відповідно - день весняногоі день осіннього рівнодення. 21 березня у північній півкулі починається астрономічна весна, у південному - осінь, а 23 вересня, навпаки, у південній півкулі весна, а в північній осені.

Рухаючись навколо Сонця, Земля обертається в той же час навколо своєї осі із заходу на схід з повним оборотом протягом зоряної доби, або за 23 год 56 хв 4,0905 із середнього сонячного часу. З цим рухом пов'язана Землі зміна дняі ночі. На освітленому Сонцем боці Землі - день, на протилежному, тіньовому боці - ніч. Час обороту - доба- визначають за Сонцем та зірками. Сонячна доба- це проміжок часу між двома проходженнями центру диска Сонця через меридіанні точки спостереження. Рух Землі навколо осі та навколо Сонця складний, нерівномірний, тому тривалість справжньої сонячної доби протягом року змінюється. Для визначення середнього сонячного часу беруть середню тривалість доби протягом року. Сонячна доба трохи довша за повний оборот Землі, оскільки Земля рухається навколо Сонця в тому ж напрямку, в якому обертається навколо осі. Тому точний час обороту Землі визначається часом між двома проходженнями зірки через меридіан цього місця. Зоряна добакоротше за середні сонячні на 3 хв 55,91 із середнього часу.

Кут, на який повертається будь-яка точка Землі за певний відрізок часу, називається кутовий швидкістюобертання. За годину точка просувається на 15° (360°: 24 год = 15°). А лінійна швидкість залежить від широти місця. Найбільша вона на екваторі - 464 м/с та зменшується у напрямку полюсів. Наприклад, на широті Санкт-Петербурга (60 °) вона буде вже 232 м/с.

Тільки на полюсі немає звичайного поділу часу на дні та ночі, тому що близько півроку Сонце не опускається за горизонт і стільки часу не сходить. Подання про зміну тривалості дня і ночі на різних широтах можна отримати, розглянувши креслення, на якому зображено положення Землі в день літнього та зимового сонцестояння. Видно, як проходить світлороздільна площина у тому випадку, коли земна вісь нахилена північним кінцем до Сонця, і навпаки. У тій півкулі, яка звернена до Сонця, день довший за ніч. А на широтах, які взагалі не перетинаються світлороздільною лінією, Сонце якийсь час цілодобово висвітлює (або не висвітлює) Землю; там зміни дня та ночі не відбувається.

Внаслідок добового обертання земної кулі (крім приполярних областей) відбувається сприятлива для життя зміна помірного нагрівання протягом дня та помірного охолодження за ніч.

Одне зі наслідків обертання Землі навколо осі - відхилення тіл, що рухаються в північній півкулі вправо, в південній - вліво. Воно викликається дією сили Коріоліса, заснованої на законі інерції, за яким кожне тіло прагне зберегти напрямок і швидкість свого руху, а Земля, що обертається, тим часом переміщається, це і викликає відхилення в напрямку рухомого тіла. Сила Коріоліса має відхиляючу дію на рух повітря і води (річкових потоків, морських течій).

Земля обертається навколо Сонця по еліптичній орбіті зі швидкістю 29,8 км\с, роблячи повний оборот за 365 діб. 6 год. 9 хв. 9,6 сек. Це зірковий, або сидеричний, рік - Проміжок часу між двома послідовними проходженнями Землі через ту саму точку орбіти. Через зоряний рік спостерігач побачить Сонце біля тієї ж зірки, де воно було рік тому. Однак діяльність людей пов'язана не із зоряним часом: вона підпорядкована сонячному часу. Проміжок часу між двома послідовними проходженнями Сонця через точку весняного рівнодення називають тропічним роком, тривалість якого дорівнює 365 діб. 5 год. 48 хв. 46сек.

Довжина орбіти – 940 млн км. Сонце розташоване в одному з фокусів орбіти Землі, внаслідок чого відстань між Землею та Сонцем протягом року змінюється від 152 ( афелій - 5 липня) до 149 ( перигелій - 3 січня) млн. км.

Вісь Землі нахилена до площини орбіти під кутом 66  30  . У процесі руху вісь переміщається поступально і паралельно до самої себе, тому Земля займає 4 характерні положення: рівнодення та сонцестояння . У дні рівнодення, 21 березня і 23 вересня, зенітальний промінь Сонця падає на екватор, межа світла і тіні проходить через полюси і ділить кожну паралель на рівні частини, тому день дорівнює ночі на всіх широтах. При цьому північна та південна півкулі отримують тепло і світло порівну.

У день літнього сонцестояння, 22 червня, Сонце у зеніті над північним тропіком, межа світла та тіні є дотичною до ліній полярних кіл. Світло і тепло отримує більша частина північної півкулі, тому тут літо, а все заполяр'я його освітлене, тому полярний день. Південна півкуля отримує мінімум тепла і світла, тому там зима, а його заполяр'я перебуває у положенні полярної ночі.

У день зимового сонцестояння, 22 грудня, Сонце у зеніті над південним тропіком та освітлення півкуль міняється протилежно.

Таким чином, зміна пір року обумовлена ​​обертанням Землі навколо Сонця при похилому положенні осі. Зі зміною пір року пов'язана сезонна ритміка процесів та явищ у географічній оболонці.

Савцова Т.М. Загальне землезнавство, М., 2003, стор 45-50

Мільков Ф.М. "Загальне землезнавство", М., 1990, стор 59-62

Любушкіна С.Г Загальне землезнавство, М., 2004, стор 19-22

ЛЗ 7-8. Планетарні чинники формування ГО. Осьове обертання Землі

1. Докази осьового обертання Землі

2. Наслідки осьового обертання Землі

1. Докази осьового обертання Землі

Земля обертається навколо осі із заходу Схід, здійснюючи повний оборот за 23 год. 56 хв. 4 с. (Зоряна доба). Кутова швидкість всіх точок Землі однакова: 15год (360  год.). Лінійна швидкість їх залежить від тієї відстані, яку точки мають пройти за період добового обертання. Максимальна лінійна швидкість на екваторі – 464 м/с, на полюсах –0, інших широтах обчислюється по формуле:

V    cos  м/с, де  - широта місця

Одним із доказів добового обертання Землі є досвід Фуко, що дозволяє спостерігати обертання Землі та визначати кутову швидкість.

W   sin  ( - широта місця)

Відхилення падаючих тіл на схід, що спостерігається досвідченим шляхом, також свідчить про обертання Землі навколо своєї осі.

Пори року. Земля здійснює повний оборот навколо Сонця за 365 діб та 6 годин. Для зручності прийнято вважати, що цього року 365 днів. А через кожні чотири роки, коли «накопичаться» зайві 24 години, настає високосний рік, у якому не 365, а 366 днів (29 – у лютому).

У вересні, коли після літніх канікул ви знову приходите до школи, настає осінь. Дні стають коротшими, а ночі - довшими і прохолоднішими. Через місяць-другий з дерев опаде листя, відлетять перелітні птахи, у повітрі закружляють перші сніжинки. У грудні, коли сніг укриє білою пеленою землю, прийде зима. Настануть найкоротші дні на рік. Схід Сонця тим часом пізній, а захід ранній.

У березні, коли приходить весна, дні подовжуються, сонце світить все яскравіше, повітря стає теплішим, навколо починають дзюрчати струмки. Природа знову оживає, і незабаром починається довгоочікуване літо.

Так було і буде завжди рік у рік. А чи запитували ви колись питання: чому відбувається зміна пір року?

Географічні наслідки руху Землі. Ви вже знаєте, що Земля має два основні рухи: вона обертається навколо своєї осі і звертається по орбіті навколо Сонця. У цьому земна вісь нахилена до площині орбіти на 66,5°. Рух Землі навколо Сонця та нахил земної осі визначають на нашій планеті зміну пори року та тривалість дня та ночі.

Двічі на рік - навесні та восени - настають дні, коли на всій Землі довгота дня дорівнює довготі ночі - 12 годин. День весняного рівнодення настає 21-22 березня, день осіннього рівнодення – 22-23 вересня. На екваторі день завжди дорівнює ночі.

Найдовший день і найкоротша ніч на Землі наступають у Північній півкулі – 22 червня, а у Південній – 22 грудня. Це дні літнього сонцестояння.

Після 22 червня, внаслідок переміщення Землі по орбіті, у Північній півкулі висота Сонця над горизонтом поступово зменшується, дні стають коротшими, а ночі – довшими. А у Південній півкулі Сонце піднімається над горизонтом вище та світловий день збільшується. Південна півкуля отримує дедалі більше сонячного тепла, а Північна - дедалі менше.

Найкоротший день у Північній півкулі настає 22 грудня, а у Південній – 22 червня. Це день зимового сонцестояння.

На екваторі кут падіння сонячних променів на земну поверхню і тривалість дня змінюються мало, тому зміну пори року там помітити практично неможливо.

Про деякі особливості руху нашої планети. На Землі є дві паралелі, на яких Сонце опівдні у дні літнього та зимового сонцестояння знаходиться у зеніті, тобто стоїть прямо над головою спостерігача. Такі паралелі називаються тропіками. На Північному тропіці (23,5 ° пн. ш.) Сонце в зеніті буває 22 червня, на Південному тропіці (23,5 ° пд. ш.) - 22 грудня.

Паралелі, розташовані на 66,5 ° північної та південної широти, називаються полярними колами. Вони вважаються межами територій, де спостерігаються полярні дні та полярні ночі. Полярний день – це період, коли Сонце не опускається за обрій. Чим ближче від полярного кола до полюса, тим довше полярний день. На широті полярного кола він триває лише одну добу, а на полюсі - 189 діб. У Північній півкулі на широті Північного полярного кола полярний день починається 22 червня - у день літнього сонцестояння, а Південному - 22 грудня. Тривалість полярної ночі буває від однієї доби (на широті полярних кіл) до 176 (на полюсах). Весь цей час Сонце не з'являється над обрієм. У Північній півкулі це явище природи починається 22 грудня, а Південному - 22 червня.

1. Річний рух Землі навколо Сонця. 2. У такому положенні знаходиться наша планета у дні літнього та зимового сонцестояння. 3. Пояси освітленості Землі.

Не можна не відзначити і той чудовий період на початку літа, коли вечірня зоря сходиться з ранкової і всю ніч триває сутінки - білі ночі. Спостерігаються вони в обох півкулях на широтах, що перевищують 60°, коли Сонце опівночі опускається за горизонт лише на 7°. У Санкт-Петербурзі (близько 60 ° пн. ш.) білі ночі продовжуються з 11 червня по 2 липня, а в Архангельську (64 ° пн. ш.) - з 13 травня по 30 липня.

Пояси освітленості. Наслідком річного руху Землі та її добового обертання є нерівномірний розподіл сонячного світла та тепла по земній поверхні. Тому на Землі існують пояси освітленості.

Між Північним та Південним тропіками по обидва боки від екватора пролягає тропічний пояс освітленості. Він займає 40% земної поверхні, на які припадає найбільша кількість сонячного світла. Між тропіками та полярними колами в Південній та Північній півкулях знаходяться помірні пояси освітленості, що отримують меншу кількість сонячного світла, ніж тропічний пояс. Від полярного кола до полюса в кожній півкулі розташовані полярні пояси. Цій частині земної поверхні найменше дістається сонячного світла. На відміну від інших поясів освітленості тільки тут бувають полярні дні та ночі.

Запитання та завдання

1. Поясніть, як відбувається зміна пір року на Землі. Чим характеризуються пори року у вашій місцевості?
2. Визначте за географічною картою, у яких поясах освітленості розташована територія нашої країни.
3. Випишіть із підручника всі наслідки обертання Землі навколо своєї осі.

Згадай! Що називають орбітою Землі? На які півкулі ділить Землю екватор?

Щодня вранці сходить Сонце, опівдні воно стоїть високо в небі, а ввечері ховається за обрієм і настає ніч. Чому так відбувається?

Подумайте! Чи може Сонце одночасно висвітлити всю Землю? Чому? Чи можуть сонячні промені пройти крізь Землю чи обігнути її? Чому?

Мал. 13. Обертання Землі навколо своєї осі

Земля – непрозоре космічне тіло, що рухається навколо своєї осі із заходу на схід. Коли одна сторона Землі, повернута до Сонця і висвітлюється його променями, то протилежний бік тим часом перебуває у тіні. На освітленому боці триває день, на неосвітленому – ніч. Повний оберт навколо своєї осі Земля робить за одну добу, яка триває 24 години. Отже, обертання Землі навколо осі викликає зміну дня та ночі.

Обертаючись навколо своєї осі, Земля одночасно рухається орбітою навколо Сонця.

Істотно, що уявна вісь Землі завжди розташована під однаковим кутом. Під час руху довкола Сонця наша планета більше повертається до нього то Південною, то Північною півкулею. Коли до Сонця повернута Північна півкуля, вона отримує багато світла та тепла, і на ній панує літо. У Південній півкулі у цей час зима.

Мал. 14. Річний рух Землі навколо Сонця

Земля постійно рухається. Поступово вона все більше повертається до Сонця Південною півкулею та відвертається від неї Північною. Там, де було літо, настає осінь, а до Південної півкулі після холодної зими приходить весна.

Продовжуючи рух, через деякий час Земля повертається до Сонця так, що Північна півкуля освітлюється та зігрівається ще менше, а Південна – ще більше. Тоді у Північній півкулі настає зима, а у Південній – літо.

Згодом Земля знову починає повертатися до Сонця Північною півкулею. Там теплішає і настає весна, а до Південної півкулі приходить осінь.

Отже, Північна та Південна півкулі Землі під час її обертання навколо Сонця одночасно отримують неоднакову кількість сонячного світла та тепла, що обумовлює зміну пір року.

Повний оборот навколо Сонця Земля робить за рік, який триває 365 діб 5 год 48 хв 46 сек. Це число округляють і протягом трьох років записують у календарі по 365 днів. За 4 роки 5 годин з хвилинами та секундами додають, і виходить ще одна епоха. Тож кожен четвертий рік у календарі з'являється 29 лютого. Рік тривалістю 366 діб називають високосним.

Обговоріть! Що було б на Землі, якби вісь не була нахилена?

Високосний рік.

Перевір свої знання

1. Чому на Землі відбувається зміна дня та ночі?

2. Що таке день? Скільки часу вона триває?

3. Чому на Землі змінюються пори року?

4. Скільки часу триває звичайний земний рік? А високосний?

5. На думку Діми, якщо Сонце більше висвітлює Північну півкулю, то її території настає весна. Чи правий хлопчик? Поясні чому.

Підсумуємо разом

Земля одночасно здійснює добовий та річний рух. Зміна дня та ночі є наслідком її обертання навколо своєї осі, яке триває 24 години – добу. Рік - це період часу, протягом якого Земля робить повний оборот навколо Сонця. Він триває приблизно 365 діб. Рух Землі навколо Сонця викликає зміну пір року.

Родзинка для допитливих

Земля рухається навколо своєї осі із певною швидкістю. Найбільшою вона є на екваторі та становить 464 м/сек. Середня швидкість руху Землі довкола Сонця 30 км/сек.