Период вращения земли вокруг оси называется. Вращение земли вокруг своей оси и вокруг солнца форма и размеры земли
Земля шарообразна, однако, это не идеальный шар. Из-за вращения планета немного сплюснута у полюсов, такую фигуру принято называть сфероидом или геоидом — «подобным земле».
Земля огромна, ее размер трудно представить. Основные параметры нашей планеты следующие:
- Диаметр — 12570 км
- Длина экватора — 40076 км
- Длина любого меридиана - 40008 км
- Общая площадь поверхности Земли — 510 млн. км2
- Радиусу полюсов - 6357 км
- Радиусу экватора — 6378 км
Земля одновременно вращается вокруг солнца и вокруг собственной оси.
Какие виды движения Земли вам известны?
Годовое и суточное вращение Земли
Вращение Земли вокруг своей оси
Земля вращается вокруг наклонной оси с запада на восток.
Половина земного шара освещается солнцем, там в это время день, вторая половина находится в тени, там ночь. Благодаря вращению Земли происходит смена дня и ночи. Один оборот вокруг своей оси Земля делает за 24 часа — сутки.
Из-за вращения происходит отклонение движущихся потоков (рек, ветров) в северном полушарии — вправо, а в южном — влево.
Вращение Земли вокруг Солнца
Вокруг солнца Земля вращается по круговой орбите, полный оборот совершается за 1 год. Земная ось не вертикальна, она наклонена под углом 66,5° к орбите, угол этот остается постоянным во время всего вращения. Главным следствием этого вращения является смена времен года.
Рассмотрим крайние точки вращения Земли вокруг Солнца.
- 22 декабря — день зимнего солнцестояния. Ближе всего к солнцу (солнце находится в зените) в этот момент находится южный тропик — поэтому в южном полушарии лето, в северном – зима. Ночи в южном полушарии короткие, на южном полярном круге 22 декабря день длится 24 часа, ночь не наступает. В северном полушарии все, наоборот, на северном полярном круге ночь длится 24 часа.
- 22 июня — день летнего солнцестояния. Ближе всего к солнцу находится северный тропик, в северном полушарии лето, в южном – зима. На южном полярном круге ночь длится 24 часа, а на северном ночь не наступает вовсе.
- 21 марта, 23 сентября — дни весеннего и осеннего равноденствий Ближе всего к солнцу находится экватор, день равен ночи в обоих полушариях.
Вращение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца Форма и размеры Земли википедия
Поиск по сайту:
Год
Время одного оборота Земли вокруг Солнца . В процессе годового движения наша планета движется в пространстве со средней скоростью 29,765 км/с, т.е. больше 100 000 км/час.
аномалистический
Аномалистическим годом называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Землей своего перигелия . Его продолжительность составляет 365,25964 суток . Она примерно на 27 минут больше чем продолжительность тропического (см. здесь) года. Это вызвано непрерывным изменением положения точки перигелия. В текущий период времени Земля проходит точку перигелия 2-го января
високосный
Каждый четвертый год в используемом сейчас в большинстве стран Мира календаре имеет дополнительный день — 29 февраля — и называется високосным. Необходимость его введения связана с тем, что Земля совершает один оборот вокруг Солнца за период, не равный целому количеству суток . Ежегодная погрешность равна почти четверти суток и каждые четыре года она компенсируется введением “лишнего дня”. См. также Календарь Григорианский .
сидерический (звездный)
Время оборота Земли вокруг Солнца в системе координат “неподвижных звезд ”, т.е., как бы “при взгляде на Солнечную систему со стороны”. В 1950 году оно было равно 365 суткам , 6 часам, 9 минутам, 9 секундам.
Под возмущающим влиянием притяжения других планет , главным образом Юпитера и Сатурна , длина года подвержена колебаниям в несколько минут.
Кроме того, продолжительность года уменьшается на 0,53 секунды за сто лет. Это происходит оттого, что Земля приливными силами тормозит вращение Солнца вокруг его оси (см. Приливы и отливы ). Однако по закону сохранения момента количества движения это компенсируется тем, что Земля отдаляется от Солнца и согласно второму закону Кеплера период ее обращения увеличивается.
тропический
Перед нашим преподавателем по физике тряслось не одно поколение студентов. Прихожу, вроде бы все выучив, тяну билет – а во втором вопросе задачка про планеты! Это мы быстро! И вот я с радостью все объясняю, уже готовлюсь к пятерке – и слышу вопрос: «А в какую сторону у вас Земля-то вращается?» . В общем, пришлось идти на пересдачу – раз уж я ответа на «школьный вопрос» не знаю.
Типы вращения Земли
Для начала, стоит упомянуть, что есть два типа движения планет (с поправкой на то, что речь идет о Солнечной Системе ):
- Вращение вокруг Солнца, которое для нас выражается в смене времен года.
- Вращение вокруг своей оси, которое мы можем заметить по смене дня и ночи.
Теперь разберемся с каждым из них по отдельности
В какую сторону вращается Земля вокруг своей оси
Дело в том, что любое движение относительно. Направление вращения планеты будет зависеть от того, где находится наблюдатель. Иначе говоря, на эту характеристику планеты влияет точка отсчета.
- Представьте, что вы оказались точнехонько на Северном полюсе. Тогда можно будет смело заявить, что движение идет против часовой стрелки.
- Если же переместиться на противоположный конец земного шара – на Южный полюс – правильно будет говорить, что Земля движется по часовой стрелке.
- В общем же случае правильнее будет ответить, что Земля движется с запада на восток.
Доказать это можно, наблюдая за движением солнца по небосклону. Каждый день, вне зависимости от того, где вы находитесь, солнце будет вставать на одной и той же (восточной) стороне, а садиться гарантированно станет на западе . Правда, на полюсах день длится целых полгода, но даже здесь это правило не будет нарушаться.
Вращение вокруг Солнца
Здесь было бы неплохо сначала разобраться с тем, что такое эклиптика.
Эклиптикой называют окружность, по которой движется Солнце для наблюдателя с Земли.
Теперь представим, что мы можем с легкостью добраться до любой точки эклиптики. Вжух – и мы моментально переместились. Так что же мы увидим?
Рассказав все это на пересдаче, я смогла-таки получить свою пятерку. Конечно, лучше бы было учить все своевременно – зато теперь буду умнее.
Полезно2 Не очень
Комментарии0
"Земля вращается, это нам говорили, а вот как понять - куда она вращается, мы же этого не ощущаем?" - спросила меня дочь и, надо сказать, была права - в школе обычно не вдаются в подробности, особенно в начальных классах. Пришлось запастись терпением, глобусом и парочкой интересных историй, чтобы малышке не было скучно.
Почему она вращается
Существует три причины, по которым наша планета вращается не только вокруг небесного светила, но и как волчок, вокруг своей оси:
- вращение по инерции;
- из-за воздействия магнитных полей;
- как реакция на солнечное излучение.
Все эти факторы вместе приводят в движение нашу планету, но как все же понять - в какую сторону она движется?
В каком направлении движется наша планета
На этот вопрос ответил ученый Иоганн Кеплер еще в 17 веке. Он определил эллиптическую орбиту нашей планеты и вычислил направление ее движения. Проще всего это понять, когда мы смотрим на глобус сверху - если в его центр поставить точку, то она будет двигаться с запада на восток, как и сама планета.
Однако фокус астрономии заключается в положении, с которого ведется наблюдение - если смотреть на глобус снизу, то он будет двигаться по часовой стрелке. Именно по этой причине в Австралии вода в раковине, образуя воронку, закручивается в другую сторону.
Как же определить направление движения Земли
Ученые решили отталкиваться от точки, на которую направлена земная ось, а именно - от Полярной звезды. Именно поэтому направление движения со стороны северного полушария принято как единственно верное.
И снова она вертится
Но уже вокруг Солнца. Как известно, у нашей планеты есть два направления движения - вокруг своей оси и вокруг небесного светила, причем и в том, и в другом случае она вращается с запада на восток.
Почему мы не чувствуем ее движения
Наша планета движется с колоссальной скоростью - 1675 километров в час, и мы движемся вместе с ней. Находясь в атмосфере Земли, мы фактически являемся одним целым и даже стоя на месте, движемся с планетой на одной скорости, именно поэтому и не чувствуем его.
Полезно0 Не очень
Комментарии0
Насколько помню еще с детства, меня всегда увлекало вечернее небо, покрытое бесчисленными звездами. Сколько их, как до них далеко, есть ли возле них такие же планеты, как наша Земля и может быть, какие-то из них тоже населены мыслящими существами? И всегда было интересно вообразить, что мы каждую секунду не находимся на месте неподвижно, а вместе со своей планетой вращаемся и летим на огромной скорости среди бесконечного космоса.
Как вращается Земля
Наша планета на самом деле движется по очень сложной траектории и совершает одновременно перемещение в трех плоскостях:
- вращается вокруг своей оси ;
- вокруг своей звезды - Солнца;
- вместе со своей звездной системой делаем гигантский оборот вокруг галактического центра .
Мы не можем физически ощущать вращение Земли так, как мы чувствуем скорость, находясь в движущемся автомобиле. Тем не менее, внешние признаки вращения планеты мы наблюдаем в смене времени суток и времен года и относительном положении небесных тел .
Суточное вращение Земли
Осевое вращение Земля совершает с Запада на Восток . Осью мы называем условную линию, что соединяет остающимися неподвижными во время вращения полюса планеты - Северный и Южный. Если мы поднимемся точно над Северным полюсом, то сможем увидеть, что Земля, подобно большому мячу, катится против часовой стрелки . Земная ось не является строго перпендикулярной, а имеет наклон 66°33´ по отношению к плоскости.
В течение одного полного оборота Земли вокруг оси длятся сутки, равные 24 часам. Скорость вращения неодинакова на всей поверхности и по мере удаления к полюсам уменьшается, на экваторе она самая большая и составляет 465 м/с.
Годовое вращение Земли
Подобно своему осевому движению, Земля и вокруг Солнца устремляется также с Запада на Восток и скорость ее уже намного больше, целых 108000 км/ч. Протяженность одного такого оборота и составляет один земной год, или 365 суток, а также смену четырех времен года.
Интересно, что в Южном и Северном полушариях на нашей планете зима и лето не совпадают по времени и зависят от того, какое из полушарий в данный период Земля обращено к Солнцу. Так что, если в Лондоне лето, то в это же время в Веллингтоне зима.
Знания о направлении вращения Земли и относительном положении небесных тел имеют практическое применение не только в науке и многих областях жизнедеятельности человеческого общества, но и могут пригодиться каждому из нас в определенной жизненной ситуации. Например, в туристическом походе такие знания всегда помогут сориентироваться на местности и определить текущее время.
Полезно0 Не очень
Комментарии0
Помню, географичка рассказывала об эксперименте со сливом. Вода в раковине стекает по часовой стрелке или в противоположном направлении, зависимо от полушария. А на экваторе вообще нет подобного водоворота. Не чудо ли!
Кто первый наглядно показал, в какую сторону вращается земля
В прошлом году случайно посмотрела одну познавательную передачу. Там рассказывали, что первым, кто п оказал людям вращение Земли – физик из Франции Леон Фуко , в середине 19 века. Он проводил свои эксперименты дома, а после успешных презентаций стал показывать «аттракцион» широкой публике в обсерватории и Парижском Пантеоне.
Маятник месье Фуко выглядел следующим образом. Представьте шар весом 28 кг, подвешенный на нити 67 м . Под шаром – кольцо . Шар отклоняли от оси и отпускали без стартовой скорости. В итоге маятник колебался, рисуя штрихи по контуру кольца. Все дальше продвигаясь по часовой стрелке . Эксперимент доказывает, что маятник движется лишь под силой притяжения. А направление движения земли противоположно движению маятника, то есть – против часовой стрелки .
Восточное направление
Физики высчитали, что падающие предметы отклоняются к востоку . Например, если залезть на вершину высокой горы и скинуть с нее камень, у подножия он упадет, чуть отклоняясь от оси в восточном направлении.
Также можно понаблюдать за Солнцем и логически поразмыслить. На востоке оно появляется, на западе – исчезает. Значит, и планета вращается в сторону востока солнца.
Как движение Земли проявляется в природе
Кроме известных всем смены дня и ночи, цикличности времен года, движение планеты отражается и на таких явлениях:
- Пассаты – тропические ветры, постоянно дующие к экватору (с северо-востока и юго-востока по обе стороны экватора).
- Смещение циклонов на восток (идущих с юга на север).
- Подмывание берегов рек (в северной части – правых, в южной – левых).
Если хотите понаблюдать за движением планеты по-настоящему, а не додумывая факты выводами, посмотрите на Землю со спутника . Планетарии, научные сайты, видеоролики – все это доступно и очень увлекает.
Полезно0 Не очень
Комментарии0
Прочитав вопрос, мне сразу же захотелось его перефразировать и спросить не , а вращается ли она вообще. Иногда такой вот парадоксальный взгляд на привычные вещи помогает лучше понять их суть. Размышления «от противного» - это хороший способ нанести «контрудар» по аргументам оппонента и быстро победить в дискуссии. Если кто-то думает, что факт вращения нашей родной планеты ни у кого не вызывает сомнений и спорить вроде бы не с кем, то я напомню про существование Общества плоской Земли. Сотни людей, которые состоят в этой вполне официальной организации, абсолютно уверены, что это Солнце и звёзды крутятся вокруг неподвижной дискообразной Земли.
Вращается ли наша планета
Ещё в античные времена о вращении Земли задумывались последователи известного математика Пифагора . Огромный прорыв в решении этой задачи сделал в 16 веке Николай Коперник . Он выдвинул идею о гелиоцентрической системе мира , и вращение Земли было её неотъемлемой частью. Но достоверно доказать, что Земля вращается вокруг Солнца смогли только много лет спустя - в 18 веке, когда британским ученым Брадлеем была открыта годичная абберация звёзд .
Подтверждение суточного вращения пришлось ждать ещё дольше и только в 19 веке Жан Фуко продемонстрировал эксперименты с маятником и тем самым доказал, что Земля действительно вращается вокруг своей воображаемой оси.
В какую сторону вертится Земля
О том, в какую сторону вращается Земля вокруг оси, красноречиво говорят рассветы и закаты. Если Солнце встает на Востоке, значит, вращение происходит в восточном направлении.
А теперь попробуйте вообразить, что вы поднялись в космос над Северным полюсом и смотрите вниз на Землю. С такого положения хорошо видно, как движется планета со всеми океанами и материками! Но зачем такие ухищрения, если астрономы давно определили, что относительно полюса мира строго против часовой стрелки вращаются вокруг собственной оси и вокруг Солнца:Южного полюса , земной шар будет вращаться в направлении часовой стрелки , и совсем наоборот на Северном полюсе . Логично, что вращение происходит в направлении востока - ведь Солнце появляется с востока и исчезает на западе. Ученые выяснили, что планета постепенно замедляется на тысячные доли секунды в год. Большая часть планет нашей системы имеют то же направление вращения, исключение составляют лишь Уран и Венера . Если посмотреть на Землю из космоса, можно отметить два типа движения: вокруг своей оси, и вокруг звезды - Солнца .
Мало кто не замечал водоворот воды в ванной. Это явление, несмотря на свою обыденность, является довольно большой загадкой для ученого мира. Действительно, в Северном полушарии водоворот направлен против часовой стрелки , а в противоположном - все наоборот. Большинство ученых считают это проявлением силы Кориолиса (инерция, вызванная вращением Земли ). В пользу этой теории можно привести еще некоторые проявления этой силы:
- в северной полусфере ветра центральной части циклона дуют против движения часовой стрелки, в южной - наоборот;
- левый рельс железной дороги наиболее изнашивается в Южном полушарии , тогда как в противоположном - правый;
- у рек в Северном полушарии ярко выражен правый крутой берег , в Южном - наоборот.
Что, если она остановится
Интересно предположить, что будет если наша планета перестанет вращаться . Для обычного человека это будет равносильно езде на автомобили со скоростью 2000 км/ч с последующим резким торможением . Думаю, не стоит объяснять последствия такого события, но это будет еще не самое страшное. Если находиться в этот момент на экваторе , тело человека продолжит «полет» со скоростью почти 500 метров в секунду, однако тем, кому посчастливится находиться ближе к полюсам , удастся выжить, но не надолго. Ветер станет настолько сильным, что по силе своего действия будет сопоставим с силой взрыва ядерной бомбы , а трение ветров вызовет пожары на всей планете .
После такой катастрофы жизнь на нашей планете исчезнет и больше никогда не восстановится.
Полезно0 Не очень
Шарообразна, однако, это не идеальный шар. Из-за вращения планета немного сплюснута у полюсов, такую фигуру принято называть сфероидом или геоидом — «подобным земле».
Земля огромна, ее размер трудно представить. Основные параметры нашей планеты следующие:
- Диаметр — 12570 км
- Длина экватора — 40076 км
- Длина любого меридиана - 40008 км
- Общая площадь поверхности Земли — 510 млн. км2
- Радиусу полюсов - 6357 км
- Радиусу экватора — 6378 км
Земля одновременно вращается вокруг солнца и вокруг собственной оси.
Земля вращается вокруг наклонной оси с запада на восток. Половина земного шара освещается солнцем, там в это время день, вторая половина находится в тени, там ночь. Благодаря вращению Земли происходит смена дня и ночи. Один оборот вокруг своей оси Земля делает за 24 часа — сутки.
Из-за вращения происходит отклонение движущихся потоков (рек, ветров) в северном полушарии — вправо, а в южном — влево.
Вращение Земли вокруг Солнца
Вокруг солнца Земля вращается по круговой орбите, полный оборот совершается за 1 год. Земная ось не вертикальна, она наклонена под углом 66,5° к орбите, угол этот остается постоянным во время всего вращения. Главным следствием этого вращения является смена времен года.
Рассмотрим крайние точки вращения Земли вокруг Солнца.
- 22 декабря — день зимнего солнцестояния. Ближе всего к солнцу (солнце находится в зените) в этот момент находится южный тропик — поэтому в южном полушарии лето, в северном – зима. Ночи в южном полушарии короткие, на южном полярном круге 22 декабря день длится 24 часа, ночь не наступает. В северном полушарии все, наоборот, на северном полярном круге ночь длится 24 часа.
- 22 июня — день летнего солнцестояния. Ближе всего к солнцу находится северный тропик, в северном полушарии лето, в южном – зима. На южном полярном круге ночь длится 24 часа, а на северном ночь не наступает вовсе.
- 21 марта, 23 сентября — дни весеннего и осеннего равноденствий Ближе всего к солнцу находится экватор, день равен ночи в обоих полушариях.
Как и другие планеты Солнечной системы, совершает 2 основных движения: вокруг собственной оси и вокруг Солнца. С древнейших времён именно на этих двух регулярных движениях основывались расчёты времени и способность составлять календари.
Сутки – это время вращения вокруг собственной оси. Год – обращения вокруг Солнца. Деление на месяцы также находится в прямой связи с астрономическими феноменами – их продолжительность связана с фазами Луны.
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 виртуальная 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 скорость вращения не идентична и зависит от их положения по отношению к экватору – чем ближе к экватору, тем скорость вращения выше.
Например, в районе Италии скорость вращения составляет примерно 1200 км\ч. Следствиями вращения Земли вокруг своей оси являются смена дня и ночи и видимое движение небесной сферы.
Действительно, создаётся впечатление, что звёзды и другие небесные тела ночного неба движутся в противоположном нашему с планетой движению направлении (то есть с востока на запад).
Кажется, что звёзды находятся вокруг Полярной звезды, которая расположена на воображаемой линии – продолжении земной оси в северном направлении. Движение звёзд не является доказательством того, что Земля вращается вокруг своей оси, ведь это движение могло бы быть следствием вращения небесной сферы, если считать, что планета занимает фиксированное, неподвижное положение в пространстве.
Маятник Фуко
Неопровержимое доказательство того, что Земля вращается вокруг собственной оси, было представлено в 1851 г. Фуко, который провёл известнейший эксперимент с маятником.
Представим, что, находясь на Северном полюсе, мы привели в колебательное движение маятник. Силой извне, действующей на маятник, является гравитация, при этом она не влияет на изменение направления колебаний. Если подготовить виртуальный маятник, оставляющий следы на поверхности, мы сможем удостоверится, что через некоторое время следы переместятся в направлении часовой стрелки.
Это вращение может быть связано с двумя факторами: или с вращением плоскости, на которой совершает колебательные движения маятник, или с вращением всей поверхности.
Первую гипотезу можно отбросить, принимая во внимание, что на маятнике нет сил, способных изменить плоскость колебательных движений. Отсюда следует, что вращается именно Земля, причём она совершает движения вокруг собственной оси. Этот эксперимент был проведён в Париже Фуко, он использовал огромный маятник в виде сферы из бронзы весом около 30 кг, подвешенный к 67-метровому тросу. На поверхности пола Пантеона была зафиксирована отправная точка колебательных движений.
Итак, вращается именно Земля, а не небесная сфера. Люди, ведущие с нашей планеты наблюдение за небом, фиксируют движение и Солнца, и планет, т.е. во Вселенной движутся все объекты.
Критерий времени – сутки
Сутки – это отрезок времени, за который Земля совершает полный оборот вокруг собственной оси. Существует два определения понятия “сутки”. “Солнечный сутки” – это промежуток времени вращения Земли, при котором за отправную точку берётся . Другое понятие – “сидерические сутки” – подразумевает другую отправную точку – любую звезду. Продолжительность двух видов суток неидентична. Долгота сидерических суток составляет 23 ч 56 мин 4 с, долгота же солнечных суток равна 24 часам.
Различная продолжительность связана с тем, что Земля, вращаясь вокруг собственной оси, совершает и орбитальное вращение вокруг Солнца.
В принципе, продолжительность солнечных суток (хотя и принимается за 24 часа) – величина непостоянная. Это связано с тем, что движение Земли по орбите происходит с переменной скоростью. Когда Земля находится ближе к Солнцу, скорость её движения по орбите выше, по мере удаления от светила скорость понижается. В связи с этим введено такое понятие, как “средние солнечные сутки”, именно их продолжительность 24 часа.
Обращение вокруг Солнца со скоростью 107 000 км/ч
Скорость обращения Земли вокруг Солнца – второе основное движение нашей планеты. Земля движется по эллиптической орбите, т.е. орбита имеет форму эллипса. Когда находится в непосредственной близости от Земли и попадает в её тень, случаются затмения. Среднее расстояние между Землёй и Солнцем составляет примерно 150 миллионов километров. В астрономии используется единица измерения расстояний внутри Солнечной системы; её называют “астрономическая единица” (а.е.).
Скорость с которой Земля движется по орбите, равна примерно 107 000 км/ч.
Угол, образованный земной осью и плоскостью эллипса, составляет примерно 66°33’, это величина постоянная.
Если наблюдать за Солнцем с Земли, создаётся впечатление, что именно оно движется по небосклону в течении года, проходя через звёзды и , составляющие Зодиак. На самом деле Солнце также проходит и через созвездие Змееносца, но оно не относится к Зодиакальному кругу.
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.