Движение Земли вокруг Солнца

Почему бывает лето и зима? По какой причине они не на всей Земле сменяют друг друга: на экваторе всегда тепло, а в Арктике и Антарктике никогда не тает лёд? Почему на экваторе день всегда имеет одинаковую продолжительность, при движении к полюсам его длительность изменяется, а на полюсах он длится полгода? Узнать это нам поможет тема сегодняшнего урока: движение Земли вокруг Солнца.

---

Другое название этого типа перемещения Земли  – орбитальное. Орбиты – это траектории, по которым движутся в космическом пространстве Солнце, все другие звёзды, планеты, кометы, а также искусственные космические аппараты (последнее относится только к пассивному движению аппаратов, с выключенным двигателем). Большинство тел Солнечной системы движется по эллиптическим орбитам, только кометы обращаются по параболическим или гиперболическим орбитам.

Орбита земли

Орбита Земли тоже в первом приближении имеет форму эллипса, она удалена от Солнца в среднем на 150 млн.

км, в астрономии эта величина принята в качестве единицы длины (астрономической единицы – а.е.). Если принять то, что орбита эллиптическая, тогда она описывается законами Кеплера. В ближайшей к Солнцу точке орбиты (перигелии, со 2 по 5 января) расстояние от Земли до Солнца равно 147 млн. км, в наиболее удалённой точке орбиты (в афелии, с 1 по 5 июля) расстояние увеличивается до 152 млн. км.

На самом деле расстояние до Солнца меняется не только в течение года, но и периодами в десятки тысяч лет и форма орбиты несколько отходит от эллипса. Длина орбиты Земли составляет 934 млн. км, движение Земли вокруг Солнца совершается со средней скоростью в  29,8 км/с, чем ближе Земля подходит к Солнцу, тем быстрее она движется. Полный оборот Земля совершает за 365 сут. 6 ч 9 мин., 9,6 сек. Этот промежуток времени называется звёздным сидерическим годом.

Орбита каметы Галлея
Автор: Rursus

Движение Земли вокруг Солнца совершается против часовой стрелки, в том же направление происходит и вращение Земли вокруг своей оси. Ось вращения Земли длительное время сохраняет практически неизменное направление в пространстве – на Полярную звезду (Северный полюс мира). Но примерно через 13 тыс. лет Северный полюс мира будет смотреть на другую звезду – Вегу. И лето в Северном полушарии будет приходиться на декабрь, январь и февраль.

Доказательства движения Земли вокруг Солнца

Впервые предположение о том, что Земля движется вокруг Солнца по орбите высказал древнегреческий астроном Аристарх Самосский в III в. до н. э. Но этой идее не дали развиться контраргументы слишком влиятельных соперников: Аристотеля, Птолемея и Платона. Долгие столетия господствовала геоцентрическая система мира, вплоть до работ Коперника 1534 года. С этого периода стали укореняться мысли о наличии орбитального движения Земли.

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической систем
Автр: Оригинальный образ Нико Ланга

Доказательствами того, что движение Земли вокруг Солнца существует являются:

• параллактическое смещение звёзд дважды в год на один и тот же угол;
• годичное аберрационное смещение звёзд;
• непрерывное изменение положения Солнца на небе: изменяется полуденная высота Солнца, азимутальный угол восхода и заката.

Параллактическое смещение звёзд

Годичные параллаксы звёзд – изменение местоположения наблюдаемой звезды, объясняющееся изменением положения наблюдателя вследствие вращения Земли вокруг Солнца. Это смещение незаметно невооружённому глазу, так как звёзды удалены от нас на очень большие расстояния.

Параллакс близких звёзд на фоне далёких
Автор: Rasbak CC BY-SA 3.0

Для наблюдения за этим явлениям ранее использовали прибор гелиометр. В начале XX в. Фрэнком Шлезингером была разработана стандартная методика определения параллаксов способом фотографирования.

Современные способы измерения координат звёзд – космические телескопы и сверхдальная радиоинтерферометрия.

Франгоферовский гелиометр
Автор: Артур от Auwers

Движение Земли вокруг Солнца доказывает годичное аберрационное смещение звёзд

Аберрация – угол между наблюдаемым (видимым) и истинным направлением на светило. Годичное аберрационное смещение звёзд было открыто в 1728 году английским астрономом Дж. Брадлеем.

Дело в том, что пока свет от звезды доходит до окуляра прибора, наблюдатель вместе с прибором перемещается по орбите вокруг Солнца. Чтобы свет от звезды попал в объектив, нужно направить прибор не на истинное направление на звезду, а на расчетное.

Звёздная аберрация
Автор: Варит ohare CC BY-SA 3.0

Эклиптика

Нам кажется, что Солнце перемещается по небосводу, на самом деле это Земля вращается вокруг своей оси. Путь, который Солнце за год проходит по видимой части атмосферы, называют

эклиптикой. Эклиптика – это сечение небесной сферы плоскостью земной орбиты. Небесный экватор – линия пересечения плоскости земного экватора с небесной сферой.

Эклиптика с небесным экватором в современную эпоху образует угол 23°27′. Места их пересечения называются точками весеннего и осеннего равноденствий. В этих точках Солнце бывает 20 либо 21 марта и 23 сентября.

Небесная сфера, небесный экватор, полюса, эклиптика
Автор: S.fonsi, Soued031 — Globus von Globe Atlantic. svg, sonst eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0

Промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Тропический год на 20 мин. 24 сек. короче звёздного, т. к. точка весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению Солнца.

Географические следствия движения Земли вокруг Солнца

Географическими следствиями годового движения Земли являются:

• смена сезонов года;
• изменение продолжительности дня и ночи;
• образование поясов освещения;
• годовой ритм в географической оболочке.

Высота Солнца над горизонтом меняется в течение года, высшая точка солнцестояния называется зенитом. Зенит – это положение Солнца под прямым углом к месту наблюдения.

Солнечный зенит
Автор: Kirill Borisenko, CC BY-SA 4.0

Положение Солнца на небосводе позволило выделить на Земле важные параллели:

• тропики – это параллели с широтой 23,5°, на карте и глобусе они расположены по обе стороны от экватора и обозначены пунктирной линией. Над тропиками Солнце бывает в зените один раз в году – 22 июня и 22 декабря. 22 июня Солнце в зените над Северным тропиком, Земля находится в точке перигелия своей орбиты, Северное полушарие освещено и нагрето, здесь наступает лето, а в Южном полушарии – зима. 22 июня в Северном полушарии самый длинный день в году, его называют
  днём летнего солнцестояния.

22 декабря Солнце в зените на Южном тропике и лето наступает в Южном полушарии, а в Северном полушарии – зима. 22 декабря в Северном полушарии бывает самый короткий день, поэтому его называют днём зимнего солнцестояния. День зимнего солнцестояния – начало астрономической зимы в Северном полушарии. Область около Южного полюса, ограниченная Южным полярным кругом, освещается незаходящим Солнцем.

В Северном полушарии за Северным полярным кругом начинается полярная ночь. Продолжительность её разная на разных широтах и увеличивается от полярного круга до полюса от одного дня до полугода. День в Северном полушарии теперь короче ночи. Например, продолжительность дня в Москве равна 7 часам.

Движение Солнца в дни равноденствий и солнцестояний

• полярные круги, находятся на широте 56,5° и служат границей зоны полярного дня и полярной ночи. В Северном полушарии полярная ночь наступает 22 декабря. Полярный день – это явление когда Солнце не садится за горизонт от полугода на Полюсе до одних суток на полярных кругах. В Северном полушарии полярный день наступает 22 июня. В Северном и Южном полушарии наблюдается явление белых ночей, когда вечерняя и дневная зори смыкаются, и сумерки почти не наступают. Явление белых ночей характерно, например, для Санкт-Петербурга.
• экватор – параллель, на которой Солнце бывает в зените 2 раза в год – 20 либо 21 марта и 23 сентября. В это время Северное и Южное полушария освещены одинаково, в обоих полушариях день равен ночи, поэтому эти даты называют днями весеннего и осеннего равноденствий. Светораздельная линия (терминатор) в эти дни проходит через географические полюса. 20 либо 21 марта и 23 сентября – начало астрономических весны и осени.

Годовое вращение Земли вокруг Солнца

Движение Земли вокруг Солнца — одна из причин появления тепловых поясов, или поясов освещения

По высоте Солнца над горизонтом и продолжительности освещения на Земле выделяют пояса освещённости, или астрономические тепловые пояса, их 5:

• жаркий;
• два умеренных;
• два холодных.

Пояса освещения Земли

Границей между ними служат полярные круги и тропики. В жарком поясе, расположенном между тропиками Солнце всегда высоко стоит над горизонтом, а дважды в год оно бывает в зените и нагревает земную поверхность, поэтому температура воздуха там всегда высокая. Продолжительность дня в жарком поясе изменяется мало (от 11 до 13 часов). На линии тропиков Солнце стоит в зените только один раз в году: на Северном тропике (тропике Рака) 22 июня, на Южном тропике (тропике Козерога) – 22 декабря.

Между тропиками и полярными кругами расположены умеренные пояса. В умеренных поясах Солнце никогда не бывает в зените, но угол падения солнечных лучей зимой и летом очень отличается, поэтому чётко выражена смена времён года. Однако в течение суток обязательно бывает смена дня и ночи.

Между полярными кругами и полюсами расположены два холодных пояса. В холодных поясах температуры всегда низкие и наблюдаются явления полярного дня и полярной ночи.

Таблица 1. Продолжительность полярного дня и полярной ночи на разных широтах Северного полушария (в сутках)

Широта	Продолжительность полярного дня	Продолжительность полярной ночи
66,5°	1	1
70°	64	60
80°	133	126
90°	186	179

 

Положение тропиков и полярных кругов не остаётся постоянным, оно изменяется в зависимости от смещения плоскости наклона орбиты Земли. Плоскость земной орбиты колеблется в пространстве и за 40 000 лет наклон к экватору изменяется от 24°36′ до 21°58′. Это сопровождается расширением и сужением поясов освещения. Если бы ось Земли была перпендикулярна плоскости орбиты, то пояса не выделялись бы вовсе. Если бы ось Земли была вертикальной, то в каждой точке Земли было бы одно и то же время года, один сезон: на экваторе всегда лето, на полюсах лютая зима, а в умеренных широтах весна или осень.

Движение Земли вокруг Солнца и смена времен года

Движение Земли вокруг Солнца – важная причина смены времён года, вторая важная причина – это угол наклона оси вращения Земли к её орбите. Если бы наклона небыло, времена года в каждой точке Земли были бы постоянными.

Продолжительность светового дня и смена времён года тесно связаны. Чем длиннее день, тем больше солнечного тепла получает поверхность Земли. В природе изменение количества солнечного тепла вызывает смену времён года.

Наклон земной оси — главная причина смены времён года
Автор: North_season. jpg: Tauʻolunga derivative work: Q Valda (talk) — North_season.jpg, CC BY-SA 2.5

Времена года – четыре периода, отличающиеся погодными условиями: весна, лето, осень и зима. Причиной сезонных изменений погоды является наклон оси вращения Земли к плоскости её орбиты, в результате чего Земля в течение года наклоняется к Солнцу то Северным полушарием, то Южным. Поэтому деление года на четыре сезона имеет строгую астрономическую основу.

За начало весны в Северном полушарии Земли астрономы принимают момент весеннего равноденствия, т. е. момент, когда Солнце, двигаясь по эклиптике, переходит из южного полушария небесной сферы в северное, пересекая небесный экватор в точке весеннего равноденствия. По современному календарю это случается 20, либо 21 марта.

В день весеннего равноденствия, так же как и в день осеннего равноденствия, по всей Земле продолжительность дня равна продолжительности ночи. Весна в Северном полушарии длится до 21, либо до 22 июня (день летнего солнцестояния), когда Солнце достигает высшей точки эклиптики, проходя в полдень через зенит на широте Северного тропика и на широте Северного полярного круга единственный в году раз не заходит под горизонт. В это время в Северном полушарии Земли самый длинный день. По астрономическому календарю в Северном полушарии наступает лето, которое продолжается до 23 сентября – дня осеннего равноденствия. Затем лето сменяется осенью.

Концом осени в Северном полушарии астрономы считают 21, либо 22 декабря – день зимнего солнцестояния, когда Солнце опускается на эклиптике в самую нижнюю её точку. В день зимнего солнцестояния Солнце в полдень проходит через зенит на широте Южного тропика и единственный раз в году не заходит на широте Южного полярного круга. С этого момента до дня весеннего равноденствия в северном полушарии Земли стоит зима.

Долгота дня на экваторе Земли в течение всего года постоянна и равна продолжительности ночи. Здесь сезонные изменения погоды не связаны непосредственно с изменением склонения Солнца.

В Южном полушарии Земли сезоны сдвинуты на полгода: приход лета в северном полушарии знаменует наступление зимы в южном, осень северного полушария приходится на весну южного.

Эллиптичность орбиты Земли и неравномерность её обращения вокруг Солнца оказывает некоторое влияние на продолжительность времён года. Поскольку Земля подходит ближе всего к Солнцу в начале января и движется в это время быстрее всего, астрономическая зима в Северном полушарии длится 89 сут., а лето – 93,6 сут. В Южном полушарии соответственно зима оказывается несколько длиннее лета.

Гораздо более сильное влияние на сезонные изменения погоды оказывают не эллиптичность орбиты Земли, а тёплые и холодные течения, горы, преобладающие ветры. Поэтому в повседневной жизни чаще говорят о смене времён года не по астрономическим, а по природным признакам, пользуясь среднесуточными температурами.

Движение Земли вокруг Солнца и календарь

Календарь – это система исчисления промежутков времени, основанная на периодичности таких явлений природы, как смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времён года. Первое из этих явлений определяет меру времени – сутки; второе – синодический месяц, средняя продолжительность которого составляет 29,5306 сут. ; третье – тропический год, равный в среднем 365,2422 сут.

Синодический месяц и тропический год не содержат целого числа средних солнечных суток. Таким образом, все эти три меры времени несоизмеримы, и невозможно достаточно просто выразить одну из них через другую. Трудно, например, подобрать некоторое точное число тропических годов, в которых бы содержалось целое число лунных месяцев и целое число суток.

Стремление хотя бы до некоторой степени согласовать между собой сутки,  месяц и год привело к тому, что в разные эпохи, разными народами было создано много различных календарей, которые можно разделить на три главных типа:

• лунные;
• солнечные;
• лунно-солнечные.

В основе лунных календарей лежит продолжительность синодического месяца, в основе солнечных – продолжительность тропического года, а лунно-солнечные основаны на обоих этих периодах.

Лунный календарь

Родина лунного календаря – Вавилония. Год в этом календаре состоял из 12 лунных месяцев по 29 или по 30 дней. Мусульманский (магометанский) лунный календарь существует и в наше время в ряде арабских стран. Количество дней в месяцах в этом календаре меняется с таким расчетом, чтобы первое число месяца начиналось с появления на небе «нового месяца», т. е. в новолуние.

Продолжительность года – 354 или 355 средних солнечных суток, т. е. он короче солнечного года на 10 суток.

Лунно-солнечный календарь

Лунно-солнечный календарь более совершенный. В нём лунные месяцы приблизительно согласуются с солнечным годом. Один из первых таких календарей появился в начале I тысячелетия до новой эры, 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-й месяц. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре.

Солнечный календарь

Его основа – движение Земли вокруг Солнца. Один из первых солнечных календарей зародился в Древнем Египте за несколько тысячелетий до новой эры. Египтяне заметили, что наступление летнего солнцестояния связано с первым предутренним восходом Сириуса (созвездие Большого Пса), самой яркой звезды неба. Было замечено также, что предутренние восходы Сириуса приблизительно совпадают с началом разлива Нила. А для египтян разливы Нила имели исключительно важное значение, так как от них зависел урожай важнейших злаковых культур.

Древнеегипетский календарь из гробницы
Автор: NebMaatRa

Наблюдения появления Сириуса позволили определить продолжительность года, которая сначала была принята равной 360, а затем 365 сут.

На основе этих наблюдений был разработан календарь. Год делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. Год был разделён на 3 сезона по 4 месяца в каждом:

• время разлива Нила;
• время сева;
• время сбора урожая.

После уточнения продолжительности солнечного года дополнительные 5 дней добавлялись в конце года.

Солнечный календарь, которым пользуются большинство стран мира, ведёт свою родословную от календаря древних римлян. Точных сведений о зарождении римского календаря нет. Однако известно, что около VIII в. до н. э. римляне использовали календарь, в котором год состоял из 10 месяцев и содержал 304 дня. В VII в. до н. э. была произведена реформа римского календаря: к календарному году добавили ещё 2 месяца, а число дней увеличилось до 355. Но всё же календарный год был короче тропического более чем на 10 суток и календарные числа с каждым годом всё менее соответствовали явлениям природы.

Римский календарь
Автор: jacinta lluch valero, CC BY-SA 2.0

Чтобы устранить это несоответствие, каждые два года вставляли добавочный месяц, который содержал попеременно то 22, то 23 дня. Таким образом, каждое четырёхлетие состояло из двух годов по 355 дней и двух удлинённых годов (по 377 и по 378 дней). Средняя продолжительность календарного года за четырёхлетие составляла 366,25 сут., что больше продолжительности тропического года на сутки с лишним.

Чтобы избежать расхождения между календарными числами и явлениями природы, надо было время от времени изменять продолжительность добавочных месяцев. Это было обязанностью жрецов, которые часто злоупотребляли своей властью, произвольно удлиняя или укорачивая год. В результате календарная система оказалась настолько запутанной, что, например, праздник жатвы по календарю иногда приходилось отмечать не летом, а зимой.

Новая реформа римского календаря была произведена в 46 г. до новой эры – юлианский календарь. В нём три года подряд содержат по 365 суток (простой), а четвёртый – 366 сут. (високосный). Високосными считаются те годы, номера которых делятся на 4 без остатка. В високосном году в феврале 29 дней, в простом – 28. Продолжительность года в юлианском календаре в среднем за 4 года равна 365,25 средних солнечных суток, т.е. календарный год длинее тропического всего лишь на 0,0078 сут. За 128 лет это даёт расхождение в 1 сутки, а за 400 лет – около 3 суток. С течением времени календарь запаздывал всё больше и больше.

Весеннее равноденствие каждые 128 лет отступало по юлианскому календарю на 1 сут. и XVI в. перекочевало уже на 11 марта. Это осложняло расчеты церковных праздников, и тогдашний глава католической церкви Григорий XIII 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 г. было решено после четверга 4 октября пропустить в счету 10 суток и следующий день считать пятницей 15 октября, а в будущем соблюдать «правило високосов». Согласно этому правилу, «вековые» годы, оканчивающиеся на 2 нуля, являются високосными только в случае, если они делятся на 400. В противном случае, в отличие от юлианского календаря, они должны быть простыми. Так, 1600-й год – високосный, а 1700, 1800 и 1900-й – простые. Вот и получится, что за 400 лет из календаря исключается 3 сут.

Новая система календаря стала называться григорианским календарём или новым стилем. Григорианский календарь был введён в большинстве европейских стран в течение XVI – XVII вв.

В России на новый стиль перешли в 1918 г. В этом году по декрету Советского правительства вместо 1 февраля стали считать 14 февраля, так как расхождение юлианского и григорианского календарей к 1918 г. составило 13 сут.

Юлианский календарный год длиннее солнечного года почти на 11 ¼ мин., а григорианский – всего на 26 с. Лишние сутки накопятся только в 50-м веке новой эры. Для практических надобностей большей точности и не нужно.

Начало календарного года (Новый год) – понятие условное. В прошлом в некоторых странах Новый год начинался и 25 марта, и 25 декабря, и в другие дни. В Древней Руси год по языческим обычаям начинался весной, с тёплых мартовских дней, когда приступали к полевым работам. С введением христианства православная церковь приняла юлианский календарь и эру «от сотворения мира» («сотворение мира» христианская церковь приурочила к 5508 г. до рождества Христова), а начало года перенесли на 1 сентября.

По старинному обычаю и царь Пётр I  встречал Новый год (7208 г. от «сотворения мира») 1 сентября. Но 19 декабря 7208 г. объявили царский указ: впредь лета считать не с 1 сентября, а с 1 января и не от «сотворения мира», а от рождества Христова.

Такая система счёта лет теперь принята большинством государств и называется нашей или новой эрой (н. э.).

Установление 12 месяцев в году и 7 дней в неделе имеет астрономическое обоснование, но, по сути дела, также является условным и сохраняется по традиции.

Это интересно

Служба времени – комплекс работ, связанных с определением, хранением и распространением точного времени. Службами времени также называют специальные лаборатории научно-исследовательских институтов, обсерваторий и других учреждений, которые выполняют эти работы. Возникла она в глубокой древности и существует по настоящее время. В России сегодня работает служба точного времени, в которую можно позвонить по номеру «100».

---

Зодиак

В своём годовом движении среди звёзд Солнце описывает на небесной сфере полную окружность – эклиптику. Перемещаясь по эклиптике, Солнце последовательно переходит из одного созвездия в другое, таких созвездий 13, они образуют так называемый пояс зодиака и называются зодиакальными. «Зодиак» – имеющий тот же корень, что нынешний «зоопарк»; по-русски его переводят как «круг животных». Большинство из зодиакальных созвездий действительно носят названия животных, остальным народная фантазия дала символические названия.

Знаки зодиака

1. В марте Солнце находится в созвездии Рыб. Все звёзды этого созвездия слабые, не ярче 3-й звёздной величины. В созвездии рыб расположена точка весеннего равноденствия, в которой Солнце переходит из Южного полушария в Северное.
2. В апреле Солнце вступает в созвездие Овна (Овен – вышедшее из употребления слово, соответствующее мужскому роду от слова «овца»). Около 2 тыс. лет назад в этом созвездии находилась точка весеннего равноденствия. Сейчас, вследствие прецессии, она сместилась в созвездие Рыб.
3. В мае – Солнце в созвездии Тельца. В этом созвездии около сотни звёзд, видимых невооружённым глазом. Наиболее яркая – Альдебаран – красный гигант. В 1054 году в созвездии Тельца произошла вспышка сверхновой звезды. В настоящее время на месте этой вспышки находится возникшая Крабовидная туманность.
4. В июне Солнце приходит в созвездие Близнецов. Наиболее яркие звёзды этого созвездия – Поллукс и Кастор. В этом созвездии расположена точка летнего солнцестояния.
5. В июле – Солнце в созвездии Рака. В этом созвездии нет ни одной яркой звезды.
6. В двадцатых числах августа Солнце вступает в созвездие Льва. В нём несколько десятков звёзд. Наиболее яркие – Регул и Денебола.
7. В сентябре дневное светило – в созвездии Девы. Наиболее яркая звезда этого созвездия – Спика. В созвездии Девы был обнаружен один из первых квазаров. В нём расположена точка осеннего равноденствия.
8. В октябре Солнце проходит созвездие Весов – небольшое созвездие, в котором невооружённым глазом видны всего три звезды.
9. В ноябре Солнце – в созвездии Скорпиона. Самая яркая звезда этого созвездия – красноватый Анторес. Интересна звезда Дзета Скорпиона – её светимость превосходит светимость Солнца в 400 000 раз.
10. В ноябре же Солнце движется по созвездию Стрельца. В направлении этого созвездия находится центр нашей галактики.
11. В ноябре-декабре – светило проходит в области созвездия Змееносец (в астрологии он не учитывается, но видимый путь Солнца проходит и по нему).
12. В январе – Солнце в созвездии Козерога, не содержащем ярких звёзд.
13. В феврале Солнце в созвездии Водолея.

Ещё в древности все зодиакальные созвездия получили символические обозначения, которые употребляются до нашего времени. Символа нет только у созвездия Змееносец.

Вам будет интересно

Суточное и годовое движения земли

Земля участвует в нескольких видах движений: вокруг собственной оси, вместе с другими планетами Солнечной системы вокруг Солнца, вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики и др. Однако наиболее важным для природы Земли являются движения вокруг собственной оси и вокруг Солнца.

Движение Земли вокруг собственной оси называется осевым вращением. Оно осуществляется в направлении с запада на восток (против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса). Период осевого вращения равен приблизительно 24 часам (23 часа 56 минут 4 секунды), то есть земным суткам. Поэтому осевое движение называется суточным.

Осевое движение Земли имеет как минимум четыре основных следствия: фигура Земли; смена дня и ночи; возникновение силы Кориолиса; возникновение приливов и отливов.

Вследствие осевого вращения у Земли возникает полярное сжатие, поэтому и ее фигура представляет собой эллипсоид вращения.

Вращаясь вокруг оси, Земля «направляет» к Солнцу то одно полушарие, то другое. На освещенной стороне – день, на неосвещенной – ночь. Продолжительность дня и ночи в разных широтах определяется положением Земли на орбите. В связи со сменой дня и ночи наблюдается суточная ритмика, которая наиболее ярко выражена у объектов живой природы.

Вращение Земли «заставляет» движущиеся тела  отклоняться от направления своего первоначального движения, причем в Северном полушарии – вправо, а в Южном – влево. Отклоняющее действие  вращения Земли получило название силы Кориолиса. Наиболее яркими проявлениями этой силы являются отклонения в направлении движения воздушных масс (пассаты обоих полушарий приобретают восточную составляющую), океанских течений, течения рек.

Притяжение Луны и Солнца вместе с осевым вращением Земли обуславливают возникновение приливных явлений. Приливная волна обходит Землю дважды в сутки. Приливы и отливы свойственны всем геосферам Земли, однако наиболее отчетливо они выражены в гидросфере.

Не меньшее значение для природы земли имеет ее орбитальное движение вокруг Солнца.

Обрита Земли имеет эллиптическую форму, то есть в разных ее точках расстояние между Землей и Солнцем неодинаково. В июле Земля находится дальше от Солнца (152 млн км), и потому ее движение по орбите слегка замедляется. В следствие этого Северное полушарие получает больше тепла  по сравнению с Южным и здесь длиннее лето. В январе расстояние между Землей и Солнцем минимальное и равняется 147 млн км.

Период орбитального движения составляет 365 полных суток и 6 часов. Каждый четвертый год считается високосным, то есть содержит 366 суток, поскольку за 4 года накапливаются лишние сутки.  Принято считать, что основным следствием орбитального движения является смена времен года. Однако это происходит не только в результате годового движения Земли, но и из-за наклона земной оси к плоскости эклиптики, а также в связи с постоянством величины этого угла, которая составляет 66,5 °.

Орбита Земли имеет несколько ключевых точек, которые соответствуют дням равноденствий и солнцестояний. 22 июня – день летнего солнцестояния. В этот день Земля повернута к Солнцу Северным полушарием, поэтому в этом полушарии лето. Лучи Солнца падают под прямым углом на параллель 23,5 ° с.ш. – северный тропик. На Северном полярном круге и внутри него – полярный день, на Южном полярном круге и к югу от него – полярная ночь.

22 декабря, в день зимнего солнцестояния, Земля по отношению к Солнцу занимает как бы обратное положением.

В дни равноденствий оба полушария освещаются Солнцем одинаково. Лучи Солнца падают под прямым углом на экватор. На всей Земле, кроме полюсов, день равен ночи, и его продолжительность составляет 12 часов. На полюсах происходит смена полярных дня и ночи.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Сравнения годичного и суточного движения земли. Годовое и суточное вращение земли

Наша планета находится в постоянном движении. Вместе с Солнцем она перемещается в космосе вокруг центра Галактики. А та, в свою очередь, движется во Вселенной. Но наибольшее значение для всего живого играет вращение Земли вокруг Солнца и собственной оси. Без этого движения условия на планете были бы непригодными для поддержания жизни.

Солнечная система

Земля как планета Солнечной системы по расчетам ученых сформировалась более 4,5 млрд лет назад. За это время расстояние от светила практически не изменялось. Скорость движения планеты и сила притяжения Солнца уравновесили ее орбиту. Она не идеально круглая, но стабильная. Если бы сила притяжения светила была сильнее или скорость Земли заметно уменьшилась, то она бы упала на Солнце. В противном случае она рано или поздно улетела бы в космос, перестав быть частью системы.

Расстояние от Солнца до Земли делает возможным поддержание оптимальной температуры на ее поверхности. В этом немаловажную роль играет и атмосфера. Во время вращения Земли вокруг Солнца меняются времена года. Природа приспособилась к таким циклам. Но если бы наша планета была отдалена на большее расстояние, то температура на ней стала бы отрицательной. Очутись она ближе — вся вода бы испарилась, так как столбик термометра превысил бы точку кипения.

Путь планеты вокруг светила называется орбитой. Траектория этого полета не идеально круглая. Она имеет эллипсность. Максимальная разница составляет 5 млн км. Самая близкая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии 147 км. Она называется перигелием. Земля ее проходит в январе. В июле планета находится от светила на максимальном отдалении. Наибольшее расстояние — 152 млн км. Эта точка называется афелием.

Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца обеспечивает соответственно смену суточных режимов и годовых периодов.

Для человека движение планеты вокруг центра системы незаметно. Это из-за того, что масса Земли огромна. Тем не менее каждую секунду мы пролетаем в пространстве около 30 км. Это кажется нереальным, но таковы расчеты. В среднем считается, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн км. Один полный оборот вокруг светила она делает за 365 дней. Пройденное расстояние за год составляет почти миллиард километров.

Точное расстояние, которое наша планета проходит за год, двигаясь вокруг светила, составляет 942 млн км. Мы вместе с ней движемся в пространстве по эллиптической орбите со скоростью 107 000 км/час. Направление вращения — с запада на восток, то есть против условной часовой стрелки.

Полный оборот планета завершает не ровно за 365 дней, как принято считать. При этом проходит еще около шести часов. Но для удобства летоисчисления это время учитывают суммарно за 4 года. В итоге «набегает» один дополнительный день, его добавляют в феврале. Такой год считается високосным.

Скорость вращения Земли вокруг Солнца непостоянна. Она имеет отклонения от среднего значения. Это связано с эллиптической орбитой. Разница между значениями наиболее проявляется в точках перигелия и афелия и составляет 1 км/сек. Эти изменения незаметны, так как мы и все окружающие нас предметы двигаются в системе координат одинаково.

Смена сезонов

Вращение Земли вокруг Солнца и наклон оси планеты делает возможным смену времен года. Это меньше заметно на экваторе. Но ближе к полюсам годовая цикличность проявляется больше. Северное и Южное полушария планеты обогреваются энергией Солнца неравномерно.

Двигаясь вокруг светила, они проходят четыре условные точки орбиты. При этом поочередно два раза в течение полугодичного цикла они оказываются к нему дальше или ближе (в декабре и июне — дни солнцестояний). Соответственно в месте, где поверхность планеты прогревается лучше, там температура окружающей среды выше. Период на такой территории принято называть летом. В другом полушарии в это время заметно холоднее — там зима.

Спустя три месяца такого движения с периодичностью в полгода планетарная ось располагается таким образом, что оба полушария находятся в одинаковых условиях для обогрева. В это время (в марте и сентябре — дни равноденствия) температурные режимы приблизительно равны. Тогда, в зависимости от полушария, наступают осень и весна.

Земная ось

Наша планета — это вращающийся шар. Движение ее осуществляется вокруг условной оси и происходит по принципу волчка. Опираясь основанием в плоскость в раскрученном состоянии, он будет удерживать равновесие. Когда скорость вращения ослабевает, волчок падает.

Земля упора не имеет. На планету действуют силы притяжения Солнца, Луны и других объектов системы и Вселенной. Тем не менее она выдерживает постоянное положение в пространстве. Скорость ее вращения, полученная еще при формировании ядра, достаточна для поддержания относительного равновесия.

Земная ось проходит через шар планеты не перпендикулярно. Она наклонена под углом 66°33´. Вращение Земли вокруг своей оси и Солнца делает возможным смену сезонов года. Планета «кувыркалась» бы в пространстве, если бы у нее не было строгой ориентации. Ни о каком постоянстве условий среды и жизненных процессов на ее поверхности не было бы речи.

Осевое вращение Земли

Вращение Земли вокруг Солнца (один оборот) происходит в течение года. За день на ней сменяются день и ночь. Если посмотреть на Северный полюс Земли с космоса, то можно увидеть, как она вращается против часовой стрелки. Полный оборот она совершает приблизительно за 24 часа. Этот период называют сутками.

Скорость вращения определяет быстроту смены дня и ночи. За один час планета оборачивается приблизительно на 15 градусов. Скорость вращения в разных точках ее поверхности различна. Это происходит из-за того, что она имеет шарообразную форму. На экваторе линейная скорость составляет 1669 км/час, или 464 м/сек. Ближе к полюсам этот показатель уменьшается. На тридцатой широте линейная скорость уже будет составлять 1445 км/час (400 м/сек).

Из-за осевого вращения планета имеет несколько сжатую с полюсов форму. Также это движение «заставляет» отклоняться перемещающиеся предметы (в том числе воздушные и водные потоки) от первоначального направления (сила Кориолиса). Еще одним важным следствием такого вращения являются приливы и отливы.

Смена дня и ночи

Шарообразный объект единственным источником света в определенный момент освещается только наполовину. Применительно к нашей планете в одной ее части в этот момент будет день. Неосвещенная часть будет скрыта от Солнца — там ночь. Осевое вращение дает возможность сменяться этим периодам.

Кроме светового режима изменяются условия обогрева поверхности планеты энергией светила. Такая цикличность имеет важное значение. Скорость смены световых и тепловых режимов осуществляется сравнительно быстро. За 24 часа поверхность не успевает ни чрезмерно нагреться, ни остыть ниже оптимального показателя.

Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси с относительно постоянной скоростью имеет определяющее для животного мира значение. Без постоянства орбиты планета не удержалась бы в зоне оптимального обогрева. Без осевого вращения день и ночь длились бы по полгода. Ни то ни другое не способствовало бы зарождению и сохранению жизни.

Неравномерность вращения

Человечество за свою историю привыкло к тому, что смена дня и ночи происходит постоянно. Это служило неким эталоном времени и символом равномерности жизненных процессов. На период вращения Земли вокруг Солнца до определенной степени оказывает влияние эллипсность орбиты и другие планеты системы.

Другая особенность — изменение продолжительности суток. Осевое вращение Земли происходит неравномерно. Выделяют несколько основных причин. Значение имеют сезонные колебания, связанные с динамикой атмосферы и распределением осадков. Кроме того, приливная волна, направленная против хода движения планеты, постоянно его тормозит. Этот показатель ничтожен (за 40 тыс. лет на 1 секунду). Но за 1 млрд лет под действием этого продолжительность суток увеличилась на 7 часов (с 17 до 24).

Следствия вращения Земли вокруг Солнца и своей оси изучаются. Данные исследования имеют большое практическое и научное значение. Их используют не только для точности определения звездных координат, но и для выявления закономерностей, которые могут влиять на процессы жизнедеятельности человека и природные явления в гидрометеорологии и других областях.

Земля совершает мало различных движений: вместе с Галактикой в сторону созвездий Лиры и Геркулеса со скоростью 20км/сек., вращательное движение относительно Центра Галактики со V=250-280км/сек., вокруг солнца со скоростью 30км/сек., вокруг своей оси со скоростью 0,5км/сек. и др. Эта сложная система движений вызывает целый ряд явлений на земле, формулируя природные условия. Рассмотрим только 2 движения, которые имеют важное значение для окружающей среды и человека.

Суточное вращение.

При наблюдении с Земли за солнцем и планетами кажется, что Земля неподвижна, а солнце и планеты вращаются вокруг неё (эффект движущего вокзала). Именно такая модель (геоцентрическая), автором которой является Птоломей (2в. до н.э.) просуществовала вплоть до 16в. Однако по мере накопления фактов эта модель стала подвергаться сомнениям. Первым кто публично выступил против неё, был поляк Николай Коперник. После его смерти идеи Коперника развивал итальянец Джордано Бруно, который был сожжен на костре, т.к. отказывался сотрудничать с инквизицией. Его соотечественник Галилей продолжал развивать идеи Коперника, Бруно и с помощью изобретенного им телескопа подтвердил правоту своих.

Таким образом, уже в начале 17в. было доказано вращение Земли вокруг своей оси. В настоящее время этот факт не вызывает не у кого сомнения и мы располагаем многими доказательствами осевого вращения.

Одним из наиболее простых и убедительных является опыт с маятником Фуко. В 1851г. француз Л. Фуко с помощью огромного маятника показал, что плоскость маятника все время смещается по часовой стрелке (если смотреть сверху). Если бы Земля не вращалась с запада на восток (против часовой стрелки), то такого эффекта с маятником не было бы.

Вторым убедительным доказательством осевого вращения Земли является отклонение падающих тел к востоку, т. е. если сбросить груз с высокой башни, то он упадёт на Землю, отклоняясь от вертикали на несколько мм. или см. в зависимости от высоты.

Земной шар вращается вокруг своей оси — как все планеты вращаются вокруг своих осей. Причем все почти вращаются в том же направлении, что и вокруг Солнца. Те места, где ось вращения планет пересекается с их поверхностью, называют полюсами (у Земли — географическими полюсами, Южным и Северным). А линию, проходящую по поверхности планеты на равном расстоянии от обоих полюсов, называют экватор.

Географические полюса не остаются на одном месте, а перемещаются по поверхности планеты. К счастью для нас не очень далеко и не очень быстро.

Наблюдения на станциях Международной службы движения полюсов Земли (до 1961г. она называлась Международной службой широты; а создана была в 1899г.), а также двадцатилетние измерения с помощью геодезических спутников указывают на то, что географические полюса смещаются со скоростью 10см. в год.

Какие же следствия связаны с суточным вращением Земли?

Во-первых, это смена дня и ночи. Причем из-за сравнительного промежутка днем и ночью атмосфера и поверхность Земли не успевает переохладиться и нагреться. Смена дня и ночи в свою очередь вызывает ритмичность многих процессов в природе (биоритмы).

Во-вторых, важным следствием вращения являются отклонение горизонтально движущихся тел вправо в северном полушарии и влево в южном. Отклоняющая сила или сила Кориолиса — связана со смещением во времени направления меридианов и параллелей. На полюсе, где параллели и меридианы друг к другу почти параллельны, эта сила равна нулю, а у экватора, где они находятся под наибольшим углом, сила максимальна.

Эффект Кориолиса имеет большое значение для объектов, долгое время движущимися в меридиональном направлении (водами рек, воздушными массами и т. п.) этот эффект становится ощутим: реки подмывают один из берегов сильнее, чем другой. И ветры, долго дующие в одну сторону, заметно смещаются. Самое важное проявление такого смещения — закручивание ветров в зонах повышенного (антициклонах) и пониженного (циклонах) атмосферного давления.

В-третьих, важным следствием являются приливы и отливы. Вращаясь, Земля периодически попадает под притяжение Луны, в связи с чем возникает приливообразующая волна. Во время новолунья и полнолунья приливы максимальны, во время 1/4 фазы Луны они минимальны.

Вращение Земли издавна используется для счета времени. Полный оборот Земли вокруг оси происходит за разные промежутки времени в зависимости от точки отсчета. Относительно звёзд полный оборот происходит за 23ч. 56мин.4сек. (звездные сутки). А относительно солнца — за 24ч. (солнечные сутки). Однако это средние солнечные сутки, так как ясные солнечные сутки меняются в течении года.

Кроме местного времени (средние солнечные сутки), которое зависит от положения местного меридиана относительно солнца, существует система поясного времени. В связи с этим, весь земной шар разбит на 24 пояса, с нулевым, который проходит через Гринвичский меридиан. Каждый пояс отличается по времени от соседнего на 1 час. На востоке, на 1час больше, а на западе на 1час меньше.

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.

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите со скоростью 29,8 км\с, делая полный оборот за 365 сут. 6 час. 9 мин. 9,6 сек. Это звездный, или сидерический, год – промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Земли через одну и ту же точку орбиты. По истечении звездного года наблюдатель увидит Солнце около той же звезды, где оно было год назад. Однако деятельность людей связано не с звездным временем: она подчинена солнечному времени. Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называют тропическим годом, продолжительность которого равна 365 сут. 5 час. 48 мин. 46сек.

Длина орбиты – 940 млн. км. Солнце расположено в одном из фокусов орбиты Земли, вследствие чего расстояние между Землей и Солнцем в течение года меняется от 152 (афелий – 5 июля) до 149 (перигелий – 3 января) млн. км.

Ось Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66  30  . В процессе движения ось перемещается поступательно и параллельно самой себе, поэтому Земля занимает 4 характерных положения: равноденствий и солнцестояний . В дни равноденствий, 21 марта и 23 сентября, зенитальный луч Солнца падает на экватор, граница света и тени проходит через полюсы и делит каждую параллель на равные части, поэтому день равен ночи на всех широтах. При этом северное и южное полушария получают тепло и свет поровну.

В день летнего солнцестояния, 22 июня, Солнце в зените над северным тропиком, граница света и тени является касательной к линиям полярных кругов. Свет и тепло получает большая часть северного полушария, поэтому здесь лето, а все заполярье его освещено, поэтому – полярный день. Южное полушарие получает минимум тепла и света, поэтому там зима, а его заполярье находится в положении полярной ночи.

В день зимнего солнцестояния, 22 декабря, Солнце в зените над южным тропиком и освещение полушарий меняется противоположно.

Таким образом, смена времен года обусловлена вращением Земли вокруг Солнца при наклонном положении оси. Со сменой времен года связана сезонная ритмика процессов и явлений в географической оболочке.

Савцова Т.М. Общее землеведение, М.,2003, стр. 45-50

Мильков Ф.Н. «Общее землеведение», М., 1990, стр. 59-62

Любушкина С.Г Общее землеведение, М.,2004, стр. 19-22

ЛЗ 7-8. Планетарные факторы формирования ГО. Осевое вращение Земли

1. Доказательства осевого вращения Земли

2. Следствия осевого вращения Земли

1. Доказательства осевого вращения Земли

Земля вращается вокруг оси с запада на восток, совершая полный оборот за 23 ч. 56 мин. 4 с. (звездные сутки). Угловая скорость всех точек Земли одинакова: 15ч (360  ч.). Линейная скорость их зависит от того расстояния, которое точки должны пройти за период суточного вращения. Максимальная линейная скорость на экваторе – 464 м/с, на полюсах –0, на других широтах вычисляется по формуле:

V    cos  м/с, где  — широта места

Одним из доказательств суточного вращения Земли служит опыт Фуко, позволяющий наблюдать вращение Земли и определять угловую скорость

W   sin  ( — широта места)

Наблюдающееся опытным путем отклонение падающих тел к востоку также свидетельствует о вращении Земли вокруг своей оси.

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.

Как вращается Земля вокруг Солнца

Вращение Земли вокруг Солнца является одним из самых удивительных явлений – оно обеспечивает не только смену времен года, но и само существование жизни на нашей планете. Знание особенностей годового вращения Земли дает возможность лучше понимать суть сезонных изменений.

Суточное вращение Земли

Для наблюдателя, находящегося в Северном полушарии, например, в европейской части России, Солнце привычно восходит на востоке и поднимается к югу, занимая в полдень самую высокую позицию на небосклоне, затем клонится к западу и скрывается за линией горизонта. Данное движение Солнца является лишь видимым и вызвано вращением Земли вокруг своей оси. Если смотреть на Землю сверху в направлении Северного полюса, то она будет вращаться против часовой стрелки. Солнце при этом находится на месте, видимость его движения создается за счет вращения Земли.

Годовое вращение Земли

Вокруг Солнца Земля также вращается против часовой стрелки: если смотреть на планету сверху, со стороны Северного полюса. Так как земная ось имеет наклон относительно плоскости вращения, по мере вращения Земли вокруг Солнца она освещает ее неравномерно. На одни области солнечного света попадает больше, на другие – меньше. Благодаря этому происходит смена времен года и изменение продолжительности дня.

Весеннее и осеннее равноденствие

Дважды в год, 21 марта и 23 сентября, Солнце одинаково освещает Северное и Южное полушария. Эти моменты известны как весеннее и осеннее равноденствие. В марте в Северном полушарии начинается весна, в Южном – осень. В сентябре, наоборот, в Северное полушарие приходит осень, а в Южное – весна.

Летнее и зимнее солнцестояние

В Северном полушарии 22 июня Солнце выше всего поднимается над горизонтом. День имеет самую большую продолжительность, а ночь в эти сутки самая короткая. Зимнее солнцестояние происходит 22 декабря – день имеет самую короткую продолжительность, а ночь максимально длинная. В Южном полушарии все происходит наоборот.

Полярная ночь

Из-за наклона земной оси полярные и приполярные области Северного полушария в зимние месяцы оказываются без солнечного света – Солнце вообще не поднимается над горизонтом. Это явление известно как полярная ночь. Аналогичная полярная ночь существует и для приполярных областей Южного полушария, разница между ними составляет ровно полгода.

Что дает Земле ее вращение вокруг Солнца

Планеты не могут не вращаться вокруг своих светил – в противном случае они бы просто были притянуты и сгорели. Уникальность Земли заключается в том, что наклон ее оси в 23,44о оказался оптимален для возникновения всего многообразия жизни на планете.

Именно благодаря наклону оси происходит смена времен года, существуют разные климатические зоны, обеспечившие многообразие земной флоры и фауны. Изменение нагрева земной поверхности обеспечивает движение воздушных масс, а значит, и выпадение осадков в виде дождя и снега.

Расстояние от Земли до Солнца в 149 600 000 км также оказалось оптимальным. Немного дальше, и вода бы на Земле находилась только в виде льда. Немного ближе, и температура была бы уже слишком высока. Само возникновение жизни на Земле и многообразие ее форм стало возможно именно благодаря уникальному совпадению такого множества факторов.

Вращение Земли

Еще с давних времен человечеству известны два основных вида движения Земли — вращение вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Обороты вокруг своей оси

Установлено, что Земля вращается вокруг своей оси против часовой стрелки, то есть с запада на восток. Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает за 23 часа 56 минут и 4,091 секунды. Этот период называется звездными сутками. Ось, вокруг которой происходит вращение Земли, мнимая. Она наклонена к плоскости ее орбиты на 23,5°. Этот угол во время движения Земли не изменяется. Северный конец мнимой оси всегда направлен в сторону Полярной звезды.

Вращаясь, Земля подставляет к Солнцу то одну сторону, то другую. На освещенной Солнцем стороне Земли день, а на противоположной — ночь. Таким образом, изменение дня и ночи является следствием вращения Земли вокруг своей оси.

Теллурий — прибор, наглядно показывающий годовое движение Земли вокруг Солнца и суточное вращение Земли вокруг своей оси

Точки пересечения воображаемой земной оси с поверхностью Земли называются географическими полюсами. Таких полюсов два — Северный и Южный. На одинаковом расстоянии от полюсов на поверхности земного шара проведен мнимый круг — экватор. К северу от экватора расположено Северное полушарие Земли, к югу — Южное.

Поскольку ось вращения Земли наклонена но отношению к плоскости эклиптики на 23,5°, в близких к полюсам районах летом Солнце почти не заходит, и несколько месяцев длится полярный день. Зимой же Солнце почти не восходит, и несколько месяцев длится полярная ночь.

Почему Бывает високосный год

Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток и 6 часов, то есть за год. Для удобства считается, что в году ровно 365 суток, а через каждые четыре года, когда из оставшегося времени «собирается» еще 24 часа, в году добавляются еще одни сутки и в нем становится 366 дней. Такой год называется високосным, а сутки добавляют в феврале — и вместо привычных 28 в нем 29 дней.

Солнцестояния и равноденствия

Изменение дня и ночи происходит на Земле непрерывно. Но два раза в год в дни весеннего и осеннего равноденствия — 21 марта и 23 сентября — их продолжительность одинакова во всех точках земного шара.

Самый длинный день и кратчайшая ночь бывает в день летнего солнцестояния, который в Северном полушарии приходится на 21—22 июня. В это время земная ось наклонена северным концом к Солнцу. Северное полушарие получает больше тепла, чем Южное, а потому в первом из них — лето, во втором — зима. А 21—22 декабря, наоборот, к Солнцу наклонен южный конец земной оси. В Южном полушарии в это время лето, а в Северном — зима. Это — день зимнего солнцестояния, кратчайший в Северном полушарии.

Поделиться ссылкой

Самолетовождение

САМОЛЕТОВОЖДЕНИЕ

Тема № 1. Краткие сведения по картографии

Вопросы:

Форма и размеры Земли.

Система координат на земной поверхности.
Единицы измерения расстояний.
Линии пути и линии положения самолета на поверхности земного шара.
Карты и картографические проекции.
Классификация картографических проекций по характеру искажений и по способу построения.
Карты в равноугольной конической проекции.
Карты в видоизмененной поликонической проекции.
Карты в равноугольной цилиндрической проекции.
Классификация и назначение авиационных карт.
Содержание и оформление карты.
Разграфка и номенклатура карт.

Тема № 2. Измерение времени

Вопросы:

Годовое движение и суточное вращение Земли.

Истинное солнечное, среднее солнечное и гражданское время.
Местное, поясное и декретное время.
Линия смены даты.
Условия естественного освещения.
Практическое определение моментов восхода и захода.
Солнца, наступления темноты и рассвета по графикам.
Служба времени.
Авиационные часы, устанавливаемые на самолете.

Тема № 3. Курс самолета. Авиационные магнитные компасы, курсовые системы и их применение

Вопросы:

Курсы самолета и зависимость между ними.

Краткие сведения о земном магнетизме.
Назначение, принцип действия и устройство совмещенного магнитного компаса КИ-13.
Курсовая система ГМК-1А.
Основные данные и агрегаты ГМК-1А.
Принцип действия ГМК-1А.
Проверка работоспособности курсовой системы.
Девиация магнитных компасов и методика ее устранения.

Тема № 4. Высота полета. Устройство и применение барометрических высотомеров

Вопросы:

Классификация высот полета по уровню начала отсчета.

Барометрический метод измерения высоты.
Назначение, устройство и использование барометрического высотомера ВД-10.
Инструментальные и методические ошибки барометрических высотомеров и методика их учета.
Определение истинной высоты полета по барометрическому высотомеру.
Определение приборной высоты для заданной истинной высоты полета.

Тема № 5. Воздушная скорость полета. Устройство и применение указателей воздушной скорости

Вопросы:

Аэродинамический метод измерения воздушной скорости.

Приемники воздушных давлений.
Назначение, устройство и использование указателя скорости УС-450.
Инструментальные и методические ошибки указателей воздушной скорости и методика их учета.
Расчет воздушной скорости полета.

Тема № 6. Влияние ветра на полет самолета

Вопросы:

Навигационный треугольник скоростей и его элементы.

Расчет элементов навигационного треугольника скоростей с помощью ветрочета, навигационной линейки НЛ-10М и приближенно в уме.
Зависимость навигационных элементов от изменения воздушной скорости, курса самолета, направления и скорости ветра.

Тема № 7. Визуальная ориентировка

Вопросы:

Отличительные признаки ориентиров.

Правила ведения визуальной ориентировки.
Способы определения места самолета по земным ориентирам.
Ориентирование полетной карты в полете по компасу и земным ориентирам.
Порядок ведения визуальной ориентировки.
Чтение карты и распределение своего внимания при ведении визуальной ориентировки.
Счисление и прокладка пути.
Глазомерное определение направлений и расстояний.
Определение с самолета дистанции до ориентира по вертикальному углу визирования.
Приближенный расчет истинной и приборной воздушной скорости.
Определение путевой скорости, пройденного расстояния и времени полета подсчетом в уме.
Определение обратного курса следования.

Тема № 8. Применение радиотехнических средств самолетовождения

Вопросы:

Угломерные радиотехнические системы.

Основные радионавигационные элементы: курсовой угол радиостанции (КУР), отсчет радиокомпаса (ОРК), радиодевиация (Dр), пеленг радиостанции (ПР), пеленг самолета (ПС) и зависимость между ними.
Автоматический радиокомпас АРК-15 и его данные.
Порядок включения и настройки АРК-15.
Полет на радиостанцию пассивным, курсовым и активным способами.
Полет на радиопеленгатор курсовым способом.
Полет от радиостанции с использованием АРК-15.
Вывод самолета на линию предвычисленного радиопеленга.
Определение места самолета пеленгованием двух радиостанций.
Методика выполнения радиодевиационных работ на самолете.
Спутниковые системы навигации GPS и ГЛОНАСС.

Тема № 9. Штурманская подготовка к полету

Вопросы:

Общая, предварительная и предполетная штурманская подготовка летного состава и ее содержание.

Изучение района полетов.
Общая подготовка полетной и бортовой карты.
Прокладка маршрута на полетной карте.
Предварительный и окончательный расчет полета.
Инженерно-штурманский расчет полета.
Изучение маршрута полета, средств РТО и метеорологических условий.
Разработка штурманского плана полета.
Штурманская проверка готовности летчика (экипажа) к полету.

Тема № 10. Штурманские правила выполнения полета по маршруту

Вопросы:

Общие правила и основной порядок самолетовождения.

Способы выхода на исходный пункт маршрута (ИПМ).
Способы выхода на линию заданного пути (ЛЗП): с курсом, рассчитанным перед полетом по известному ветру; подбором курса следования (Ксл) по створу; ориентиров; подбором курса следования по линейному ориентиру; исправление курса по боковому уклонению у первого контрольного ориентира.
Контроль пути по направлению и дальности.
Полный контроль пути.
Исправление пути.
Выход на цель в заданное время изменением скорости полета.
Погашение избытка времени отворотом от маршрута на 60°.
Погашение избытка времени на замкнутой петле.

Тема № 11. Безопасность самолетовождения

Вопросы:

Действия летчика (экипажа) при потере ориентировки.

Восстановление ориентировки выходом на радионавигационную точку (РНТ) и на линейный или характерный крупный ориентир.
Безопасная высота полета.
Методика расчета приборной безопасной высоты полета.
Методика расчета приборной безопасной высоты полета (Нпр.без) при установке на барометрическом высотомере давления аэродрома взлета.
Предотвращение случаев попаданий самолетов в зоны опасных для полетов метеоявлений.
Вертикальное, продольное и боковое эшелонирование летательных аппаратов в воздушном пространстве СССР.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО КАРТОГРАФИИ

Достарыңызбен бөлісу:

Осевое вращение Земли — Земля — планета солнечной системы — География — наука о Земле — Каталог статей

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.

Sky Tellers — день и ночь

Дневные и ночные развлечения SkyTellers для детей младшего возраста

О дне и ночи

Почему на Земле день и ночь?
Пока вы этого не чувствуете, Земля вращается. Раз в 24 часа Земля поворачивается — или вращается вокруг своей оси — забирая всех нас с собой. Когда мы находимся на той стороне Земли, которая обращена к Солнцу, у нас есть дневной свет. По мере того как Земля продолжает вращаться, мы перемещаемся в сторону, противоположную нашему Солнцу, и у нас наступает ночь.Если бы мы смотрели на Землю сверху над северным полюсом, мы могли бы увидеть, что Земля вращается против часовой стрелки, и мы бы наблюдали, как дневной свет и тьма охватывают наш земной шар с востока на запад.

Есть ли на других планетах день и ночь?
Да! Все планеты в нашей солнечной системе вращаются вокруг своих осей (как и наше Солнце!), Поэтому у них есть дневной и ночной циклы. Однако есть различия в продолжительности дня и ночи — циклы еще более усложняются из-за наклона оси планеты и скорости ее движения по орбите.Некоторые планеты вращаются быстрее Земли, а некоторые — медленнее. Марс имеет дневной и ночной цикл, аналогичный земному. Марс вращается вокруг своей оси каждые 24,6 часа. Венера поворачивается вокруг своей оси каждые 243 земных дня (что ненамного дольше, чем нужно Венере, чтобы обойти вокруг Солнца!). Дневной и ночной цикл Меркурия более сложен. Меркурий вращается полтора раза за каждый оборот вокруг Солнца. Из-за этого день Меркурия — от восхода до восхода — составляет 176 земных дней. Более крупные планеты вращаются намного быстрее.Юпитер вращается каждые 10 часов, Сатурн — каждые 11 часов, а Нептун совершает оборот за 16 часов. Плутон, находящийся в самых отдаленных уголках нашей Солнечной системы, вращается вокруг своей оси каждые 6,4 дня.

Над чем задуматься: есть ли у Плутона «день» и «ночь», как мы думаем на Земле? Плутон настолько удален от центра нашей солнечной системы, что наше Солнце выглядело бы как очень яркая звезда на его небе!

Почему продолжительность светового дня на Земле меняется в течение года?
Каждое место на Земле испытывает в среднем из 12 часов света в день, но фактическое количество часов дневного света в любой конкретный день года варьируется от места к месту.Места вокруг экватора Земли получают около 12 часов света каждый день. Напротив, северный полюс получает 24 часа дневного света в течение нескольких месяцев летом и полную темноту в течение нескольких месяцев зимой. Эти два годовых периода светлого и темного времени разделены долгим восходом и долгим закатом.

Земля вращается вокруг своей оси; это заставляет нас переживать день и ночь. Но ось Земли наклонена на 23,5 градуса (угол измеряется между экваториальной плоскостью Земли и плоскостью, в которой она вращается вокруг нашего Солнца).Когда Земля вращается вокруг Солнца, ось указывает на то же место в космосе — почти прямо на Полярную звезду, Полярную звезду. Это означает, что во время ежегодного движения Земли вокруг нашего Солнца наши полярные регионы проводят очень долгие периоды, направленные к нашему Солнцу летом (например, июль в северном полушарии или декабрь в южном полушарии), а длительные периоды направлены в сторону от Солнца. зимой. На широтах выше 66,5 градусов (90 градусов минус 23,5 градуса, наклон оси), в регионах над полярным и антарктическим кругами на нашем земном шаре, происходят дни постоянной темноты или света.

Наклон Земли летом, весной, осенью и зимой вокруг Солнца,
ясно показывая полярные регионы при дневном свете и темные места зимой / летом.

Из-за этого наклона и движения Земли вокруг нашего Солнца бывает время, когда северный полюс Земли наклоняется на 23,5 градуса к нашему Солнцу. Это летнее солнцестояние, первый день лета в северном полушарии и самый длинный день в году в северном полушарии.21 или 22 декабря северный полюс Земли наклонен на 23,5 градуса от нашего Солнца, а южный полюс наклонен к нашему Солнцу. Это день зимнего солнцестояния, самый короткий день в году в северном полушарии. Дважды в год — во время равноденствий («равных ночей») ось Земли не направлена ​​в сторону нашего Солнца. Весеннее равноденствие в марте знаменует начало перехода от 24 часов темноты к 24 часам дневного света на северном полюсе. Осеннее равноденствие в сентябре знаменует переход на северный полюс в 24 часа темноты.Во время равноденствий в каждой точке Земли (за исключением крайних полюсов) продолжительность светового дня составляет 12 часов.

Другие планеты также испытывают эти изменения в продолжительности дня и ночи, потому что они тоже наклонены по своим осям. Ось каждой планеты наклонена под разным углом. Юпитер наклонен всего на 3 градуса, поэтому его изменение длины дня и ночи при движении вокруг Солнца менее резкое, чем у Земли. Ось Нептуна наклонена на 30 градусов, поэтому дневные и ночные изменения на Нептуне будут более резкими, чем на Земле.Уран представляет собой интересный случай, потому что его осевой наклон еще более значительный — 98 градусов! Это означает, что северный полюс Урана направлен на Солнце во время северного полярного лета; южный полюс в полной темноте. Во время северной полярной зимы, примерно 42 земных года спустя, южная полярная ось указывает на Солнце, а северный полярный регион находится в полной темноте. Весной и осенью, когда его ось перпендикулярна падающим солнечным лучам, Уран испытывает 17-часовой цикл дня и ночи, когда он вращается вокруг своей оси.

Хорошие новости для тех, кто преуспевает: дни Земли становятся длиннее!
Исследователи, изучающие древние кораллы, отметили, что годовой график роста предполагает, что в далеком прошлом Земли было больше дней в году. Ископаемые кораллы девонского периода возрастом 380 миллионов лет зарегистрировали 400 дневных циклов. Около 290 миллионов лет назад, в Пенсильванский период, каждый год, по-видимому, было 390 дневных циклов. Если предположить, что вращение Земли вокруг нашего Солнца кардинально не изменилось, это означает, что количество часов в день увеличивается, а вращение Земли замедляется.Сегодняшний день — 24 часа. В период Пенсильвании день длился ~ 22,4 часа. В девонский период сутки длились ~ 21,8 часа. Вращение Земли замедляется примерно на 2 секунды каждые 100 000 лет. Почему дни Земли становятся длиннее? Некоторые ученые предполагают, что приливные циклы создают «сопротивление» на Земле, заставляя ее замедляться.

Почему на Земле есть времена года | Земля

Фото через Маниш Мамтани Фотография.

Сегодняшнее равноденствие сигнализирует о смене сезона: с лета на осень в Северном полушарии и в Южном полушарии с зимы на весну.Но почему времена года на Земле меняются?

Сентябрьское равноденствие: все, что вам нужно знать

Некоторые предполагают, что изменение расстояния от нашей планеты до Солнца вызывает смену времен года. Это логично, но не в случае с Землей. Вместо этого у Земли есть сезоны, потому что ось вращения нашей планеты наклонена под углом 23,5 градуса относительно нашей орбитальной плоскости, то есть плоскости орбиты Земли вокруг Солнца.

Наклон оси Земли ученые называют ее наклоном.

Наклон. Изображение взято из Википедии.

В течение года угол наклона не меняется . Другими словами, северная ось Земли всегда указывает в одном и том же направлении в космосе. В настоящее время это направление более или менее направлено к звезде, которую мы называем Полярной звездой, Полярной звездой. Но ориентация наклона Земли по отношению к Солнцу — нашему источнику света и тепла — действительно меняется, когда мы вращаемся вокруг Солнца. Другими словами, северное полушарие ориентировано на по направлению к солнцу в течение половины года и на от по солнцу в течение второй половины года.То же самое и в Южном полушарии.

Когда северное полушарие ориентировано к Солнцу, эта область Земли нагревается из-за соответствующего увеличения солнечной радиации. Солнечные лучи падают на эту часть Земли под более прямым углом. Это лето.

Когда северное полушарие ориентировано от Солнца, солнечные лучи становятся менее прямыми, и эта часть Земли охлаждается. Сейчас зима.

Сезоны в Южном полушарии происходят в противоположное время года, чем в Северном полушарии.Северное лето = южная зима.

Осень в Пайнелэндс Нью-Джерси, авторство нашей подруги Жанетт Йорк. Она сказала, что это ее задний двор.

Наклон оси Земли сильно зависит от того, как масса распределена по планете. Огромные массивы суши и ледяные щиты в Северном полушарии делают Землю тяжелой. Аналогия с наклоном — это представить себе, что произошло бы, если бы вы вращали шар с кусочком жевательной резинки, застрявшим в верхней части. Из-за лишнего веса мяч может наклоняться при вращении.

В течение длительных периодов геологического времени угол наклона Земли колеблется от 21,1 до 24,5 градусов. Этот цикл длится примерно 41 000 лет и, как полагают, играет ключевую роль в формировании ледниковых периодов — научная теория, предложенная Милютиным Миланковичем в 1930 году.

Земля в настоящее время наклоняется вниз. Уменьшение наклона может создать основу для более умеренных сезонов (более прохладное лето и более теплая зима), в то время как увеличение наклона создает более экстремальные сезоны (более жаркое лето и более холодная зима).Ледники имеют тенденцию расти, когда на Земле много прохладного лета, когда не удается растаять зимние снега. Помните, что здесь мы говорим о 41 000-летнем цикле, поэтому эти изменения наклона не являются основной движущей силой климата Земли в грядущем столетии. На температуру на Земле влияет не только наклон, но и многие другие факторы, которые определяют нашу сложную климатическую систему и глобальные температуры, которые мы испытываем из года в год.

Другие планеты в нашей солнечной системе также наклонены в разной степени.Уран вращается почти боком на 97 градусов и имеет экстремальные сезоны. Наклон оси Венеры составляет 177,3 градуса. Следовательно, на Венере очень мало времен года.

Расстояние между Землей и Солнцем меняется в течение года, и логично предположить, что увеличение или уменьшение расстояния между Солнцем и планетой может вызвать циклическое изменение времен года. Но — в случае нашей планеты — это изменение слишком мало, чтобы вызвать такое изменение.

Наши времена года меняются из-за угла наклона нашей планеты — 23.5 градусов — относительно нашей орбиты вокруг Солнца. Если бы Земля вообще не наклонялась, а вместо этого вращалась бы точно по вертикали по отношению к нашей орбите вокруг Солнца, в течение каждого года наблюдались бы незначительные колебания температуры, поскольку Земля двигалась бы немного ближе к Солнцу, а затем немного дальше. И будет разница температур от экваториальной области Земли до полюсов. Но без наклона Земли у нас не было бы чудесных сезонных изменений Земли и нашей ассоциации их с различными временами года — например, ассоциации ощущения свежего в воздухе с весной.

Легко представить себе планету, у которой более выраженное изменение расстояния от звезды происходит по мере того, как планета вращается вокруг звезды. Было обнаружено, что некоторые внесолнечные планеты — планеты, вращающиеся вокруг далеких звезд — имеют более экстремальные орбиты. И даже в нашей солнечной системе, например, планета Марс имеет более эллиптическую орбиту, чем Земля. Его расстояние от Солнца меняется в течение года более резко, чем Земля, а изменение расстояния Марса от Солнца действительно вызывает некоторые более выраженные циклические изменения в этом мире красной пустыни.

Изображение предоставлено Джеймсом Джорданом.

Итог: логично предположить, что изменение расстояния нашей планеты от Солнца вызывает смену времен года. Но расстояние от Земли до Солнца не меняется настолько, чтобы вызывать сезонные колебания. Вместо этого наши времена года меняются, потому что Земля наклоняется вокруг своей оси, а угол наклона заставляет северное и южное полушария в течение года меняться местами, получая солнечный свет и тепло напрямую.

Дина Коннерс

Просмотр статей

Об авторе:

Дина Коннерс — ученый-эколог, доктор наук.D. в токсикологии и M.S. в исследованиях окружающей среды. Ее интерес к токсикологии проистекает из того, что она выросла недалеко от суперфонда Love Canal в Нью-Йорке. В настоящее время ее работа заключается в предоставлении высококачественной научной информации общественности и лицам, принимающим решения, а также в создании междисциплинарных партнерств, которые помогают решать экологические проблемы. Она пишет о науках о Земле и охране природы для EarthSky.

Spacepedia | Прицел солнечной системы

Звездные сутки — это время, за которое Земля вращается вокруг своей оси, так что далекие звезды появляются в одном и том же месте на небе.Солнечный день — это время, за которое Земля вращается вокруг своей оси, так что Солнце появляется в том же месте на небе. Звездные сутки на ~ 4 минуты короче солнечных.

Наша планета Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Ось — это воображаемая линия, которая проходит от Северного полюса до Южного полюса. Если вы посмотрите на Землю из северного полушария, она вращается против часовой стрелки. Один полный оборот вокруг собственной оси относительно Солнца называется солнечными сутками и имеет продолжительность 24 часа.Наша Земля вращается не только вокруг своей оси, но она также вращается в том же направлении вокруг Солнца и немного перемещается по орбите каждый день. Таким образом, Земля занимает такое же положение относительно небесных звезд за более короткое время. Это называется звездным днем, продолжительность которого составляет 23 часа 56 минут 4,1 секунды. Это причина того, что звезды появляются на небе примерно на четыре минуты раньше каждый день. Сидерический день — это период, в течение которого Земля вращается вокруг своей оси, так что далекие звезды появляются в одном и том же месте на небе.

Вращение нашей планеты

Точка, в которой планета находится ближе всего к Солнцу, называется перигелием. Самая дальняя точка называется афелием.

Вращение Земли вокруг своей оси приводит к чередованию дня и ночи. Земля также движется вокруг Солнца в плоскости эклиптики по эллиптической орбите. Это движение вместе с тем, что его ось наклонена к плоскости эклиптики, вызывает смену времен года. Но вращение и скорость Земли еще более сложны: существует длительное замедление ее вращения из-за приливных сил Луны и Солнца.В результате прецессии (медленное движение оси вращающегося тела вокруг другой оси из-за крутящего момента, такого как гравитационное воздействие, вызывает изменение направления первой оси) и нутации (периодическое изменение наклона оси вращения). оси вращающегося объекта) происходит изменение направления оси вращения.

У нас четыре сезона

Длина траектории Земли вокруг Солнца составляет 940 миллионов км. Таким образом, Земля движется со скоростью 107 000 километров в час.Это означает, что наша планета движется вокруг Солнца со средней скоростью 30 километров в секунду. Скорость Земли не постоянна, поскольку Земля вращается по эллиптической орбите. Если Земля находится ближе всего к Солнцу (перигелий), она движется быстрее всего. С другой стороны, когда Земля находится дальше всего от Солнца (афелий), она движется медленнее всего.

В течение года ориентация оси остается фиксированной в пространстве, вызывая изменения в распределении солнечной радиации. Â

Проходит около 23 лет на планете Земля.9 часов на один оборот вокруг своей оси. Полный оборот вокруг Солнца занимает около 365,26 суток. Ось вращения Земли наклонена относительно воображаемой космической орбиты вокруг Солнца. Эта воображаемая плоскость называется плоскостью эклиптики. Положение северного и южного полушария по отношению к Солнцу меняется в зависимости от сезона. Эти движения планеты изменяют количество света, которое получает каждое полушарие, вызывая смену времен года. Все мы знаем, что в нашем календаре 365 дней в стандартном году.Дополнительная четверть дня представляет собой проблему для нашей календарной системы. Если мы хотим, чтобы наша годовая календарная система соответствовала орбите Земли вокруг Солнца, то каждые четыре года к стандартному году добавляется один день. Такой год называется високосным, а дополнительный день — високосным. Так что же на самом деле вызывает наш четырехлетний цикл? Это положение оси Земли, которая наклонена на 23,4 градуса относительно плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Этот наклон вызывает наш годовой цикл времен года.Северное полушарие наклонено к Солнцу одну часть года, а в это время южное полушарие отклоняется. В это время солнечное нагревание больше на севере, поэтому у нас там лето, с другой стороны, меньше прямого солнечного нагрева вызывает зимний сезон в южной части нашей планеты. Погодные условия меняются каждые полгода. Бывает положение, когда оба полушария получают примерно одинаковое количество тепла. Это время, когда на нашей планете начинаются весна и осень.

Â

Некоторые характеристики Земли

90

Среднее расстояние от Солнца	149 598 262 км (1,0 а.е.)
Перигелий (ближайшее расстояние к Солнцу)	147 098 291 км
Афелий (наибольшее расстояние от Солнца10) 152111	Орбитальный эксцентриситет	0,007
Орбитальная скорость	107 244 км / ч
Наклон оси	23.43697 °
Одиночный период обращения вокруг Солнца	365,26 земных суток (1,00 год)
Одиночный период вращения вокруг своей оси	23,934 ч
Экваториальное наклонение к орбите	23,4

Â

Орбита нашей планеты не является идеальным кругом

Орбита — это регулярный и циклический путь, по которому объект в космосе вращается вокруг другого объекта. Отдельные объекты на орбите называются спутниками и могут быть естественными или искусственными.Планеты и луны — примеры естественных спутников. Примером искусственного спутника может быть Международная космическая станция. Наше Солнце, как доминирующая звезда в Солнечной системе, вращается рядом планет, комет, астероидов и других космических объектов. Большинство этих орбитальных объектов движутся вдоль или около воображаемой плоской поверхности, которая называется плоскостью эклиптики. Орбита планеты Земля не является идеальным кругом, а скорее имеет характер овального эллипса. Земля немного ближе к Солнцу в начале января и дальше в июле.Однако гораздо большее влияние на интенсивность нагрева или охлаждения нашей планеты оказывает наклонная ось Земли. Очень важным фактом является то, что Земля находится в так называемой «зоне Златовласки», где температура составляет просто приемлемо для поддержания жидкой воды на поверхности.

И, наконец, последнее движение

Наша планета Земля, как и другие планеты Солнечной системы, имеет три движения. Он вращается вокруг своей оси, движется вокруг Солнца и движется через Галактику Млечный Путь вместе с остальной частью Солнечной системы.Третье и последнее движение Земли происходит вместе с Солнечной системой вокруг центра нашей Галактики Млечный Путь. Солнце вместе с другими звездами нашей галактики вращается вокруг своего центра. Солнечной системе требуется, чтобы вращаться вокруг центра около 220 миллионов лет, и он вращается со скоростью около 250 километров в секунду.

Авторы: Вилиам Оруruинскý, Андрей Фаунг

Что такое вращение Земли?

Что, если бы кто-нибудь сказал вам, что в любой момент вы двигаетесь со скоростью, значительно превышающей скорость звука? Вы могли подумать, что они сумасшедшие, учитывая, что — насколько вы могли судить — вы стояли на твердой земле, а не в кабине сверхзвукового реактивного самолета.Тем не менее утверждение верное. В любой момент мы все движемся со скоростью около 1674 километров в час благодаря вращению Земли,

По определению, вращение Земли — это время, которое требуется, чтобы один раз обернуться вокруг своей оси. Это, по-видимому, выполняется один раз в сутки, то есть каждые 24 часа. Однако на самом деле здесь необходимо учитывать два разных типа вращения. Во-первых, есть время, которое требуется Земле, чтобы один раз повернуться вокруг своей оси, чтобы она вернулась к той же ориентации, что и остальная часть Вселенной.Затем есть время, которое нужно Земле, чтобы повернуться так, чтобы Солнце вернулось в то же место на небе.

Солнечные и звездные сутки:

Как мы все знаем, Солнцу требуется ровно 24 часа, чтобы вернуться в то же место на небе, что может показаться очевидным. 24 часа — это то, что мы считаем полным днем, и время, необходимое для перехода от дня к ночи и обратно. Но на самом деле Земле требуется 23 часа 56 минут и 4,09 секунды, чтобы один раз повернуться вокруг своей оси по сравнению с фоновыми звездами.

Почему разница? Что ж, это было бы потому, что Земля вращается вокруг Солнца, совершая один оборот чуть более чем за 365 дней. Если разделить 24 часа на 365 дней, вы увидите, что у вас остается около 4 минут в день. Другими словами, Земля вращается вокруг своей оси, но она также вращается вокруг Солнца, поэтому положение Солнца на небе увеличивается на 4 минуты каждый день.

Ночное небо с 6-часовым вращением, снятое при большой выдержке. Предоставлено: Крис Шур.

Время, которое требуется Земле, чтобы один раз повернуться вокруг своей оси, известно как звездных суток , то есть 23.9344696 часов. Поскольку этот тип дневных измерений основан на положении Земли относительно звезд, астрономы используют его в качестве системы отсчета времени, чтобы отслеживать, где звезды появятся в ночном небе, главным образом для того, чтобы знать, в каком направлении указывать их телескопы дюйм.

Время, необходимое Солнцу, чтобы вернуться в то же место на небе, называется солнечных дней , что составляет 24 часа. Однако это значение меняется в течение года, и накопленный эффект приводит к сезонным отклонениям до 16 минут от среднего значения.Это вызвано двумя факторами, включая эллиптическую орбиту Земли вокруг Солнца и наклон ее оси.

Орбита и осевой наклон:

Как заявил Иоганн Кеплер в своей книге Astronomia Nova (1609), Земля и Солнечные планеты не вращаются вокруг Солнца по идеальным кругам. Это известно как Первый закон Кеплера, который гласит, что «орбита планеты вокруг Солнца представляет собой эллипс с центром масс Солнца в одном фокусе». В перигелии (т.е. ближайшем к нему) это 147 095 000 км (91 401 000 миль) от Солнца; тогда как в афелии это 152 100 000 км (94 500 000 миль).

Это изменение расстояния означает, что орбитальная скорость Земли увеличивается, когда она находится ближе всего к Солнцу. В то время как его скорость в среднем составляет около 29,8 км / с (18,5 м / с) или 107000 км / ч (66487 миль / ч), на самом деле он колеблется на целый км в секунду в течение года — от 30,29 до 29,29 км / с. с (109 044 — 105 444 км / ч; 67 756,8 — 65 519,864 миль / ч).

Наклон (или наклон) Земли по оси и его отношение к оси вращения и плоскости орбиты, если смотреть со стороны Солнца во время северного равноденствия.Предоставлено: NASA

. При такой скорости Солнцу требуется эквивалент 24 часов, т. Е. Один солнечный день, чтобы совершить полный оборот вокруг оси Земли и вернуться к меридиану (точке на земном шаре, которая проходит с севера на юг. через полюса). Если смотреть с выгодной позиции над северными полюсами Солнца и Земли, Земля вращается вокруг Солнца против часовой стрелки.

Это вращение Земли вокруг Солнца или прецессия Солнца в дни равноденствия является причиной того, что год длится примерно 365.2 дня. Также по этой причине каждые четыре года требуется дополнительный день (29 февраля каждого високосного года). Кроме того, вращение Земли вокруг Солнца подвержено небольшому эксцентриситету (0,0167 °), что означает, что она периодически находится ближе или дальше от Солнца в определенное время года.

Ось Земли также наклонена примерно на 23,439 ° к эклиптике. Это означает, что когда Солнце пересекает экватор во время обоих равноденствий, его дневное смещение относительно фоновых звезд находится под углом к ​​экватору.В июне и декабре, когда Солнце находится дальше всего от небесного экватора, данное смещение по эклиптике соответствует большому смещению на экваторе.

Таким образом, видимые солнечные дни в марте и сентябре короче, чем в июне или декабре. В северных умеренных широтах Солнце восходит к северу от истинного востока во время летнего солнцестояния и садится к северу от истинного запада, а зимой меняет направление. Солнце восходит к югу от истинного востока летом для южной умеренной зоны и заходит к югу от истинного запада.

Скорость вращения:

Как было сказано ранее, Земля вращается довольно быстро. Фактически, ученые определили, что скорость вращения Земли на экваторе составляет 1674,4 км / ч. Это означает, что, просто стоя на экваторе, человек уже будет двигаться со скоростью, превышающей скорость звука по кругу. Но так же, как и день, вращение Земли можно измерить одним из двух способов.

Период вращения Земли относительно неподвижных звезд известен как «звездный день», который равен 86 164.098

1 секунда среднего солнечного времени (или 23 часа 56 минут 4,0989 секунды). Между тем, период вращения Земли относительно прецессирующего или скользящего среднего весеннего равноденствия составляет 23 часа 56 минут и 4,0905 секунды среднего солнечного времени. Не большая разница, но все же разница.

Однако с течением времени планета немного замедляется из-за приливных эффектов, которые Луна оказывает на вращение Земли. Атомные часы показывают, что современный день длиннее примерно на 1,7 миллисекунды, чем столетие назад, медленно увеличивая скорость корректировки UTC на дополнительные секунды.Вращение Земли также идет с запада на восток, поэтому Солнце восходит на востоке и заходит на западе.

Визуализация звездных суток по сравнению с солнечными. Кредит: quora.com

Формирование Земли:

Еще одна интересная вещь о вращении Земли — это то, с чего все началось. По сути, вращение планеты обусловлено угловым моментом всех частиц, которые собрались вместе, чтобы создать нашу планету 4,6 миллиарда лет назад. До этого Земля, Солнце и остальная часть Солнечной системы были частью гигантского молекулярного облака водорода, гелия и других более тяжелых элементов.

Когда облако схлопывалось, импульс всех частиц заставлял облако вращаться. Текущий период вращения Земли является результатом этого начального вращения и других факторов, включая приливное трение и гипотетическое воздействие Тейи — столкновение с объектом размером с Марс, которое, как считается, произошло приблизительно 4,5 миллиарда лет назад и образовала Луну.

Это быстрое вращение также придает Земле форму, превращая ее в сплюснутый сфероид (или нечто похожее на сплющенный шар).Эта особая форма нашей планеты означает, что точки на экваторе на самом деле дальше от центра Земли, чем на полюсах.

Представление художника о том, как выглядела Солнечная система на ранних стадиях формирования, как облако пыли, вращающееся вокруг звезды. Кредит: JPL / NASA

История исследования:

В древние времена астрономы, естественно, полагали, что Земля — ​​это неподвижное тело в космосе, и что Солнце, Луна, планеты и звезды вращаются вокруг него.В классической древности философы и астрономы, такие как Аристотель и Птолемей, формализовали это в космологические системы, что позже стало известно как модель Вселенной Птолемея (или геоцентрическая модель).

Однако во времена античности были люди, которые ставили под сомнение эту конвенцию. Одним из спорных моментов был тот факт, что Земля не только была неподвижна, но и не вращалась. Например, Аристарх Самосский (ок. 310–230 до н. Э.) Опубликовал сочинения на эту тему, на которые ссылались его современники (например, Архимед).Согласно Архимеду, Аристарх считал, что Земля вращается вокруг Солнца и что Вселенная во много раз больше, чем считалось ранее.

А потом был Селевкис Селевкийский (ок. 190–150 до н. Э.), Эллинистический астроном, живший в ближневосточной империи Селевкидов. Селевк был сторонником гелиоцентрической системы Аристарха и, возможно, даже доказал ее истинность, точно вычислив положения планет и вращение Земли вокруг «центра масс» Земля-Луна.

Иллюстрация геоцентрической системы Птолемея, сделанная португальским космографом и картографом Бартоломеу Велью, 1568 г. Предоставлено: Bibliothèque Nationale, Париж.

Геоцентрическая модель Вселенной также подвергнется сомнению средневековыми исламскими и индийскими учеными. Например, в 499 году нашей эры индийский астроном Аарьябхата опубликовал свой magnum opus Aryabhatiya , в котором он предложил модель, в которой Земля вращается вокруг своей оси, а периоды планет даны относительно Солнца.

Иранский астроном 10-го века Абу Саид ас-Сиджи противоречил модели Птолемея, утверждая, что Земля вращается вокруг своей оси, тем самым объясняя очевидный суточный цикл и вращение звезд относительно Земли. Примерно в то же время Абу Райхан Бируни (973-1048) обсуждал возможность вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, хотя он считал это философским вопросом, а не математическим.

В Мараге и Улугбеке (ака.Самаркандской обсерватории, вращение Земли обсуждалось несколькими поколениями астрономов между 13 и 15 веками, и многие из выдвинутых аргументов и доказательств напоминали те, что использовал Коперник. Также в это время Нилаканта Сомаяджи опубликовал Aryabhatiyabhasya (комментарий к Aryabhatiya ) , в котором он отстаивал частично гелиоцентрическую планетарную модель. За этим последовал в 1500 году Тантрасанграха, , в котором Сомаяджи включил вращение Земли вокруг своей оси.

В 14 веке в Европе начали проявляться аспекты гелиоцентризма и движущейся Земли. Например, французский философ епископ Николь Орем (ок. 1320–1325–1382 гг. Н. Э.) Обсуждал возможность вращения Земли вокруг своей оси. Однако наибольшее влияние на современную астрономию оказал польский астроном Николай Коперник, когда в 1514 году опубликовал свои идеи о гелиоцентрической вселенной в коротком трактате под названием Commentariolus («Маленький комментарий»).

Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной.Кредит: history.ucsb.edu

Как и другие до него, Коперник опирался на работы греческого астронома Атистарха, а также отдавал дань уважения школе Мараги и нескольким известным философам из исламского мира (см. Ниже). Для его модели было характерно то, что Земля и все другие планеты вращались вокруг Солнца, но также и то, что Земля вращалась вокруг своей оси и вращалась вокруг Луны.

Со временем и благодаря таким ученым, как Галилей и сэр Исаак Ньютон, движение и вращение нашей планеты станет общепринятым научным соглашением.С наступлением космической эры, развертыванием спутников и атомных часов мы не только подтвердили, что он находится в постоянном движении, но и смогли измерить его орбиту и вращение с невероятной точностью.

Короче говоря, мир вращается с момента его создания. И, вопреки тому, что некоторые могут сказать, на самом деле — это замедление , хотя и невероятно медленными темпами. Но, конечно, к тому времени, когда он значительно замедлится, мы, вероятно, перестанем существовать или разорвем свои «угрюмые связи» и превратимся в межпланетный вид.

Мы написали много интересных статей о движениях Земли здесь, в Universe Today. Вот как быстро вращается Земля?, Орбита Земли вокруг Солнца, Как быстро Земля вращается?, Почему Земля вращается?, Что бы произошло, если бы Земля перестала вращаться? Модели Солнечной системы?

Если вам нужна дополнительная информация о вращении Земли, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию солнечной системы на Земле.А вот ссылка на Обсерваторию Земли НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast, посвященную Земле. Послушайте, Эпизод 51: Земля.

Как это:

Нравится Загрузка …

Вращение

, ось Земли

ЗЕМЛЯ ИМЕЕТ ДВА основных движения: вращение и вращение. Первый относится к годовой орбите Земли вокруг Солнца, которая занимает чуть больше 365 дней в году (следовательно, високосный год с 366 днями каждые четыре года, чтобы «наверстать упущенное»). Во время вращения вокруг Солнца Земля вращается вокруг своей оси каждые 24 часа, период времени, называемый средними солнечными сутками или солнцами.Ось вращения — это воображаемая линия, проходящая через географический Северный и Южный полюса.

Важно отметить, что ось Земли наклонена примерно на 23,5 градуса от эклиптики, определяемой как воображаемая плоскость, описываемая вращением Земли вокруг Солнца. Направление вращения Земли можно определить, наблюдая за Землей из точки в космосе над любым полюсом.

Наблюдатель над Северным полюсом заметил бы движение Земли на восток против часовой стрелки.Наблюдатель мог бы увидеть подобное движение на восток над Южным полюсом, но с этой точки зрения движение будет по часовой стрелке. Вращение Земли на восток объясняет видимое движение небесных тел (Солнца, Луны, звезд) на запад в течение 24-часового периода.

Наблюдатель в Северном полушарии ясной ночью может получить свидетельство вращения, отметив очевидное движение звезд с востока на запад в окрестностях Полярной звезды, которое хорошо совпадает с осью Земли и остается в неподвижном положении.Скорость вращения Земли меняется в зависимости от широты положения наблюдателя. Скорость максимальна на экваторе, где окружность Земли максимальна. Общее правило определения скорости Земли на любой широте простое:

скорость = окружность широты / 24

Окружность Земли на экваторе составляет приблизительно 25 000 миль (40 000 км). Применение выражения с использованием этих входных данных приводит к скорости 1150 миль в час (1700 км в час).На широтах 90 градусов северной широты и 90 градусов южной широты (полюса) скорость вращения равна нулю. Широты между полюсами и экватором будут иметь скорости вращения больше нуля и меньше, чем у экватора. Вращение не следует интерпретировать как вращательное движение. Земля вращается, и хотя это движение похоже на вращение волчка или фигуриста, это не одно и то же.

Вращение подразумевает быстрое вращательное движение, не связанное с указанной осью.И волчок, и фигурист вращаются вместе с колеблющейся осью движения. С другой стороны, вращение Земли является регулярным и неизменно связано с ее четко определенной, наблюдаемой и измеримой осью. Движения вращения и вращения, общепринятые сейчас, не были поняты вплоть до XVI века. На протяжении веков система Птолемея считала Землю центром вселенной, и все небесные тела вращались вокруг нее.

КОПЕРНИКАНСКАЯ ТЕОРИЯ

Эта теория господствовала в научном мире со времен ПТОЛЕМИЯ на протяжении средневековья, пока не была доказана ложность в 16-17 веках.Первым, кто провозгласил, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца, был Николас Коперник, польский астроном, опубликовавший свою теорию в 1543 году, в год своей смерти. Коперник также утверждал, что Земля вращается вокруг своей оси. Дополнительную поддержку Копернику оказал Иоганн Кеплер, немецкий астроном, который отверг концепцию кругового вращения Птолемея и предложил идею эллиптического движения планет. Наконец, именно Галилей продемонстрировал точность теории Коперника и разработал всестороннее математическое доказательство гелиоцентрической системы.

Вращение Земли порождает постоянно изменяющуюся суточную (суточную) систему дневного света и темноты, которую ощущают и реагируют как растения, так и животные. Вращение также вызывает изменения количества тепла, накопленного и потерянного в течение 24-часового суточного цикла. Другой интересный результат вращения — это отклонение воздушных масс в атмосфере в предсказуемых направлениях, явление, известное как сила Кориолиса.

Из-за вращения Земли воздушные массы с высоким давлением в Северном полушарии будут отклоняться по часовой стрелке, тогда как воздух с низким давлением будет отклоняться в направлении против часовой стрелки.В Южном полушарии эти направленные отклонения меняются местами.

Иллюстративная математика

Задача

Геометрия взаимодействия Земли и Солнца играет очень важную роль во многих аспектах нашей жизни, которые мы принимаем как должное, например, переменная продолжительность дней в году и четыре сезона. В этой задаче исследуется роль, которую геометрия играет в этом опыте. На рисунке ниже показано солнце и земля в четырех разных положениях. его годовая орбита:

Маленькие синие стрелки показывают направление земной орбиты (против часовой стрелки) вокруг Солнца.\ circ $. Наклон прямо к Солнцу, когда Земля находится в положении, отмеченном (A), и прямо от Солнца, когда Земля находится в положении, отмеченном (C). Вот крупный план того, как солнечные лучи попадают на землю в позиции (C):

В положениях (B) и (D) земная ось наклонена ни к Солнцу, ни от Солнца.

Земля не только один раз в год обращается вокруг Солнца, но и вращается вокруг своей оси, совершая один полный оборот каждый день: каждый год она совершает немногим более 365 долларов из этих оборотов.

1. В какой точке земной орбиты дни в США самые короткие? В какой точке земной орбиты находятся дни в Соединенных Штатах самый длинный? Объяснять.
2. Укажите на картинке, какие участки орбиты соответствуют четырем временам года. (зима, весна, лето, осень) в Соединенных Штатах. Обоснуйте свой выбор.
3. Тропики — это область Земли, где солнечные лучи встречаются с Землей перпендикулярно в некоторой точке год.\ circ $ в северном и южном полушариях.

Комментарий IM

Четыре сезона — привычная часть жизни людей, выросших в Северной Америке, и различия в сезонах становятся более заметными по мере того, как идет на север. Источник четырех сезонов, а также их характеристики на разных широт, заключается в том, что ось, на которой вращается Земля, наклонена относительно плоскости ее орбиты. Из-за этого наклона в середине (североамериканского) лета север полюс направлен к солнцу, поэтому, на самом деле, солнце не заходит ночью в северный полюс в этот период.Точно так же в середине (североамериканской) зимы северный полюс направлен в сторону от солнца, и в эти месяцы солнце никогда не светит на северном полюсе.

Это задание дает учащимся возможность связать свой погодный опыт с простая геометрическая модель, объясняющая, почему происходят времена года. Было бы Будьте добры, чтобы у учеников была (или была сделана) физическая модель для помощи в этой визуализации. Орбита Земли вокруг Солнца не круглая, как показано на картинке выше, но она очень приближена к кругу.Если учащиеся используют фонарик для освещения солнца, они могут поэкспериментировать, чтобы оценить продолжительность дней на той широте, на которой они живут, в разных точках земной орбиты вокруг Солнца. Возможно, неудивительно, учитывая, что эта задача очень «реальный мир», когнитивная сложность очень высока и потребует значительных временных затрат. Преимущества времени — это более глубокое понимание математического моделирования, а также иллюстрация почти всех стандартов математической практики (в частности, тех, которые касаются моделирования и решения проблем).

В решении проблемы упоминаются тропики (части земли солнечные лучи встречаются перпендикулярно в какое-то время года). Также важны полярный и антарктический круги, места на Земле, где в какое-то время года есть хотя бы один день, когда солнце не встает. Более подробная информация доступна на следующем веб-сайте:

Полярный круг

Задача может быть продвинута гораздо дальше. Студенты могут измерять, возможно, в полдень, раз в неделю, длину тени, отбрасываемой каким-то неподвижным объектом, например флагштоком.Они могут нанести эту информацию на карту и в конечном итоге подумать о том, как определить, какое сейчас время года. изучая тень.

Учителя могут порекомендовать учащимся просмотреть следующее видео после того, как они работал над этой деятельностью:

«> Причина четырех сезонов

Заблуждение о том, что времена года создаются относительным расстоянием между Землей и Солнцем на орбите Земли, очень распространено.

NOVA | Галилейская битва за небеса | Его большая ошибка

На протяжении большей части своей взрослой жизни, примерно с 30 лет до смерти в 78 лет. В 1642 году Галилей выдвинул свою теорию о том, как работают приливы.Тем не менее длинное изложение нашего понимания приливов, которое британский физик Лорд Кельвин, опубликованный в 1882 году, упоминает Галилея лишь вскользь. Почему поверхностное лечение? Потому что теория приливов Галилея, в то время как чрезвычайно хорошо продуманный и в высшей степени разумный, учитывая состояние научные знания в то время были неправильными. Действительно, это был самый значительный провал в блестящей научной карьере. Оглянуться назад к большой ошибке Галилея предлагает ключ к разгадке того, как и почему такой великий мыслитель мог сделали это, и какие уроки он может предложить нам сегодня. Планета как баржа Это было в 1595 году, когда Галилей, едва не исполнившись 30 лет, впервые приехал с его объяснением приливов. Идея пришла ему в голову во время путешествия на барже, которая переправляла пресную воду в Венецию. (Галилей жил неподалеку Падуя и часто бывал в Венеции.) Он заметил, что всякий раз, когда скорость баржи или направление изменилось, пресная вода внутри хлынула соответственно. Если судно внезапно остановилось на песчаной косе, например, вода толкнула вверх по направлению к носу, затем отскочил назад к корме, проделывая это несколько раз с постоянно уменьшающимся волнением, пока оно не вернулось к ровному состоянию. Галилей понял, что двойное движение Земли — ее ежедневное движение вокруг своей оси. и его ежегодное движение вокруг Солнца — может иметь такое же влияние на океаны и другие большие водоемы, такие как баржа с пресноводным грузом. Ключ, как это видел Галилей, состояло в том, что, хотя мы этого и не ощущаем, разные части наша планета движется с разной скоростью в зависимости от времени суток. Это как если бы Земля была баржей, которая ускорялась, замедлялась и периодически менялась направление. В своем «Трактате о приливах», написанном в 1616 году, Галилей использовал диаграмму, чтобы объяснить, почему он думал, что это правда (см. анимированную версию справа выше).В этой анимации Земля вращается против часовой стрелки как вокруг своей оси, так и вокруг Солнца. Галилей продемонстрировал, что сочетание двух движений — так называемого «абсолютное движение» — всегда самое быстрое на части круга около A, потому что эта часть движется в одном направлении и для дневного, и для годового движения. И это всегда медленнее всего на части круга около B, потому что эта часть движется в противоположных направлениях для дневных и годовых движений.Он определил, что, поскольку два абсолютных движения складываются с одной стороны земного шара и вычитания на другом, крайние концы любого достаточно большой бассейн с водой, такой как Средиземное море, будет двигаться в разные скорости. Ежедневное ускорение и замедление этого тела вода, рассуждал он, вызывает в ней плескание — приливы. Главное возражение против аргумента Галилея заключалось в том, что его модель должна была вызывать только на один прилив в день, тогда как их бывает примерно два.Галилей объяснил от этого, заявив, что многие другие факторы играют роль в создании конкретных приливная ситуация. К ним относятся длина бассейна, его ориентация, глубина, форма берегов, влияние ветров и так далее. Разумная теория Галилей думал, что нашел правильное объяснение приливов и отливов. опровергнуть другую ведущую гипотезу дня, а именно, что луна запустила приливы. В 1609 году немецкий математик Иоганн Кеплер написал: « сфера влияния притяжения, находящегося на Луне, простирается до Земля, и поднимает воды из жаркой зоны….» Но потому что Кеплер и другие сторонники теории Луны не могли предложить никаких научных объяснение такого влияния, Галилей, работавший строго на основе в то, что он мог видеть собственными глазами, было невозможно поверить; теория — заявил он, — отдает оккультизмом. (Только когда сэр Исаак Ньютон опубликовал его закон всемирного тяготения в 1687 году, что «притяжение» Кеплера приобрело прочная научная основа. Сегодня, конечно, большинство школьников знают, что Кеплер был прав: гравитационное притяжение Луны порождает приливы.) Галилей также считал, что его теория приливов и отливов убедительно подтверждает эту идею. что Земля вращалась вокруг Солнца (а не наоборот, поскольку практически все в мире тогда верили). Это понятие было впервые выдвинуто в середине 16 века польским астрономом Николаем Коперник, который утверждал, что вращение нашей планеты вокруг Солнце объясняет видимое движение небесных тел. Галилео верил в систему Коперника, а не в систему Птолемея, которая господствовала еще со времен Аристотеля и его преемника Птолемея.Птолемеевская точка зрения, что Земля была центром вселенной, и все небесные тела вращались вокруг католические учения внушали ему поддержку Библии и поэтому был поддержан Ватиканом. Однако, даже когда он опубликовал свою теорию приливов в 1616 году, Галилей мог некоторые сохраняющиеся сомнения по этому поводу. В конце «Трактата» он говорит, что надеется его идея «не оказывается обманчивой, как сон, в котором образ истины, за которым следует немедленная уверенность в лжи.Это я представляю суждения разумных исследователей «. Такие научные исследователи какое-то время не появлялся, а потом, увы, его осудили бы неправильно. В глубокой воде А пока Галилею пришлось столкнуться со следователями иного толка: инквизиторы. В течение двух месяцев инквизиция поместила книгу Коперника на Указатель запрещенных книг . Вызывается перед Папой советник по богословию Роберто кардинал Беллармино Галилей был вынужден соглашайтесь не защищать и не придерживаться доктрины Коперника. В течение многих лет Галилей держал свои мысли по этому поводу близко к груди, но в конце концов он больше не мог сдерживать себя. Он горячо верил Копернику был прав, и он расскажет миру. В 1632 году Галилей опубликовал свой Диалог о двух главных мировых системах. За шесть лет он трудился над этим, рабочее название книги Галилео было . Поток и отлив моря, и действительно, он повторил свой аргумент 1616 года. в последнем из четырех разделов книги. Были все старые аргументы. В какой-то момент, например, одна из книг трех главных героев, Сальвиати, который является тонко замаскированным заместителем Галилей говорит: «Среди всех известных людей, философствовавших [о приливы], я удивляюсь Кеплеру больше, чем кому-либо из остальных. Хотя он свободный и острый гений, он согласился с господством луны над океанами и прочим оккультным событиям и прочим подобным пустякам ». Драматическим образом Галилей также нарушил свое обещание подчиняться предписанию Церкви. не поддерживать систему Коперника. Dialogue представляет, как другой выдающийся мыслитель, Альберт Эйнштейн, сформулировал это в предисловии к книге 1953 года. издание книги «откровенно мошенническая попытка выполнить этот порядок в внешний вид и все же фактически не обращать на это внимания. К сожалению, оказалось, что Святая инквизиция не могла адекватно оценить такой тонкий юмор ». Галилей был помещен под домашний арест, а диалог «Диалог » был запрещен. Напряженный квест Эйнштейн прекрасно понимал, почему Галилей поступил так опрометчиво.Во-первых, это было Стремление Галилея найти механическое доказательство движения Земли, Эйнштейн чувствовал, что это заставило его не только сформулировать, но и так цепко цепляться за его ошибочная теория приливов и отливов. Движение планеты объясняет приливы, Галилей утверждал, что приливы объясняют движение планеты — все было так аккуратный. Более того, все астрономические наблюдения Галилея убедили его, что Коперник был прав, и он отчаянно хотел доказать этот факт. научно. Как выразился Эйнштейн, «его целью было заменить окаменевший и бесплодная система идей непредвзятый и напряженный поиск более глубоких и более последовательное понимание физических и астрономических факты.» Даже самая большая ошибка Галилея раскрывает его величайшую силу как ученого. Ссылаясь на теорию приливов, Стиллман Дрейк, ведущий исследователь Галилея, однажды писал: «Главным источником эффективности Галилея было его объединение математики, астрономии и физики в неразрывной связи. Следовательно даже приведенный им сомнительный пример таких отношений все еще оставался способен показать другим, какие вещи следует искать в построение научного объяснения.»Чтобы еще раз взглянуть на вклад Галилея, см. Его место в науке.) То есть, хотя в данном случае Галилей был неправ, он был прав в отношении направление науки (и показало это на примере): от более умозрительного, дедуктивный подход и к более эмпирическому, экспериментальному методу. Галилео не вошла в основополагающую статью лорда Кельвина о приливах. Но при всем его труд, включая его теорию приливов, он обеспечил себе место в истории как первый современный ученый.

Галилей считал, что приливы произошли из-за суточного вращения Земли вокруг своей оси и ее годового оборота вокруг Солнца. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт