Рухи Землі.Матеріали для учнів 5 класу.

  

Обертання Землі навколо Сонця і своєї осі. 

Наша планета знаходиться в постійному русі. Разом з Сонцем вона переміщається в космосі навколо центру Галактики. А та, в свою чергу, рухається у Всесвіті. Але найбільше значення для всього живого грає обертання Землі навколо Сонця і власної осі. Без цього руху умови на планеті були б непридатними для підтримки життя.

Сонячна система Земля як планета Сонячної системи за розрахунками учених сформувалася понад 45 млрд років назад. За цей час відстань від світила практично не змінювалося. Швидкість руху планети і сила тяжіння Сонця врівноважили її орбіту. Вона не ідеально кругла, але стабільна. Якби сила тяжіння світила була сильніше або швидкість Землі помітно зменшилася, то вона б впала на Сонце. В іншому випадку вона рано чи пізно полетів би в космос, переставши бути частиною системи. Відстань від Сонця до Землі робить можливим підтримання оптимальної температури на її поверхні. У цьому важливу роль грає й атмосфера. Під час обертання Землі навколо Сонця змінюються пори року. Природа пристосувалася до таких циклів. Але якби наша планета була віддалена на більшу відстань, то температура на ній стала б негативною. Опинившись вона ближче – вся вода випарувалася, так як стовпчик термометра перевищив би точку кипіння.

Орбіта обертання Землі навколо Сонця

Шлях планети навколо світила називається орбітою. Траєкторія цього польоту не ідеально кругла. Вона має еліпсність. Максимальна різниця становить 5 млн км. найближча до Сонця точка орбіти знаходиться на відстані 147 км. Вона називається перигелієм. Земля її проходить в січні. У липні планета знаходиться від світила на максимальному віддаленні. Найбільша відстань – 152 млн км. Ця точка називається афелием. Обертання Землі навколо своєї осі і Сонця забезпечує відповідно зміну добових режимів і річних періодів. Для людини рух планети навколо центру системи непомітно. Це з-за того, що маса Землі величезна. Тим не менш кожну секунду ми пролітаємо в просторі близько 30 км. Це здається нереальним, але такі розрахунки. У середньому вважається, що Земля знаходиться від Сонця на відстані близько 150 млн км. Один повний оберт навколо світила вона робить за 365 днів. Пройдена відстань за рік складає майже мільярд кілометрів.

Швидкість обертання Землі навколо Сонця

Точне відстань, що наша планета проходить за рік, рухаючись навколо світила становить 942 млн км. Ми разом з нею рухаємося в просторі по еліптичній орбіті зі швидкістю 107000 км/год. Напрям обертання – з заходу на схід, тобто проти умовної годинникової стрілки. Повний оборот планета завершує не рівно за 365 днів, як прийнято вважати. При цьому проходить ще близько шести годин. Але для зручності літочислення це час враховують сумарно за 4 роки. У підсумку «набігає» один додатковий день, його додають в лютому. Такий рік вважається високосним.

Швидкість обертання Землі навколо Сонця непостійна. Вона має відхилення від середнього значення. Це пов'язано з еліптичною орбітою. Різниця між значеннями найбільш проявляється в точках перигелію і афелия і становить 1 км/сек. Ці зміни непомітні, так як ми і всі навколишні нас предмети рухаються в системі координат однаково.

Зміна сезонів

Обертання Землі навколо Сонця і нахил осі планети робить можливим зміну пір року. Це менше помітно на екваторі. Але ближче до полюсів річна циклічність проявляється більше. Північну і Південну півкулі планети обігріваються енергією Сонця нерівномірно. Рухаючись навколо світила, вони проходять чотири умовні точки орбіти. При цьому по черзі два рази протягом піврічного циклу вони виявляються до нього далі або ближче (у грудні та червні – дні сонцестояння). Відповідно в місці, де поверхня планети прогрівається краще, там температура навколишнього середовища вище. Період на такій території прийнято називати влітку. В іншій півкулі в цей час помітно холодніше – там зима. Через три місяці такого руху з періодичністю в півроку планетарна вісь розташовується таким чином, що обидві півкулі знаходяться в однакових умовах для обігріву. У цей час (у березні та вересні – дні рівнодення) температурні режими приблизно рівні. Тоді, в залежності від півкулі, наступають осінь і весна.

Земна вісь

Наша планета – це обертається куля. Рух її здійснюється навколо умовної осі і відбувається за принципом вовчка. Спираючись підставою площину в розкрученому стані, він буде утримувати рівновагу. Коли швидкість обертання слабшає, вовчок падає. Земля упору не має. На планету діють сили тяжіння Сонця, Місяця та інших об'єктів системи та Всесвіту. Тим не менш вона витримує постійне положення в просторі. Швидкість її обертання, отримана ще при формуванні ядра, достатня для підтримки відносної рівноваги. Земна вісь проходить через куля планети не перпендикулярно. Вона нахилена під кутом 66°33. Обертання Землі навколо своєї осі і Сонця робить можливим зміну сезонів року. Планета «перекидалася» б у просторі, якби у неї не було суворої орієнтації. Ні про яку сталість умов середовища і життєвих процесів на її поверхні не було б мови.

Осьове обертання Землі

Обертання Землі навколо Сонця (один оборот) відбувається протягом року. За день на ній змінюються день і ніч. Якщо подивитися на Північний полюс Землі з космосу, то можна побачити, як вона обертається проти годинникової стрілки. Повний оборот вона здійснює приблизно за 24 години. Цей період називають добою. Швидкість обертання визначає швидкість зміни дня і ночі. За одну годину планета обертається приблизно на 15 градусів. Швидкість обертання в різних точках її поверхні різна. Це відбувається з-за того, що вона має кулясту форму. На екваторі лінійна швидкість становить 1669 км/год, або 464 м/сек. Ближче до полюсів цей показник зменшується. На тридцятій широті лінійна швидкість вже буде становити 1445 км/год (400 м/сек). З-за осьового обертання планета має кілька стислу з полюсів форму. Також це рух «змушує» відхилятися переміщаються предмети (в тому числі повітряні та водні потоки) від первісного напрямку (сила Коріоліса). Ще одним важливим наслідком такого обертання є приливи і відливи.

Зміна дня і ночі

Кулястий об'єкт єдиним джерелом світла в певний момент висвітлюється тільки наполовину. Стосовно до нашої планети в одній її частині в цей момент буде день. Неосвітлена частина буде прихована від Сонця – там ніч. Осьове обертання дає можливість змінюватися цим періодам. Крім світлового режиму змінюються умови обігріву поверхні планети енергією сонця. Така циклічність має важливе значення. Швидкість зміни світлових і теплових режимів здійснюється порівняно швидко. За 24 години поверхня не встигає ні надмірно нагрітися, ні охолонути нижче оптимального показника. Обертання Землі навколо Сонця і своєї осі з відносно постійною швидкістю має визначальне для тваринного світу значення. Без сталості орбіти планета не втрималася б у зоні оптимального обігріву. Без осьового обертання день і ніч тривали по півроку. Ні те ні інше не сприяло зародженню і збереження життя.

Нерівномірність обертання

Людство за свою історію звикло до того, що зміна дня і ночі відбувається постійно. Це служило певним еталоном часу і символом рівномірності життєвих процесів. На період обертання Землі навколо Сонця до певної міри впливає еліпсність орбіти й інші планети системи. Інша особливість – зміна тривалості доби. Осьове обертання Землі відбувається нерівномірно. Виділяють кілька основних причин. Значення мають сезонні коливання, пов'язані з динамікою атмосфери і розподілом опадів. Крім того, приливна хвиля, спрямована проти ходу руху планети, постійно його гальмує. Цей показник незначний (за 40 тис. років на 1 секунду). Але через 1 млрд років під дією цього тривалість доби збільшилася на 7 годин (з 17 до 24). Наслідки обертання Землі навколо Сонця і своєї осі вивчаються. Дані дослідження мають велике практичне і наукове значення. Їх використовують не тільки для точності визначення зоряних координат, але і для виявлення закономірностей, які можуть впливати на процеси життєдіяльності людини і природні явища в гідрометеорології та інших областях.