Рух нашої планети у космічному просторі - явище досить склад не. Земля одночасно здійснює 12 рухів, які накладаються один на одного: поступальний, обертальний, коливний, прецесійний та інші форми руху. Зокрема, Земля обертається навколо своєї осі, рухаєть
ся навколо Сонця, біля спільного з Місяцем і біля спільного для всієї Сонячної системи центрів тяжіння, а також в складі Соняч ної системи переміщується навколо ядра Галактики. Однак, для життя на Землі найважливішими є осьовий і орбітальний рух на шої планети. Осьове обертання Землі. Земля обертається з заходу на схід про ти годинникової стрілки, якщо дивитися з Північного полюса, і здійснює повний оберт навколо осі за 23 год 56 хв 4,1 с (зіркова доба). За земну вісь приймають уявну пряму лінію, навколо якої з рівномірною швидкістю обертається наша планета. Саме внаслі док обертання Землі навколо своєї осі складається враження, що всі небесні тіла: Сонце, Місяць, зірки переміщуються по небосхилу зі сходу на захід, тобто назустріч дійсному напрямку обертання земної поверхні. Земна вісь перетинається з земною поверхнею у двох точках, які називаються полюсами - Північним і Південним. Кожна точка Землі протягом доби окреслює коло. Лінійна швидкість обертання залежить від географічної широти, на якій перебуває спостережу ваний предмет. Нерухомими на поверхні Землі залишаються лише точки виходу уявної осі —географічні полюси. Найвища лінійна швидкість обертання спостерігається на лінії екватора (464 м/с). Екватор - велике коло, перпендикулярне осі обертання, яке утво рюється перетинанням Землі на відстані, однаковій від обох по люсів. Якщо уявно перетнути Землю рядом паралельних екватору площин, то на земній поверхні з’являться лінії, які називаються паралелями, спрямовані в напрямку захід-схід. Довжина парале лей від екватора до полюсів зменшується. При уявному перетинанні Землі площинами, що проходять че рез вісь обертання, на поверхні Землі виникають меридіани - лінії, що мають напрямок північ-південь. Першим осьове обертання Землі довів у 1851 р. французький учений Жан Бернар Леон Фуко (1819-1868). В своїх дослідах він спирався на закон механіки, згідно якого всяке тіло, що коливаєть ся, намагається зберегти площину коливання незалежно від обер тання тієї основи, над якою воно знаходиться. У Парижі - в Пан теоні під куполом було підвішено 67-метровий маятник (маятник Фуко). Знизу помістили круг із поділками. При коливанні маятник виявлявся над новими поділками. Здавалося, що змінювалась пло щина коливання маятника за годинниковою стрілкою (у Південній півкулі буде складатися враження повертання площини маятника проти годинникової стрілки). Насправді повертається не площина коливання маятника, а Земля під ним (з заходу на схід). Кутова швидкість цього обертання охр становить to sin (р або приблизно
7,292116-10'5 С'1 За добу площина коливання маятника здійснить . уявний повний оборот відносно поверхні Землі з кутовою швидкі стю ш = 15° за 1 год. Тому добовий поворот становить 24 (о sin ф. З виразу акр = со sin (р виходить, що в міру просування від екватора до полюсів кутова швидкість обертання зростає відповідно від 0 до 15° за 1 год. Це означає, що на будь-якій проміжній широті між 0 і 90° поворот горизонту більший, ніж на екваторі, і менший, ніж на полюсі. Ще одним доказом осьового обертання Землі є позірне відхилен ня тіл на схід від початкового вертикального напрямку руху. В свій час це явище помітив Галілей, проводячи свої досліди на відомій Пізанській вежі. Коли б Земля не оберталась, то всі тіла під дією сили тяжіння падали б у напрямку виска незалежно від висоти паді ння. У дійсності спостерігається інше. Наприклад, якщо висока вежа знаходитиметься на екваторі, то внаслідок осьового обертання Землі її вершина опише більшу, ніж основа, дугу, тобто лінійна швидкість вершини буде більшою, ніж її підніжжя. Кинутий з вершини вежі камінь, зберігаючи той відносний рух на схід, який він набув одно часно з вершиною вежі до початку падіння, за час падіння змістить ся відносно підніжжя на певну відстань у напрямку обертання, тоб то на схід. Так, при висоті вежі 100 м відхилення становитиме 22 мм. Якщо такий експеримент провести на полюсах, то тут будь-яке тіло падатиме точно по напрямку вйска. Крім зіркової доби існує поняття істинноїсонячноїдоби - пері од, за який Земля здійснює оборот навколо своєї осі по відношенню до Сонця. Сонячна доба дещо більша зіркової. Це пояснюється од ночасним обертанням Землі навколо своєї осі та її рухом навколо Сонця. Тривалість такого обертання (тривалість доби т ) і кутова швид кість о протягом року змінюються. Найбільших значень т досягає у березні (тш), найменших - у серпні (тУ ). Різниця тш-тушприблизно Ш дорівнює 25-ІО^с. Значення т залежить від сонячної активності: при її максимумі т на 0,7 с більше, ніж у період її мінімуму (Чечкин, 1990). Для зручності істинний сонячний час замінено середнім соняч ним, який відраховують не по справжньому, а по “середньому Сон цю”, тобто уявному Сонцю, яке проходить річний шлях за той же час, що і справжнє Сонце, "але рівномірно протягом усього року. Відрізок часу між двома кульмінаціями (найвище положення на не босхилі) середнього Сонця умовно завжди дорівнює 24 год. Середнім сонячним часом ми користуємось у повсякденній практиці. Зіркова та істинна сонячна доби використовуються лише у наукових цілях.
Орбітальний рух Землі. Земля, обертаючись навколо своєї осі, в той же час рухається навколо Сонця з заходу на схід із середньою швидкістю біля ЗОкм/год, здійснюючи оборот навколо Сонця за 365 діб 5 год 48 хв 46 с. Цей період називається астрономічним тро пічним роком. Шлях руху Землі навколо Сонця називається орбі тою, яка являє собою замкнуту криву еліптичної форми довжиною 940 млн км. Сонце знаходиться не в центрі, а зміщене в сторону - в один із фокусів, внаслідок чого відстань від Землі до Сонця змінюєть ся залежно від положення Землі на орбіті. Найближча до Сонця точ ка земної орбіти називається перигелієм, а найвіддаленіша - афелієм. Характерно, що на окремих відрізках орбіти Земля рухається швид ше, ніж на інших. Першу половину своєї орбіти (з 21 березня по 23 ве ресня) наша планета проходить приблизно за 186діб, другу (з 23 верес ня по 21 березня) за 179 діб. Найбільшого орбітального руху Земля досягає в перигелії, найменшого - в афелії. Земля рухається швид ше, коли ближче підходить до Сонця (30,3 км/с), і повільніше, коли вона віддалена від нього (29,3 км/с). При середній, т. зв. круговій швидкостіЗемлі, що дорівнює 29780 м/с, різниця швидкості в перигелії і афелії досягає приблизно 950 м/с. При перебуванні Землі в перигелії (3 січня) відстань між нею і Сонцем становить 147 млн км. У Північній півкулі в цю пору зима. Найбільша відстань між планетами в афелії (5 липня) дорівнює 152 млн км, в цю пору в Північній півкулі літо. Річний рух Землі навколо Сонця можна спостерігати за безперер вною зміною положення світила на небі: змінюється полуднева ви сота Сонця та положення його сходу і заходу. Змінюється тривалість світлої і темної частин доби. Це відбувається тому, що вісь обертан ня Землі не складає прямого кута з площиною орбіти, а нахилена до неї під кутом біля 66,5°. Якби вісь була вертикальною, на Землі не існувало б ніяких пір року, а тривалість дня завжди б дорівнювала 12 год у всіх точках Землі. Кут падіння променів протягом всього року в будь-якій точці не змінювався б, а кожна паралель отримува ла б від Сонця протягом року однакову кількість тепла. Лише посту пово зменшувалося б нагрівання Землі сонячними променями від екватора до полюсів. Нахил осі означає, що в областях Землі, обер нутих до Сонця, день триває довше, сонячного тепла вони отриму ють більше у порівнянні з іншими частинами Землі, тому в цих об ластях літо. На екваторі тривалість дня завжди дорівнює 12 год, а тому значних сезонних змін клімату тут не спостерігається.
Приблизно 21 березня Сонце опівдні на екваторі знаходиться в зеніті (прямо над головою, під кутом 90°). В цей момент день на всій Землі дорівнює ночі - це день весняного рівнодення. Надалі кожного дня аж до 21 червня Сонце в полудень перебуває у зеніті в більш північних точках Землі. 22 червня Сонце знаходиться в зеніті на паралелі 23°27' пн. ш. Цю паралель називають Північним тропіком - тропіком Рака. В цей день тривалість світлої частини доби у Північній півкулі найдовша. Вона не змінюється протягом декількох днів, а тому 22 червня прийнято називати днем літнього сонцестояння. У цей час світлоподіляючі лінії проходять так, що більша части на Північної півкулі виявляється освітленою, а менша перебуває у тіні. Від паралелі 66°ЗГ пн. ш. і до 90° (до полюса) Земля повністю освітлена і при обертанні в тінь не потрапляє - зміни дня і ночі тут не відбувається. Цей час називають полярним днем (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Положення Землі в дні літнього і зимового сонцестоянь
Після 22 червня всі ці явища протікають у зворотному порядку до тих пір, поки 23 вересня Сонце знову не опиниться в полудень у зеніті на екваторі. Це день осіннього рівнодення. Надалі Земля все більше повертатиметься до Сонця своєю Південною півкулею, а 22 грудня Сонце опівдні перебуватиме у зеніті на паралелі 23°27' пд. ш., яку називають Південним тропіком - тропіком Козерога. Це друге сонцестояння у році, в цей час у Південній півкулі літо. На південь від Південного полярного кола триває полярний день, а на північ від Північного полярного кола - полярна ніч.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Рухи Землі у просторі» з дисципліни «Геофізична екологія»
