Земля в Солнечной системе

Вращающиеся вокруг Солнца восемь крупных планет — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, — с 42 их спутниками вместе с астероидами, кометами и межпланетным веществом образуют Солнечную систему. За размеры Солнечной системы условно принимают орбиту Плутона, кото­рый находится от Солнца почти в 40 раз дальше, чем Земля. Солнечная система чрезвычайно уеди­нена в пространстве. Если условно принять расстояние от Земли до Солнца за 1 м, то ближайшая к Солнцу звезда Проксима Цен­тавра в этом масштабе будет находиться на расстоянии 272 км!

Свыше 99,9% массы ее вещества приходится на Солнце и только 0,1% на все остальные ее элементы. Планеты Солнечной системы по размерам, географическим показателям и химическому составу подразделяются на две группы: планеты типа Земля и планеты типа Юпитер.

Ближайшие к светилу планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - неболь­шие по величине и массе твердые тела, с незначительными по массе атмосферами или их отсутствием; они медленно вращаются вокруг оси и поэтому имеют небольшое полярное сжатие, но обладают большой скоростью орбитального движения; имеют мало спутников.

Bo вторую группу планет-гигантов — входят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Планеты этой группы при малой плотности вещества (1,3—1,6 г/см³) отличаются большими размерами, массой и плотной мощной атмосферой; они быстро вращаются вокруг оси и имеют большое полярное сжатие (самое боль­шое у Сатурна — 1/10), но у них медленное орбитальное движение (у Нептуна — 165 лет). У этих планет много спутников (более 30), причем самый крупный — Ганимед Юпитера (около 5150 км в диаметре) — больше Мер­курия (4880 км) по размеру. Все планеты-гиганты ок­ружены кольцами, состоящими из каменных глыб, их обломков.

Cреднее гелиоцентрическое расстояние Земли от Солнца равно 149,6 млн. км. Эта величина называется астрономической единицей и принимается за единицу измерений расстояний в пределах Солнечной системы. Расстояние от планет до Солнца в течение года меняется. Так, у Земли оно изменяется от 152 млн км в наиболее далекой точке орбиты — афелии до 147 млн км в перигелии.

Скорость движения планеты по эллиптической орбите меняется вместе с изменением расстояния от Солнца . Скорость оказывается наибольшей в перигелии, а наименьшей - в афелии. Земля в перигелии пребывает в начале января, а в афелии в начале июля .

Так, у Земли при средней скорости 29,8 км/с оно изменяется от 30,3 км/с близ перигелия до 29,3 км/с близ афелия Все это сказывается на продолжительно дней и ночей и термических особенностях северного и южного полушарий. В северном полушарии полярный день на полюсе на неделю длиннее полярной ночи, а лето длиннее зимы. В целом же северное полушарие Земли летом из-за более продолжительного освещения получает больше солнечной радиации, несмотря на удаленность от Солнца, и находится в более выгодных тепловых условиях, чем южное.

Луна находится от Земли на расстоянии 384 тыс. км. Средний радиус Луны почти в 4 раза меньше земного. Сила лунного притяжения в 6 раз слабее земного.

При этом во время верхней кульминации (выс­шей точки своего пути на небосводе) Луна по­казывает направление меридиана (север — юг), этим можно пользоваться для приблизительной ориентировки на местности. А так как верх­няя кульминация Луны при разных фазах проходит в разные часы суток: при первой четверти — около 18 ч, во время полнолуния— в полночь, при последней четверти — в 6 ч утра (по местному времени), то этим можно пользоваться и для приблизительной оценки времени ночью.

На Луне нет ни атмосферы, ни гидросфе­ры. Температура на поверхности Луны изме­няется от +130 °С на освещенной стороне до —170 °С на теневой. Причина температур­ных контрастов заключается в отсутствии воз­духа. А поскольку нет воздуха, то нет ни ветра, ни звуков, ни облаков, ни дождей, не бывает ни зари, ни сумерек, ни радуги. Небо там всегда совершенно черное, на нем одно­временно можно видеть звезды, Солнце и Зем­лю, которая висит на небосводе в одном и том же месте.

Приливы и отливы на Земле.

Луна, яв­ляясь ближайшим к Земле и большим по мас­се космическим телом, оказывает на нее наи­большее гравитационное воздействие, вызы­вая приливы и отливы во всех оболочках Земли: литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере.

На Земле одновременно существуют два прилива в ближайшей точке к Луне и наиболее уда­ленной и два отлива в точках, расположенных на угловом расстоянии 90° от линии Луна — Земля. В течение лунных суток на Земле бывает два прилива и два отлива. Полный приливной цикл между последовательными приливами (или отливами), завершается за 12 ч 25 мин, а между приливом и отливом проходит 6 ч 12 мин 30 с.

Одновременно с лунными приливами бы­вают и солнечные приливы с полным перио­дом 24 ч, но они в 2,2 раза слабее лунных в связи с большой удаленностью Солнца от Зем­ли. Лунные и солнечные приливы складыва­ются в новолуние и полнолуние (сизигийные приливы) и вычитаются в первой и послед­ней четверти (квадратурные приливы). Пер­вые примерно на 40% выше вторых.

Общепланетарное значение приливных волн заключается в том, что приливное трение, возникающее при движении жидкой и (в меньшей степени) твердой волн, приводит к торможению осевого вращения Земли и ее спутника. По этой причине Луна уже давно прекратила свое вращение вокруг оси и постоянно обращена к планете одной стороной. Они вызывают ежесуточные вер­тикальные смещения земной поверхности до 50 см, Поскольку масса Земли в 81 раз больше массы Луны, то величина приливного ускорения на поверхности спутника будет примерно в 20 раз больше, чем на Земле, и теоретическая высота твердого прилива может достигать нескольких метров.

Географические следствия формы и размеров Земли

Диаметр Земли около 12 750 км. Земля имеет фигуру эллипсоида, незначительно сплюснутого вдоль оси вращения. У Земли полярный радиус (6357 км) короче экваториального (6378 км) на 21,4 км. В дальнейшем выяснилось, что сплюснутость у Северного полюса на 30 м меньше, чем у Южного. Вес в целом уменьшает­ся от полюсов к экватору на 6 г на 1 кг (на пружинных весах).

Шарообразная форма Земли обусловливает уменьшение угла падения солнечных лучей на земную поверхность от экватора к полюсам и, как следствие - образование нескольких тепловых поясов. Тепловые пояса, в свою очередь, наряду с величиной и массой Земли, определенным расстоянием ее от Солнца обусловливают закономерное изменение многих природных процессов и компонент в географической оболочке по направлению от экватора к полюсам, т. е. широтную зональность.

При этом отмечается одна особенность: в экваториальных и тропических широтах уменьшение солнечной энергии происходит очень медленно, а в умеренных и субполярных широтах резко возрастает.

Неодинаковое поступление солнечного тепла на разных широтах сказывается на особенностях обменных процессов в атмосфере и водной оболочке Земли. В настоящее время известно, что на глобальный водоворот Мирового океана, движимый ветром, дополнительно накладывается циркуляция, «движимая Солнцем». Термохалинные течения, энергия которых непосредственно обусловлена солнечным излучением, по сравнению с ветровыми менее интенсивны. Их скорость, как правило, не превышает 10 см/с, а дрейфовые потоки — Бразильское, Сомалийское, Восточно-Австралийское и др.— перемещаются со скоростью 25—50 см/с, а местами в 2—3 раза быстрее.

Происхождение термохалинного переноса океанических вод связывают с образованием морских льдов в высоких широтах. В полярные широты обоих полушарий с поверхностными течениями из тропиков поступает теплая и соленая вода, которая здесь охлаждается до температуры замерзания. Холодные и плотные подледные воды постепенно опускаются на дно и дают начало возвратному стоку в направлении тропиков. Приблизившись к зоне экваториального апвеллинга, глубинные антарктические или арктические воды поднимаются к поверхности, чтобы вновь повторить свой путь в высокие широты.

Иные географические следствия связаны с размерами Земли. Масса Земли, создавая величину притяжения, препятствует рассеиванию атмосферного воздуха в космос и одновременно влияет на его газовый состав (Земля имеет устойчивую и гарантированную кислородно-азотную атмосферу), кандидатами на «вылёт» оказываются He и H.

Атмосфера регулирует приходно-расходную часть тепловой энергии, ее озоновый экран защищает живые организмы от губительного воздействия избытка ультрафиолетовых лучей. Не будь атмосферы, среднегодовая температура понизилась бы на материках до —23,6 ⁰C и океанах до —20⁰C вместо +14,4 и +17,4 0C в настоящее время.

Размеры и масса Земли предопределяют такую силу земного притяжения, которая удерживает атмосферу определенного состава и гидросферу, без которых была бы невозможна жизнь, основанная на органических полимерах. Важно при этом и расстояние Земли от Солнца. При более близком положении Земли к Солнцу, чем теперь, она могла бы превратиться в раскаленную пустыню, при более отдаленном — приобрести постоянный ледяной панцирь. От размеров Земли зависят масштабы процессов, происходящих на планете, а также спектр природных зон: при больших размерах он был бы богаче и разнообразнее, при меньших — гораздо беднее, чем сейчас. Таким образом, жизнь на Земле, возникновение и существование на ней географической оболочки в значительной мере зависят от формы и размеров нашей планеты, а также расстояния ее от Солнца.

Географические следствия годового движения Земли.

Со скоростью почти 30 км/с движется наша планета по эллиптической орбите вокруг Солнца. Прохождение Земли через афелий и через перигелий приходится соответственно на летнее и зимнее время, а это значит, что орбитальная скорость планеты выше в зимнее и меньше в летнее полугодие в северном полушарии. Зимнее полугодие в этом случае будет длиться 179, а летнее— 186 суток.

Главные движения Зем­ли — годовое движение по орбите вокруг Солнца и суточное вращение вокруг оси. Первое обеспечивает годовую сезонность во всех сферах географической оболочки, второе — смену дня и ночи и суточную ритмику сфер.