3. Географическое значение суточного вращения земного шара

1. Вместе с шарообразной фигурой вращения Земли в поле солнечной радиации определяется зональность природы.

2. Осевое вращение обуславливает смену дня и ночи. В результате смены дня и ночи возникает суточный режим процессов в ГО. Если бы не было суточного вращения Земли, то одна сторона её непрерывно нагревалась бы, а другая охлаждалась бы, и это отразилось бы на всех природных процессах земной поверхности.

3. Т.К. При вращении Земли вокруг своей оси неподвижными остаются две точки – полюса – это дает возможность построить на шаре координатную сетку, т.Е. Меридианы, параллели, экватор.

Меридиан (в переводе с латинского – «полуденный») – это линия, соединяющая полюса. При пересечении Земли плоскостями, проходящими через ось вращения Земли, на ее поверхности возникают линии, показывающие направление Север–Юг – меридианы. Для определения начального меридиана объективных критериев нет, поэтому его выбрали условно (в 1884 г. на Международной географической конференции в Вашингтоне) – меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, он называется начальным или гринвичским. От него ведется счет долгот. Долготой называется расстояние в градусах от начального меридиана до меридиана, проходящего через объект. Для удобства счет долгот ведут в обе стороны от Гринвича, от 0° до 180° на восток – долготы восточные, на запад – западные.

Экватором называется линия, образованная пересечением земной поверхности плоскостью, перпендикулярной оси вращения Земли и отстоящей на равных расстояниях от полюсов. Это линия самого большого круга на земной поверхности. Она делит Землю на два полушария: северное и южное.

Если мысленно пересечь Землю плоскостями, параллельными плоскости экватора, то на поверхности появятся линии, имеющие направление запад-восток, которое называется – параллелями. Удаленность параллелей, и, следовательно, и всякой точки от экватора в градусах меридиана, называется широтой. Широта измеряется в пределах от 0° до 90° и бывает северной и южной.

Длина параллелей уменьшается от экватора к полосам, соответственно уменьшается и линейная скорость вращения всех параллелей. Линейная скорость вращения всех точек на одной параллели одинакова.

Географическая широта – это угол между нормалью к поверхности эллипсоида (или между отвесной линией – перпендикуляром к поверхности геоида) и плоскостью экватора. Величины широт, которые отсчитываются от экватора до северного полюса учитывают со знаком «плюс», «северная», а к югу – со знаком «минус», «южная». Широта экватора равна 0°, широта северного полюса равна + 90°, южного – – 90.

Географическая долгота  представляет собой двугранный угол между плоскостью географического меридиана точки и плоскостью начального географического меридиана. Долготу отсчитывают от Гринвичского меридиана к востоку от 0 до 360°, или к востоку от 0 до 180°, и к западу от 0 до 180° с указанием «восточная долгота», «западная долгота». Долгота и широта могут быть также определены соответственно длиной дуги меридиана и параллели на поверхности эллипсоида.

4. Вращение Земли вызывает действие так называемой отклоняющей силы вращения Земли. Отклоняющая сила вращения Земли, или сила Кориолиса, проявляется в том, что все движущиеся на земной поверхности, или параллельно ей тела, отклоняются от своего направления в северном полушарии вправо, в южном – влево.

Все тела при движении стремятся сохранить прямолинейное направление. Но их движение происходит во вращающейся сфере. Поэтому кажется, что они отклоняются от первоначального направления. На самом деле, отклоняются не тела, а перемещается сама поверхность, по которой или над которой движутся эти тела.

Наиболее наглядно кориолисову силу можно проследить на качании маятника Фуко. По законам механики, всякое качающееся тело стремится сохранить плоскость качания. Свободно качающийся маятник не изменяет плоскости качания, но если поместить под ним круг с делениями, то окажется, что по отношению к этому кругу, т.е. к поверхности Земли плоскость качания изменяется. Это может произойти только вследствие того, что поверхность Земли под маятником поворачивается. На полюсе кажущийся поворот составит 15° за час, на экваторе – плоскость качания маятника не изменится, т.к. всегда совпадает с меридианом. На всех других широтах кажущийся поворот равен 15°*sin φ в час. Для Минска он составляет 12° (15°* sin 52° = 15°*0,79 = 11,85).

Рассмотрим пример отклоняющей силы вращения Земли на горизонтально движущееся тело.

Мы обычно ориентируем движение тел по отношению к сторонам горизонта: север, юг, восток, запад, т.е. по отношению к линиям параллелей и меридианов, которые вследствие вращения Земли меняют свою ориентацию в мировом пространстве. Из точки А в сторону Северного полюса запущена ракета. В момент запуска ее направление совпадало с направлением меридиана. Через некоторое время точка А в результате вращения Земли перемещается в точку Б. Направление меридиана отклонилось влево. Движущееся тело по закону инерции стремится сохранить свое направление и скорость в мировом пространстве. Ракета и сохраняет первоначально заданное направление, а наблюдателю кажется, что ракета отклонилась вправо. Нетрудно заметить, что эта отклоняющая сила фиктивна, что отклоняется не движущееся тело, аменяет свое пространственное положение поверхность Земли. Отклонение будет наибольшим на полюсах, а на экваторе равно 0°, т.к. меридианы там параллельны друг другу и их направление в пространстве не изменяется. Отклонение в северном полушарии происходит вправо, в южном – влево. Сила Кориолиса влияет на все движущиеся предметы, независимо от направления движения. Величина отклоняющего действия вращения Земли на тело массой 1кг, выражается формулой:

F = 2ω*ν*sin φ

где ω – угловая скорость Земли, ν – скорость движения тела, α – широта.

Отклоняющее действие вращения Земли проявляется в направлении ветров, океанический и морских течениях, подмывания правых берегов в Северном и левых в Южном полушариях. Ее приходится также учитывать в баллистике. На экваторе она равна 0 и возрастает с увеличением широты. В движениях малых масс, например в небольших реках, она почти не проявляется.

5. Обращение Земли вокруг оси дает основную единицу измерения времени – сутки, и обуславливает их разделение на две главных части: день и ночь. Деление суток определило биологический ритм на Земле. В процессе эволюции физиологическая деятельность живых организмов оказалась согласованной с суточной ритмикой – фаза активной деятельности и фаза отдыха.

Звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями звезды через меридиан точки наблюдения (время полного оборота Земли вокруг оси). Время между двумя прохождениями звезды через меридиан данного места звездные сутки равны 23 часам 56 минутам 4 секундам. Это действительное время суточного обращения Земли. (т.к. Земля движется вокруг Солнца и вокруг оси в одном направлении, то солнечные сутки длиннее действительного времени полного оборота). Звездные сутки заключают в себе 86400 с = 24 часа.

В повседневной жизни средним солнечным временем пользоваться тоже неудобно, поскольку на каждом меридиане оно свое – местное время. Например, на двух соседних меридианах, проведенных с интервалом в 1°, местное время отличается на 4 мин. Наличие в различных пунктах, лежащих на разных меридианах, своего местного времени приводило ко многим неудобствам. Поэтому на Международном астрономическом конгрессе в 1884 г. был принят поясной счет времени. Для этого всю поверхность земного шара разделили на 24 часовых пояса по 15° каждый. За поясное время принято местное время среднего меридиана каждого пояса. Нулевой (он же 24-й) пояс тот, по середине которого проходит нулевой (гринвичский) меридиан. Его время принято в качестве всемирного времени. Счет поясов ведется с запада на восток. Москва, например, находится во втором часовом поясе, где поясное время исчисляется по местному времени меридиана 30° в.д. В двух соседних поясах поясное время отличается ровно на 1 ч. Границы часовых поясов на суше для удобства проведены не строго по меридианам, а по естественным рубежам (рекам, горам) или государственным и административным границам. Чтобы перевести местное время во всемирное и обратно, нужно знать угловое расстояние места от начального меридиана, т.е. долготу места. Всемирное время используется в астрономии, в практической жизни оно фактически не применяется. Для перевода местного времени в поясное и обратно, служит формула:

Тп = Тм + n – λ,

где Тп – поясное время, Тм – местное время, n – номер пояса, λ – долгота.

В целях более рационального использования летом дневного света в нашей стране в 1930 г. специальным постановлением правительства было введено так называемое декретное время, опережающее поясное на 1 ч. В ряде стран поясное время переводят на один час вперед лишь на лето. С 1981 г. на период с апреля по октябрь в России время переводят еще на час вперед по сравнению с декретным – это летнее время.

Время второго часового пояса, в котором расположена Москва (декретное – зимой, летнее – летом), называется московским. По московскому времени в нашей стране составляют расписания движения поездов, самолетов, отмечают время на телеграммах.

6. Линия перемены дат. Кругосветное путешествие Магеллана и потеря одного дня.

Меридиан 180° принят за международную линию изменения дат. Это условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки. Например, в Новый год в 0 ч 00 мин к западу от этой линии 1 января нового года, а к востоку– 31 декабря старого года. При пересечении границы дат с запада на восток в счете календарных дней возвращаются на одни сутки назад, а с востока на запад – одни сутки в счете дат пропускаются.

Для удобства исчисления международным соглашением было принято считать началом новых суток 12-й часовой пояс, т.е. меридиан 180°. Это линия перемены дат. По обе стороны от нее часы и минуты поясного времени совпадают, а календарные даты делятся на сутки. Все что пересекает эту линию с востока на запад, прибавляют одни сутки, а с запада на восток считают дважды один и тот же день. Так, например, если на Аляске среда 8 июля, то человек, отправившийся утром через Берингов пролив, через несколько часов будет на Чукотке, то там уже наступит 9 июля четверг. Погостив день, он 10 июля в пятницу, отправится назад, то там еще будет четверг 9 июля.

Т. к. линейная скорость осевого вращения точек, расположенных на разных параллелях убывает при движении к полюсам, то и различна величина центробежной силы на разных параллелях.

В низких широтах нарастание линейной скорости происходит медленно (от 2 до 18,5 м/сек). В средних широтах скорость нарастает очень быстро (от 32 до 37 м/сек). Особенно сильно нарастание скорости в умеренных широтах, поэтому эти широты являются наиболее неустойчивыми в тектонических процессах.

7. Со строение земного шара и его вращением тесно связано формирование его полей. Одно из них гравитационное поле. Оно определяет сферическую форму Земли и ту скорость, которую надо придать ракете, чтобы она стала ее спутником, и ту, которая дает возможность ракете вырваться в космическое пространство.

8. Смена дня и ночи создает суточную ритмичность в живой и неживой природе. Суточный ритм связан со световыми и температурными условиями. Общеизвестен суточный ход температуры, дневной и ночной бризы и т. д. Очень ярко проявляется суточный ритм в живой природе. Известно, что фотосинтез возможен лишь днем (при наличии солнечного света), что многие растения раскрывают свои цветки в разные часы. Животных по времени проявления активности можно подразделить на ночных и дневных: большинство из них бодрствует днем, но многие (совы, летучие мыши, ночные бабочки) – во мраке ночи. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме.

9. Приливы и отливы. Следствием вращения Земли являются приливы и отливы. Луна, как самое близкое к Земле небесное тело, имеет большую силу притяжения. Эта сила вызывает деформацию поверхности Земли, особенно ее водной оболочки. В наиболее близком к Луне пункте, а также в противоположном пункте Земли всегда образуется приливной выступ. Прилив на стороне Земли, повернутой к Луне, объясняется тем, что здесь самая большая сила притяжения. Прилив же на противоположной стороне Земли объясняется тем, что центробежная сила, возникающая в результате вращения Земли и Луны вокруг их общего центра тяжести, находящегося внутри Земли, превышает силу притяжения Луны. Приливы наблюдаются на линии Земля – Луна, а отливы – на перпендикулярной линии.