Тема 2. Основные сведения о Земле

1. Тема 2: Основные сведения о Земле

1. Характеристики Земли и ее место в Солнечной
системе
2. Система Земля – Луна
3. Размеры и форма Земли
4. Вращение Земли
5. Геофизические поля

2. Солнечная система

• 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс,
Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун
Плутон с 2009 года не является планетой

3. Система Земля - Луна

• Луна – спутник Земли, по
внутреннему строению может
рассматриваться как планета земного
типа.
С Землей имеет общий центр тяжести
– барицентр, находится в теле Земли на
расстоянии 0,73 радиуса
от ее центра.
Полный оборот вокруг нашей планеты
Луна делает за 27 дней, однако с Земли
всегда видно только одну ее сторону.
На Луне нет атмосферы, очень жарко
днем (около +120оС) и очень холодно
ночью (до -160оС), так что жизнь там
невозможна.

4. Фазы луны

5. Затмения

6. Приливы и отливы

• Приливообразующая сила
– равнодействующая силы
притяжения Луны и
центробежной силы,
возникающей при вращении
барицентра.
Одновременно на Земле
существуют два прилива и два
отлива.
Приливы находятся в
ближайшей точке к Луне и
наиболее удаленной.

7. Фигура и размеры Земли

Эволюция взглядов о
фигуре земли
• Плоскость
• Шар
• Эллипс
• Сфероид
• Геоид
Гравюра Фламмариона, изображающая
астронома, достигшего края «Плоской земли»,
1888

8. Размеры Земли

• Площадь земли – 510 млн км2
• Экваториальный радиус а – 6378,2 км
• Полярный радиус b – 6356,8 км
• Полярное сжатие (а – b)/а= 1/298,3
• Длина меридиана 40 008,5км
• Длина экватора 40 075,7 км

9. Движение Земли по орбите вокруг Солнца

• Земля, подобно другим планетам,
движется вокруг Солнца. Этот путь
Земли называют орбитой.
• Отражением движения Земли по орбите
является
движение
Солнца
по
эклиптике. Эклиптика – большой круг
небесной сферы, образующийся при
пересечении ее плоскостью орбиты.
• Плоскость эклиптики наклонена к
плоскости
небесного
экватора
и
пересекается с ней под углом 23°27'.
Места
их
пересечения
называются
точками
весеннего
и
осеннего равноденствия. В этих точках
Солнце бывает дважды в году – 21 марта
и 23 сентября при переходе из южного
полушария в северное и наоборот.
Годовое движение Земли вокруг Солнца

10.

• Орбита Земли – эллипс, близкий к
окружности, в одном из фокусов
которого
находится
Солнце.
Расстояние от Земли до Солнца
изменяется в течение года от 147 млн
км в перигелии (2 января) до 152 млн
км в афелии (5 июля).
• Длина орбиты более 930 млн км.
Земля (точнее, барицентр) движется
по орбите с запада на восток,
совпадая с направлением ее осевого
вращения, со средней скоростью
около 29,8 км/с и проходит весь путь
за 365 сут. 6 ч 9 мин 9 с.
• Этот
промежуток
времени
называют звездным (сидерическим)
годом.

11.

• Тропический год – промежуток
времени
между
двумя
последовательными
прохождениями Солнца через
точку весеннего равноденствия.
Он
на
20
мин
короче
сидерического года и равен 365
сут. 5 ч 48 мин 46 с.
• Прецессия
–
медленное
конусообразное
вращение
земной
оси
вокруг
перпендикуляра к плоскости
орбиты с вершиной в центре
Земли

12. Географические следствия орбитального движения Земли

• В
современную
эпоху
ось
вращения Земли наклонена к
плоскости орбиты под углом 66,5°
и перемещается в течение года в
пространстве параллельно самой
себе.
• 1.
• Это приводит к смене времен
года – важнейшему следствию
обращения Земли по орбите
вокруг Солнца.

13. Освещение Земли и полуденная высота Солнца

14. Географические следствия орбитального движения Земли

• 2.
Неодинаковая
продолжительность дня и
ночи в течение года на всех
широтах, кроме экватора, где
день и ночь всегда равны 12 ч.
Положение солнца в зависимости от времени года

15. Изменение продолжительности дня на разных широтах в течение года в Северном полушарии

16. Географические следствия орбитального движения Земли

• 3.
• В результате годового движения Земли
по орбите и наклона оси ее вращения к
плоскости орбиты на Земле
образовались пять поясов освещения,
ограниченных тропиками и полярными
кругами. Они отличаются высотой
полуденного стояния Солнца над
горизонтом, продолжительностью дня и
тепловыми условиями.
• Пояса освещения – основа
климатической зональности и природной
зональности вообще.

17. Географические следствия орбитального движения Земли

• 4.
• Со сменой времен года связана
сезонная
ритмичность
в
природе. Она проявляется в
изменении
температуры,
влажности воздуха и других
метеорологических показателей, в
режиме водоемов, в жизни
растений, животных и т. д.

18. Вращения Земли вокруг оси

• Земля вращается вокруг оси с
запада на восток, т. е. против
часовой стрелки. При этом
угловая скорость вращения, т.
е. угол, на который
поворачивается любая точка на
поверхности Земли, одинаков
и составляет 15° за час.
Линейная скорость зависит от
широты: на экваторе она
наибольшая – 464 м/с, а
географические полюса
неподвижны.

19. Географическое значение осевого вращения Земли

• 1.
• Влияет на фигуру Земли.
Сжатие Земли у полюсов – результат ее
осевого вращения. Раньше, когда Земля
вращалась
с
большей
угловой
скоростью, полярное сжатие было
значительнее. Удлинение суток и, как
следствие,
уменьшение
экваториального радиуса и увеличение
полярного
сопровождается
тектоническими деформациями земной
коры
(разломы,
складки)
и
перестройкой макрорельефа Земли.

20. Географическое значение осевого вращения Земли

• 2.
• Отклонение тел, движущихся
в горизонтальной плоскости
(ветров, рек, морских течений и
др.). от их первоначального
направления:
в
северном
полушарии – вправо, в южном
– влево (это одна из сил
инерции, названная ускорением
Кориолиса
в
честь
французского ученого, который
первым объяснил это явление).

21. Географическое значение осевого вращения Земли

• 3.
• С вращением Земли связана естественная единица измерения времени – сутки
и происходит смена дня и ночи.
• Сутки бывают звездные и солнечные.
• Звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными
верхними кульминациями звезды через меридиан точки наблюдения. За
звездные сутки Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. Они равны
23 ч 56 мин 4 с. Звездные сутки используются при астрономических
наблюдениях.
• Истинные солнечные сутки – промежуток времени между двумя
последовательными верхними кульминациями центра Солнца через меридиан
точки наблюдения.
• В практических целях пользуются средними солнечными сутками.

22.

23.

Время в России регулируется федеральным законом «Об исчислении времени», в соответствии с которым
11 часовых зон.

24. Географическое значение осевого вращения Земли

• 4.
• 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
живой
природы.

25. Геофизические поля

• 1. Магнитное поле Земли
• Земля в целом представляет собой огромный шаровой
магнит.
• Магнитное поле Земли имеет внутриземное
происхождение. Ядро Земли является жидким и состоящим
из железа; в нем циркулируют круговые токи, которые и
порождают земное магнитное поле: вокруг токов всегда
есть магнитное поле.
• Оно не является симметричным.

26.

• С освещенной Солнцем
стороны Земли
магнитосфера ограничена
сферической
поверхностью с радиусом
примерно 10-15 радиусов
Земли, а с
противоположной стороны
она вытянута подобно
кометному хвосту на
расстояние вплоть до
нескольких тысяч
радиусов Земли, образуя
геомагнитный хвост.
Магнитное поле Земли

27. Магнитное поле Земли

• Условная точка на
земной поверхности, в
которой силовые
линии магнитного поля
Земли направлены строго
под углом 90° к
поверхности называется
магни́тным полюсом

28. Магнитные и географические полюса Земли не совпадают друг с другом.

• Один магнитный
полюс находится вблизи
северного географического
полюса вблизи северного берега
озера Виктория (Канада). Другой
магнитный полюс находится
вблизи южного географического
полюса вблизи берегов
Антарктиды. Магнитные полюса
Земли перемещаются (дрейфуют).

29. Характеристики магнитного поля

• Силовые линии, идущие от одного магнитного полюса к
другому, называются магнитными меридианами.
• Между магнитным и географическим меридианом
образуется угол, называемый магнитным склонением.
• Каждое место на Земле имеет свой угол склонения. В
районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку.

30. Значение магнитосферы

• Защищает от действия частиц из
космоса.
• Удерживает и притягивает
ионосферу.
• Поиск полезных ископаемых.
• Ориентировка животных и людей.

31. Гравитационное поле Земли

Гравитационное поле Земли
• Гравитационным
полем Земли называют поле
силы тяжести.
• Она направлена по отвесу
перпендикулярно к
поверхности геоида.
• Гравитационное поле Земли
характеризуется силой тяжести,
потенциалом силы тяжести и
различными его производными.

32. Значение гравитационного поля

• Гравитационное поле Земли является первопричиной
круговорота вещества в литосфере, атмосфере и гидросфере.
• Гравитационное поле Земли является главной причиной,
определяющей ее фигуру, строение, наличие и толщину земной
атмосферы, высоту гор и глубину впадин, скорость движения
воды, воздуха, перемещения рыхлых горных пород, характер
залегания полезных ископаемых, развитие органической жизни
и т. д.
• Гравитационное поле влияет также на величину первой и
второй космической скоростей, на форму орбит искусственных
спутников Земли, на величину приливов и отливов.

33. Решение задач по определению продолжительности дня

• Задача: Определить продолжительность дня, время восхода и захода Солнца, если
при наблюдении восхода Солнца угломерный прибор показал горизонтальный угол,
равный 80°.
• Решение: 1. Следует прежде всего вычислить, на сколько градусов сместилась
точка восхода от точки востока. На горизонтальном круге угломера точке востока
соответствует 90°, точке запада - 270°.
• Следовательно, точка восхода сместилась от точки востока к северу на 10° (90° - 80°
= 10°). Известно, что местный меридиан делит угол между точками восхода и
захода пополам. Отсюда ясно, что Солнце зайдет не в точке 270°, а в точке 280°
(270° + 10° = 280°).
• Для определения времени захода и восхода Солнца нужно горизонтальный угол
точки восхода и захода разделить на 15 или умножить на 4. В первом случае
получим время в часах, во втором - в минутах.
• В нашем примере время восхода Солнца - 5 ч. 20 мин. (4 х 80 = 320 мин. = 5 ч. 20
мин.), время захода - 18 ч. 40 мин. (4 х 280 = 1120 мин.=18 ч. 40 мин.)
• Продолжительность дня - 13 ч. 20 мин. (18 ч. 40 мин – 5 ч. 20 мин.)

34. Решение задач по определению поясного времени

• Задача 1. Сколько времени в Омске (5 ч. пояс) , когда в Москве
15.00 часов?
• Решение: В Омске будет 18.00 часов.
• Задача 2. Определите, когда по Московскому времени должен
совершить посадку самолёт в Новокузнецке (6 ч. пояс),
вылетевший из Санкт-Петербурга (2 ч. пояс ) в 11 часов по
местному времени, если расчётное время полёта составляет 7
часов?
• Решение: В 14.00 часов по Московскому времени совершит
посадку самолёт (11 + 7 = 18 – 4 =14).

35. Определение высоты Солнца над горизонтом

• В дни равноденствий высота полуденного Солнца (φ) над горизонтом для разных
широт (γ) определяется по формуле:
• φ = 90° - γ
• В день летнего солнцестояния, когда Солнце находится над тропиком
соответствующего полушария, высота его в полдень увеличивается на 23° 27', то есть
• φ = 90° - γ + 23° 27'
• В день зимнего солнцестояния, когда Солнце перемещается в противоположное
полушарие, высота его соответственно достигает минимума, когда ее следует
уменьшить на 23°27', то есть
• φ = 90° - γ - 23° 27'
• Задача. Определить высоту Солнца в Новосибирске 21 июня.
• Решение: В Новосибирске (55⁰01′ с.ш.) 21 июня в северном полушарии летнее
солнцестояние. Высота солнца над горизонтом в полдень будет:
φ = 90° - 55⁰01′ + 23°27'= 58⁰26′

36.

• Каково поясное, декретное и летнее время в Екатеринбурге,
Таллинне, Санкт-Петербурге и Красноярске, когда по местному
времени там 12 ч. 15 мин.?
• При расчетах можно пользоваться формулой: Tn- т = N - λ.., где
Тn- поясное время, т - местное время, N - число часов, равное
номеру пояса, λ - долгота данного места, выраженная в часовой
мере. Можно также производить расчеты, исходя из прямой
связи между разницей в среднесолнечном времени пунктов 1 и
2 и разницей их долгот: m1 - m2 = λ1 - λ2