Форма і рухи Землі

РОЗДІЛ І ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМУВАННЯ ПРИРОДИ МАТЕРИКІВ І ОКЕАНІВ

Тема 1. Форма і рухи Землі

Тема 2. Материки та океани – великі природні комплекси географічної оболонки

Опрацьовуючи ці дві теми, ти детальніше розглянеш форму та розміри Землі, географічні наслідки кулястої форми планети, її осьового та орбітального рухів. З’ясуєш, що таке дні сонцестояння та рівнодення, пояси сонячного освітлення та кліматичні пояси, які особливості розподілу температур, тиску, вітрів над поверхнею Землі.

Також ти зможеш скласти загальні

уявлення про походження материків та океанів, з’ясувати механізми утворення океанічних западин і материків у процесі переміщення літосферних плит.

Тема 1. ФОРМА І РУХИ ЗЕМЛІ

& 1. Форма і рухи Землі

Пригадай або здогадайся

1. До яких небесних тіл належить Земля?

2. Що таке доба, рік? Яка їхня тривалість на Землі?

3. Які ритми характерні для географічної оболонки?

Куляста форма Землі та її географічні наслідки

Велетенська майже куля. Земля, як і інші планети Сонячної системи, має кулясту форму, тобто дуже близьку до форми кулі. Діаметр Землі становить у середньому 12 742 км. Екваторіальний

радіус Землі (у площині екватора) становить понад 6 378 км, а полярний радіус (збігається з уявною піввіссю Землі) – близько 6 357 км. Отже, екваторіальний радіус Землі на 21,4 км довший від полярного. Це означає, що наша планета дещо сплюснута біля полюсів. Довжина великого кола, проведеного через обидва полюси, становить близько 40 009 км, а довжина екватора – 40 076 км (мал. 1.11). Площа поверхні земної кулі становить 510 млн км2.

Для створення карт світу, материків Землю приймають за правильну кулю із середнім радіусом 6 371 км, оскільки різниця між екваторіальним і полярним радіусами є дуже незначною: близько 1/300 від реального екваторіального радіуса Землі. Довжину екватора приймають при цьому за 40 000 км.

Maл. 1.11. Форма і розміри Землі

Мал. 1.12. Відмінність кута падіння сонячних променів залежно від широти

Кулястість Землі й розподіл тепла. Форма і розміри Землі мають велике географічне значення. Ти вже знаєш, що куляста форма Землі зумовлює зменшення кута падіння сонячних променів на земну поверхню від екватора до полюсів (мал. 1.12). Тому території, ближчі до екватора, отримують більше сонячного тепла, ніж ті, що розташовані поблизу полюсів. Від кількості отриманого тепла залежать не тільки нагрівання повітря, а й багато інших процесів, що відбуваються в географічній оболонці. Передусім це розподіл тиску і вітрів, випадання опадів і режим річок, характер перебігу процесів вивітрювання та перенесення гірських порід (мал. 1.13).

Завдяки своїм великим розмірам Земля утримує атмосферу. Місяць – супутник Землі, діаметр якого приблизно вчетверо менший від земного, не має атмосфери.

Мал. 1.13. Гірські породи руйнуються як під впливом дуже низьких, так і високих температур

Рух Землі, їх наслідки

Добовий рух і ритмічність у географічній оболонці. Земля, як і інші планети Сонячної системи, бере участь водночас у декількох видах руху. Головними рухами Землі є добове обертання навколо уявної осі й річний рух по орбіті навколо Сонця.

Обертання Землі навколо своєї уявної осі має цілий ряд важливих географічних наслідків. Одним з них є вплив на форму Землі. Сплюснутість Землі біля полюсів є результатом її обертання навколо осі (див. мал. 1.11).

З добовим обертанням Землі пов’язані зміна дня і ночі, а отже, й добова ритмічність явищ і процесів у географічній оболонці. Загальновідомими є добовий хід температури, денний і нічний місцеві вітри – бризи на ділянках суходолу, прилеглих до великих водойм (мал. 1.14). Дуже яскраво виражений добовий ритм живої природи.

Важливим наслідком добового обертання Землі є відхилення тіл, що рухаються горизонтально (вітрів, морських течій і т. д.), від їхнього первісного напрямку: в Північній півкулі – вправо, у Південній – уліво. Воно зумовлене дією сили інерції – силою Коріоліса, названою на честь французького вченого, який першим пояснив це явище (мал. 1.15). Найбільше ця сила впливає на тіла, що рухаються у меридіональному напрямку. З віддаленням від екватора і наближенням до полюсів відхилення наростає.

Мал. 1.14 Денний і нічний бризи

Земля обертається навколо своєї уявної осі із заходу на схід, тобто здійснює рух у напрямку проти годинникової стрілки (мал. 1.15). Проміжок часу, за який планета здійснює один повний оберт навколо своєї осі, називають добою, а тому обертання навколо осі ще називають добовим обертанням.

Кожен меридіан на будь-який конкретний момент часу займає своє відмінне від усіх інших меридіанів положення відносно Сонця (мал. 1.16). Так, якщо на одному з меридіанів у полудень буде середина дня (12:00), то на протилежному до нього є середина ночі – північ (24:00, або 0 год).Отже, території, що мають різну географічну довготу, перебувають у різних частинах доби, а тому й час на годинниках різний. Так, коли в Україні 8:00 ранку, то на східному узбережжі Євразії – 18:00 вечора, а на східному узбережжі Північної Америки – 2:00 ночі.

Мал. 1.15. Вплив сили Коріоліса на об’єкти, що рухаються від полюсів до екватора

Рух Землі навколо Сонця і його географічні наслідки. Земля рухається по орбіті з заходу на схід із середньою швидкістю близько 30 км/с. Увесь шлях за рік вона проходить за 365 діб 6 год 09 хв 09 с.

Вісь добового обертання Землі нахилена до площини її орбіти під кутом 66,5°. Впродовж року, перебуваючи в різних точках орбіти, вона спрямована в тому самому напрямку (“дивиться” північним полюсом на Полярну зірку). Це призводить до найважливіших географічних наслідків – зміни пір року, а також тривалості дня і ночі на всіх широтах, окрім екватора.

Нахил земної осі до площини орбіти зі збереженням спрямованості Північного полюса на Полярну зірку зумовлює різний кут падіння сонячних променів у різні пори року. Це, в свою чергу, спричиняє відмінності в ступені нагрівання земної поверхні на тих самих широтах, а також зміну тривалості дня і ночі на всіх широтах, окрім екватора (мал. 1.17).

Maл. 1.16. Відмінність у часі на різних меридіанах

Мал. 1.17. Рух Землі навколо Сонця

Найбільшу кількість сонячної енергії отримує територія в тому випадку, якщо сонячні промені падають під прямим кутом до площини горизонту, тобто прямовисно. Таке положення світила на небосхилі називають Сонцем у зеніті.

Займати його Сонце може тільки опівдні на територіях, широти яких близькі до екватора. Дві найвіддаленіші від екватора паралелі, на яких тільки один день у році Сонце буває в зеніті, називають тропіками. На Північному тропіку (тропіку Рака) – паралелі 23,5° пн. ш. промені опівдні падають прямовисно тільки 22 червня (мал. 1.18). Саме цей день, коли вісь Землі північним кінцем найбільше нахилена до Сонця, називають днем літнього сонцестояння.

22 грудня північний кінець земної осі найбільше відвернутий від Сонця. Тоді небесне світило перебуває в зеніті на Південному тропіку, або тропіку Козерога (23,5° пд. ні.). Це день зимового сонцестояння.

Мал. 1.18. Освітлення земної кулі в дні літнього та зимового сонцестоянь

Скільки можуть тривати дні й ночі? Для розуміння причин різної тривалості дня на різних широтах доцільно скористатися поняттям термінатор, під яким розуміють лінію, що відокремлює освітлену (світлу) частину небесного тіла від неосвітленої (темної). Термінатор Землі мало відрізняється від лінії, утвореної перетином земної кулі площиною, що проходить через її центр, тобто завжди приблизно половина кулі Землі є освітленою, а друга половина – затемненою (мал. 1.16).

Проаналізуємо орієнтацію уявної площини, лінія перетину із земною поверхнею якої близька до термінатора. У дні сонцестоянь вісь Землі утворює з нею найбільший кут – 23,5° (див. мал. 1.19), а тому тривалість ночі й дня на широтах, де вони змінюються упродовж однієї доби, бувають найбільшими чи найменшими за тривалістю.

Мал. 1.19. Відмінність між кутами падіння сонячних променів у дні сонцестояння

Чи відомо тобі?

22 червня та у близькі до цієї дати дні на широтах між паралелями 66,5 ° і 57° пн. ш. спостерігаються так звані білі ночі. Так називають короткі ночі, коли смеркання після заходу Сонця відразу переходить у світання перед його сходом, а отже, темної ночі взагалі немає.

Біла ніч у Гельсінкі

Так, 22 червня – найдовший день у Північній півкулі. На паралелі 66,5° пн. ш. у день літнього сонцестояння Сонце не заходить взагалі. Північніше цієї паралелі воно може не заходити або не сходити впродовж декількох діб, а на Північному полюсі – півроку.

Таку ніч або день, які тривають одну добу і більше, називають полярними. А паралель 66,5° пн. ш. – Північним полярним колом (мал. 1.18). Ця паралель особлива тим, що північніше від неї бувають полярні дні та полярні ночі тривалістю від двох діб до півроку, а південніше – кожна доба у році має день і ніч. У день зимового сонцестояння на Північному полярному колі й північніше від нього Сонце не сходить, тобто триває полярна ніч.

Південне полярне коло має широту 66,5° пд. ш. На ньому в день літнього сонцестояння 22 червня спостерігається полярна ніч, а коли на Північному полярному колі полярна ніч, то на Південному – полярний день (22 грудня).

Отже, на широтах між полярними колами і полюсами полярні дні й ночі тривають від декількох діб до декількох місяців (півроку на полюсах). Решту року на цих широтах (крім полюсів) спостерігається звичайна зміна дня і ночі впродовж доби. На широтах, близьких до полярних кіл, улітку спостерігаються білі ночі, що їх можна фіксувати упродовж декількох діб.

Що ж відбувається з тривалістю дня і кутом падіння сонячних променів між днями сонцестоянь? Після 22 грудня у Північній півкулі день починає збільшуватися. Це пов’язано з тим, що уявна площина, близька до термінатора, розвертається завжди в бік Сонця (мал. 1.20), а тому кут, який вона утворює з віссю Землі, зменшується. 21 березня ця площина займає таке положення, що вісь Землі повністю опиняється в ній, термінатор поділяє всі паралелі практично навпіл. Тривалість дня на усіх широтах Землі (крім полюсів) майже дорівнює ночі. Тому цю дату називають днем весняного рівнодення.

Мал. 1.20. Орієнтація термінатора в різних точках земної орбіти

З 21 березня до 22 червня кут між віссю Землі та площиною, близькою до термінатора, знову зростає, Сонце в зеніті переміщується на Північний тропік. Під час руху Землі по орбіті від літнього до зимового сонцестояння 23 вересня планета проходить точку осіннього рівнодення.

В усі інші дні, крім рівнодень на всіх широтах, за винятком екватора, тривалості дня і ночі впродовж року різні. Між широтами 66,5° пн. ш. і 66,5° пд. ш. впродовж доби завжди бувають день і ніч.

Сонце у дні рівнодень перебуває в зеніті над екватором. Північна і Південна півкулі в ці дні освітлені однаково, вони отримують однакову кількість тепла. На паралелях між тропіками сонячні промені опівдні падають прямовисно (Сонце перебуває в зеніті) двічі на рік. На екваторі це повторюється що-півроку, на паралелях, близьких до тропіка, – у дні, близькі до днів сонцестояння.

Отже, для спостерігача на Землі складається враження, що Сонце рухається впродовж року між тропіками. Північніше Північного і південніше Південного тропіків Сонце ніколи не буває в зеніті.

Чи відомо тобі?

Насправді тривалість дня навіть у рівнодення буде на кілька хвилин більшою за 12 год, а тривалість ночі, відповідно, меншою. Це пов’язано з тим, що початок дня визначають за появою над горизонтом краю сонячного диска (а не його центра), а також з явищем певного викривлення напрямку поширення світлових променів під час їх проходження крізь повітря атмосфери.

Астрономічні пори року і пояси освітлення. Зі зміною висоти Сонця над горизонтом змінюються пори року (астрономічні пори року починаються у дні сонцестоянь -літо і зима, а осінь і весна – з днів рівнодень), сезонні ритми природи. Вони виявляються у зміні температур, вологості повітря та інших метеорологічних показників, у режимі водоймищ, в житті рослин, тварин тощо (мал. 1.21).

Мал. 1.21. У різні пори року в помірному поясі

У результаті нахилу осі обертання до площини орбіти та річного руху на Землі утворилося п’ять поясів освітлення, обмежених тропіками та полярними колами (мал. 1.22). Вони відрізняються висотою полуденного Сонця, тривалістю дня, а відповідно – й тепловими умовами.

Жаркий пояс лежить між тропіками, займаючи близько 40 % земної поверхні. Помірні пояси (два) розташовуються між тропіками і полярними колами. Загальна площа помірних поясів становить 52 % земної поверхні. Холодні пояси (два) загальною площею 8 % земної поверхні простяглися до півночі від Північного і до півдня від Південного полярних кіл.

Пояси освітлення є прикладом прояву закономірності широтної зональності у географічній оболонці.

Мал. 1.22. Пояси сонячного освітлення

Чи відомо тобі?

Оскільки Північний полюс завжди спрямований на Полярну зірку, то за кутом, під яким її видно на різних паралелях Північної півкулі, можна встановити географічну широту паралелі. Тобто ці кути рівні між собою. Тому в Північній півкулі, визначивши кут, під яким видно Полярну зірку, встановлюють географічну широту точки.

Полярна зірка

Опрацювавши параграф, спробуй відповісти

1. Які розміри і форму має Земля?

2. Як форма і розміри Землі впливають на процеси в географічній оболонці?

3. Які особливості розподілу площ суходолу та океану на поверхні земної кулі?

4. Які особливості й наслідки добового обертання Землі?

5. Яка причина зміни пір року?

6. Що таке тропіки?

7. Скільки можуть тривати дні та ночі?

8. Що відбувається з тривалістю дня і кутом падіння сонячних променів між днями сонцестоянь?

9. Що таке астрономічні пори року і пояси освітлення?

Застосуй знання, дізнайся більше

1. Знайди у тексті підручника необхідні дані й встанови, у скільки разів величина різниці у довжинах екваторіального і полярного радіусів Землі менша від розмірів екваторіального радіуса.

2. Опиши, якою була б природа на Землі, якби вісь планети була перпендикулярною до площини земної орбіти.

3. Уяви, як рухається Сонце по горизонту для спостерігача, який перебуває на Північному полюсі в полярний день.

Назви зображені об’єкти чи явища

Чи відомо тобі?

Науковці розрізняють зоряну і сонячну доби. Зоряна доба – проміжок часу між двома послідовними кульмінаціями зірки (найвищим положенням її над горизонтом) над меридіаном точки спостереження. Саме за зоряну добу Земля робить повний оберт навколо своєї уявної осі. Вона становить 23 год 56 хв 04 с.

Сонячна доба – проміжок часу між двома послідовними проходженнями центра Сонця через меридіан точки спостереження. У зв’язку з тим, що Земля одночасно з добовим рухом здійснює рух навколо Сонця, сонячна доба довша від зоряної, і саме вона триває рівно 24 год.