Земля совершает множество движений одновременно. В географии принято учитывать и анализировать три из них: орбитальное движение, суточное вращение и движение системы Земля -- Луна.

Наблюдения, которые проводятся в течение многих десятилетий на станциях Международной службы движения полюсов Земли (до 1961 г. именовалась Международной службой широты; была создана в 1899 г.), а также 20-летние измерения с помощью геодезических спутников указывают, что тело планеты, а значит, географическая ось Земли, отклоняется от оси ее вращения (неизменной в пространстве, если не учитывать прецессию и нутацию) со скоростью около 10 см/год, т.е. примерно на 1° в 1 млн лет. Однако оценки истинного смещения в масштабах миллионов лет очень неопределенны. Предполагается, что за эпоху кайнозоя (последние 65 млн лет) этот дрейф составил около 10°, причем последние 10 млн лет его скорость достигает 0.5° в 1 млн лет.

Во Вселенной небесные тела образуют системы различной сложности. Например, планета Земля со спутником Луной образует систему. Она входит в более крупную систему -- Солнечную, образованную Солнцем и движущимися вокруг него небесными телами -- планетами, астероидами, спутниками, кометами. Солнечная система, в свою очередь, является частью Галактики. Галактики образуют еще более сложные системы -- скопления галактик. Самая грандиозная звездная система, состоящая из множества галактик -- Метагалактика -- видимая с помощью приборов часть Вселенной. По современным представлениям, она имеет диаметр около 100 млн световых лет, возраст Вселенной -- 15 млрд лет, в нее входит 10 22 звезд.

Нашу Галактику можно отнести к числу слабовзаимодействующих галактик. Она испытывает гравитационное воздействие со стороны близких спутников -- Большого и Малого Магеллановых Облаков. Влияние нашей Галактики немного сильнее, и постепенно Магеллановы Облака разрушаются. Через несколько миллиардов лет Магеллановы Облака войдут в нашу систему и сольются с ней.

Расстояние от Солнечной системы до центра галактики составляет 23-28 тыс. световых лет. Солнце находится на периферии Галактики, вне спиральных рукавов. Для Земли это обстоятельство очень благоприятно: она расположена в относительно спокойной части Галактики и в течение миллиардов лет не испытывает влияние космических катаклизмов.

Галактический год -- промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнечной системы через ближайший к центру Галактики участок орбиты -- составляет 200-220 млн лет, то есть близок к продолжительности одного геологического цикла.

Эпохи горообразования - промежутки в истории Земли, характеризующиеся интенсивными тектоническими движениями, в результате которых происходило смятие слоев горных пород в складки, образование разломов в земной коре, формировались горы:

• - Байкальская (Протерозойская и Палеозойская эры);
• - Каледонская, Герцинская (Палеозойская эра);
• - Киммерийская (Мезозойская эра);
• - Альпийская (Кайнозойская эра).

Горы, возникшие в геологически недавние эпохи горообразования, имеют резко расчлененный рельеф, большую высоту; более древние горы - снижены, разрушены, иногда уничтожены полностью.

Вокруг Солнца Земля движется по орбите, мало отличающейся от круга. Солнце расположено в одном из фокусов эллиптической орбиты Земли, вследствие чего расстояние между Землей и Солнцем в течение года меняется незначительно. За единицу при измерении расстояний в пределах Солнечной системы принимается большая полуось орбиты Земли, равная 149,6 млн. км. Скорость движения Земли на орбите тем выше, чем меньше радиус-вектор (расстояние от Земли до Солнца). В перигелии Земля бывает в начале января, следовательно, ее движение по орбите происходит быстрее, поэтому зимнее полугодие в Северном полушарии короче, чем в Южном.

Под действием притяжения других планет положение плоскости земной орбиты, а также ее форма медленно изменяются на протяжении миллионов лет: наклон эклиптики -- от 0 до 2,9°, а эксцентриситет -- от 0 до 0,067.

Земная ось наклонена по отношению к плоскости орбиты и образует с нею угол, равный 66° 33". В процессе движения ось перемещается поступательно, поэтому на орбите возникают 4 характерные точки. В дни равноденствий радиус-вектор находится в плоскости экватора, а светораздельная линия делит все параллели пополам. Благодаря этому солнечные лучи на экваторе в полдень падают отвесно и на всем земном шаре день равен ночи (на полюсах происходит смена дня и ночи). Различают весеннее и осеннее равноденствия. В дни солнцестояний плоскость экватора наклонена по отношению к солнечному лучу (и радиусу-вектору орбиты) под углом 23° 27". Солнце в этот момент находится в зените над одним из тропиков. Различают летнее и зимнее солнцестояния,

Из-за эллипсоидальности орбиты и наклона земной оси к плоскости в среднем на 23° 30" земная ось совершает движение в теле Земли, описывая конус. В свою очередь это проявляется в периодическом изменении величины угла наклона темной оси к эклиптике в интервале 22°,068-24°,568 (по расчетам Ш. Г. Шараф и Н.А Будниковой); для современной эпохи угол наклона составляет 23° 27" 08" (по определению 1900 г.). По этой же причине линия пересечения плоскости экватора с плоскостью эклиптики, на которой лежат точки равноденствий, перемещается навстречу движению Земли по орбите, благодаря чему тропический год короче сидерического (солнечного). Тропическим годом называют отрезок времени в сутках между двумя последовательными прохождениями Земли через точку весеннего равноденствия на орбите (или между двумя последовательными весенними равноденствиями). Период времени, за который земная ось описывает полный конус, называется прецессионным ритмом (25 735 тропических лет). Вследствие прецессии происходит смещение точки весеннего равноденствия навстречу орбитальному движению Солнца - так называемое предварение равноденствия (примерно на 20 мин в год). Наряду с прецессионным ритмом (26 тыс. лет) еще, по крайней мере, два ритма (41 и 200 тыс. лет) обусловлены взаимодействием Земли с Луной и Солнцем.

Поскольку от наклона плоскости экватора к эклиптике зависит контрастность в поступлении солнечного тепла на разные широты (чем больше угол, тем контрастность меньше), а также выраженность сезонов года (чем больше угол, тем выраженность сезонов выше), прецессия и другие возмущения движения Земли обусловливают периодические изменения режима поступления солнечной радиации на каждой широте.

В палеогеографии это используют для объяснения ритмических изменений климата, с которыми, в частности, связаны ледниковые эпохи (названия даны по альпийской шкале оледенений): гюнц (I-590, II-565), миндель (I-476, II-435), рисс (I-230, II-187), вюрм (I-115, II-72, III-25 тыс лет назад).

Суточное вращение Земли происходит вокруг оси, которая в силу гироскопического эффекта стремится сохранять постоянное положение в пространстве. Вращение Земли осуществляется равномерно. Отрезок времени между последовательными прохождениями плоскости меридиана данной точки через центр Солнца называют солнечными сутками. Земля вращается против часовой стрелки, если смотреть с Северного полюса.

При этом угловая скорость вращения, т. е. угол, на который поворачивается любая точка на поверхности Земли, одинакова и составляет 15° в час. Линейная скорость зависит от широты: на экваторе она наибольшая -- 464 м/с, а географические полюса неподвижны.

Физическим доказательством осевого вращения Земли являются также измерения дуги 1° меридиана, которые доказывают сжатие Земли у полюсов, а оно свойственно лишь вращающимся телам. Также характерно отклонение падающих тел от отвесной линии на всех широтах, кроме полюсов. Причина этого отклонения обусловлена сохранением ими по инерции большей линейной скорости на высоте по сравнению с земной поверхностью. Падая, предметы отклоняются к востоку потому, что Земля вращается с запада на восток. Величина отклонения максимальна на экваторе. На полюсах тела подают вертикально, не отклоняясь от направления земной оси.

Географическими следствиями суточного вращения Земли являются:

1. Смена дня и ночи, т. е. изменение в течение суток положения Солнца относительно плоскости горизонта данной точки. С этим изменением связаны суточный ритм солнечной радиации, интенсивность которой зависит от угла наклона земной оси, ритмы нагревания и охлаждения, местной циркуляции воздуха, жизнедеятельности живых организмов.

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.

• 2. Ось вращения, полюсы и экватор являются основой географической системы координат. Экватор служит плоскостью симметрии, относительно которой размещаются пояса освещения, меняются величина солнечной радиации и другие важные параметры. От полушария (Северного и Южного) зависит направление силы Кориолиса, а от широты -- ее величина; полюсы не участвуют в суточном вращении.
• 3. Деформация фигуры Земли - сплюснутость с полюсов (полярное сжатие), связанная с возрастанием центробежной силы от полюсов к экватору. Сжатие нашей планеты у полюсов - результат ее осевого вращения. Раньше, когда Земля вращалась с большей скоростью, полярное сжатие было значительнее. Уменьшение экваториального радиуса и увеличение полярного сопровождалось тектоническими деформациями земной коры (разломы, складки) и перестройкой макрорельефа Земли.
• 4. Существование силы Кориолиса (геострофической или поворотной). Сила Кориолиса действует только на движущиеся тела, пропорциональна их массе и скорости движения и зависит от широты, на которой расположена точка. Чем больше угловая скорость, тем больше сила Кориолиса (т. е. с удлинением суток за счет действия приливного трения сила Кориолиса уменьшается). Последний фактор важен только в вековом аспекте, для небольших отрезков времени угловая скорость принимается постоянной.

Рис.2.2

Осевое вращение Земли вызывает отклонение тел, движущихся горизонтально (ветров, рек, морских течений и др.) от их первоначальных направлений: в северном полушарии -- направо, в южном-- влево. По закону инерции каждое движущееся тело стремится сохранить неизменными направление и скорость своего движения в пространстве. Отклонение -- результат того, что тело участвует как в поступательном, так и во вращательном (с запада на восток) движениях. На экваторе, где меридианы параллельны друг другу, направление их в мировом пространстве при вращении не меняется и отклонение равно нулю. К полюсам отклонение нарастает и становится у полюсов наибольшим, поскольку там каждый меридиан за сутки изменяет направление своего движения на 360°.Сила Кориолиса вычисляется по формуле:

где F -- сила Кориолиса,

m -- масса движущегося тела,

щ -- угловая скорость вращения Земли,

v -- скорость движущегося тела,

ц -- географическая широта.

Проявление силы Кориолиса в природных процессах весьма многообразно. Именно из-за нее в атмосфере возникают вихри разного масштаба, в том числе циклоны и антициклоны, отклоняются от градиентного направления ветры и морские течения, оказывая влияние на климат и через него на природную зональность и региональность, с нею связана асимметрия крупных речных долин. По Закону Бэра - Бабине -- согласно которому реки, текущие на равнинах Северного полушария, подмывают правые берега, и на южном -- левые, обусловливая асимметрию склонов долин. В основе лежит закон Кориолиса, согласно которому всякое тело, движущееся горизонтально у поверхности Земли, независимо от направления движения отклоняется в Северном полушарии вправо, в Южном -- влево, вследствие вращения Земли с запада на восток.

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, участвует одновременно в нескольких видах движения. 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.

3.1. Движение Земли по орбите вокруг Солнца

Земля, подобно другим планетам, движется вокруг Солнца. Этот путь Земли называют орбитой (лат. orblta – колея, дорога). Доказательствами орбитального движения Земли служат явления аберрации света звезд и их параллактическое смещение, которым присущ периодический характер. Периодичность равна одному году, что соответствует времени обращения Земли вокруг Солнца.

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 (см. рис. 1).

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.

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, так как точка весеннего равноденствия медленно смещается в направлении движения Земли по орбите (навстречу видимому годичному движению Солнца) на угол 50" в год и равноденствие наступает раньше, чем Солнце пройдет 360° по эклиптике. Это явление было названо предварением равноденствий, и вызвано оно прецессией. Прецессия – медленное конусообразное вращение земной оси вокруг перпендикуляра к плоскости орбиты с вершиной в центре Земли (рис. 12). Период ее полного оборота составляет около 26 тыс. лет. Прецессия обусловлена притяжением Солнцем и Луной экваториальной выпуклости Земли и стремлением их повернуть земную ось в пер пендикулярное положение к плоскости орбиты, чтобы совместить плоскости небесного экватора и эклиптики. Но Земля, как всякое вращающееся тело, противодействует этим силам, что вызывает конусообразное вращение ее оси вокруг полюсов (подобно оси вращающегося волчка). Из-за изменения положения земной оси и оси мира изменяется положение в пространстве земного и небесного экватора и соответственно точек весеннего и осеннего равноденствия.

Благодаря предварению равноденствий постепенно смещается на более ранние сроки начало всех сезонов года. Через 13 тыс. лет поменяются местами даты весеннего и осеннего равноденствия, лето северного полушария будет приходиться на декабрь, январь и февраль, а зима – на июнь, июль и август.

Следствием прецессии является также перемещение полюсов мира среди звезд. Если сейчас близлежащей звездой к Северному полюсу мира (Р) является Полярная звезда в созвездии Малая Медведица, то через 13 тыс. лет на ее месте окажется и станет полярной звезда Вега в созвездии Лира.

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

Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты, то светораздельная плоскость и терминатор (светораздельная линия на поверхности Земли) проходили бы через оба полюса и делили бы все параллели пополам, день всегда был бы равен ночи и солнечные лучи на экватор в полдень падали бы всегда отвесно. По мере удаления от экватора угол их падения уменьшался бы и на полюсах становился бы равным нулю (рис. 13). В этих условиях нагревание земной поверхности в течение года уменьшалось бы от экватора к полюсам и смены времен года не было бы.

Наклон земной оси к плоскости орбиты и сохранение ее ориентировки в пространстве обусловливают различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступлении тепла на земную поверхность в разные сезоны года, а также неодинаковую продолжительность дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора, где день и ночь всегда равны 12 ч.

22 июня земная ось северным концом обращена к Солнцу (рис. 14, слева). В этот день – день летнего солнцестояния – солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° с. ш. – это Северный тропик (греч. tropikas – круг поворота). Все параллели севернее экватора до 66,5° с. ш. большую часть суток освещены – на этих широтах день длиннее ночи. Севернее 66,5° с. ш. в день летнего солнцестояния территория полностью освещена Солнцем – там полярный день. Параллель 66,5° с. ш. является границей, с которой начинается полярный день,– это Северный полярный круг. В этот же день на всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день короче ночи. Южнее 66,5° ю. ш. территория не освещена совсем – там полярная ночь. Параллель 66,5° ю. ш. – Южный полярный круг. 22 июня – начало астрономического лета в северном полушарии и астрономической зимы в южном полушарии.

22 декабря земная ось южным концом обращена к Солнцу (рис. 14, справа). В этот день – день зимнего солнцестояния – солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° ю. ш. – Южный тропик. На всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день длиннее ночи. Начиная с Южного полярного круга устанавливается полярный день. В этот день на всех параллелях севернее экватора до 66,5° с. ш. день короче ночи. За Северным полярным кругом – полярная ночь. 22 декабря – начало астрономического лета в южном полушарии и астрономической зимы в северном полушарии.

Рис. 14. Освещение Земли и полуденная высота Солнца над горизонтом на разных широтах в дни летнего и зимнего солнцестояния

21 марта – в день весеннего равноденствия – и 23 сентября – в день осеннего равноденствия – терминатор проходит через оба полюса Земли и делит все параллели пополам. Северное и южное полушария в эти дни освещены одинаково, день всюду на Земле равен ночи (см. рис. 12). Солнце в полдень находится в зените над экватором. На Земле 21 марта и 23 сентября – начало астрономической весны и астрономической осени в соответствующих полушариях.

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.

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.

Жаркий пояс лежит между тропиками. В его пределах Солнце два раза в году бывает в зените, на тропиках – по одному разу в год, в дни солнцестояний (и этим они отличаются от всех остальных параллелей). На экваторе день всегда равен ночи. На других широтах этого пояса продолжительность дня и ночи мало меняется в течение года. Жаркий пояс занимает около 40% земной поверхности.

Умеренные пояса (их два) располагаются между тропиками и полярными кругами. Солнце в них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от широты и времени года. Близ полярных кругов (с 60 до 66,5° ш.) летом наблюдаются светлые белые ночи с сумеречным освещением. Общая площадь умеренных поясов составляет 52% земной поверхности.

Холодные пояса (их два) находятся к северу от Северного и к югу от Южного полярных кругов. Эти пояса отличаются наличием полярных дней и ночей, продолжительность которых постепенно увеличивается от одних суток на полярных кругах (и этим они отличаются от всех остальных параллелей) do полугода на полюсах. В начале и в конце полярных ночей в течение 2 – 3 недель наблюдаются белые ночи. Общая площадь холодных поясов составляет 8% земной поверхности.

Пояса освещения – основа климатической зональности и природной зональности вообще.

Календарь – это система измерения больших промежутков времени, основанная на периодических явлениях окружающего мира. Существуют солнечные, лунные и лунно-солнечные календари.

Солнечный календарь основан на годичном движении Солнца по эклиптике в течение тропического года. В Европе известны два солнечных календаря: юлианский (старый стиль) и григорианский (новый стиль). Юлианский календарь был введен Юлием Цезарем в 45 г. до н. э. в Древнем Риме. В нем было три простых года по 365 дней и один високосный год с 366 днями – тот, число которого делилось на 4. Добавочный день в четвертом году цикла прибавлялся к февралю (29 февраля). В этом календаре ошибка в одни сутки накапливалась за 128 лет, и тогда весеннее равноденствие наступало на одни сутки раньше, чем по календарю.

В государствах Европы юлианский календарь был введен в 325 г. н. э. В то время весеннее равноденствие приходилось на 21 марта. В 1582 г. погрешность календаря достигла 10 суток и день весеннего равноденствия переместился по календарю на 11 марта. Это обстоятельство вносило путаницу в расчеты дней наступления праздника Пасхи, который празднуют в первое воскресенье после первого весеннего полнолуния. Возникла необходимость реформы календаря.

Проект реформы был разработан итальянским ученым Л. Лилио Гаралли, а утвержден указом папы римского Григория XIII (отсюда название григорианского календаря). Реформа календаря состояла в следующем: 1) погашении погрешности в 10 суток между днем весеннего равноденствия и его календарной датой, поэтому следующим числом после 4 октября 1582 г. стали считать 15 октября 1582 г., в связи с чем начало астрономической весны опять передвигалось на 21 марта; 2) впредь все «круглые» годы, число столетий которых не делится без остатка на 4 (1700г., 1800 г., 1900 г., 2100 г., 2200 г. и т. д.), стали считать простыми годами, а 1600 г., 2000 г., 2400 г. и т. п. – по-прежнему високосными. Это позволило практически прекратить в будущем переход равноденствий, так как ошибка в одни сутки теперь накапливается примерно за 3300 лет. В католических государствах Европы этот календарь был введен давно, а в России он был принят лишь 1 февраля 1918 г., когда 1 февраля посчитали 14 февраля, так как в XX в. разница между старым и новым стилями составляла уже 13 суток. В результате 1918 г. оказался в России самым коротким годом в XX в.

Фундаментальным условием существования Земли является ее постоянное движение: вращение вокруг своей оси, вращение около общего с Луной и для всей Солнечной системы центра тяжести, обращение вокруг Солнца, перемещение в составе Солнечной системы вокруг ядра Галактики. Для жизни на Земле основными являются орбитальное и осевое движения нашей планеты.

Орбитальное движение. Земля, вращаясь вокруг своей оси, в то же время движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. Путь, по которому движется Земля вокруг Солнца, называется орбитой, а движение - орбитальным. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за 365 суток 5 ч 48 мин 46 сек. Этот период называется астрономическим годом. Орбита имеет форму эллипса длиной в 940 млн км. Продолжительность движения Земли вокруг Солнца остается неизменной. Расстояние от Земли до Солнца изменяется в течение года в перигелии 147 млн км, в афелии -152 млн км (перигелий - ближайшая, афелий - наиболее удаленная точки от Солнца).

Земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66 е 33" и все время направлена северным концом в сторону Полярной звезды, что приводит к смене времен года и неравенству дня и ночи.

• 22 июня (день летнего солнцестояния) солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5°с.ш. (северный тропик). Все параллели севернее экватора до 66,5°с.ш. большую часть суток освещены, и на этих широтах день длиннее ночи. А севернее 66,5°с.ш. в день летнего солнцестояния территория полностью освещена Солнцем - там полярный день. В этот день на всех параллелях южнее экватора до 66,5°ю.ш. день короче ночи. Южнее 65,5°ю.ш. территория не освещена совсем - там полярная ночь. 22 июня начало астрономического лета в северном полушарии и астрономической зимы в южном полушарии.
• 22 декабря (день зимнего солнцестояния) солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5°ю.ш. (южный тропик). Все параллели южнее экватора до 66,5°ю.ш. большую часть суток освещены и на этих широтах день длиннее ночи.

А южнее 66,5°с.ш. в день зимнего солнцестояния территория полностью освещена Солнцем - там полярный день. В этот день на всех параллелях севернее экватора до 66,5°с.ш. день короче ночи. Севернее 65,5°с.ш. территория не освещена совсем - там полярная ночь. 22 декабря начало астрономического лета в южном полушарии и астрономической зимы в северном полушарии.

21 марта (день весеннего равноденствия) и 23 сентября (день осеннего равноденствия) солнечные лучи отвесно падают на экватор и равномерно освещают оба полушария, день всюду на Земле равен ночи. На Земле 21 марта и 23 сентября - начало астрономической весны и астрономической осени в соответствующих полушариях.

Суточное вращение. Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток (против часовой стрелки) и делает полный оборот за 23 ч. 56 мин 4,1 сек (сутки). Неподвижными на поверхности Земли остаются точки выхода воображаемой оси (воображаемая прямая, проходящая через центр Земли и пересекающая земную поверхность на полюсах, вокруг которой происходит суточное вращение Земли)-географические полюса. В течение суток каждая точка Земли описывает окружность. Скорость вращения зависит от расстояния, которое должна пройти такая точка за сутки. Наибольшая скорость вращения Земли на экваторе составляет 464 м/сек. От экватора к полюсам скорость уменьшается, к примеру, на 65 е широте-195 м/сек.

Вращение Земли вокруг своей оси впервые доказано французским ученым Леоном Фуко в 1851 г. Он использовал закон механики, согласно которому всякое качающееся тело стремится сохранить плоскость качания независимо от вращения того основания, над которым оно находится. В Париже, в Пантеоне под куполом был подвешен маятник. Под ним поместили круг с делениями. При качании маятник оказывался над новыми делениями, то есть казалось, что изменяется плоскость качания маятника. Это может произойти только вследствие того, что поверхность земли под маятником поворачивается. На полюсах кажущийся поворот плоскости качания маятника составляет 15 е за час. На экваторе положение плоскости качания маятника не изменяется, так как она все время совпадает с меридианом. На промежуточных широтах кажущийся поворот плоскости качания равен 15 е sin 2 в час (- - географическая широта места наблюдения).

Осевое вращение Земли имеет важные следствия. При вращении Земли возникает центробежная сила и сила тяготения, дающая силу тяжести. Центробежная сила растет от 0 на полюсах до максимального значения на экваторе. В соответствии с уменьшением центробежной силы от экватора к полюсу, сила тяжести увеличивается в том же направлении и достигает максимума на полюсе. Отсюда возникает деформация фигуры планеты - сплюснутость с полюсов (полярное сжатие), связанное с возрастанием центробежной силы от полюсов к экватору.

Вращение Земли вокруг своей оси обусловливает также перемещение солнечного освещения по земной поверхности - в результате чего происходит смена дня и ночи.

Одним из важнейших следствий осевого вращения Земли является существование силы Кориолиса. Все тела, движущиеся по горизонтали в северном полушарии, отклоняются вправо, в южном полушарии - влево. Проявляется это в изменении направления воздушных масс и морских течений, подмыве правых берегов у рек северного полушария и левых - в южном полушарии.

Вследствие действия приливов Мирового океана осевое движение Земли с течением времени замедляется. Около 500 млн лет назад сутки составляли 20,8 современных часов. Удлинение суток равняется 0,0017 сек за век. На фоне постоянного замедления скорости осевого вращения Земли и при похолодании климата в приполярных районах систематически нарастали мощные ледниковые покровы объемом в десятки миллионов кубических километров - уровень Мирового океана падал более чем на 130 м.

Длительность оборота Земли вокруг оси долго была основной мерой времени, но непостоянство скорости вращения Земли предопределило определение точного времени с 1955 г. с помощью атомных часов.

Виды движений Земли. Земля, как и другие планеты Солнечной системы одновременно участвует в нескольких видах движений. Главными, из которых являются - суточное вращение вокруг своей оси и годовое движение по орбите вокруг Солнца.

Движение вокруг своей оси. Земля вращается с запада на восток, против часовой стрелки, при этом угловая скорость вращения, т.е. угол на который поворачивается любая точка на поверхности Земли, одинакова и составляет 15 градусов. Линейная скорость зависит от широты местности: на экваторе она максимальна и составляет 464 м/с, на полюсах скорость падает до нуля. Полный оборот вокруг своей оси наша планета производит за 23 часа 56 мин 4 сек. (сутки). За земную ось принимают воображаемую прямую линию, проходящую через полюса, вокруг которой вращается Земля. Перпендикулярно оси расположен экватор – это большой круг, образованный пересечением Земли, перпендикулярный оси вращения на расстоянии, равном от обоих полюсов. Если мысленно пересечь рядом параллельных экватору плоскостей, на земной поверхности появятся линии называемые параллелями. Они имеют направление запад-восток. Длина параллелей от экватора к полюсам уменьшается, соответственно уменьшается и скорость вращения точек. Если пересечь Землю плоскостями, проходящими через ось вращения то на поверхности возникают линии, которые называются меридианами. Они имеют направление север-юг, линейная скорость вращения точек на меридианах различна и от экватора к полюсам уменьшается.

Следствия движения Земли вокруг своей оси:

1. При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании фигуры планеты и тем самым уменьшает силу притяжения.

2. Происходит смена дня и ночи.

3. Появляется отклонение тел от направления их движения, этот процесс был назван сила Кориолиса (в честь французского ученого, открывшего это явление в 1835 году). Все тела по инерции стремятся сохранить направление своего движения. Если движение происходит относительно перемещающейся поверхности происходит отклонение этого тела слегка в сторону. Все тела, движущиеся в северном полушарии отклоняются вправо, в южном полушарии – влево. Данная сила проявляется во многих процессах: она изменяет движение воздушных масс, морских течений. По этой причине происходит подмыв правых берегов в северном полушарии и левых берегов в южном полушарии.

4. С осевым движением связаны явления суточной ритмичности и биоритмы. Суточный ритм связан со световыми и температурными условиями. Биоритмы – это важный процесс в развитии и существовании жизни. Без них невозможны фотосинтез, жизнедеятельность дневных и ночных животных и растений и, конечно же, жизнь самого человека (люди совы, люди жаворонки).

Значение астрономического положения Земли для ее природы:

1. Вследствие осевого и орбитального вращения Земли все природные процессы имеют свои ритмы.

2. Температурный режим Земли благоприятный.

3. Спутник Земли – Луна вызывает приливы и отливы.

Б 1
1). Форма, размеры, движения Земли и их географические следствия.

2). На территории азиатской части России находятся крупнейшие угольные бассейны мира. При этом многие регионы Дальнего Востока нашей страны ежегодно испытывают недостаток топлива в зимнее время . С чем это связано? Каковы пути решения данной проблемы?

3). Определите по климатической карте и объясните различие климата городов Санкт-Петербурга и Якутска.
1. Ещё древнегреческий учёный Аристотель предположил, что Земля, как и все другие планеты, имеет форму шара, однако более точно форму Земли можно назвать - геоид.

Земля - небольшая планета Солнечной системы. По своим размерам она превосходит только Меркурий, Марс и Плутон. Средний радиус Земли составляет 6371 км, при этом экваториальный радиус Земли больше полярного, т.е. Земля «сплющена» у полюсов, что вызвано вращением Земли вокруг своей оси. Полярный радиус Земли равен 6357 км, а экваториальный 6378 км. Длина окружности Земли составляет примерно 40 тыс. км. А площадь поверхности нашей планеты составляет примерно 510 млн. км2.

Земля вращается вокруг Солнца и делает полный оборот за 365 дней 6 часов и 9 минут. «Лишние» часы и минуты образуют дополнительный день 29 февраля, поэтому существует високосный год (год, кратный 4).

Земля также вращается вокруг своей оси, что приводит к суточной смене дня и ночи. Земная ось - воображаемая прямая, проходящая через центр Земли. Ось пересекает поверхность Земли в двух точках: Северном и Южном полюсах.

Земная ось наклонена на 23,5°, что приводит к смене времён года на нашей планете. Когда к Солнцу обращена область вокруг Северного полюса, в Северном полушарии лето, а в Южном - зима. Когда к Солнцу обращена область вокруг Южного полюса - наоборот. 22 июня Солнце стоит в зените над Северным тропиком - это самый длинный день в году в Северном полушарии, 22 декабря -¦ над Южным тропиком - это самый короткий день в Северном полушарии, по самый длинный в Южном. 21 марта и 23 сентября - дни весеннего и осеннего равноденствия - дни когда день равен ночи, а Солнце находится в зените над экватором.

Шарообразность Земли приводит к неравномерному нагреву земной поверхности. Приэкваториальные районы Земли (жарким тепловой пояс), размещающиеся между тропиками, получают максимальное количество солнечного тепла, в то время как полярные (холодные тепловые пояса) – минимальное, что приводит к отрицательным температурам в полярных широтах.

2. В азиатской части России находятся гигантские по запасам угольные бассейны: Тунгусский, Ленский, Канско-Ачинский, Кузнецкий, Таймырский, Зырянский, Амурский и другие. Однако многие регионы Дальнего Востока (например, Камчатский край, Чукотка, Приморье и другие) практически постоянно испытывают нехватку топлива в зимнее время. Это связано с тем, что большинство названных угольных бассейнов расположены в труднодоступных, неосвоенных человеком регионах. К тому же тяжёлые геологические и климатические условия зачастую делают добычу угля нерентабельной. Себестоимость добычи угля во многих регионах Дальнего Востока слишком высока. Поэтому многие районы Дальнего Востока, даже обеспеченные запасами угля, вынуждены завозить другие виды топлива (прежде всего мазут) из других регионов страны .

Для решения топливной проблемы Дальнего Востока следует начать освоение угольных бассейнов, где возможна добыча угля открытым (карьерным) способом, что значительно снизит себестоимость добычи угля. Также возможно развитие нефтяной и газовой промышленности на севере Сахалина и в шельфовой зоне Охотского, Берингова и Чукотского морей, использование ветровой (повсеместно), геотермальной энергии (Камчатка и Курилы) и энергии морских приливов (ведь в заливе Шелихова приливы достигают 14 м!).

3. Города Санкт-Петербург и Якутск находятся примерно на одной широте (60° с. ш. и 63° с. ш. соответственно), оба в умеренном климатическом поясе, однако имеют разные типы климата. Санкт-Петербург находится в области умеренно континентального климата: а Якутск- в области резко континентального климата.

В Санкт-Петербурге выпадает значительно больше осадков (около 800 мм), в то время как в Якутске только около 200 мм.

Зима в Санкт-Петербурге значительно мягче - средняя температура января составляет около -8°С, в Якутске январские температуры опускаются ниже –40°С.

Летние температуры примерно равны: средняя температура июля в обоих городах составляет примерно +18°С. Большему прогреву воздуха в Санкт-Петербурге мешает влияние холодного Балтийского моря, а в Якутске вечная мерзлота и большие затраты солнечной энергии на таяние снега в весенний период.

Такие различия климата объясняются также географическим положением этих городов: Санкт-Петербург - приморский город на западе европейской части России, где особое влияние оказывают воздушные массы, приходящие с Атлантики, а Якутск - внутри-континентальный город, удалённый от океанов и защищенный от влияния Тихого океана горными хребтами Дальнего Востока и Северо-Восточной Сибири. Сюда свободно доходит лишь холодный воздух с Северного Ледовитого океана.

Б 2
1). Методы географических исследований и основные источники географической информации

2). Учёные утверждают, что Антарктида богата полезными ископаемыми, однако природные особенности этого материка затрудняют его освоение. Каковы эти особенности? Как уровень развития науки и техники влияет на возможности использования богатств Антарктиды?

3). Определите по карте факторы, оказавшие влияние на размещение предприятий чёрной металлургии
1. Методы географических исследований - способы получения географической информации. Основными методами географических исследований являются:

1). Картографический метод. Карта, по образному выражению одного из основоположников отечественной экономической географии - Николая Николаевича Баранского - это второй язык географии. Карта - уникальный источник информации! Она дает представление о взаиморасположении объектов, их размерах, о степени распространения того или иного явления и многое другое.

2). Исторический метод. Всё на Земле развивается исторически. Ничего не возникает на пустом месте, поэтому для познания современной географии необходимо знание истории: истории развития Земли, истории человечества.

3). Статистический метод. Невозможно говорить о странах, народах, природных объектах, не используя статистические данные: какова высота или глубина, площадь территории, запасы природных ресурсов, численность населения, демографические показатели, абсолютные и относительные показатели производства и т.д.

4). Экономико-математический. Если есть цифры, то есть и расчёты: расчёты плотности населения, рождаемости, смертности и естественного прироста населения, сальдо миграций, ресурсообес-печенности, ВВП на душу населения и т.д.

5). Метод географического районирования. Выделение физико-географических (природных) и экономических районов - один из методов исследования географической науки.

6). Сравнительно-географический. Всё подлежит сравнению: больше или меньше, выгодно или невыгодно, быстрее или медленнее. Только сравнение позволяет более полно описать и оценить черты сходства и различия тех или иных объектов, а также объяснить причины этих различий.

Вокруг экваториального пояса примерно до 20° северной и южной широты располагается субэкваториальный климатический пояс, характеризующийся жарким воздухом (+24°С) и влажным (от 1000 мм осадков) летом и сухой зимой, что объясняется приходом летом влажных экваториальных воздушных масс, а зимой - сухих тропических воздушных масс.

В районе Северного и Южного тропиков расположены обширные территории, где в течение всего года господствуют тропические воздушные массы. Здесь находится тропический климатический пояс, для которого характерны большие суточные перепады температур, очень жаркое лето (+32°С) и прохладная (+16°С) зима, и очень малое количество осадков в течение года (менее 100 мм).

Крайнее северное и южное побережье Африки занимает субтропический пояс, характеризующийся жарким (до +32°С) и сухим летом и прохладной (+8°С) и влажной (около 500 мм) зимой, что объясняется господством в летний период тропических, а зимой - умеренных воздушных масс.

2. Проблема сохранения лесов в России, несмотря на их огромные размеры и возобновимость, стоит очень остро. Происходит очень большая вырубка леса и изменение видового состава лесов на Европейском Севере, деградация лесов Сибири и Дальнего Востока. Практически прекращены в России лесовосстановительные мероприятия. Нарушается природоохранное законодательство не только в районах промышленной заготовки древесины (Европейский Север, Волго-Вятский район, Урал, Сибирь, Дальний Восток), но и в районах, где лес не имеет промышленного значения, но играет важное санитарное, рекреационное, полезащитное и водоохранное значение - например, в Подмосковье, Центрально-Чернозёмном районе, Поволжье, Северном Кавказе и других регионах России.

Для решения проблемы охраны и сохранения лесных ресурсов страны необходимо проводить комплекс мер по восстановлению лесов, ужесточение мер по отношению к нарушителям природоохранного законодательства.

3. На размещение предприятий химической промышленности оказывают влияние несколько факторов.

1). Сырьевой фактор характерен для размещения предприятий горно химической промышленности (добыча апатитов, фосфоритов, солей и серы), предприятий по производству фосфорных (использующих в качестве сырья фосфориты) и калийных удобрении.

2). Потребительский фактор учитывается при размещении предприятий по производству солей, кислот и щелочен, по производству азотных удобрений, фосфорных удобрений (использующих в качестве сырья апатиты), переработке полимеров и предприятий бытовой химии.

3). Сырьевой, так и потребительский фактор размещения имеют предприятия нефтеперерабатывающей промышленности.

4). Энергетический фактор размещения характерен для производства полимеров.

5). Фактор наукоёмкости учитывается при размещении тонкой химии (фармацевтическая и парфюмерная промышленность).

6). В последнее время всё большее внимание при размещении предприятий химической промышленности уделяется экологическому фактору размещения.
Б 6
1). Общая характеристика рельефа России, причины его разнообразия.

2). Роль водного транспорта в России во все времена была огромной. В каких регионах страны она особенно велика?

3). Определите факторы, оказавшие влияние на размещение предприятий цветной металлургии.
1 Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности. Различают две главные формы рельефа: равнины и горы. Равнины - это форма рельефа с небольшими (до 200 м) перепадами относительных высот. Горы - это форма рельефа с большими (более 200 м) перепадами относительных высот. Относительная высота - превышение одной точки земной поверхности над другой, в то время как абсолютная высота - это высота места над уровнем моря.

Большую часть России занимают равнины. Горы расположены преимущественно на юге и востоке нашей страны, что приводит к общему уклону территории России к северу.

На формирование рельефа оказывают влияние внутренние и внешние силы. В первую очередь главные формы рельефа зависят от тектонического строения территории. Для платформенных областей - древних Русской и Сибирской платформ или молодой Западно-Сибирской плиты - характерны равнины: Восточно-Европейская равнина, Среднесибирское плоскогорье и Западно-Сибирская равнина соответственно. На территории древних платформ могут встречаться все виды равнин: низменности, возвышенности и плоскогорья, а на территории молодых платформ преобладают низменности.