Лекции.ИНФО


Географические следствия суточного вращения Земли



Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток и совершает один оборот в течение периода, называемого сутками. Время одного оборота вокруг оси - сутки - может быть определено по Солнцу и звёздам. Солнечные сутки - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через меридиан точки наблюдения. Из-за сложности движения Солнца и Земли продолжительность истинных солнечных суток не постоянна. Сутки длиннее действительного времени полного оборота Земли. Поэтому для определения среднего солнечного времени применяются такие сутки, продолжительность которых равна средней длине суток в течение года. Время действительного полного суточного оборота Земли определяется временем между двумя прохождениями звезды через меридиан данного места. Звёздные сутки = 23 часа 56 мин. 4 сек.

 

Угловая скорость вращения Земли (w ) = 360╟ : 24 часа = 15╟ .

 

Линейная скорость вращения Земли зависит от широты V1 = V ∙ cos j , где V - скорость на экваторе 464 км/с.

 

Географические следствия суточного вращения Земли велики.

Смена дня и ночи. Она быстрая. Днём Земля не успевает нагреться, а ночью остыть настолько, чтобы это угрожало жизни. Сутки - это единица времени, с которой в процессе эволюции органического мира оказалась согласованной физиологическая деятельность растений и животных, у которых установились внутренние "биологические часы".

Время на всей Земле разное. Но трудовая деятельность людей требует согласованного счёта времени. В один и тот же момент все меридианы на Земле имеют разное местное время: ведь расстояние между меридианами в 1╟ равно разнице во времени 4 мин. (60 мин. : 15╟ = 4 мин.). Местное время неудобно из-за различий во времени соседних пунктов. Поэтому в XIX в. ввели поясное время, разделив его земную поверхность на 24 часа по 15╟ каждый. Поясное время считают по среднему в данном поясе меридиану. Начальный (нулевой) пояс имеет время гринвичского меридиана, делящего этот пояс пополам.

 

В качестве всемирного (мирового) времени принято время начального (гринвичского) меридиана. Чтобы перевести местное время на всемирное и обратно, нужно знать угловое расстояние от начального меридиана, то есть его долготу.

 

В Советском Союзе с целью упорядочения расходования электроэнергии в 1930 г. был принят декрет о передвижении стрелок на 1 час вперёд поясного времени, а в 1984 г. был осуществлён переход на "летнее" и "зимнее" время.

 

 

3. Вследствие вращения Земли вокруг оси, всякое тело, движущееся по земной поверхности в каком-либо месте, за исключением экватора, отклоняется от первоначального направления своего движения. Движущееся тело по инерции стремится сохранить скорость и направление своего движения. Это условие действительно, если рассматривать движение тела относительно мировых координат. Однако движение тел происходит во вращающейся сфере. Поэтому кажется, что эти тела отклоняются от первоначального направления. Сила, вызывающая это отклонение, получила название поворотной или кориолисовой. Тела, движущиеся в северном полушарии, отклоняются вправо, а в южном полушарии - влево. На земной поверхности это явление наблюдается в отклонении ветров, океанических течений, отчасти оно проявляется в неодинаковом подмывании реками своих берегов.

 

 

4. В результате вращения Земли вокруг общей оси Земля - Луна тело Земли испытывает упругую деформацию, вытягивается по направлению к Солнцу и Луне, принимая форму симметричного яйца. Поднятия и опускания испытывают все точки земной поверхности, но особенно это заметно на водной оболочке Земли. Вследствие вращения Земли на своей оси приливные выступы превращаются в приливную волну, которая обходит кругом земного шара, перемещаясь навстречу вращению Земли, с востока на запад. Приливная волна, вечно движущаяся навстречу вращению Земли, замедляет его. Сутки на Земле возрастают на 1 сек. в 40 тыс. лет. Около 1 млрд. лет назад сутки на Земле составляли 17 час. Земля вращалась с большей скоростью, обеспечивая приливную волну на экваторе (трансгрессия океана) при одновременной регрессии вод океана у полюсов. Очертания материков и океанов были иные. А это в свою очередь обеспечивало иную циркуляцию атмосферы, иные природные особенности земного шара.

 

Приливы и отливы наблюдаются на морских побережьях. Обычно два раза в течение суток вода поднимается, заливая песчаные отмели и низкие берега, и два раза в сутки спадает, обнажая большие пространства дна мелкого моря. Прилив сменяется отливом через 6 час. 12,5 мин. Лунные сутки длиннее земных и составляет 24 часа 50 минут. Наблюдать прилив и отлив можно у всех берегов океана. Посреди океана высота прилива невелика. У берегов океанических островов уровень воды поднимается на 0,5-1 м. Гораздо больше высота приливов в устьях рек и в заливах, расширяющихся к океану. Так, в устье р. Темзы у Лондона прилив достигает 5 м, в бухте Фанди (Чесапикский залив) отмечены максимальные приливы, высота которых 16 м. У берегов России высота приливов достигает 11 м.

 

Происхождение приливов и отливов было объяснено Ньютоном, который указал, что эти движения морской воды происходят вследствие притяжения, которое оказывает Луна на водную массу.

 

В результате вращения системы Земля - Луна около оси вращения центробежные силы, возникающие во всех точках Земли, должны быть равны и иметь общее направление. Одновременно на каждую точку земной поверхности действуют силы притяжения Луны. Равнодействующая этих двух сил, построенная по правилу физики, выразит приливообразующие силы Луны.

 

Таким образом, в каждой точке земного шара приливообразующая сила Луны есть равнодействующая между притяжением этой точки Луны и центробежной силой, приложенной к той же точке, возникшей от обращения системы Земля - Луна вокруг их общего центра тяжести.

 

Такое же действие оказывает и Солнце. Поэтому возникают солнечные приливные волны, подобные лунным, но направленные на Солнце. Они в 2,17 раз меньше лунных, поскольку Солнце отстоит гораздо дальше от Земли, чем Луна.

 

Среднее расстояние от Земли до Солнца - 23500 земных радиусов. Во время новолуния и полнолуния (сизигии - греч. сопряжение, соединение) солнечные приливы складываются с лунными и поэтому приливы оказываются высокими.

 

Во время квадратур (первая и последняя четверти Луны), наоборот, солнечные приливные волны вычитаются из лунных, и приливы становятся менее высокими.

 

5. Замедление вращения Земли вокруг оси проявляется также в уменьшении полярного сжатия.

 

Убывание скорости осевого вращения точек на разных параллелях идёт неравномерно. В низких широтах эта скорость нарастает медленнее, а в средних - быстрее.

 

Вращение Земли, асимметричной по экватору, обусловливает неравенство проявления тектонических напряжений в различных меридиональных секторах (тектонически активные меридианы): 105╟ в. д. -байкальский; 75╟ з. д. - среднеамериканский, 165╟ з. д. - среднетихоокеанский и 35╟ в.д. - среднеафриканский. Это меридианы наибольшего поднятия-опускания литосферы.

 

Система Земля – Луна

Луна делает полный оборот вокруг Земли в течении 27.3 суток. Однако из-за вращения Земли вокруг Солнца наблюдатель на Земле может наблюдать циклическую смену лунных фаз только каждые 29.5 суток. Движение Луны вокруг Земли происходит в плоскости эклиптики, а не в плоскости земного экватора (большинство естественных спутников других планет вращаются в плоскости экватора своих планет).

 

Приливы, которые мы наблюдаем на Земле, происходят большей частью под воздействием Луны, Солнце оказывает только небольшое воздействие на эти процессы. Приливные процессы являются причиной постепенного удаления Луны от Земли, которое вызвано потерей углового момента в системе Земля – Луна. Расстояние между Землей и Луной увеличивается на 3.8 метра каждое столетие. Также, эти процессы отвечают за постепенное замедление вращения Земли вокруг своей оси, которое увеличивает продолжительность земных суток на 0.002 секунды в столетие.

 

Система Земля – Луна некоторыми учеными рассматривается не как система Планета – Спутник, а как двойная планета, поскольку размер и масса Луны достаточно велики. Диаметр Луны равен 3/4 диаметра Земли, а масса Луны составляет 1/81 массы Земли. В результате, вращение системы Земля – Луна происходит не вокруг центра Земли, а вокруг центра масс системы Земля – Луна, который находится на расстоянии 1700 км под поверхностью Земли.

 

Состав атмосферы

 

Атмосфера состоит из постоянных и переменных компонентов. К постоянным относятся азот (78% по объему), кислород (21%) и инертные газы (0,93%). Постоянство количества активных компонентов азота и кислорода определяется равновесием между процессами выделения свободного кислорода и азота (преимущественно живыми организмами) и их поглощением в ходе химических реакций. Инертные газы не участвуют в реакциях, происходящих в атмосфере. Переменными составляющими являются диоксид углерода, водяной пар, озон, аэрозоли.

Водяной пар задерживает до 60% теплового излучения планеты. Водяной пар выполняет и другую важную функцию, за что его называют «основным топливом» атмосферных процессов. При испарении влаги (а именно таким путем атмосфера пополняется водяным паром) значительная часть энергии (примерно 2500 Дж) переходит в открытую форму, а затем выделяется при конденсации. Обычно это происходит на высоте облачного покрова. В результате таких фазовых переходов большое количество энергии перемещается в пределах географической оболочки, «питая» различные атмосферные процессы, в частности — тропические циклоны.

Содержание диоксида углерода довольно быстро убывает с высотой, понижаясь практически до нуля на верхней границе атмосферы. Углекислый газ задерживает до 18 % теплового излучения Земли. Кроме того, это основной материал для построения зелеными растениями органического вещества.

Водяной пар и диоксид углерода служат природными атмосферными фильтрами, задерживающими длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Благодаря этому возникает парниковый эффект, который определяет общее повышение температуры земной поверхности на 38°С (ее среднее значение +15°С вместо -23°С).

Аэрозольные частицы — это находящиеся во взвешенном состоянии минеральная и вулканическая пыль, продукты горения (дым), кристаллики морских солей, споры и пыльца растений, микроорганизмы. Содержание аэрозолей определяет уровень прозрачности атмосферы. В связи с активной антропогенной деятельностью запыленность атмосферы увеличилась. Как показывают эксперименты, при большой запыленности величина приходящей к Земле солнечной радиации может понижаться, что ведет к изменениям погоды и климата планеты. Наиболее крупные аэрозоли — ядра конденсации — способствуют превращению водяного пара в водяные капли (облака).

В высоких слоях атмосферы состав воздуха меняется под воздействием жесткого излучения Солнца, которое приводит к распаду (диссоциации) молекул кислорода на атомы. Атомарный кислород является основным компонентом высоких слоев атмосферы. Наконец, в наиболее удаленных от поверхности Земли слоях атмосферы главными компонентами становятся самые легкие газы – водород и гелий. В верхних слоях атмосферы обнаружено новое соединение – гидроксил (ОН). Наличие этого соединения объясняет образование водяного пара на больших высотах в атмосфере. Поскольку основная масса вещества сосредоточена на расстоянии 20 км от поверхности Земли, то изменения состава воздуха с высотой не оказывают заметного влияния на общий состав атмосферы. Важнейшими компонентами атмосферы являются озон и углекислый газ. Озон – трехатомный кислород (О3), присутствующий в атмосфере от поверхности Земли до высоты 70 км. В приземных слоях воздуха он образуется, в основном, под влиянием атмосферного электричества и в процессе окисления органического веществ, а в более высоких слоях атмосферы (стратосфере) – в результате воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца на молекулу кислорода. Основная масса озона находится в стратосфере (по этой причине стратосферу довольно часто называют озоносферой). Слой максимальной концентрации озона на высоте 20-25 км получил название озонового экрана. В целом, озоновый слой поглощает около 13 % солнечной энергии. Снижение концентрации озона, над определенными районами получило название «озоновых дыр».

Углекислый газ вместе с водяным паром вызывает парниковый эффект атмосферы. Парниковый эффект – нагрев внутренних слоев атмосферы, объясняющийся способностью атмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца и не выпускать длинноволновое излучение Земли. Если бы углекислого газа в атмосфере было бы в два раза больше, средняя температура Земли достигла бы 180 С, сейчас она равна 14-150 С.

Общий вес газов атмосферы составляет приблизительно 4,5·1015 т. Таким образом, «вес» атмосферы, приходящийся на единицу площади, или атмосферное давление, составляет на уровне моря примерно 10,3 т/м2.

В воздухе много твердых частиц, диаметр которых составляет доли микрона. Они являются ядрами конденсации. Без них было бы невозможно образование туманов, облаков, выпадение осадков. С твердыми частицами в атмосфере связаны многие оптические и атмосферные явления. Пути поступления их в атмосферу различны: вулканический пепел, дым при сжигании топлива, пыльца растений, микроорганизмы. В последнее время ядрами конденсации служат промышленные выбросы, продукты радиоактивного распада.

 

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 1091;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная