Климатическая зональность.

Положение границ климатических зон зависит от наклона земной оси к плоскости эклиптики. Северный полярный круг проходит по широте 66°33ўс.ш., а Южный полярный круг – по широте 66°33ў ю.ш. Полярные круги отделяют, соответственно, северную и южную полярные зоны от умеренных зон Северного и Южного полушарий. Северный тропик (23°27ўс.ш.) и Южный тропик (23°27ў ю.ш.) являются границами между северной и южной умеренными зонами и внутритропической зоной. Таким образом, последняя охватывает по широте 46°54ў.

Часть года в полярных областях Солнце не заходит и движется по кругу почти параллельно горизонту (полярный день). В другое время года в тех же областях Солнце не восходит (полярная ночь). Продолжительность полярного дня и полярной ночи вблизи полюсов шесть месяцев, она сокращается по мере удаления от полюсов и приближения к Северному или Южному полярному кругу. На 78° северной и южной широты полярный день и полярная ночь продолжаются по четыре месяца, а на широтах Северного и Южного полярных кругов – по 24 часа.

В умеренных зонах Солнце никогда не достигает зенита и никогда не описывает полного круга на небосводе. В пределах этих зон, но ближе к тропикам Солнце в полдень приближается к зениту. Вблизи полярных кругов Солнце описывает на небосводе почти полный круг или даже видимый полный круг из-за влияния атмосферной рефракции и некоторой сплюснутости Земли у полюсов.

Изменение склонения Солнца в течение года

– еще одно важное следствие наклона земной оси. Оно проявляется в постепенном увеличении или уменьшении высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. В дни весеннего равноденствия Солнце проходит через точку пересечения небесного экватора и эклиптики. Для наблюдателя, находящегося на земном экваторе, небесный экватор располагается под прямым углом к горизонту и его плоскость пересекает точки, соответствующие востоку, солнечному зениту и западу. В дни весеннего равноденствия Солнце восходит на востоке и, следуя по эклиптике, проходит точно через зенит в полдень, а затем заходит на западе. В эти дни солнечные лучи перпендикулярны экватору и освещают Землю от Северного полюса до Южного, и на всей планете одинакова продолжительность дня и ночи.

После весеннего равноденствия Солнце покидает небесный экватор и сдвигается по эклиптике к северу от него, перемещаясь к востоку в своем видимом движении среди созвездий. Для наблюдателя на экваторе Солнце восходит несколько севернее точки востока. Затем Солнце пересекает небесный меридиан севернее точки зенита и заходит севернее западной точки горизонта. С каждым днем оно смещается дальше и дальше к северу вплоть до летнего солнцестояния, когда достигается максимальное отклонение в видимом смещении Солнца к северу – на 23°27ў (точка восхода наиболее смещена от восточной точки горизонта к северу, а точка захода Солнца находится на наибольшем удалении к северу от точки запада). В день летнего солнцестояния солнечные лучи падают отвесно на Северном тропике и максимально освещают всю полярную область, касаясь Северного полярного круга, даже на противоположной стороне земного шара. В то же самое время в Южном полушарии Солнцем освещены лишь территории к северу от Южного полярного круга, а собственно полярная область не получает солнечного света. Из-за наклона земной оси, а также в зависимости от положения Земли на орбите круг, ограничивающий освещенную Солнцем часть земной поверхности, или линия восходов и заходов, проходящая вокруг Земли, неодинаково охватывает разные широты. Поэтому продолжительность светового дня в Северном полушарии оказывается больше, чем темное время суток, и меньше – в Южном.

19. Пояса освещения Земли

Пояса освещённости — части поверхности Земли, ограниченные тропиками и полярными кругами и различающиеся по условиям освещённости. Формирование пяти поясов освещенности вызвано наклоном оси вращения Земли к плоскости орбиты и движением Земли вокруг Солнца. Пояса отличаются высотой полуденного Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и, следовательно, тепловыми условиями. Пояса освещения, или астрономические тепловые пояса, выделяются по высоте Солнца над горизонтом и продолжительности освещения. В жарком поясе, расположенном между тропиками,

Солнце дважды в год в полдень бывает в зените. На линиях тропи-

ков Солнце стоит в зените только один раз в году: на Северном

тропике (тропик Рака) Солнце стоит в зените в полдень —

22 июня, на Южном тропике (тропик Козерога) — 22 декабря.

Продолжительность дня в жарком поясе в течение года изменяет-

ся мало (от 11 до 13 часов). мало (от 11 до 13 часов).

Между тропиками и полярными кругами выделяются два уме-

ренных пояса. В них Солнце никогда не стоит в зените, продолжи-

тельность дня и высота Солнца над горизонтом сильно меняются

в течение года. Однако в течение суток обязательно бывает смена

дня и ночи. Между полярными кругами и полюсами расположены

два холодных пояса, здесь бывают полярные дни и ночи. Следова-

тельно, в году бывают дни, когда Солнце вообще не показывает-

ся из-за горизонта или не опускается за горизонт.

Положение тропиков и полярных кругов не остается постоян-

ным, оно изменяется в зависимости от изменения наклонения

плоскости орбиты Земли. Плоскость земной орбиты колеблется в

пространстве, и за 40 000 лет наклон к экватору изменяется от

24°36' до 2Г58'. Это сопровождается расширением и сужением по-

ясов освещения. Если бы ось Земли была перпендикулярна к плос-

кости орбиты, то пояса освещения не выделялись бы.

Смена времен года обусловливает годовой ритм в географиче-

ской оболочке. В жарком поясе годовой ритм зависит главным об-

разом от изменения увлажнения, в умеренном — от температуры,

в холодном — от условий освещения. Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и её движение вокруг Солнца приводят к формированию на Земле пяти поясов освещения. Они отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и соответственно тепловыми условиями и ограниченны тропиками и полярными кругами. Около 40 % поверхности Земли занимает лежащий между тропиками жаркий пояс. День и ночь здесь мало отличаются по продолжительности, а солнце бывает в зените дважды в году.

52 % территории Земного шара приходится на расположенные между тропиками и полярными кругами умеренные пояса, где солнце никогда не бывает в зените. Продолжительность дня и ночи зависит от широты и времени года. Около полярных кругов (с 60° до 66,5°) летом Солнце ненадолго и неглубоко уходит за горизонт, вечерняя и утренняя зори сливаются, и наблюдаются так называемые белые ночи.

Холодные (полярные) пояса занимают всего 8 % земной поверхности к северу и югу от полярных кругов. Зимой здесь наблюдаются полярные ночи, когда Солнце не показывается из-за горизонта, а летом – полярные дни, когда Солнце не заходит за горизонт. Продолжительность их увеличивается от одних суток – на полярных кругах, до полугода – на полюсах.

20. «Тропический год», «Звёздный год»,»Зенит», «Надир»

Тропический год- промежуток времени от одного зимнего солнцестояния до другого .365дней 5ч.48мин.

Звёздный год- промежуток времени, за который Солнце возвращается в ту же точку неба относительно звезд. 365 дней 6ч.9с.

Зенит – это верхняя точка пересечения отвесной линии с небесной сферой. 

Надир- точка пересечения сферы небесной с отвесной линией, продолженной вниз из места наблюдения .противоположна зениту.

21. Местное время, поясное время, декретное время, линия перемены дат

Местное время – время, опред. для данного места на Земле. Зависит от географ. и долготы места и одинаково для всех точек на одном меридиане.

Поясное время – среднее солн. время, определяемое до 24 основных географ. меридианов, отстоящих на 15^о по долготе. Поверхность Земли разделена на 24 час. пояса, в пределах каждого из кот. п. в. совпадает со временем, проходящего через них основного меридиана. П. в. в смежных поясах различается на 1 час, отсчет ведется с запада на восток от Гринвичского меридиана.

Декретное время – поясное время плюс 1 час (постоянно в течение года) с дополнительным переводом часовой стрелки на 1 час вперед в летнее время. Перевод осуществляется с последней субботы на воскресенье в марте и соответственно в октябре. Д. в. вводится для экономии топливно-энергетических ресурсов.

Линия перемены дат – условная линия на поверхности земного шара, разграничивающая места, имеющие в один и тот же момент времени календарные даты, разнящиеся на одни сутки.

Ме́стное вре́мя — одинаковое время в один момент суток в точках, расположенных на одном меридиане.

Поясное время, система счёта времени, основанная на разделении поверхности Земли на 24 часовых пояса: во всех пунктах в пределах одного пояса в каждый момент П. в. одинаково, в соседних поясах оно отличается ровно на один час.

Декре́тное вре́мя — система исчисления времени «поясное время плюс один час». Применялось с 16 июня 1930 года до 31 марта 1991 года в СССР, с 19 января 1992 года до 27 марта 2011 года в РФ, в настоящее время применяется в ряде стран СНГ. Декре́тное вре́мя является одним из способов использования в стране или на какой-либо территории такого времени, которое опережает «своё время».

(время своего географического часового пояса) на один час.

Ли́ния переме́ны да́ты — условная линия на поверхности земного шара, проходящая от полюса до полюса, по разные стороны которой местное время отличается на сутки (или почти на сутки). То есть, по разные стороны часы показывают примерно одно время суток (возможна разница на один-три часа из-за смены часовых поясов), однако на западной стороне линии дата сдвинута на один день вперёд относительно восточной.

Примерно соответствуя меридиану 180°, проходящему в основном по океану, на практике линия перемены дат определена местами довольно плохо. Не существует никакого международного соглашения относительно линии смены дат, ведь местное время определяется правительствами на своей территории и прилегающих территориальных водах, а не в международных водах Океана.

22.Солнечная радиация – основной источник энергии в географической оболочке. Интенсивность прямой солнечной радиации. Отражение солнечной радиации. Поглощённая радиация(т.11.10)

Под солнечной радиацией мы понимаем весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны. В гигиеническом отношении особый интерес представляет оприческая часть солнечнечного света, которая занимает диапозон от 280-2800 нм. Более длинные волны -- радиоволны, более короткие -- гамма-лучи, ионизируещее излучение не доходят до поверхности Земли, потому что задерживаются в верхних слоях атмосферы, в озонов слое в частности. Озон распространен в всей атмосфере, но на высоте около 35 км формирует озоновый слой.

Интенсивность солнечной радиации зависит в первую очередь от высоты стояния солнца над горизонтом. Если солнце находится в зените, то путь который проходит солнечные лучи будет значительно короче, чем их путь если солнце находится у горизонта. За счет увеличения пути интенсивность солнечной радиации меняется. Интенсивность солнечной радиации зависит также от того под каким углом падают солнечные лучи, от этого зависит и освещаемая территория (при увеличении угла падения площадь освещения увеличивается). Таким образом, та же солнечная радиация приходится на большую поверхность, поэтому интенсивность уменьшается. Интесивность солнечной радиации зависит от массы воздуха через который проходит солнечные лучи. Интенсивность солнечной радиации в горах будет выше чем над уровнем моря, потому что слой воздуха через который проходят солнечные лучибудет меньше чем над уровнем моря. Особое значение представляет влияние на интенсивность солнечной радиации состояние атмосферы,ее загрязнение. Если атмосфера загрязнена, то интенсивность солнечной радиации снижается (в городе интенсивность солнечной радиации в среднем на 12% меньше чем в сельской местности). Напряжение солнечной радиации имеет суточный и годовой фон, то есть напряжение солнечной радиации меняется в течении суток, и зависит также от времени года. Наибольшая интенсивность солнечной радиации отмечается летом, меньшая -- зимой. По своему биологическому действию солнечная радиация неоднородна: оказывается каждая длина волны оказывает различное действие на организм человека. В связи с этим солнечный спектр условно разделен на 3 участка:

1. ультрафиолетовые лучи, от 280 до 400 нм

2. видимый спектр от 400 до 760 нм

3. инфракрасные лучи от 760 до 2800 нм.

Солн. радиация – это вся совокуп­ность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Она сост. из 2 основных частей: а) тепловой и световой радиа­ции, представляющей собой совокупность электромагнитных волн, и б) корпускулярной радиации.

На Солнце тепловая энергия ядерных реакций переходит в лу­чистую. При падении солнечных лучей на земную поверхность она снова превращается в тепловую. Солнечная радиация, таким образом, несет свет и тепло. Она доставляет энергию для био­сферы и является начальным фактором обеспечения человечества продовольствием.

Интенсивность радиации определяется за предела­ми атмосферы, т.к. при прохождении через воздушную сферу она преобразуется и ослабевает.

Ин-сть рад. выражается солнечной постоянной - поток солнечной энергии за 1 мин на площадь сечением в 1 см², перпендикулярную солнечным лучам и располо­женную вне атмосферы; или: количество тепла, которое получает в 1 мин на верхней границе атмосферы 1 см² черной поверхности, перпендикулярной лучам.

Отраженная радиация- это часть суммарной радиации, достигшей земной поверхности, которая отразилась в атмосферу. Отражательная спос-ть наземных и водных поверхностей наз. альбедо. Оно исчисл. в % отраж. радиации от упавшей на данную поверхность.

Поглощенная радиация- это часть суммарной радиации, достигшей земной поверхности, кот. поглотилась почвой и водоемами.

23. Явления, связанные с рассеянием радиации

С рассеянием радиации связаны такие явления, как голубой цвет неба, сумерки и заря, а также видимость. Голубой цвет неба — это цвет самого воздуха, обусловленный рассеянием в нем солнечных лучей. С высотой, по мере уменьшения плотности воздуха, т. е. количества рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее и переходит в густо-синий, а в стратосфере — в черно-фиолетовый.  Чем больше в воздухе помутняющих примесей более крупных размеров, чем молекулы воздуха, тем больше доля длинноволновых лучей в спектре солнечной радиации и тем белесоватее становится окраска небесного свода. Рассеяние меняет окраску прямого солнечного света. Солнечный диск кажется тем желтее, чем ближе он к горизонту, т. е. чем длиннее путь лучей через атмосферу и чем больше рассеяние.  Рассеяние солнечной радиации в атмосфере обусловливает рассеянный свет в дневное время. В отсутствии атмосферы на Земле было бы светло только там, куда попадали бы прямые солнечные лучи или солнечные лучи, отраженные земной поверхностью и предметами на ней.  После захода солнца вечером темнота наступает не сразу. Небо, особенно в той части горизонта, где зашло солнце, остается светлым и посылает к земной поверхности рассеянную радиацию с постепенно убывающей интенсивностью - сумерки. Причиной его является освещение солнцем, находящимся под горизонтом, высоких слоев атмосферы.  Так называемые астрономические сумерки продолжаются вечером до тех пор, пока солнце не зайдет под горизонт на 18°; к этому моменту становится настолько темно, что различимы самые слабые звезды. Утренние сумерки начинаются с момента, когда солнце имеет такое же положение под горизонтом. Первая, часть вечерних или последняя часть утренних астрономических сумерек, когда солнце находится под горизонтом не ниже 8°, носит название гражданских сумерек.  Продолжительность астрономических сумерек меняется в зависимости от широты и от времени года. В средних широтах она от полутора до двух часов, в тропиках меньше, на экваторе немногим дольше одного часа.  В высоких широтах летом солнце может не опускаться под горизонт вовсе или опускаться очень неглубоко. Если солнце опускается под горизонт менее чем на 18°, то полной темноты вообще не наступает и вечерние сумерки сливаются с утренними. Это явление называют белыми ночами.  Сумерки сопровождаются красивыми, иногда очень эффектными изменениями окраски небесного свода в стороне солнца. Эти изменения начинаются еще до захода или продолжаются после восхода солнца. Они имеют довольно закономерный характер и носят название зари. Характерные цвета зари — пурпурный и желтый; но интенсивность и разнообразие цветовых оттенков зари меняются в широких пределах в зависимости от содержания аэрозольных примесей в воздухе. Разнообразны и тона освещения облаков в сумерках.  В части небосвода, противоположной солнцу, наблюдаются явления противозари, также со сменой цветовых тонов, с преобладанием пурпурных и пурпурно-фиолетовых. После захода солнца в этой части небосвода появляется тень Земли: все более растущий в высоту и в стороны серовато-голубой сегмент.  Явления зари объясняются рассеянием света мельчайшими частицами атмосферных аэрозолей и дифракцией света на более крупных частицах.

24. Радиационный баланс и радиационный бюджет географической оболочки. Тепловой баланс и режим земной поверхности и тропосферы

Разность между поглощенной радиацией и эффективным излучением называют радиационным балансом земной поверхности. Другое ее название — остаточная радиация. В ночные часы, когда суммарная радиация отсутствует, отрицательный радиационный баланс равен эффективному излучению. Радиационный баланс земной поверхности за год положительный повсюду на Земле, кроме ледяных плато Гренландии и Антарктиды. На океанах радиационный баланс больше, чем на суше в тех же широтах. Это объясняется тем, что радиация в океанах поглощается большим слоем, чем на суше, а эффективное излучение не такое большое вследствие более низкой температуры морской поверхности, чем поверхности суши.

• Радиационный бюджет земной поверхности Сложный и противоречивый процесс прихода и расхода солнечного радиационного тепла поверхностью земного шара выражается радиационным бюджетом (балансом) – результатом двух противоположных по направленности процессов: прихода и расхода тепла.

• Земная поверхность, т. е. поверхность почвы или воды (а также и растительного, снежного, ледяного покрова), непрерывно разными способами получает и теряет тепло. Через земную поверхность тепло передается вверх — в атмосферу и вниз — в почву или в воду. Во-первых, на земную поверхность поступают суммарная радиация и встречное излучение атмосферы. Они в большей или меньшей степени поглощаются поверхностью, т. е. идут на нагревание верхних слоев почвы и воды. В то же время земная поверхность излучает сама и при этом теряет тепло. Тепло, затраченное на испарение воды, передается атмосфере при конденсации пара в виде скрытой теплоты парообразования. Этот процесс выполняет главную роль в нагревании воздуха и движении воздушных масс.

• Альбедо- способность поверхности отражать солнечные лучи

Тропосфера нагревается путем турбулентного, струйного, вихревого перемешивания: воздух нижнего, прилегающего к земле слоя, нагревается, струями поднимается, на его место опускается верхний холодный воздух, который тоже нагревается. Таким образом, тепло быстро передается от почвы воздуху, от одного слоя к другому.

Тепловой режим континентов в связи с их географическим положением различен. Затраты тепла на испарение на северных материках определяется их положением в умеренном поясе; в Африке и Австралии – аридностью их значительных площадей. На всех океанах огромная доля тепла затрачивается на испарение. Затем часть этого тепла переносится на материки и утепляет климат высоких широт.

25. Качественные отличия географической оболочки от других оболочек

Качественные отличия географической оболочки от других оболочек Земли: географическая оболочка формируется под действием как земных, так и космических процессов; исключительно богата разными видами свободной энергии; вещество присутствует во всех агрегатных состояниях; чрезвычайно разнообразна степень агрегированности вещества — от свободных элементарных частиц через атомы, ионы, молекулы до химических соединений и сложнейших биологических тел; концентрация тепла, притекающего от Солнца; наличие человеческого общества.

26. Основные закономерности географической оболочки

Географическая оболочка обладает рядом закономерностей. К важнейшим из них относятся целостность, ритмичность развития, горизонтальная зональность и высотная поясность.

Целостность – единство географической оболочки, обусловленное тесной взаимосвязью слагающих его компонентов. Причем географическая оболочка не механическая сумма компонентов, а качественно новое образование, обладающее своими особенностями и развивающееся как единое целое. Изменение одного компонента неизбежно приводит к изменению других и географической оболочки в целом. Целостность свойственна всем природным комплексам. Она достигается круговоротом вещества и энергии. Целостность – важнейшая географическая закономерность, на знании которой основывается теория и практика рационального природопользования.

Географической оболочке свойственная ритмичность развития – повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе существуют ритмы разной продолжительности - суточный, внутривековой, сверхвековой.

Планетарной географической закономерностью установленной великим русским ученым В.В Докучаевым, является зональность – закономерное изменение природных комплексов по направлению от экватора к полюсам. Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки – географические пояса. Они отличаются друг от друга температурными условиями, а также общими особенностями циркуляции атмосферы, почвенно-растительного покрова. Интересная закономерность изменения природы, получившая название высотной поясности, наблюдается в горных районах. Высотная поясность – закономерная смена природных компонентов и природных комплексов с подъемом в горы от подножия до вершин.

27. Суточное движение Земли и его географические следствия. Понятие «Звёздные сутки» и «Солнечные сутки»

Осевое вращение Земли происходит с запада на восток или против часовой стрелки, если смотреть от северного полюса Мира. Это направление движения присуще всей нашей Галактике, размеры его космические. 

Время оборота вокруг оси — сутки — может быть определено по Солнцу и по звездам.

 Солнечными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через меридиан точки наблюдения. В связи со сложностью движений Солнца и Земли истинные солнечные сутки изменяются. Поэтому для определения среднего солнечного времени применяются такие сутки, продолжительность которых равна средней длине суток в течение года.

Так как Земля движется вокруг Солнца в том же направлении, в котором вращается вокруг оси, то солнечные сутки несколько длиннее действительного времени полного оборота Земли. Последнее определяется временем между двумя прохождениями звезды через меридиан данного места.

Звё́здные су́тки — период вращения какого-либо небесного тела вокруг собственной оси в инерциальной системе отсчёта, за которую обычно принимается система отсчёта, связанная с удалёнными звёздами. Для Земли это время, за которое Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к далёким звёздам.Звездные сутки равны 23 часам 56 минутам и 4 секундам. Это и есть действительное время суточного оборота Земли.

28. Магнитосфера Земли

Магнитосфера — область околоземного пространства, запол-

ненная заряженными частицами, движущимися в магнитном поле

Земли. Она отделена от межпланетного пространства магнитопа-

узой. Это внешняя граница магнитосферы. Влияние магнитного

поля проявляется в том, что магнитная стрелка компаса устанав-

ливается в направлении магнитных силовых линий. Северный ко-

нец стрелки магнитного компаса всегда показывает на магнитный полюс Северного полушария. Плоскость большого круга, в кото-

ром устанавливается стрелка компаса, называется магнитным ме-

ридианом. ридианом.

Магнитные меридианы не образуют правильной сетки, но схо-

дятся в двух точках — магнитных полюсах Земли. Магнитный по-

люс — область на поверхности Земли, где сходятся магнитные

силовые линии. Магнитные полюсы не совпадают с географиче-

скими и медленно движутся со скоростью 7 — 8 км/год. В 1995 г.

магнитный полюс Северного полушария находился в точке с ко-

ординатами 77°30' с.ш. и 102°30' з.д. (в одном из проливов Канад-

ского арктического архипелага), в 2185 г. его положение совпадет с

географическим полюсом. Магнитный полюс Южного полушария

имеет координаты 65° ю.ш. и 139° в.д. и находите^ побережья Зем-

ли Виктории в Антарктиде, он медленно движется"4» сторону Авст-

ралии. Магнитные полюсы находятся не в диаметрально противо-

положных точках земного шара. Магнитная ось не проходит через

центр Земли, она смещена на 427 км от геометрического цент-

ра в сторону Марианской впадины. Ось магнитного поля накло-

нена под углом 11,5° по отношению к оси вращения Земли.

Магнитные меридианы не образуют правильной сетки, но схо-

дятся в двух точках — магнитных полюсах Земли. Магнитный по-

люс — область на поверхности Земли, где сходятся магнитные

силовые линии. Магнитные полюсы не совпадают с географиче-

скими и медленно движутся со скоростью 7 — 8 км/год. В 1995 г.

магнитный полюс Северного полушария находился в точке с ко-

ординатами 77°30' с.ш. и 102°30' з.д. (в одном из проливов Канад-

ского арктического архипелага), в 2185 г. его положение совпадет с

географическим полюсом. Магнитный полюс Южного полушария

имеет координаты 65° ю.ш. и 139° в.д. и находите^ побережья Зем-

ли Виктории в Антарктиде, он медленно движется"4» сторону Авст-

ралии. Магнитные полюсы находятся не в диаметрально противо-

положных точках земного шара. Магнитная ось не проходит через

центр Земли, она смещена на 427 км от геометрического цент-

ра в сторону Марианской впадины. Ось магнитного поля накло-

нена под углом 11,5° по отношению к оси вращения Земли.

Магнитное поле характеризуется тремя величинами: магнит-

ным склонением, магнитным наклонением и напряженностью.

Магнитное склонение — угол между географическим меридианом

и направлением магнитной стрелки. Склонение бывает восточ-

ным (+), если северный конец стрелки компаса отклоняется к

востоку от географического, и западным (-), когда стрелка от-

клоняется к западу. Линии одинакового склонения называются

изогонами, их значение изменяется от 0 до 180°. Нулевая изого-

на — агоническая линия — разделяет западное и восточное скло-

нения, стрелка компаса на ней северным концом показывает на

Северный географический полюс.

Магнитное наклонение — угол между горизонтальной плоско-

стью и направлением магнитной стрелки, подвешенной на гори-

зонтальной оси. Наклонение положительное, когда северный ко-

нец стрелки смотрит вниз, и отрицательное, если северный ко-

нец направлен вверх. Магнитное наклонение изменяется от 0 до

90°. На магнитном полюсе Северного полушария северный конец

стрелки компаса направлен перпендикулярно вниз, на магнитном

полюсе Южного полушария — перпендикулярно вверх. Линии рав-

ных наклонений называются изоклинами. Нулевая изоклина — маг-

нитный экватор — проходит вблизи географического экватора.

Сила магнитного поля характеризуется напряженностью. На-

пряженность магнитного поля небольшая, составляет на экваторе

20—28 А/м (0,25—0,35 эрстед), на полюсе - 48 — 56 А/м (0,6 —

0,7 эрстед).

В основе образования магнитного поля лежат внутренние и

внешние причины. Постоянное магнитное поле образуется благодаря электрическим токам, возникающим во внешнем ядре пла-

неты. Солнечные корпускулярные потоки образуют переменное маг-

нитное поле Земли. Наглядное представление о состоянии магнит-

ного поля Земли дают магнитные карты. Магнитные карты со-

ставляются на пятилетний срок — магнитную эпоху.

Нормальное магнитное поле было бы у Земли, будь она однород-

но намагниченным шаром. Места пересечения магнитной

оси однородного намагниченного шара с земной поверхностью

называются геомагнитными полюсами. Геомагнитные полюсы

расположены симметрично относительно центра Земли, так как

магнитная ось «нормального магнитного поля» проходит через центр

Земли. Отклонения реального магнитного поля от нормального

(теоретически рассчитанного) называются магнитными аномалия-

ми. Они могут быть мировыми (Восточно-Сибирский овал), регио-

нальными (Курская магнитная аномалия) и локальными, связанны-

ми с близким залеганием к поверхности магнитных пород.

Магнитосфера имеет каплевидную форму (рис. 2.5). На сторо-

не, обращенной к Солнцу, ее радиус равен 10 радиусам Земли,

на ночной стороне под влиянием «солнечного ветра» увеличива-

ется до 100 радиусов. Форма обусловлена воздействием солнечно-

го ветра, который, наталкиваясь на магнитосферу Земли, обтека-

ет ее. Заряженные частицы, достигая магнитосферы, начинают

двигаться по магнитным силовым линиям и образуют радиацион-

ные пояса. Внутренний радиационный пояс состоит из протонов,

имеет максимальную концентрацию на высоте 3500 км над эква-

тором. Внешний пояс образован электронами, простирается до

10 радиусов. У магнитных полюсов высота радиационных поясов

уменьшается, здесь возникают области, в которых заряженные

частицы вторгаются в атмосферу, ионизируя газы атмосферы и

вызывая полярные сияния. Географическое значение магнитосферы очень велико: она за-

щищает Землю от корпускулярного солнечного и космического

излучения. С магнитными аномалиями связан поиск полезных ис-

копаемых. Магнитные силовые линии помогают ориентироваться

в пространстве туристам, кораблям. Живые организмы обладают

магнитотропизмом, они способны ориентироваться в магнитном

поле Земли.

Область околоземного пространства, в пределах которой обнаруживается земное магнитное поле, называется магнитосферой. Магнетизм является всеобъемлющим, глобальным свойством природы. Создание законченной теории земного и солнечного магнетизма — пока ещё дело будущего. Но уже и теперь наука во многом разобралась и даёт достаточно убедительные объяснения некоторым аспектам такого сложного явления как магнетизм. В частности, многих учёных и простых граждан волнуют возможные последствия такого явления, как постепенное ослабление магнитного поля Земли.

Действительно, со времён Карла Гаусса, который впервые замерил напряжённость магнитного поля Земли, т.е. на протяжении вот уже более 170 лет, магнитное поле Земли неуклонно ослабевает. А ведь магнитное поле является своеобразным щитом, прикрывающим Землю и всё живое на ней от губительного радиационного воздействия так называемого солнечного ветра, т.е. излучаемых Солнцем электронов, протонов и других частиц. Магнитосфера Земли отклоняет поток этих и других частиц, летящих из космоса, к полюсам, лишая их начальной энергии. На полюсах Земли потоки этих космических частиц задерживаются в верхних слоях атмосферы,

29. Фигура и строение Земли

Земля, как и другие планеты, имеет оболочечное строение.

К внешним оболочкам относятся атмосфера и гидросфера. Твер-

дое тело Земли состоит из земной коры, мантии и ядра.

Земная кора — первая оболочка твердого тела Земли, имеет

мощность 30 — 40 км. По объему она составляет 1,2 % объема Зем-

ли, по массе — 0,4 %, средняя плотность равна 2,7 г/см3. От ман-

тии земная кора отделена сейсмическим разделом, названным гра-

ницей Мохо, от фамилии югославского ученого А. Мохоровичича

(1857—1936), открывшего этот «сейсмический раздел». Породы

земной коры богаты кремнием, алюминием, окислами железа.

Выделяют четыре типа земной коры, они соответствуют четы-

рем наиболее крупным формам поверхности Земли (рис. 2.4). Пер-

вый тип называется материковым, его мощность 30—40 км, под

молодыми горами она увеличивается до 80 км. Этот тип земной

коры соответствует в рельефе материковым выступам (включает-

ся подводная окраина материка). Наиболее распространено деле-

ние ее на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Осадоч-

ный слой состоит из известняков, глин, песков, мощность его до

15 — 20 км. Мощность гранитного слоя равна 10—15 км. Базальто-

вый слой сложен метаморфизованными основными и ультраос-

новными породами мощностью до 10—15 км. Названия слоев —

гранитный, базальтовый — условны, они даны по скоростям про хождения сейсмических волн. Современное название слоев несколь-

ко иное (В.Е.Хаин, М.Г.Ломизе): второй слой называется гра-

нитно-метаморфическим, так как собственно гранитов в нем по-

чти нет, сложен он гнейсами и кристаллическими сланцами. Тре-

тий слой — гранулитобазитовый, его образуют сильнометамор-

физованные горные породы.

Второй тип земной коры — переходный, или геосинклинальный, —

соответствует переходным зонам (геосинклиналям). Расположены

переходные зоны у восточных берегов материка Евразии, у вос-

точных и западных берегов Северной и Южной Америки. Класси-

ческое строение их трехчленное: котловина окраинного моря, ост-

ровные дуги и глубоководный желоб. Под котловинами морей и

глубоководными желобами нет гранитного слоя, земная кора со-

стоит из осадочного слоя повышенной мощности и базальтового.

Гранитный слой появляется только в островных дугах. Средняя

мощность геосинклинального типа земной коры 15 — 30 км.

Третий тип — океаническая земная кора, соответствует ложу

океана, мощность коры 5—10 км. Имеет двухслойное строение:

первый слой — осадочный, образован глинисто-кремнисто-кар-

бонатными породами; второй слой состоит из полнокристалличе-

ских магматических пород основного состава (габбро). Между оса-

дочным и базальтовым слоями выделяется промежуточный слой,

состоящий из базальтовых лав с прослоями осадочных пород. По-

этому иногда говорят о трехслойном строении океанической коры.

Четвертый тип — рифтогенная земная кора, она характерна

для срединно-океанических хребтов, ее мощность 1,5—2 км. В сре-

динно-океанических хребтах близко к поверхности подходят по-

роды мантии. Мощность осадочного слоя 1 — 2 км, базальтовый

слой в рифтовых долинах выклинивается.

Существуют понятия «земная кора» и «литосфера». Литосфе-

ра — каменная оболочка Земли, образованная земной корой и

частью верхней мантии. Мощность ее составляет 150 — 200 км,

ограничена астеносферой. Только верхняя часть литосферы на-

зывается земной корой.

Мантия по объему составляет 83 % объема Земли и 68 % ее

массы. Плотность вещества возрастает до 5,7 г/см3. На границе с ядром

температура увеличивается до 3800 °С, давление — до 1,4- 10й Па.

Выделяют верхнюю мантию до глубины 900 км и нижнюю — до

2900 км. В верхней мантии на глубине 150 — 200 км присутствует

астеносферный слой. Астеносфера (греч. asthenes — слабый) — слой

пониженной твердости и прочности в верхней мантии Земли. Ас-

теносфера — основной источник магмы, в ней располагаются

очаги питания вулканов и происходит перемещение литосферных

плит.

Ядро занимает 16% объема и 31% массы планеты. Температура в

нем достигает 5000 °С, давление — 37-1011 Па, плотность — 16 г/см3.

58

Ядро делится на внешнее, до глубины 5100 км, и внутреннее.

Внешнее ядро — расплавленное, состоит из железа или металли-

зованных силикатов, внутреннее — твердое, железоникелевое.

От плотности вещества зависит масса небесного тела, масса

определяет размеры Земли и силу тяжести. Наша планета имеет

достаточные размеры и силу тяжести, она удержала гидросферу и

атмосферу. В ядре Земли происходит металлизация вещества, обус-

ловливая образование электрических токов и магнитосферы.

Форма Земли

Первые представления о форме и размерах Земли появились в

Древней Греции. Пифагор (VI в. до н.э.) и его ученики провоз-

гласили Землю шаром, считая, что это самая идеальная фигура.

Шарообразную форму Земли Аристотель (IV в. до н.э.) доказы-

вал лунными затмениями, изменением звездного неба при дви-

жении по меридиану и расширением горизонта при подъеме.

Эратосфен (III в. до н.э.) впервые произвел измерение длины

меридиана. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в Си-

ене (Асуан) Солнце освещает дно самых глубоких колодцев, сле-

довательно, стоит в зените. В Александрии Солнце в это время

отстоит от зенита на угол 7° 12', что составляет Vso часть окруж-

ности. Измерив расстояние между Сиеной и Александрией и ум-

ножив на пятьдесят, Эратосфен вычислил длину меридиана Зем-

ли, а следовательно, и радиус Земли. Полученные им размеры.

расходятся с результатами современных вычислений менее чем

на 25 км.

В конце XVII в. благодаря работам И. Ньютона возникло пред-

положение, что Земля ввиду осевого вращения должна быть сжа-

та у полюсов. Сжатие — это отношение разности наибольшего

радиуса и наименьшего к наибольшему радиусу: (а - Ь)/а. Земля в

первом приближении — эллипсоид вращения, у нее экваториаль-

ный радиус (а) больше полярного (Ъ) на 21,36 км. На вращаю-

щейся Земле действуют силы притяжения и центробежная, вели-

чина и направление силы тяжести зависят от сложения этих сил.

На полюсе центробежная сила равна нулю, поэтому сила тяжести

равна силе притяжения и величина ее самая большая. На экваторе

возрастает центробежная сила и уменьшается сила тяжести. Сила

тяжести на полюсе на 0,6 % больше, чем на экваторе. Равнодей-

ствующая силы притяжения и центробежной силы — сила тяжес-

ти — направлена к экватору. Под ее влиянием массы планеты пе-

ремещаются к экватору и Земля приобретает форму эллипсоида.

Подтверждением этого теоретического положения послужил та-

кой факт. В 1672 г. из Франции в Кайенну (Гвиана) для изучения

Марса в год Великого противостояния был направлен астроном

Ж. Рише. Он взял с собой часы, маятник которых отбивал секун-

ды, т.е. период качания маятника был равен одной секунде. В Кай-

енне часы стали отставать и длину маятника пришлось укоротить.

В Париже часы начали спешить. Замедление качания маятника при

перемещении его из умеренных широт в экваториальные И. Нью-

тон объяснил уменьшением силы тяжести из-за увеличения цен-

тробежной силы.

Для измерения длины дуги 1° меридиана Французская ака-

демия наук в XIX в. отправила две экспедиции: одну — к Север-

ному полярному кругу, другую — в экваториальные районы. Из-

мерения позволили рассчитать длину дуги Г меридиана у по-

люса и экватора: у полюса она оказалась равной 111,7 км, на

экваторе — 110,6 км.

Истинная фигура не полностью соответствует эллипсоиду вра-

щения. Эллипсоид вращения — фигура правильная, возникающая

при вращении тела, имеющего однородное строение чнедр. Уро-

венная поверхность отличается от поверхности эллипсоида на 50—

60 м. В 1873 г. немецкий ученый И. Листинг ввел понятие «геоид».

Геоид — фигура Земли, ограниченная уровенной поверхнос-

тью, совпадающей с поверхностью спокойной воды в океане, про-

долженной под материками так, чтобы отвесная линия в любой

точке была перпендикулярна этой поверхности.

Работы по вычислению размеров Земли, выполненные под ру-

ководством Ф.Н.Красовского (1940—1946), показали, что геоид

близок к трехосному эллипсоиду вращения. У Земли один эквато-

риальный радиус больше другого на 213 м. Дальше всего отстоят

от экватора участки вдоль меридиана — 15° в.д. — 165° з.д., мери-

диан малой оси — 105° в.д. — 75° з.д.

В последние годы при анализе космических снимков выяснили,

что северный полярный радиус больше южного на 30 —100 м, сле-

довательно, Земля имеет форму кардиоида. В России в 1990 г. при-

няты параметры Земли (ПЗ-90), они по основным параметрам

близки к размерам эллипсоида Красовского. Многочисленные

спутниковые данные уточнили фактические размеры и форму

Земли:

средний экваториальный радиус 6378,14 км;

средний полярный радиус 6356,78 км;

полярное сжатие УУ^з (21,36 км);

экваториальное сжатие 1/зоооо (213 м);

длина меридиана 40 008,5 км;

длина экватора 40075,7 км;

площадь поверхности Земли 510 млн км2.

К доказательствам шарообразности Земли относятся снимки

из космоса, лунные затмения и градусные измерения планеты.

Небольшие колебания длины дуги 1° в целом позволяют гово-

рить, что Земля имеет близкую к шару форму. Доказательства ша-

рообразности Земли, сформулированные в древности: постепен-

ное появление предметов из-за горизонта, расширение дальности

видимости при подъеме, изменение вида звездного неба при дви-

жении по меридиану, кругосветные путешествия — говорят толь-

ко о выпуклости Земли.

Географическое значение формы и размеров Земли заключает-

ся в том, что ее шарообразная форма обусловливает закономер-

ное изменение угла падения солнечных лучей от экватора к полю-

сам. Образуется главная географическая закономерность — геогра-

фическая зональность компонентов и комплексов географиче-

ской оболочки.

Шаровая фигура при минимальном объеме концентрирует мак-

симальную массу материи. Вещество планеты сжимается, внутри

формируется центральное ядро и оболочки. Оболочечное строе-

ние Земли — одно из самых фундаментальных ее свойств. Сфери-

ческая форма оболочек, в том числе и географической, обуслов-

ливает бесконечность и единство пространства. Отклонение ис-

тинной формы Земли (геоид) от эллиптической обусловливает

стремление вещества Земли растечься, чтобы приобрести фигуру

равновесия. В результате на земной поверхности возникают секто-

ры с тенденцией к опусканию и поднятию, между ними форми-

руются зоны разломов. Образование системы Африкано-Азиат-

ских разломов, очевидно, является примером таких тенденций.

В настоящее время из-за замедления вращения Земли фигура пла-

неты стремится приблизиться к форме шара. В результате начина-

ется переток земного вещества к полюсам и активизация текто-

нических движений.

30. Движение Земли и их следствия. Отклоняющее действие вращения 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.     1.     При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании фигуры планеты и тем самым уменьшает силу притяжения.

2.     2.     Происходит смена дня и ночи.

3.     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.     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). 

Движение Земли вокруг Солнца. Путь Земли вокруг Солнца называется орбитой. Орбита Земли – это эллипс, близкий к окружности. Ее длина составляет более 930 млн. км. Полный оборот Земля осуществляет за 365 суток 6 часов и 9 минут. Этот промежуток называют звездным годом. Ось вращения Земли наклонена к орбите под углом 66,5 градусов, это явление способствует смене времен года. Наклон земной оси к плоскости орбиты и сохранение ее ориентировки в пространстве обуславливает различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступлении тепла на земную поверхность, а также влияет на неодинаковую продолжительность дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора. 22 июня земная ось обращена северным концом к Солнцу, и этот день называется днем летнего солнцестояния. Солнечные лучи падают отвесно на параллель 23 градусов и 5 минут северной широты. Все параллели севернее экватора до 66 градуса 5 минут северной широты освящены большую часть суток, на этих широтах день длиннее ночи. Севернее 66 градуса территория полностью освящена Солнцем и здесь наблюдается полярный день. В это же время на Южном полюсе господствует полярная ночь. 22 декабря земная ось уже южным концом обращена к Солнцу. Этот день называется днем зимнего солнцестояния, когда лучи Солнца почти отвесно падают на параллель 23 градуса 5 минут южной широты. Южнее 66 градусов 5 минут южной широты наблюдается полярный день, следовательно, в районе Северного полюса – полярная ночь. 21 марта и 23 сентября – дни весеннего и осеннего равноденствия. В это время оба полушария освящаются равномерно, день равен ночи. Солнечные лучи отвесно падают на экватор.

Со сменой времен года связана сезонная ритмичность в природе. Она проявляется в изменении температуры, влажности воздуха и многих других метеорологических показателе в режиме водоемов, в жизни растений и животных. В результате годового движения Земли и наклона оси ее вращения к плоскости орбиты на нашей планете появились 5 основных поясов освещения: жаркий, два умеренных и два холодных. Солнце и Луна вызывают не только приливы в водной оболочке Земли, но и на суше. Под их влиянием даже твердая Земля несколько удлиняется – до 30 см. земля в свою очередь вытягивает Луну на 40 см. Взаимное расположение Солнца и Луны меняет величину приливов. Если приливные действия Солнца и Луны складываются (во время полнолуния и новолуния), то приливы на Земле большие, если они действуют под прямым углом, когда Луна находится в первой или третьей четверти, по приливы существенно меньше. Из-за приливных сил возникает сила трения, замедляющая вращение Земли вокруг оси, т.е. удлиняющая наши сутки.