1. Положение земли в солнечной системе и космическом пространстве. Климат земли.

Земля - планета Солнечной системы. Движение Земли по орбите. Вам известно, что вокруг Солнца, включая Землю, вращаются 9 крупных небесных тел. Это - планеты (по-гречески планета означает блуждающая).  Путь вращения планет вокруг Солнца называется орбитой (по-латыни орбита - след, путь).  Самая близко вращающаяся планета к Солнцу - Меркурий, затем проходят орбиты Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона (рис. 6).  Вращение Земли и других планет по замкнутому кругу зависит от силы притяжения Солнца.  Чтобы понять это, к длинной веревке привяжите железное кольцо и прокрутите над головой. При вращении веревка, натягиваясь, держит кольцо, а если отпустить веревку, то она улетает в сторону. Примерно таким образом Солнце притягивает к себе планеты. Но если вдруг исчезнет сила притяжения Солнца, то Земля со скоростью 30 км в секунду улетела бы в мировое пространство.  Возникает вопрос, если Солнце сильно притягивает планеты, то почему они не па­дают на него? Здесь нам нужно вспомнить, что тела, движущиеся с большой скоростью, всегда стараются сохранить направление движения (это было видно на примере кольца, вращающегося на веревке).  Таким образом, во-первых, за счет силы притяжения Солнца, во- вторых, из-за стремления тел сохранить направление движения при большой скорости, Земля, как и другие планеты, равномерно движется вдоль своей орбиты.  В Солнечную систему, кроме 9 планет, входит много других малых тел. Это астероиды, кометы и метеоры.  Астероиды (по-гречески астероид - звезде подобный) вращаются вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Поперечник самого крупного из них около 800 км, а самого маленького - достигает десятков метров. Астероид не виден невооруженным глазом, а в телескопе между звездами можно увидеть перемещающуюся бледноватую звездочку.  Кометы (по-гречески кометос - волосатая [звезда]) вращаются вокруг Солнца по вытянутой орбите. Поэтому они то приближаются к Солнцу, то отдаляются от него. В связи с этим путь комет пересекается с орбитами планет. Голова комет состоит из смеси пыли, твердых обломков пород и «замороженных» газов. Когда они приближаются к Солнцу, «замороженные» газы испаряются и выталкиваются солнечным теплом. Тогда-то и появляется длинный-предлинный развивающийся хвост.  Meтеоры (по-гречески метеор - парящий в воздухе) - мел­кие твердые частицы (метеорные тела), с большой скоростью втор­гающиеся в воздушный слой Земли. При соприкосновении с воздухом они сильно нагреваются и загораются, искрясь. В народе их называют «падающими звездами». Некоторые наиболее крупные метеорные тела, не успевая сгореть полностью, падают на Землю. Их называютметеоритами. Метеорные тела образуются из распавшихся астероидов и обломков комет.

Положение Земли в Солнечной системе и ее значение. Земля вращается вокруг Солнца в среднем на расстоянии 150 млн. км. Среди всех планет Солнечной системы лишь на Земле развита жизнь, что напрямую связано с ее месторасположением на таком расстоянии.  Ученые считают, что необходимое для существования жизни количество солнечного тепла имеется только в пространстве между орбитами Венеры и Марса. По сравнению с Землей орбита Венеры расположена к Солнцу на 40 млн. км ближе, а Марс, наоборот, на 78 млн. км дальше.  Если сравнивать в масштабе Солнечной системы, то это небольшая разница. Поэтому люди надеялись на существование на этих планетах хоть какой-нибудь жизни. Однако космические исследования показали обратное. Отправленные на Марс и на Венеру космические приборы определили, что там нет необходимых для жизни условий.  На поверхности Венеры температура поднимается до +500° С, а 97% атмосферы состоит из вредного для жизни углекислого газа. Слой атмосферы на Марсе очень тонкий и полностью состоит из углекислого газа и не удерживает солнечное тепло. Поэтому поверхность Марса холодная. Только в некоторых более благоприятных местах планеты температура поднимается до +16° С, а в остальных местах - все время ниже 0° С. От такого холода не только вода, но и углекислый газ, составляющий большую часть атмосферы, находит­ся в твердом состоянии. При таких условиях, как известно, даже микроорганизмы не могут существовать.

Таким образом, Земля - единственная планета Солнечной системы, на которой возникла жизнь. Причиной этого стало ее месторасположение в Солнечной системе (расстояние от Солнца), наличие толстого атмосферного слоя, время вращения вокруг своей оси и ряд других условий

Положение земли в космическом пространстве

Земля, как и все небесные тела, находится в постоянном движении. Ее траектория очень сложна. Чтобы понять этот процесс, разложим его на несколько простых движений, которые в сумме дадут нам четкую картину динамики движения планеты.

Важнейшими видами движений, на которые делится весь процесс перемещения Земли в космосе, являются вращение планеты вокруг оси, прецессия и обращение вокруг Солнца. Каждое из этих движений в совокупности с общими характеристиками на шей планеты (среди которых основная - наклон оси вращения) по-своему влияет на климат и условия жизни на Земле, а также на возможность астрономических наблюдений. Рассмотрим особенности каждого вида движения и их наиболее важные последствия.

Вращение и прецессия

Земля вращается вокруг оси, проходящей сквозь Северный и Южный географические полюсы. Земная ось - воображаемая линия, пересекающая две точки поверхности и указывающая в направлении Полярной звезды, а созвездия Малой Медведицы77. Это направление постоянно для довольно продолжительного отрезка времени, но из-за прецессии оно меняется с течением тысячелетий. Подобно оси вращения волчка, земная ось описывает полный конус, но у нее на это уходит 26000 лет. Этот процесс влияет на смещение точки у66, которая в свою очередь описывает полный круг вокруг эклиптики. Ось вращения наклонена к эклиптике, то есть к плоскости, в которой происходит годичное обращение, под углом 66°33; этот угол наклона сохраняется в процессе всего вращения.

Земля - твердое тело, поэтому ее угловая скорость одинакова для всех точек поверхности (360724 ч = 15 град/ч), за исключением полюсов. За одни сутки каждая точка совершает полный оборот (360°), а ее перемещение зависит от широты (обозначаемой буквой (р).

Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека

Как утверждают учёные НАСА, вопреки распространённым представлениям, при попадании в открытый космос без защитного скафандра человек не замёрзнет, не взорвётся и мгновенно не потеряет сознание, его кровь не закипит. Вместо этого настанет быстрая смерть от недостатка кислорода. Кроме того, со слизистых оболочек организма (язык, глаза, лёгкие) начнёт быстро испаряться вода. Некоторые другие проблемы — декомпрессионная болезнь, солнечные ожоги незащищённых участков кожи и поражение подкожных тканей — начнут сказываться уже через 10 секунд. В какой-то момент человек потеряет сознание из-за нехватки кислорода. Смерть может наступить примерно через 1-2 минуты, хотя точно это неизвестно. Тем не менее, если не задерживать дыхание в лёгких (попытка задержки приведёт к баротравме), то 30-60 секунд пребывания в открытом космосе не вызовут каких-либо необратимых повреждений человеческого организма.^[5]

В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд — примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.

Журнал «Aviation Week and Space Technology» 13 февраля 1995 г. опубликовал письмо, в котором рассказывалось об инциденте, произошедшем 16 августа 1960 года во время подъёма стратостата с открытой гондолой на высоту 19,5 миль для совершения рекордного прыжка с парашютом. Правая рука пилота оказалась разгерметизирована, однако он решил продолжить подъём. Рука, как и можно было ожидать, испытывала крайне болезненные ощущения, и ею нельзя было пользоваться. Однако при возвращении пилота в более плотные слои атмосферы состояние руки вернулось в норму.

Климат земли

Климат непостоянен не только в пространстве, но и во времени. Это связано с изменениями размеров материков и океанов, состава атмосферы в геологической истории планеты, а также с разными астрономическими причинами, например с изменениями во вращении Земли вокруг Солнца или с колебаниями солнечной активности.

На формирование климата Земли оказывают влияние три глобальных процесса: теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы. Они тесно связаны между собой и воздействуют друг на друга. Климат каждой конкретной территории формируется под воздействием географических факторов: географической широты, высоты над уровнем моря, распределения воды и суши, рельефа, характера подстилающей поверхности, океанических течений, растительности, снежного и ледяного покрова. В последнее время к этим факторам добавилась хозяйственная деятельность человека.

В зависимости от свойств земной поверхности на одной и той же территории нередко наблюдаются его небольшие изменения. Например, над расположенными по соседству пашней и лесом климатические условия неодинаковы. То есть внутри одного типа климата формируются участки с разным микроклиматом.

Климатические условия на Земле очень разнообразны из-за сочетания различных климатообразующих факторов. Существует несколько научных классификаций типов климатов Земли. Согласно классификации, предложенной Б.П. Алисовым, выделяется семь основных климатических поясов — экваториальный, два тропических, два умеренных и два полярных. В этих поясах климат образуется под воздействием воздушных масс одного типа. Между основными поясами располагаются шесть переходных поясов, характеризующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Например, в субтропических поясах летом господствует тропический воздух, а зимой — воздух умеренных широт - прим. от geoglobus.ru. Границы поясов определяют по среднему положению атмосферных фронтов между основными типами воздушных масс, а в каждом из широтных поясов различают четыре подтипа климата: материковый, океанический, климат западных берегов и климат восточных берегов. Материковый климат складывается под влиянием воздушных масс, образовавшихся на суше, а океанический создают воздушные массы, сформировавшиеся над океаном.

Экваториальный климатический пояс на карте климатических поясов отмечен красным цветом. Здесь весь год господствуют экваториальные воздушные массы, а температура воздуха неизменна (+24... +28 °С). Постоянные ветры пассаты, формирующиеся над океаном, приносят обильные осадки, годовая сумма которых в среднем составляет от 1000 до 3000 мм, а на наветренных склонах гор достигает 6000 мм. Количество осадков превышает испарение. В условиях жаркого и влажного климата произрастают густые экваториальные леса.

Тропический климатический пояс протянулся двумя широкими полосами вдоль Северного и Южного тропиков Земли. В его пределах выделяют области с материковым и океаническим климатом. В районах с материковым тропическим климатом жаркое (до + 40 °С) лето и прохладная зима (+15 °С), облачность невелика и осадков выпадает мало (менее 250 мм). Это районы тропических пустынь, таких как Сахара, Аравийская пустыня, пустыни Австралии и др. Океанический тропический климат похож на экваториальный, но отличается от него перепадами температур по сезонам года. Лето над океанами тёплое (+20... +27 °С), а зима прохладная (+10... +15 °С). Облачность в этих районах велика, но осадков выпадает немного, ливни характерны лишь для тропических циклонов.

Умеренный климатический пояс располагается двумя полосами в Северном и Южном полушариях (от 40—45° с. и ю. широты почти до полярных кругов). В его пределах ярко выражены области с морским и континентальным климатом. Весь год в этом поясе господствуют умеренные воздушные массы и отчетливо проявляются различия по сезонам года - прим. от geoglobus.ru. Морской умеренный климат формируется на окраинах материков. В областях низкого давления зарождается большое количество циклонов. Лето прохладное (до +20 °С), а зима тёплая ( от +5 °С), осадков выпадает от 500 до 1000 мм. Континентальный умеренный климат господствует в центральных районах материков, лето здесь жаркое (+26 °С), а зима холодная (до -24 °С), средняя норма осадков от 200 до 450 мм.

Арктический и антарктический климатические пояса — самые холодные районы планеты. Несколько месяцев в году Солнце не показывается над горизонтом — стоит полярная ночь, а летом устанавливается полярный день. Весь год здесь находится область повышенного давления, преобладают восточные ветры. Облаков почти не бывает, и осадков выпадает очень мало. В Арктике средние зимние температуры от -40 °С зимой до 0 °С летом. В центральных районах Антарктиды среднегодовые температуры -50... -60 °С, на побережье теплее -10 °С.