Jorden laver mange bevægelser på samme tid. I geografi er det sædvanligt at tage højde for og analysere tre af dem: orbital bevægelse, daglig rotation og bevægelsen af ​​Jord-Måne-systemet.

Observationer, der er blevet udført i mange årtier på stationerne i International Earth Pole Motion Service (indtil 1961 blev det kaldt International Latitude Service; det blev oprettet i 1899), samt 20-års målinger ved hjælp af geodætiske satellitter, indikerer, at planetens krop, såvel som dette betyder, at Jordens geografiske akse afviger fra dens rotationsakse (uvariabel i rummet, hvis præcession og nutation ikke tages i betragtning) med en hastighed på omkring 10 cm/år, dvs med omkring 1° på 1 million år. Imidlertid er estimater af sand forskydning på millioner af år meget usikre. Det antages, at under den kenozoiske epoke (de sidste 65 Ma) var denne afdrift omkring 10°, og i de sidste 10 Ma når dens hastighed 0,5° pr. 1 Ma.

I universet danner himmellegemer systemer af varierende kompleksitet. For eksempel danner planeten Jorden med satellitten Månen et system. Det er en del af et større system - Solen, dannet af Solen og himmellegemer, der bevæger sig rundt om den - planeter, asteroider, satellitter, kometer. Solsystemet er til gengæld en del af galaksen. Galakser danner endnu mere komplekse systemer - galaksehobe. Det mest grandiose stjernesystem, der består af mange galakser - Metagalaksen - den del af universet, der er synlig ved hjælp af instrumenter. Ifølge moderne koncepter har den en diameter på omkring 100 millioner lysår, universets alder er 15 milliarder år, den omfatter 10 22 stjerner.

Vores galakse kan tilskrives antallet af svagt interagerende galakser. Den oplever gravitationspåvirkning fra tætte satellitter - de store og små magellanske skyer. Påvirkningen fra vores galakse er lidt stærkere, og gradvist bliver de magellanske skyer ødelagt. Om et par milliarder år vil de magellanske skyer komme ind i vores system og smelte sammen med det.

Afstanden fra solsystemet til galaksens centrum er 23-28 tusinde lysår. Solen er placeret i periferien af ​​galaksen, uden for spiralarmene. Denne omstændighed er meget gunstig for Jorden: den er placeret i en relativt stille del af galaksen og har ikke været påvirket af kosmiske katastrofer i milliarder af år.

Det galaktiske år - tidsintervallet mellem to på hinanden følgende passager i solsystemet gennem kredsløbet tættest på galaksens centrum - er 200-220 millioner år, det vil sige tæt på varigheden af ​​en geologisk cyklus.

Epoker af bjergbygning - intervaller i jordens historie, karakteriseret ved intense tektoniske bevægelser, som et resultat af hvilke stenlag blev knust i folder, der blev dannet fejl i jordskorpen, bjerge blev dannet:

• - Baikal (Proterozoikum og Paleozoikum);
• - Caledonsk, Hercynian (palæozoikum æra);
• - Cimmerian (Mesozoikum æra);
• - Alpine (Kenozoikum).

De bjerge, der er opstået i geologisk nyere epoker af bjergbygning, har et skarpt dissekeret relief, stor højde; mere gamle bjerge - sænket, ødelagt, nogle gange fuldstændig ødelagt.

Omkring Solen bevæger Jorden sig i en bane, der er lidt anderledes end en cirkel. Solen er placeret i et af brændpunkterne i Jordens elliptiske bane, som følge heraf, at afstanden mellem Jorden og Solen ændrer sig ubetydeligt i løbet af året. Den semi-hovedakse i Jordens kredsløb, svarende til 149,6 millioner km, tages som en enhed, når man måler afstande i solsystemet. Hastigheden af ​​Jordens bevægelse i kredsløb er jo højere, jo mindre radiusvektor (afstanden fra Jorden til Solen). Jorden er i perihel i begyndelsen af ​​januar, derfor er dens kredsløbsbevægelse hurtigere, så vinterhalvåret på den nordlige halvkugle er kortere end på den sydlige.

Under påvirkning af tiltrækningen af ​​andre planeter ændres positionen af ​​jordens baneplan såvel som dens form langsomt over millioner af år: ekliptikkens hældning er fra 0 til 2,9 °, og excentriciteten er fra 0 til 0,067.

Jordens akse hælder i forhold til banens plan og danner en vinkel med den svarende til 66 ° 33 ". I bevægelsesprocessen bevæger aksen sig fremad, så 4 karakteristiske punkter vises på banen. På dagene af jævndøgnene, radiusvektoren er i ækvatorplanet, og lysdelelinjen deler alle paralleller på midten. På grund af dette falder solens stråler ved ækvator lodret ved middagstid og på hele kloden er dag lig med nat (ved polerne er der en ændring af dag og nat). og radius-vektor for kredsløbet) i en vinkel på 23° 27". Solen er i dette øjeblik i zenit over en af ​​troperne. Skelne mellem sommer- og vintersolhverv

På grund af den ellipsoide bane og hældningen af ​​jordens akse til planet v I gennemsnit med 23 ° 30 "bevæger jordens akse sig i Jordens krop og beskriver en kegle. Til gengæld manifesterer dette sig i en periodisk ændring i hældningsvinklen af ​​den mørke akse til ekliptika i området 22 °.068-24.568 (ifølge beregningerne af Sh. G. Sharaf og N.A. Budnikova); for den moderne æra er hældningsvinklen 23° 27" 08" (som defineret i 1900). Af samme grund bevæger skæringslinjen mellem ækvatorplanet og ekliptikaplanet, som jævndøgnene ligger på, sig i retning af Jordens bevægelse i kredsløb, på grund af hvilken det tropiske år er kortere end det sideriske ( sol). Et tropisk år er længden af ​​tid i dage mellem to på hinanden følgende passager af Jorden gennem forårsjævndøgn i kredsløb (eller mellem to på hinanden følgende forårsjævndøgn). Det tidsrum, hvor jordens akse beskriver en fuld kegle, kaldes den præcessionelle rytme (25.735 tropiske år). På grund af præcession forskydes forårsjævndøgnpunktet mod Solens kredsløbsbevægelse - den såkaldte præcession af jævndøgn (med omkring 20 minutter om året). Sammen med den præcessionelle rytme (26 tusind år) skyldes mindst to yderligere rytmer (41 og 200 tusind år) Jordens interaktion med Månen og Solen.

Da kontrasten i indstrømningen af ​​solvarme til forskellige breddegrader (jo større vinkel, jo lavere kontrast), samt sværhedsgraden af ​​årets årstider (jo større vinkel, jo mere udtalt er årstiderne), præcessionen og andre forstyrrelser af Jordens bevægelse forårsager periodiske ændringer i modtagelsesmåden for solstråling på hver breddegrad.

I palæogeografi bruges dette til at forklare rytmiske klimaændringer, som især er forbundet med glaciale epoker (navnene er givet efter den alpine glaciationsskala): gunz (I-590, II-565), mindel (I- 476, II-435), riss (I-230, II-187), wurm (I-115, II-72, III-25 tusind år siden).

Jordens daglige rotation opstår omkring en akse, som på grund af den gyroskopiske effekt har en tendens til at holde en konstant position i rummet. Jordens rotation er ensartet. Tidsintervallet mellem successive passager af meridianplanet for et givet punkt gennem Solens centrum kaldes en soldag. Jorden roterer mod uret set fra Nordpolen.

I dette tilfælde er rotationsvinkelhastigheden, dvs. den vinkel, som ethvert punkt på jordens overflade roterer med, den samme og beløber sig til 15 ° i timen. Den lineære hastighed afhænger af breddegraden: ved ækvator er den størst - 464 m/s, og de geografiske poler er faste.

Det fysiske bevis på Jordens aksiale rotation er også målingerne af 1° meridianbuen, som beviser Jordens kompression ved polerne, som kun er karakteristisk for roterende legemer. Også karakteristisk er afvigelsen af ​​faldende kroppe fra lodlinjen på alle breddegrader, undtagen polerne. Årsagen til denne afvigelse skyldes bevarelsen ved inerti af en større lineær hastighed i en højde sammenlignet med jordens overflade. Faldende genstande afbøjes mod øst, fordi Jorden roterer fra vest til øst. Størrelsen af ​​afvigelsen er maksimal ved ækvator. Ved polerne betjenes kroppene lodret, uden at afvige fra jordens akses retning.

De geografiske konsekvenser af Jordens daglige rotation er:

1. Ændringen af ​​dag og nat, det vil sige ændringen i løbet af dagen i Solens position i forhold til horisontplanet for et givet punkt. Denne ændring er forbundet med solstrålingens daglige rytme, hvis intensitet afhænger af vinklen på jordens akse, rytmerne for opvarmning og afkøling, lokal luftcirkulation og levende organismers vitale aktivitet.

Skiftet af dag og nat skaber daglig rytme i levende og livløs natur. Dagsrytmen er forbundet med lys- og temperaturforhold. Det daglige temperaturforløb, dag- og nattebrise osv. er velkendte Dagsrytmen kommer meget tydeligt til udtryk i dyrelivet. Det er kendt, at fotosyntese kun er mulig i løbet af dagen (i nærværelse af sollys), at mange planter åbner deres blomster på forskellige tidspunkter. I henhold til tidspunktet for manifestation af aktivitet kan dyr opdeles i natlige og daglige: de fleste af dem er vågne i løbet af dagen, men mange (ugler, flagermus, natsommerfugle) er i nattens mørke. Menneskelivet forløber også i en daglig rytme.

• 2. Rotationsaksen, polerne og ækvator er grundlaget for det geografiske koordinatsystem. Ækvator fungerer som et symmetriplan, i forhold til hvilket lysbåndene er placeret, mængden af ​​solstråling og andre vigtige parametre ændres. Coriolis-kraftens retning afhænger af halvkuglen (nordlige og sydlige), og dens størrelse afhænger af breddegraden; stængerne deltager ikke i den daglige rotation.
• 3. Deformation af jordens figur - oblateness fra polerne (polær kompression), forbundet med en stigning i centrifugalkraften fra polerne til ækvator. Kompressionen af ​​vores planet ved polerne er resultatet af dens aksiale rotation. Tidligere, da Jorden roterede med en højere hastighed, var den polære sammentrækning mere signifikant. Et fald i den ækvatoriale radius og en stigning i den polære blev ledsaget af tektoniske deformationer af jordskorpen (forkastninger, folder) og en omstrukturering af jordens makrorelief.
• 4. Eksistensen af ​​Coriolis-kraften (geostrofisk eller roterende). Coriolis-kraften virker kun på bevægelige kroppe, er proportional med deres masse og bevægelseshastighed og afhænger af den breddegrad, hvor punktet er placeret. Jo større vinkelhastigheden er, jo større er Coriolis-kraften (dvs. med forlængelsen af ​​dagen på grund af virkningen af ​​tidevandsfriktion, aftager Coriolis-kraften). Den sidste faktor er kun vigtig i det sekulære aspekt; i korte perioder antages vinkelhastigheden at være konstant.

Fig.2.2

Jordens aksiale rotation forårsager afvigelsen af ​​kroppe, der bevæger sig vandret (vind, floder, havstrømme osv.) fra deres oprindelige retninger: på den nordlige halvkugle - til højre, på den sydlige halvkugle - til venstre. Ifølge loven om inerti stræber ethvert bevægeligt legeme efter at holde retningen og hastigheden af ​​sin bevægelse i rummet uændret. Afvigelse er resultatet af, at kroppen er involveret i både translationelle og roterende (fra vest til øst) bevægelser. Ved ækvator, hvor meridianerne er parallelle med hinanden, ændres deres retning i verdensrummet ikke under rotation, og afvigelsen er nul. Til polerne stiger afvigelsen og bliver den største ved polerne, da hver meridian der ændrer retningen af ​​sin bevægelse med 360 ° om dagen. Coriolis-kraften beregnes ved formlen:

hvor F er Coriolis-kraften,

m er massen af ​​det bevægelige legeme,

u er vinkelhastigheden af ​​jordens rotation,

v er hastigheden af ​​det bevægelige legeme,

c - geografisk breddegrad.

Manifestationen af ​​Coriolis-kraften i naturlige processer er meget forskelligartet. Det er på grund af det, at hvirvler af forskellige skalaer opstår i atmosfæren, herunder cykloner og anticykloner, vinde og havstrømme afviger fra gradientretningen, hvilket påvirker klimaet og derigennem naturlig zonalitet og regionalitet, asymmetrien af ​​store floddale er forbundet med det. Ifølge Baer-Babinet-loven, ifølge hvilken floderne, der flyder på sletterne på den nordlige halvkugle, skyller de højre breder væk, og på den sydlige - venstre, hvilket forårsager asymmetrien i dalenes skråninger. Den er baseret på Coriolis-loven, ifølge hvilken ethvert legeme, der bevæger sig vandret nær Jordens overflade, uanset bevægelsesretningen, afviger til højre på den nordlige halvkugle og til venstre på den sydlige halvkugle pga. Jordens rotation fra vest til øst.

Jordens rotation omkring sin akse kommer til udtryk i mange fænomener på dens overflade. For eksempel blæser passatvindene (konstante vinde i de tropiske områder på begge halvkugler, der blæser mod ækvator), på grund af Jordens rotation fra vest til øst, fra nordøst på den nordlige halvkugle og fra sydøst på den sydlige halvkugle. halvkugle; på den nordlige halvkugle skylles floders højre bred, på den sydlige - venstre; når en cyklon bevæger sig fra syd til nord, afviger dens vej mod øst, og så videre.

-en) b)

Ris. 12 : Foucault pendul. EN er pendulets svingplan.

Men den mest åbenlyse konsekvens af Jordens rotation er eksperimentet med et fysisk pendul, som først blev iscenesat af fysikeren Foucault i 1851.

Foucaults erfaring er baseret på et frit penduls egenskab til at holde retningen af ​​planet for dets svingninger uændret i rummet, hvis ingen kraft virker på det, undtagen tyngdekraften. Lad Foucault pendulet være ophængt ved Jordens nordpol og svinge på et tidspunkt i planet for en bestemt meridian l(fig.12, -en). Efter nogen tid vil det for en iagttager, der er forbundet med jordens overflade og ikke bemærker dens rotation, se ud til, at planet for pendulets svingninger konstant skifter i retningen fra øst til vest, "bag solen", dvs. med uret (fig. 12, 6 ). Men da pendulets svingplan ikke vilkårligt kan ændre sin retning, må vi indrømme, at Jorden i virkeligheden drejer under det i retningen fra vest til øst. På én siderisk dag vil pendulets svingningsplan foretage en fuldstændig omdrejning i forhold til Jordens overflade med en vinkelhastighed w= 15° pr. siderisk time. Ved Jordens sydpol vil pendulet også lave en omdrejning på 24 sideriske timer, men mod uret.

Fig 13.

Hvis pendulet er ophængt på jordens ækvator, og dets svingplan er orienteret i ækvatorplanet, dvs. i en ret vinkel på meridianen l(Fig. 12), så vil iagttageren ikke bemærke forskydningen af ​​planet af hans svingninger i forhold til terrestriske objekter, dvs. den vil fremstå stationær og forblive vinkelret på meridianen. Resultatet vil ikke ændre sig, hvis pendulet ved ækvator svinger i et andet plan. Det siges normalt, at ved ækvator er rotationsperioden for Foucault-pendulets svingningsplan uendelig stor.

Hvis Foucault pendulet er hængt på breddegrad j, så vil dens svingninger forekomme i et lodret plan for et givet sted på Jorden.

På grund af Jordens rotation vil det se ud for iagttageren, at pendulets svingningsplan roterer omkring lodret på dette sted. Vinkelhastigheden af ​​denne rotation w j er lig med projektionen af ​​vektoren af ​​vinkelhastigheden for Jordens rotation w på lodret på det givne sted O(fig. 13), dvs.

w j --= w sin j= 15°sin j.

Således er vinklen for tilsyneladende rotation af pendulets svingningsplan i forhold til Jordens overflade proportional med sinus af geografisk bredde.

Foucault iscenesatte sin oplevelse ved at hænge et pendul under kuplen på Pantheon i Paris. Pendulets længde var 67 m, linsevægt - 28 kg. I 1931, i Leningrad, i bygningen af ​​St. Isaac's Cathedral, et pendul med en længde på 93 m og vejer 54 kg. Oscillationsamplituden af ​​dette pendul er 5 m, perioden er omkring 20 sekunder. Spidsen af ​​hans linse, med hver efterfølgende tilbagevenden til en af ​​yderpositionerne, flyttes til siden med 6 mm. Således kan du på 1-2 minutter sikre dig, at Jorden virkelig drejer rundt om sin akse.

Ris. 14

Den anden konsekvens af Jordens rotation (men mindre indlysende) er afbøjningen af ​​faldende kroppe mod øst. Denne erfaring er baseret på det faktum, at jo længere et punkt er fra Jordens rotationsakse, jo større er dets lineære hastighed, hvormed det bevæger sig fra vest til øst på grund af Jordens rotation. Derfor toppen af ​​det høje tårn V bevæger sig mod øst med en større lineær hastighed end sin base O(Fig. 14). Bevægelsen af ​​et legeme, der frit falder fra toppen af ​​tårnet, vil ske under påvirkning af Jordens tyngdekraft med den indledende hastighed af toppen af ​​tårnet. Følgelig vil legemet, før det falder til Jorden, bevæge sig langs en ellipse, og selvom hastigheden af ​​dets bevægelse gradvist øges, vil det falde til Jordens overflade ikke ved bunden af ​​tårnet, men vil overhale det noget, dvs. afvige fra basen i jordens rotationsretning mod øst.

I teoretisk mekanik, for at beregne mængden af ​​afvigelse af kroppen mod øst x formlen er opnået

hvor h- kropsfaldshøjde i meter, j- oplevelsesstedets geografiske breddegrad, og x udtrykt i millimeter.

Fænomenerne daglig rytme og biorytmer er forbundet med aksial bevægelse. Dagsrytmen er forbundet med lys- og temperaturforhold. Biorytmer er en vigtig proces i livets udvikling og eksistens. Uden dem er fotosyntese, den vitale aktivitet af daglige og natlige dyr og planter og selvfølgelig livet for personen selv (uglemennesker, lærkemennesker) umulige.

I øjeblikket observeres Jordens rotation direkte fra rummet.

Jorden (lat. Terra) er den tredje planet fra Solen i solsystemet, den største i diameter, masse og tæthed blandt de terrestriske planeter.

Jorden interagerer (tiltrukket af gravitationskræfter) med andre objekter i rummet, inklusive Solen og Månen. Jorden drejer rundt om Solen og laver en komplet omdrejning omkring den på omkring 365,26 dage. Denne periode er et siderisk år, hvilket er lig med 365,26 soldage. Jordens rotationsakse hælder 23,4° i forhold til dens baneplan, hvilket forårsager sæsonbestemte ændringer på planetens overflade med en periode på et tropisk år (365,24 soldage).

Et af beviserne på Jordens kredsløbsrotation er årstidernes skiften. Den korrekte forståelse af de observerede himmelfænomener og Jordens plads i solsystemet har udviklet sig gennem århundreder. Nicolaus Copernicus brød endelig ideen om jordens ubevægelighed. Copernicus viste, at det var Jordens rotation omkring Solen, der kunne forklare planeternes tilsyneladende sløjfe-lignende bevægelser. Planetsystemets centrum er Solen.

Jordens rotationsakse afviger fra kredsløbets akse (dvs. en ret linje vinkelret på kredsløbets plan) med en vinkel svarende til ca. 23,5 °. Uden denne hældning ville der ikke være nogen årstidsskifte. Det regelmæssige årstidsskifte er en konsekvens af Jordens bevægelse omkring Solen og hældningen af ​​Jordens rotationsakse til kredsløbets plan. På Jordens nordlige halvkugle kommer sommeren, når Jordens nordpol er oplyst af Solen, og planetens sydpol er placeret i dens skygge. Samtidig kommer vinteren på den sydlige halvkugle. Når det er forår på den nordlige halvkugle, er det efterår på den sydlige halvkugle. Når det er efterår på den nordlige halvkugle, er det forår på den sydlige halvkugle. Årstiderne på den sydlige og nordlige halvkugle er altid modsatte. Omkring 21. marts og 23. september rundt om i verden varer dag og nat 12 timer. Disse dage kaldes forårs- og efterårsjævndøgn. Om sommeren er varigheden af ​​dagslyset længere end om vinteren, derfor modtager jordens nordlige halvkugle meget mere varme i løbet af foråret og sommeren fra 21. marts til 23. september end om efteråret og vinteren fra 23. september til 21. marts.

Som du ved, drejer Jorden i sin bane om Solen. For os mennesker på Jordens overflade er sådan en årlig bevægelse af Jorden omkring Solen mærkbar i form af en årlig bevægelse af Solen på baggrund af stjerner. Som vi allerede ved, er solens vej blandt stjernerne en storcirkel af himmelsfæren og kaldes ekliptika. Det betyder, at ekliptikken er en himmelsk afspejling af Jordens bane, så planet for Jordens kredsløb kaldes også ekliptikkens plan. Jordens rotationsakse er ikke vinkelret på ekliptikkens plan, men afviger fra vinkelret med en vinkel. På grund af dette skifter årstiderne på Jorden (se fig. 15). Derfor hælder jordens ækvatorplan i samme vinkel til ekliptikaplanet. Skæringslinjen mellem jordens ækvatorplan og ekliptikaplanet bevarer (hvis præcession ikke tages i betragtning) en uændret position i rummet. Den ene ende peger på forårsjævndøgn, den anden på efterårsjævndøgn. Disse punkter er faste i forhold til stjernerne (op til præcessionel bevægelse!) og deltager sammen med dem i den daglige rotation.

Ris. 15.

I nærheden af ​​21. marts og 23. september er Jorden placeret i forhold til Solen på en sådan måde, at grænsen for lys og skygge på Jordens overflade går gennem polerne. Og da hvert punkt på Jordens overflade foretager en daglig bevægelse omkring jordens akse, så vil præcis halvdelen af ​​dagen være på den oplyste del af kloden, og den anden halvdel på den skraverede. På disse datoer er dag altså lig med nat, og de er navngivet i overensstemmelse hermed. dage forårs- og efterårsjævndøgn. Jorden er på dette tidspunkt på skæringslinjen mellem ækvator og ekliptika, dvs. ved henholdsvis forårs- og efterårsjævndøgn.

Vi udpeger yderligere to specielle punkter i Jordens kredsløb, som kaldes solhverv, og de datoer, hvor Jorden passerer gennem disse punkter, kaldes solhverv.

På punktet af sommersolhverv, hvor Jorden er nær den 22. juni (dagen for sommersolhverv), er Jordens nordpol rettet mod Solen, og i det meste af dagen er ethvert punkt på den nordlige halvkugle oplyst af Solen, dvs Denne dato er den længste dag på året.

På det punkt med vintersolhverv, hvor Jorden er nær den 22. december (dagen for vintersolhverv), er Jordens nordpol rettet væk fra Solen, og det meste af dagen ethvert punkt på den nordlige halvkugle er i skygge, dvs på denne dato er natten årets længste, og dagen er den korteste.

På grund af det faktum, at kalenderåret ikke i varighed falder sammen med perioden for Jordens omdrejning omkring Solen, kan dagene for jævndøgn og solhverv i forskellige år falde på forskellige dage (-+ en dag fra ovennævnte datoer). Men i fremtiden, når vi løser problemer, vil vi negligere dette og antage, at dagene med jævndøgn og solhverv altid falder på de ovenfor angivne datoer.

Lad os bevæge os fra Jordens faktiske bevægelse i rummet til Solens tilsyneladende bevægelse for en observatør placeret på breddegrad. I løbet af året bevæger Solens centrum sig i en stor cirkel af himmelsfæren langs ekliptika mod uret. Da ekliptikkens plan i rummet er ubevægelig i forhold til stjernerne, vil ekliptikken sammen med stjernerne deltage i den daglige rotation af himmelkuglen. I modsætning til den himmelske ækvator og den himmelske meridian, vil ekliptika ændre sin position i forhold til horisonten i løbet af dagen.

Hvordan ændres Solens koordinater i løbet af året? Right Ascension ændres fra 0 til 24 h, og deklinationen ændres fra - til +. Dette kan bedst ses på et himmelkort over ækvatorialzonen (fig. 16).

Ris. seksten.

I fire dage om et år kender vi Solens koordinater nøjagtigt. Tabellen nedenfor giver disse oplysninger.

Tabel 2. Data om Solen under jævndøgn og solhverv

Tabellen viser også solens middagshøjde (på tidspunktet for den øverste kulmination) for disse datoer. For at kunne beregne Solens højde ved kulminationsmomenterne på en hvilken som helst anden dag i året, skal vi kende den dag.

Jordens bevægelser. Jorden deltager, ligesom andre planeter i solsystemet, samtidigt i flere typer bevægelser. De vigtigste er - daglig rotation omkring sin akse og årlig bevægelse i kredsløb om Solen.

Bevægelse omkring sin egen akse. Jorden roterer fra vest til øst, mod uret, mens rotationsvinkelhastigheden, dvs. vinklen, som ethvert punkt på Jordens overflade roterer med, er den samme og er 15 grader. Den lineære hastighed afhænger af områdets breddegrad: ved ækvator er den maksimal og er 464 m/s, ved polerne falder hastigheden til nul. Vores planet roterer fuldstændigt om sin akse på 23 timer 56 minutter og 4 sekunder. (dag). Jordens akse er en imaginær lige linje, der går gennem polerne, omkring hvilke jorden roterer. Ækvator er placeret vinkelret på aksen - dette er en stor cirkel dannet af jordens skæringspunkt, vinkelret på rotationsaksen i en afstand svarende til begge poler. Hvis du mentalt krydser et antal planer parallelt med ækvator, vil linjer kaldet paralleller dukke op på jordens overflade. De har en vest-østlig retning. Længden af ​​parallellerne fra ækvator til polerne falder, og punkternes rotationshastighed falder tilsvarende. Hvis du krydser Jorden med fly, der passerer gennem rotationsaksen, så opstår der linjer på overfladen, som kaldes meridianer. De har en nord-sydlig retning, den lineære rotationshastighed af punkter på meridianerne er anderledes og falder fra ækvator til polerne.

Konsekvenser af Jordens bevægelse omkring sin akse:

1. Under Jordens rotation opstår der en centrifugalkraft, som spiller en vigtig rolle i udformningen af ​​planetens figur og derved reducerer tiltrækningskraften.

2. Der skiftes dag og nat.

3. Der er en afvigelse af kroppene fra retningen af ​​deres bevægelse, denne proces blev kaldt Coriolis-kraften (til ære for den franske videnskabsmand, der opdagede dette fænomen i 1835). Alle kroppe ved inerti har en tendens til at opretholde retningen af ​​deres bevægelse. Hvis bevægelsen sker i forhold til den bevægelige overflade, afviger denne krop lidt til siden. Alle kroppe, der bevæger sig på den nordlige halvkugle, afviger til højre, på den sydlige halvkugle - til venstre. Denne kraft manifesteres i mange processer: den ændrer bevægelsen af ​​luftmasser, havstrømme. Af denne grund skylles højre bred på den nordlige halvkugle og venstre bred på den sydlige halvkugle væk.

4. Fænomenerne daglig rytme og biorytmer er forbundet med aksial bevægelse. Dagsrytmen er forbundet med lys- og temperaturforhold. Biorytmer er en vigtig proces i livets udvikling og eksistens. Uden dem er fotosyntese, den vitale aktivitet af daglige og natlige dyr og planter og selvfølgelig livet for personen selv (uglemennesker, lærkemennesker) umulige.

Betydningen af ​​Jordens astronomiske position for dens natur:

1. På grund af Jordens aksiale og orbitale rotation har alle naturlige processer deres egne rytmer.

2. Jordens temperaturregime er gunstigt.

3. Jordens satellit - Månen forårsager ebbe og flod.

Der er to hovedtyper af Jordens bevægelse: i kredsløb om Solen og omkring dens egen rotationsakse.

Orbit (fra lat. orbita- spor, vej) af Jorden - en ellipse tæt på en cirkel, i et af de fokuspunkter, som Solen er placeret på. Afstanden fra Jorden til Solen varierer i løbet af året fra 147 millioner km ved perihelium (3. januar) til 152 millioner km ved aphelium (5. juli).

Banens længde er mere end 930 millioner km. Jorden bevæger sig i kredsløb med en gennemsnitshastighed på omkring 30 km/s og rejser hele vejen på et år – på 365 dage. 6 t 9 min 9 s. Jordens rotationsakse hælder til kredsløbets plan i en vinkel på 66,5°; er rettet mod Nordstjernen (i den nuværende astronomiske epoke) og bevæger sig i rummet parallelt med sig selv i løbet af året. Disse omstændigheder fører til de vigtigste geografiske konsekvenser - årstidernes skiften, uligheden mellem dag og nat, den naturlige daglige måling af tid.

bruges i astronomiske observationer siderisk dag - tidsintervallet mellem to på hinanden følgende højeste positioner af en stjerne over horisonten på observationspunktets meridian. I løbet af en siderisk dag foretager Jorden en fuldstændig rotation omkring sin akse på 23 timer 56 minutter og 4 sekunder. Ansøg af praktiske årsager solskinsdage - tidsintervallet mellem to på hinanden følgende passager af Solens centrum gennem observationspunktets meridian (24 timer).

Adopteret i hverdagen antal omgange. Til dette formål blev hele klodens overflade opdelt i 24 tidszoner på 15 ° hver. Standardtid er den lokale tid for den midterste meridian i hver zone. Vi blev enige om, at nullet og samtidig det 24. bælte bliver det i midten, som Greenwich-meridianen løber. Det blev også accepteret, at i midten af ​​det 12. bælte, omtrent langs 180 ° meridianen, dato linje. Dette er en betinget grænse, men på begge sider er tidsværdien sammenfaldende, og kalenderdatoerne afviger med én dag.

Hvis jordens rotationsakse var vinkelret på kredsløbets plan, så er lysets skillelinje på dens overflade (Terminator) ville passere gennem begge poler og dele alle parallellerne i to. I dette tilfælde ville dagen altid være lig med natten, solens stråler ville falde på ækvator i en ret vinkel, og der ville ikke være nogen ændring af årstider. Det virkelige billede af planetens belysning er vist i fig. 3.7.

Ris. 3.7.

og vintersolhverv:

1 - oplyst halv (dag); 2 - slukket halvdel (nat)

Hældningen af ​​Jordens rotationsakse til kredsløbets plan og bevarelsen af ​​orienteringen af ​​aksen i rummet forårsager en anden indfaldsvinkel for solens stråler i tid. Følgelig er der forskelle i varmestrømmen til jordens overflade, såvel som ulige varighed af dag og nat i løbet af året på alle breddegrader, undtagen ækvator. Opdelingen af ​​terminatoren af ​​alle paralleller i halve og ligheden af ​​længden af ​​dag og nat observeres kun på dage jævndøgn- 21. marts (astronomisk forår) og 23. september (astronomisk efterår).

Den 22. juni drejes jordens akse med sin nordlige ende mod Solen. På denne dag - sommersolhverv- solens stråler ved middagstid falder lodret på parallellen 23,5 ° N.L. - såkaldte nordlige trope. Alle paralleller nord for ækvator op til 66,5°N. det meste af dagen er oplyst og på disse breddegrader er dagen længere end natten. Nord for 66,5°N på dagen for sommersolhverv er territoriet fuldstændigt oplyst af Solen - dér polardag.

Parallel 66,5°N er grænsen, hvorfra polardagen begynder - dette er Den arktiske cirkel. På dagen for sommersolhverv på alle paralleller syd for ækvator til 66,5 ° S. dag er kortere end nat. Syd for 66,5°S området er slet ikke oplyst - der polarnat. Parallel 66,5° S - sydlige polarcirkel. 22. juni betragtes som begyndelsen på den astronomiske sommer på den nordlige halvkugle og den astronomiske vinter på den sydlige halvkugle.

22. december - i vintersolhverv - jordens akse med dens sydlige ende vender mod solen. Solens stråler ved middagstid falder lodret på den parallelle 23,5° S. breddegrad. - sydlige trope. På alle paralleller syd for ækvator op til 66,5°S. dagen er længere end natten. Med udgangspunkt i den sydlige polarcirkel etableres polardagen. På denne dag, på alle paralleller nord for ækvator op til 66,5 ° N.L. dag er kortere end nat.

Som et resultat af hældningen af ​​rotationsaksen og Jordens årlige bevægelse, fem lysbånd, som danner den klimatiske og naturlige zonalitet.

varmt bælte ligger mellem troperne (nordlige og sydlige) og optager omkring 40% af jordens overflade.

tempererede zoner(to) er placeret mellem troperne og polarcirklerne. Solen i dem er aldrig i zenit. I løbet af dagen er der skift af dag og nat. Om sommeren ser vi "hvide nætter" nær polarcirklerne (fra 60 til 66,5°). Det samlede areal af tempererede zoner er 52% af jordens overflade.

kolde bælter(to) er placeret nord for den nordlige og sydlige del af de sydlige polarcirkler. De er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​polare dage og nætter, hvis varighed stiger fra en dag ved polarcirklerne til seks måneder ved polerne. Deres samlede areal er 8% af jordens overflade.

forbundet med jordens rotation Coriolis effekt, hvilket er vigtigt i fysiske og geografiske processer. Fra fysikkens forløb ved vi, at væsker og gassers bevægelse over en bestemt overflade hovedsageligt skyldes vandrette trykændringer. Indledningsvis vil vi overveje teorien om en sådan bevægelse i luften uden at tage hensyn til Jordens rotation. Det er indlysende, at det elementære volumen af ​​luft, som er udsat for tryk fra tre sider R, es den ene side ( X) - tryk R+ D R(dvs. noget større), skal bevæge sig i aksens retning x. Derfor ville man forvente, at vinden ville blive rettet fra et område med højtryk til områder med lavtryk, da denne retning ville falde sammen med retningen af ​​den kraft, der virker på luften.

Hvad viser observationerne? Meteorologiske stationer over hele verden måler løbende forskellige vejrkarakteristika - atmosfærisk tryk, lufttemperatur, vindretning og styrke, nedbør, fordampning mv. Disse data sendes til nationale vejrbureauer, hvor de indsamles og analyseres for at give et synoptisk (samtidigt) billede af vejret. Derefter bygges "vejrkort", hvorpå den observerede fordeling af atmosfærisk tryk ved havoverfladen er afbildet af tykke linjer, der forbinder punkter med ens trykværdier (isobarer). Desuden noteres indikationer af vindretninger og hastigheder. På det synoptiske kort (V) områder med højt lufttryk er angivet, og bogstavet (77) - områder med lavt tryk. Lufthvirvelvinde, kaldet cykloner, er forbundet med områder med lavt lufttryk, og anticykloner er forbundet med højt tryk.

Baseret på den betragtede "rene" teori kunne man forvente, at vinden i vores eksperiment ville blæse gennem isobarerne: fra højtryk til lavt tryk. En analyse af de observerede vindretninger viser dog, at dette ikke er tilfældet. I stedet for at bevæge sig gennem isobarerne, blæser vinden langs dem: i cykloner - mod uret, og i anticykloner - med uret på den nordlige halvkugle og på den sydlige - omvendt. Vinden er således tilnærmelsesvis vinkelret på kraftens retning på grund af vandrette trykændringer.

Ved første øjekast virker vinddataene mærkelige og i strid med teorien. Men teorien er ikke forkert, den er kun ufuldkommen, da vi i vores ræsonnement ikke tog hensyn til Jordens rotation. Hvis Jorden ikke roterede om sin akse, så ville vinden faktisk blæse fra områder med højt lufttryk til områder med lavtryk.

Jordens rotation spiller en meget vigtig rolle i dannelsen af ​​geosfæriske processer. Under dens indflydelse opstår der en kraft, der afbøjer bevægelige kroppe til højre på den nordlige halvkugle og til venstre på den sydlige. For første gang blev en videnskabelig forklaring på afbøjningskraften af ​​Jordens rotation givet af den franske fysiker G. G. Coriolis i 1835. Coriolis-kraften afbalancerer trykgradienten. En omtrentlig balance mellem Coriolis-kraften og trykgradienten eksisterer ikke kun i atmosfæren, men også i havet.

Coriolis-acceleration er altid rettet vinkelret på hastighedsvektoren V(cm/s) og når sine maksimale værdier nær polerne. Dens værdi falder i forhold til sinus af breddegrad cp til nul ved ækvator: Coriolis acceleration= 1,5 10 4 x x V? sin f (cm/s 2).

Coriolis-accelerationen fungerer som en ufuldstændig barriere mellem polen og ækvator. Som følge heraf er vandets bevægelse mod polen delvist forsinket, og for at overføre samme mængde varme som i fravær af en barriere kræves en større temperaturforskel. Der sker hurtig cirkulation på begge sider af barrieren, men gennem barrieren vil udvekslingen af ​​vand, og dermed varme, blive svækket. En lignende termisk barriere på grund af Coriolis-kraften observeres også i atmosfæren. I havet kompliceres situationen af ​​den geografiske fordeling af land og hav.

Et eksempel på indflydelsen af ​​Jordens rotation på cirkulationen i Verdenshavet er de stærke vestlige grænsestrømme på den nordlige halvkugle - det er Kuroshio i Stillehavet og Golfstrømmen i Atlanterhavet. Det er kendt, at de vestlige grænsestrømme er bedre udviklede på den nordlige halvkugle end deres modstykker på den sydlige. Årsagerne hertil er endnu ikke belyst. Afvigende fra de asiatiske og nordamerikanske kyster til højre næsten i en vinkel på 45° krydser Kuroshio- og Golfstrømmen havet fra vest til øst i området af den fyrretyvende breddegrad. Sammen med en horisontal ændring i vandtætheden fører de til dannelsen af ​​det nordlige Stillehav og Nordatlantens strømme, samt til en stigning i temperaturforskellen mellem ækvatorial- og polarfarvande.

Jordens bevægelser påvirker dannelsen af ​​tidevand i havene. Tidevandets forbindelse med månens faser har længe været bemærket. Men for første gang lykkedes det I. Newton at forklare dette fænomen korrekt i sine offentliggjorte "Principles" (1687). Yderligere udvikling af teorien om tidevand blev udført af Laplace. Han betragtede tidevandet som store bølger med en periode på 0,5 til 1 dag. Tidevandsbølger er intet andet end fluktuationer af verdenshavets overflade i forhold til dets gennemsnitlige niveau under indflydelse af Jordens tiltrækning af forstørrelsesglasset og solen. Desuden er Månens tidevandsdannende kraft, på grund af dens nærhed, 2,17 gange større end Solens tidevandsdannende kraft. I løbet af en månedag, som er 50 minutter længere end en soldag, er der to højvande og to lavvande på Jorden. Den maksimale flodbølgehøjde på 18 m observeres i Fundy-bugten mellem Brunswick og Nova Scotia (Canada).

Tidevandsfluktuationer forårsaget af Månens og Solens gravitationsvirkninger på den roterende Jord danner de vigtigste halvdaglige og daglige månevande med perioder på ca. en dag og en dag. Samspillet mellem disse kræfter er komplekst på grund af forskelle i Solens og Månens position i forhold til hinanden og indflydelsen af ​​Jordens rotation. Men den vigtigste egenskab ved tidevandssvingninger er dannelsen baglæns strømme: ved højvande strømmer vandmassen til kysten og ved lavvande - fra kysten. Samtidig er højvandet kortere i tid end lavvande. Følgelig er tidevandsstrømmens hastighed højere end ebbestrømmens hastighed.

Det er kendt, at tidevandet i løbet af månemåneden (28 dage) to gange når sine maksimum- og minimumsværdier, afhængigt af kombinationen af ​​månens og solens tiltrækningskræfter. Også tidevandet skifter med årstiderne. I perioderne med fuldmåne og nymåne er tidevandet størst (det såkaldte syzygy tidevand). Minimum tidevand kaldes kvadratur, da de observeres under kvadraturer, dvs. den første og tredje fjerdedel af månens faser. Den største størrelse af tidevandet i syzygy forklares ved, at under nymåne og fuldmåne er Månen og Solen omtrent på samme lige linje med Jorden, og vektorerne for de tidevandsdannende kræfter lægger sig sammen, og i kvadraturer virker de vinkelret på hinanden, hvorved tidevandet i disse månefaser bliver det mindste. Store forskelle i tidevandets amplitude i forskellige dele af kysten bestemmes hovedsageligt af havbassinernes form.

På grund af tidevandets betydning for skibsfarten har mange af verdens videnskabsmænd studeret dem. Efter Newton og Laplace blev problemet med tidevand undersøgt af de største matematikere i det 18. århundrede, men fysikeren Lord Kelvin ydede et praktisk bidrag til forudsigelsen af ​​tidevandet. I 1870 foreslog han ideen om, at højden af ​​tidevandet på ethvert sted kunne forudsiges ved at repræsentere dets forskellige komponenter som en funktion af de kendte bevægelser af Solen og Månen. For at lette beregningerne designet Kelvin verdens første analoge maskine. Han byggede borde med tidevandshøjder til forskellige havne i verden. Det sande billede af fordelingen af ​​tidevandshøjder nær kysten af ​​Verdenshavet er vist i fig. 3.8.

Ris. 3.8.

Overvej endelig inertivibrationer (luft, vand). Disse inkluderer bevægelser på den jævne overflade i fravær af eksterne kræfter, især barisk gradient og friktion, under betingelserne for en roterende Jord, dvs. i nærvær af afbøjningskraften fra Jordens rotation. Afbøjningskraften under inertibevægelser afbalanceres af centrifugalkraften. Inertibevægelser forekommer langs en krumlinjet bane (med uret på den nordlige halvkugle, mod uret på den sydlige halvkugle). Banen for inertibevægelser er cirkulær (den såkaldte inerticirkel).

Som et eksempel vil vi demonstrere dannelsen af ​​inertial cirkulation i den sydlige del af Østersøen baseret på resultaterne af ekspeditionsforskning. Programmet for vores eksperimenter sørgede for mange dages observation af et par specielle bøjer udsendt fra skibet og observeret ved hjælp af skibets locator. Bøjerne var parallelepipedum samlet på basis af en gennembrudt struktur med sider på 1,5 1,0 m, udstyret med master med metalreflektorer i toppen og lod i bunden. Kontinuerlig registrering af bøjernes position i rummet efter deres samtidige frigivelse fra skibet gjorde det muligt at opnå bevægelsesbanerne. Især i fig. 3.9

en af ​​sådanne baner, registreret ved instrumentelle observationer i havet, er vist. Du kan mærke periodiske bevægelser i lukkede elliptiske baner efter 14,8 timer.

Den opnåede værdi af oscillationsperioden i det angivne område er forbundet præcist med inertibølger.

Ris. 3.9.

Bevægelsesbanerne i havet af to diskrete indikatorer (1,2) er bygget i henhold til de eksperimentelle data i Riga-bugten. Tallene ved punkterne angiver astronomisk tid; x, y- Kartesiske koordinatakser; akse på rettet mod nord.

Jordens betragtede hovedbevægelser - i kredsløb om Solen og aksial rotation - danner årstidernes skiften, klimatiske zoneinddeling, uligheden mellem dag og nat og skaber også en daglig rytme i levende og livløs natur.

Jordens bevægelse omkring Solen og dens geografiske konsekvens (årlig)

Jorden bevæger sig rundt om Solen i en elliptisk bane med en hastighed på 30 km/s. Længden af ​​denne bane er 930 millioner km, og Jorden foretager en komplet omdrejning på 365 dage 6 timer 9 minutter og 9 sekunder (stjerneår). Jordens akse hælder 66,5 til kredsløbets plan? og denne hældning vedligeholdes konstant. Som et resultat falder solens stråler ujævnt på jordens overflade. Varmen fra solen kommer også ujævnt ind. Dette fører til ulige varighed af dag og nat på alle breddegrader (undtagen ækvator) og til ændring af årstiderne på vores planet.

Solens vej mellem disse fire punkter (jævndøgn og solhverv) er opdelt i sektorer på 90? hver. Solens passage gennem hver af sektorerne forårsager en ændring af årstider på Jorden (efterår, vinter, forår, sommer). Når Jorden vender sin nordlige halvkugle mod Solen, i alle lande, der ligger nord for ækvator, sætter sommeren ind, og dagen forlænges, og i lande syd for ækvator, sætter vinteren ind, og dagen bliver kortere.

Ellipticiteten af ​​kredsløbet af Jordens årlige bevægelse fører til ændringer i hastigheden af ​​dens bevægelse omkring Solen. Ved at være i perihelium (tættest på Solen), har Jorden en maksimal bevægelseshastighed, så efterår og vinter på den nordlige halvkugle er kortere end andre årstider, på den sydlige halvkugle - sommeren er kortere og vinteren er længere.

Geografiske konsekvenser af jordens bevægelse - fænomener forårsaget af forskellige typer af jordens bevægelser og påvirker jordens form, naturlige processer og menneskeliv: ændringen af ​​dag og nat, ændringen af ​​årstiderne, afvigelsen af ​​bevægelser af kroppe under indflydelse af Coriolis acceleration, tidevand, tidevand osv.

1) Hvide nætter - lyse nætter, hvor aftenskumringen smelter sammen med morgenen, og nattemørket ikke forekommer. Hvide nætter observeres i begge halvkugler på breddegrader over 60 grader. I Sankt Petersborg varer hvide nætter fra 11. juni til 2. juli, i Archangelsk fra 13. maj til 30. juli. Ud over polarcirklen går hvide nætter forud for polardagen og observeres i nogen tid efter dens afslutning.

2) Ændring af årstider;

3) Loven om flodkanalvandring - i fysisk geografi - loven, ifølge hvilken floder, som et resultat af den afbøjelige virkning af Jordens rotation omkring sin akse, har tendens til at flytte deres kanal på den nordlige halvkugle til højre, og i den sydlige halvkugle - til venstre. Følge: I floderne på den nordlige halvkugle er højre bred normalt stejl, og venstre bred er blid.

4) Polarnat - den periode, hvor Solen på høje breddegrader ikke rejser sig over horisonten i mange dage; et fænomen modsat polardagen; observeret samtidig med den på den anden halvkugles tilsvarende breddegrader.

5) Polardag - den periode, hvor Solen på høje breddegrader ikke falder under horisonten i mange dage. Varigheden af ​​polardagen er længere, jo længere til polen fra polarcirklen. I polarcirklerne går Solen ikke kun ned på dagen for solhverv, ved 68 grader. breddegrad, polardagen varer omkring 40 dage, på Nordpolen - 189 dage.

6) Jævndøgn - det øjeblik, hvor Solen under sin tilsyneladende årlige bevægelse langs ekliptika krydser himmelækvator: Solens stråler berører begge poler, og jordens akse er vinkelret på strålerne. Forårsjævndøgn indtræffer 21.-22. marts, efterår - 22.-23. september. Ved jævndøgn er den nordlige og sydlige halvkugle lige oplyst, på hele Jorden (bortset fra polernes områder) er dagen lig med natten, ved den ene pol står solen op, på den anden går den ned.

7) Tidstællingssystemer - metoder til at tælle tidsintervaller ved at sammenligne dem med de accepterede grundenheder, som bruges som forskellige naturlige eller kunstige periodiske processer: Jordens omdrejning omkring Solen, Jordens rotation, svingningen af ​​en pendul, svingningen af ​​en kvartsplade mv. Etablering og kontrol af tidtagningssystemer udføres af nationale og internationale tidstjenester.

8) Solhverv - tidspunktet for passage af solens centrum af ekliptikas punkter, de fjernest fra ækvator (solhvervspunkter). Der er sommer- og vintersolhverv.

På dagen for sommersolhverv (21.-22. juni) nås den længste dag på den nordlige halvkugle. På den sydlige halvkugle på dette tidspunkt den korteste dag.

På dagen for vintersolhverv (21.-22. december) er billedet omvendt: den korteste dag på den nordlige halvkugle, den længste på den sydlige.

9) Coriolis-acceleration - acceleration i forhold til Jordens overflade, oplevet af enhver bevægende krop på grund af det faktum, at den roterende Jord ikke er et inertikoordinatsystem.

Coriolis-acceleration er kun forbundet med en bevægelig referenceramme.

Coriolis-accelerationen på den nordlige halvkugle er rettet mod højre i forhold til bevægelsesretningen, på den sydlige halvkugle - til venstre, og er lig med nul ved ækvator, og har en maksimal værdi ved polerne; dens værdi afhænger ikke af bevægelsesretningen.