пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

10.Движения Земли вокруг солнца, вокруг собственной оси, прецессия и нутация планеты, смена сезонов года.


Движения Земли. Земля совершает множество движений одновременно. В географии принято учитывать орбитальное и суточное вращения, а также колебания оси вращения.
Орбитальное движение. Вокруг Солнца Земля движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой расположено Солнце. Скорость орбитального движения равна 29,765 км/с, период обращения — год (365,26 средних солнечных суток). Скорость движения Земли по орбите тем выше, чем меньше радиус — вектор (расстояние от Земли до Солнца). Расстояние между Землей и Солнцем в течение года меняется незначительно: в перигелии оно уменьшается до 147,117 млн км, в афелии увеличивается до 152,083 млн км (рис. 3.9). В перигелии Земля бывает в начале января, следовательно, ее движение по орбите происходит быстрее, поэтому зимнее полугодие в Северном полушарии короче, чем в Южном.
Земная ось наклонена по отношению к плоскости орбиты под углом 66°33'. В процессе движения ось перемещается поступательно, поэтому на орбите возникают четыре характерные точки: два равноденствия и два солнцестояния. В дни равноденствий радиус-вектор находится в плоскости экватора, а светораздельная линия делит все параллели пополам. Благодаря этому солнечные лучи на экваторе в полдень падают отвесно и на всем земном шаре день равен ночи (на полюсах происходит смена дня и ночи). Различают весеннее (21 марта) и осеннее равноденствия (23 сентября). В дни солнцестояний плоскость экватора наклонена по отношению к солнечному лучу (и радиус-вектору орбиты) под углом 23°27'. Солнце в этот момент находится в зените над одним из тропиков. Различают летнее (22 июня) и зимнее (22 декабря) солнцестояния.
С наклоном земной оси к плоскости орбиты связано наличие таких характерных параллелей, как тропики и полярные круги.
Угол наклона земной оси к эклиптике колеблется в интервале 22°07'—24°57'; в современную эпоху (по определению 1900 г.) он составляет 23°27'08". Линия пересечения плоскости экватора с плоскостью эклиптики, на которой лежат точки равноденствий, перемешается навстречу движению Земли по орбите, благодаря чему тропический год короче сидерического (солнечного). Земная ось совершает движения в теле Земли, описывая конус. Время, за которое земная ось описывает полный конус, называется прецессионным ритмом (25 735 тропических лет). От наклона плоскости экватора к эклиптике зависит поступление солнечной радиации на разные широты (чем больше угол, тем выше выраженность сезонов).
Суточное вращение Земли происходит вокруг оси, которая в силу гироскопического эффекта стремится сохранить постоянное положение в пространстве. Вращение Земли осуществляется равномерно, однако скорость вращения испытывает флуктуации. Отрезок времени между последовательными прохождениями плоскости меридиана данной точки через центр Солнца называют солнечными сутками. Земля вращается против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса (Солнце восходит на востоке и заходит на западе). Ось вращения, полюсы и экватор являются основой географической системы координат.
Географические следствия суточного вращения Земли:
смена дня и ночи — изменение в течение суток положения Солнца относительно плоскости горизонта данной точки;
деформация фигуры Земли — сплюснутость с полюсов (полярное сжатие), связанная с возрастанием центробежной силы от полюсов к экватору;
существование силы Кориолиса, действующей на движущиеся тела (чем больше угловая скорость вращения Земли, тем больше сила Кориолиса);
суперпозиция центробежной силы и силы тяготения, дающая силу тяжести. Центробежная сила растет от нуля на полюсах до максимального значения на экваторе. В соответствии с уменьшением центробежной силы от экватора к полюсу, сила тяжести увеличивается в том же направлении и достигает максимума на полюсе (где она равна силе тяготения).
ПРЕЦЕССИЯ.
Кроме вращения и обращения, Земля совершает множество других перемещений, которые происходят в течение более длительного времени. Самое заметное из них — прецессия. Прецессия была открыта Гиппархом во II веке до н. э. Она представляет собой очень медленное движение земной оси вращения, которая для поддержания постоянного наклона по отношению к плоскости эклиптики меняет свое направление в космосе, описывая при этом коническую поверхность. Причиной прецессии является гравитация, которую Солнце и Луна совместно оказывают на земной экватор. Наша планета не имеет идеальной сферической формы, она слегка приплюснута с полюсов. Поэтому Солнце и Луна, которые не лежат на плоскости небесного экватора, стремятся выровнять на своих орбитальных плоскостях земное экваториальное вздутие. А Земля, вращаясь вокруг своей оси, подвергается этому двойному гравитационному воздействию. Сумма этих сил такова, что ось земного вращения, которая перпендикулярна экваториальной плоскости. Ось вращения Земли, меняя во времени свое положение относительно Земли, Луны и Солнца, описывает двойную коническую поверхность, вершиной которой является центр Земли. Приблизительно раз в 26 000 лет ось возвращается в свое первоначальное положение в космосе. Последствия этого движения проявляются не сразу, однако для астрономии они очень важны.
Из-за прецессии происходит медленное смещение на небесной сфере основных астрономических точек отсчета: полюсов, точек равноденствия и солнцестояния. Кроме того, так как ось вращения перпендикулярна небесному экватору, смещение направления оси приводит к смещению в космосе плоскости экватора, но он тем не менее составляет тот же угол склонения по отношению к эклиптике.
ПОСЛЕДСТВИЯ ПРЕЦЕССИИ. Точка весеннего равноденствия, определяемая пересечением небесного экватора с эклиптикой, как уже говорилось, медленно смещается вследствие прецессии равноденствия. Изменение положения точки весеннего равноденствия имеет два последствия, одно из которых связано с небесными координатами, другое — с зодиакальными созвездиями. И действительно, ведь точка весеннего равноденствия является точкой отсчёта прямого восхождения светил в экваториальной системе координат. Её перемещение по небесной сфере связано с тем, что координаты постоянно корректируются.
НУТАЦИИ.
Прецессия земной оси происходит из-за гравитационного воздействия на Землю Солнца и Луны (так называемая лунно-солнечная прецессия). Следует учитывать, что сила притяжения этих двух небесных тел находится в тесной зависимости от их удаленности от Земли. Этот факт оказывает влияние на коническое движение, при этом нельзя упускать из вида и небольшие колебания, так называемую нутацию.
Нутации оси вращения.
На коническое прецессионное движение, которое способствует перемещению полюса эклиптики (Р), накладывается колебательное движение — нутация (N). В результате края конуса становятся «волнистыми». При нутации полюс мира описывает среди звёзд волнообразную кривую. Нутации имеют период 18,6 лет, их максимальная амплитуда (максимальный угол) составляет около 9 утл. Сек.


20.01.2014; 07:05
хиты: 123
рейтинг:0
Естественные науки
науки о земле
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь