Как вращается планета земля вокруг своей оси. Вращение Земли

Миллиарды лет, изо дня в день, Земля вращается вокруг своей оси. Это делает восходы и закаты обыденностью для жизни на нашей планете. Земля делает это с тех пор, как сформировалась 4,6 миллиарда лет назад. И будет продолжать делать это до тех пор, пока не прекратит свое существование. Вероятно это произойдет тогда, когда Солнце превратится в красный гигант и проглотит нашу планету. Но почему Земля ?

Почему вращается Земля?

Земля образовалась из газопылевого диска, который вращался вокруг новорожденного Солнца. Благодаря этому пространственному диску частицы пыли и горной породы сложились вместе, образуя Землю. По мере того, как Земля росла, космические камни продолжали сталкиваться с планетой. И оказывали на нее воздействие, которое заставило нашу планету вращаться. И поскольку все обломки в ранней Солнечной системе вращались вокруг Солнца примерно в одном и том же направлении, столкновения, которые заставили вращаться Землю (и большинство остальных тел Солнечной системы) — раскрутили ее в этом же самом направлении.

Газопылевой диск

Возникает резонный вопрос — а почему вращался сам газопылевой диск? Солнце и Солнечная система образовались в тот момент, когда облако пыли и газа стало уплотняться под действием собственного веса. Большая часть газа собралась вместе, чтобы стать Солнцем, а оставшийся материал создал окружающий его планетарный диск. Прежде чем он обрел форму, молекулы газа и частицы пыли перемещались в его границах равномерно во всех направлениях. Но в какой-то момент, случайным образом, некоторые молекулы газа и пыли сложили свою энергию в одном направлении. Это установило направление вращения диска. Когда газовое облако стало сжиматься, его вращение ускорилось. Тот же процесс происходит когда фигуристы начинают вращаться быстрее, если прижмут к телу руки.

В космосе не так много факторов, способных вращение планет. Поэтому как только они начинают вращаться, этот процесс уже не прекращается. Вращающаяся молодая Солнечная система большой угловой момент. Эта характеристика описывает тенденцию объекта к продолжению вращения. Можно предположить, что все экзопланеты, вероятно, тоже начинают вращаться в одинаковом направлении вокруг своих звезд, когда формируется их планетарная система.

А мы вращаемся наоборот!

Интересно, что в Солнечной системе некоторые планеты имеют направление вращения, обратное движению вокруг Солнца. Венера вращается в противоположном направлении относительно Земли. А ось вращения Урана наклонена на 90 градусов. Ученые не до конца понимают процессы, заставившие эти планеты получить такие направления вращения. Но у них есть некоторые предположения. Венера, возможно, получила такое вращение в результате столкновения с другим космическим телом на ранней стадии своего формирования. Или, возможно, Венера начала вращаться так же, как и другие планеты. Но со временем гравитация Солнца стала тормозить ее вращение из-за ее плотных облаков. Что в сочетании с трением между ядром планеты и ее мантией заставило планету вращаться в другую сторону.

В случае с Ураном ученые предположили, что произошло столкновение планеты с огромным каменистым обломком. Или, возможно, с несколькими разными объектами, которые изменили ось его вращения.

Несмотря на такие аномалии, очевидно, что все объекты в космосе вращаются в том или ином направлении.

Все вращается

Астероиды вращаются. Звезды вращаются. Согласно данным NASA, галактики тоже вращаются. Солнечной системе требуется 230 миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг центра Млечного Пути. Одни из самых быстро вращающихся объектов во Вселенной — это плотные, круглые объекты, называемые пульсарами. Они являются остатками массивных звезд. Некоторые пульсары, имеющие размеры города, могут совершить оборот вокруг своей оси сотни раз за секунду. Самый быстрый и известный из них, обнаруженный в 2006 году и получивший название Terzan 5ad, вращается 716 раз в секунду.

Черные дыры могут делать это еще быстрее. Предполагается, что одна из них, названная GRS 1915 + 105, может вращаться со скоростью от 920 до 1150 раз в секунду.

Однако законы физики неумолимы. Все вращения в итоге замедляются. Когда , оно вращалось вокруг своей оси со скоростью один оборот за каждые четыре дня. Сегодня нашей звезде требуется около 25 дней, чтобы совершить один оборот. Ученые считают, что причиной этого является то, что магнитное поле Солнца взаимодействует с солнечным ветром. Именно это замедляет его вращение.

Вращение Земли тоже замедляется. Гравитация Луны воздействует на Землю таким образом, что она медленно замедляет свое вращение. Ученые рассчитали, что вращение Земли замедлилось в сумме примерно на 6 часов за последние 2740 лет. Это составляет всего 1,78 миллисекунды в течение столетия.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Люди с давних времен интересовались, почему ночь сменяется днем, зима весной, а лето осенью. Позже, когда на первые вопросы были найдены ответы, ученые начали поподробнее рассматривать Землю как объект , стараясь узнать, с какой скоростью Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси.

Вконтакте

Движение Земли

Все небесные тела пребывают в движении, Земля не исключение. Причем у нее одновременно происходит осевое движение и движение вокруг Солнца.

Чтобы наглядно представить движение Земли , достаточно взглянуть на волчок, одновременно вращающийся вокруг оси и быстро перемещающийся по полу. Если бы этого движения не было, Земля не была бы пригодной для жизни. Так, наша планета без вращения вокруг своей оси была бы постоянно повернута к Солнцу одной своей стороной, на которой температура воздуха достигала бы +100 градусов, и вся имеющаяся на этом участке вода превратилась бы в пар. На другой же стороне температура была бы постоянно минусовая и всю поверхность этой части покрывали льды.

Орбита вращения

Вращение вокруг Солнца следует по определенной траектории – орбите, которая установилась за счет притяжения Солнца и скорости движения нашей планеты. Если бы притяжение было в несколько раз сильнее или скорость значительно ниже, то Земля упала на Солнце. А если бы притяжение исчезло или сильно уменьшилось, то планета, ведомая своей центробежной силой, улетела по касательной в космос. Это было бы подобно тому, как если предмет, привязанный на веревку, вращать над головой, а затем резко отпустить.

Траектория движения Земли имеет форму эллипса, а не идеального круга, а расстояние до светила неодинаково в течение года. В январе планета подходит к точке, находящейся ближе всего к светилу, – она называется перигелием – и отстоит от светила на 147 млн км. А в июле Земля отдаляется от солнца на 152 млн км, подходя к точке, называемой афелием. За среднее расстояние принимают 150 млн км.

Земля движется по своей орбите с запада на восток, что соответствует направлению «против часовой стрелки».

На 1 оборот вокруг центра Солнечной системы Земле требуется 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд (1 астрономический год). Но для удобства за календарный год принято считать 365 дней, а оставшееся время «накапливается» и добавляет по одному дню к каждому високосному году.

Орбитальное расстояние равно 942 млн км. Исходя из расчетов, скорость Земли составляет 30 км в секунду или 107000 км/час. Для людей она остается незаметной, поскольку все люди и предметы движутся одинаково в системе координат. А между тем она очень большая. Для примера, наибольшая скорость гоночного автомобиля равна 300 км/час, что в 365 раз медленнее скорости Земли, несущейся по своей орбите.

Однако величина в 30 км/с непостоянна в связи с тем, что орбита представляет собой эллипс. Скорость движения нашей планеты в течение всего пути несколько колеблется. Наибольшая разница достигается при прохождении точек перигелия и афелия и составляет 1 км/с. То есть принятая скорость 30 км/с является средней.

Осевое вращение

Земная ось – условная линия, которую можно провести от северного к южному полюсу. Она проходит под углом в 66°33 относительно плоскости нашей планеты. Одно обращение происходит за 23 часа 56 минут и 4 секунды, это время обозначается звездными сутками.

Главный результат осевого вращения – смена дня и ночи на планете. Кроме того, за счет этого движения:

Земля имеет форму со сплюснутыми полюсами;
тела (течение рек, ветер), движущиеся в горизонтальной плоскости, несколько смещаются (в Южном полушарии – влево, в Северном – вправо).

Скорость осевого движения на разных участках значительно отличается. Самая высокая на экваторе — 465 м/с или 1674 км/час, она называется линейной. Такая скорость, например, в столице Эквадора. На участках севернее или южнее экватора скорость вращения снижается. К примеру, в Москве она почти в 2 раза ниже. Эти скорости называют угловыми , их показатель становится меньше по мере приближения к полюсам. На самих же полюсах скорость равна нулю, то есть полюса – единственные части планеты, находящиеся без движения относительно оси.

Именно расположение оси под определенным углом определяет смену времен года. Находясь именно в таком положении, разные области планеты получают неодинаковое количество тепла в разное время. Если бы наша планета располагалась строго вертикально относительно Солнца, то времен года не было совсем, поскольку освещенные светилом в дневное время северные широты получали столько же тепла и света, сколько и южные широты.

На осевое вращение влияют следующие факторы:

сезонные изменения (осадки, движение атмосферы);
приливные волны против направления осевого движения.

Эти факторы тормозят планету, вследствие чего уменьшается ее скорость. Показатель этого уменьшения очень мал всего 1 секунда за 40000 лет, однако, за 1 млрд лет сутки удлинились с 17-и до 24-х часов.

Движение Земли продолжают изучать по сей день . Эти данные помогают составить более точные звездные карты, а также определить связь этого движения с природными процессами на нашей планете.

Еще маленьким я узнал, что Земля вращается . Мой дедушка как-то рассказал мне о солнечных часах, и в чем заключается их принцип. Так привычно наблюдать восход и закат Солнца , но что будет, если Земля остановится ?

В какую сторону вращается Земля

Все зависит от того, каким образом на это посмотреть. Относительно Южного полюса , земной шар будет вращаться в направлении часовой стрелки , и совсем наоборот на Северном полюсе . Логично, что вращение происходит в направлении востока - ведь Солнце появляется с востока и исчезает на западе. Ученые выяснили, что планета постепенно замедляется на тысячные доли секунды в год. Большая часть планет нашей системы имеют то же направление вращения, исключение составляют лишь Уран и Венера . Если посмотреть на Землю из космоса, можно отметить два типа движения: вокруг своей оси, и вокруг звезды - Солнца .

Мало кто не замечал водоворот воды в ванной. Это явление, несмотря на свою обыденность, является довольно большой загадкой для ученого мира. Действительно, в Северном полушарии водоворот направлен против часовой стрелки , а в противоположном - все наоборот. Большинство ученых считают это проявлением силы Кориолиса (инерция, вызванная вращением Земли ). В пользу этой теории можно привести еще некоторые проявления этой силы:

в северной полусфере ветра центральной части циклона дуют против движения часовой стрелки, в южной - наоборот;
левый рельс железной дороги наиболее изнашивается в Южном полушарии , тогда как в противоположном - правый;

у рек в Северном полушарии ярко выражен правый крутой берег , в Южном - наоборот.

Что, если она остановится

Интересно предположить, что будет если наша планета перестанет вращаться . Для обычного человека это будет равносильно езде на автомобили со скоростью 2000 км/ч с последующим резким торможением . Думаю, не стоит объяснять последствия такого события, но это будет еще не самое страшное. Если находиться в этот момент на экваторе , тело человека продолжит «полет» со скоростью почти 500 метров в секунду, однако тем, кому посчастливится находиться ближе к полюсам , удастся выжить, но не надолго. Ветер станет настолько сильным, что по силе своего действия будет сопоставим с силой взрыва ядерной бомбы , а трение ветров вызовет пожары на всей планете .

Тихо шелестели на осеннем ветру пожелтевшие листы “Диалогов” Галилея. Три брата сидели на веранде дома, задумчиво склонив головы. Было грустно. Закончилась четырёхдневная “беседа”, которой без малого четыреста лет, беседа о двух важнейших системах мира – птолемеевой и коперниковой.

Какой бы интересной ни была книга, ей всегда приходит конец. Но книга не умирает, тем более такая. Она остаётся жить в нашей памяти, в наших мыслях. И вот, чтобы оживить на время потерянное чувство, задумали три брата – а были они математиком, астрономом и лингвистом (так мы и будем называть их в дальнейшем) – самим повести беседу или спор по какому-нибудь схожему вопросу.

Участников “Диалога” было трое: Сагредо, Сальвиати и Симпличио, и братьев как раз трое. Нашлась и подходящая тема беседы, устраивавшая каждого. А именно, раз Галилей доказал, что Земля вертится, то разумно задаться таким вопросом: “Почему Земля вертится именно против часовой стрелки?” На том и порешили.

Первым, на правах старшего брата, взял слово Математик. Он уточнил, что направление вращения – характеристика относительная. Если смотреть с Северного полюса, то Земля вращается против часовой стрелки, а если с Южного – по часовой стрелке. Значит, вопрос не имеет смысла.

– Тут ты ошибаешься, – возразил Астроном, являющийся средним братом. – Северное полушарие Земли считается верхним, и смотрят обычно с его стороны. Недаром глобусы с фиксированной осью имеют верхним именно северное полушарие. Даже мы, астрономы, народ строгий, говорим: “над плоскостью эклиптики”, т.е. плоскостью орбиты Земли, когда имеем в виду полупространство со стороны северного полушария, и – “под”, когда со стороны южного. Хотя моряки высокими называют широты, близкие не только к Северному, но и к Южному полюсу, а низкими – близкие к экватору. Правда, тут дело скорее в том, что абсолютное значение широты растёт при движении в обе стороны от экватора. Но само понятие о высокой широте возникло в северном полушарии.

– Брат Астроном прав, – подтвердил Лингвист, младший брат. – И хотя детское утверждение о том, что у Земли есть верх и низ, это исторический пережиток и следствие зарождения цивилизации в северном полушарии, но так принято и так удобнее. Если задавать вопрос строго, то он звучит слишком громоздко: “Почему Земля, видимая со стороны Северного полюса, вращается против часовой стрелки?”

– Хорошо, я отвечу и на такой вопрос, – сказал Математик, хитро улыбнувшись. – Только сначала ответьте мне, – он подбросил монетку и показал её всем, – почему выпал именно орел, а не решка? Видите ли, появление вращения по или против часовой стрелки, так же, как и выпадение орла или решки, суть события случайные и равновероятные.

– Ну, здесь вы ошибаетесь, – перебил Астроном. – В Солнечной системе вращение против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса эклиптики) является преобладающим, а значит, и более вероятным. Поэтому мы, астрономы, называем это движение прямым, хотя оно и “против”, а движение по часовой стрелке – обратным, хотя оно и “по”. Да и физики с математиками, видимо, поэтому приняли за положительное направление вращения и обхода именно движение против часовой стрелки. Так движется всё, что только возможно: поверхность Солнца, планеты по орбитам и вокруг оси, спутники и кольца вокруг планет и вокруг оси, пояс астероидов. Лишь немногие небесные тела имеют обратное движение: лежебока-Уран вместе со всеми своими спутниками, склонивший ось вращения под плоскость орбиты на восемь градусов; лентяйка-Венера, имеющая самый длинный день продолжительностью в 243 земных дня; некоторые внешние спутники планет-гигантов да несколько комет и астероидов. Объясняется преобладание прямого движения в Солнечной системе тем, что такое направление вращения имело протопланетное облако, из которого она возникла. Так что шанс того, что Земля стала бы вращаться по часовой стрелке, крайне мал.

В ответ на это Математик, умевший изготовить модель из чего угодно, вытащил из кармана билет на автобус и спросил:

– А ты знаешь, что шанс того, что номер этого билета мог оказаться именно “847935”, был один к миллиону и, тем не менее, выпал, как видишь, именно он. А всё потому, что не имеет смысла искать вероятность события уже после того, как оно произошло. Кроме того, о вероятности имеет смысл говорить лишь для событий, которые могут повторяться, которые можно воспроизводить или наблюдать в большом количестве, а в одном событии не может быть никаких закономерностей. Именно поэтому, например, нельзя говорить о температуре или давлении газа в объёме, включающем всего одну или несколько молекул. Кроме того, ты утверждаешь, что направление вращения Земли обусловлено направлением вращения протооблака, а, между тем, ты забываешь, что оно и само случайно. Ты мог бы, например, изучить начальные условия при бросании монеты и рассчитать, какой стороной она упадёт. Это говорит о том, что в принципе выпадение монеты это не случайное событие. Но дело здесь не в том, что результат нельзя предугадать, а в том что он непредсказуем без знания начальных условий, которые сами случайны. Поэтому и оба направления вращения для Земли равновероятны. Теперь вы, надеюсь, понимаете, что спорить бессмысленно, – закончил Математик с видом победителя. – Прав я, брат Лингвист?

– Оба вы по сути правы. Спор же у вас идёт о словах и формулировках. Всё зависит от того, какой смысл вы вкладываете в вопрос. Естественно, каждый искал и нашёл решение вопроса в близком ему значении: математик ищет через вероятности, астроном – через космогонию, а я сейчас дам вам третью трактовку. Поскольку я лингвист, то ищу смысл, прежде всего, в значении слов. – Взгляд его упал на часы. – Вот кто нас рассудит. Вы, когда слышите о вращении по часовой стрелке, представляете себе конкретное направление, а я вижу слово “часы”. Для меня “по часовой стрелке” – это направление, совпадающее с ходом часовой стрелки наших часов. Спрашивается, почему же люди за главное направление выбрали именно ход часовой стрелки, а не, скажем, направление вращения гончарного круга или вращение минутной стрелки? И вообще, почему люди сделали часовую стрелку вращающейся в известную нам сторону? Я думаю, что это не случайно. За направление движения стрелки в механических часах было принято направление вращения указателя в первых часах, созданных человеком, – в солнечных. Именно они определили не только вид современных механических часов и скорость вращения их часовой стрелки (только она стала вращаться в два раза медленнее тени и стрелки в некоторых прежних 24-часовых циферблатах), но и вообще вид приборов с круговой шкалой и стрелочным указателем. Только движение часовой стрелки-тени в солнечных часах обладало неизменным направлением вращения и могло быть всегда воспроизведено – вот почему люди и взяли его за эталон. Заметьте, тень от столба, как известно, поворачивается по часовой стрелке – в ту же сторону, в которую происходит видимое движение Солнца по небосводу. Но, как было показано Галилеем, в действительности Солнце неподвижно, а видимое его движение вызвано вращением Земли в обратном направлении, т.е. именно против часовой стрелки. Таким образом, понятно, что Земля может вращаться только против часовой стрелки, если под этим понимать не конкретное направление, а именно направление хода часовой стрелки-тени в солнечных или механических часах. Если бы Земля вращалась в другую сторону, то другим было бы и движение часовой стрелки.

– Ну ты, брат, силён, – восхищённо проговорил Математик. – Это же невероятно. Получается, если бы цивилизация возникла в южном полушарии, то обнаружила бы, что и с их стороны Земля вращается против часовой стрелки. Ведь их солнце движется по небу в сторону, противоположную движению нашего, а значит, и их часовая стрелка вращалась бы противоположно.

Наша планета постоянно находится в движении:

вращение вокруг собственной оси, движение вокруг Солнца;
вращение вместе с Солнцем вокруг центра нашей галактики;
движение относительно центра Местной группы галактик и другие.

Движение Земли вокруг собственной оси

Вращение Земли вокруг оси (рис. 1). За земную ось принимают воображаемую линию, вокруг которой вращается . Эта ось отклонена на 23°27" от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Земная ось пересекается с земной поверхностью в двух точках — полюсах — Северном и Южном. Если смотреть с Северного полюса, то вращение Земли происходит против часовой стрелки или, как принято считать, с запада на восток. Полный оборот вокруг оси планета совершает за одни сутки.

Рис. 1. Вращение Земли вокруг своей оси

Сутки — единица измерения времени. Выделяют звездные и солнечные сутки.

Звездные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг оси по отношению к звездам. Они равны 23 ч 56 мин 4 с.

Солнечные сутки — это промежуток времени, в течение которого Земля обернется вокруг своей оси по отношению к Солнцу.

Угол поворота нашей планеты вокруг своей оси на всех широтах одинаков. За один час каждая точка на поверхности Земли передвигается на 15° от ее первоначального положения. Но при этом скорость движения находится в обратно пропорциональной зависимости от географической широты: на экваторе она равна 464 м/с, а на широте 65° -только 195 м/с.

Вращение Земли вокруг оси в 1851 г. доказал в своем опыте Ж. Фуко. В Париже — в Пантеоне под куполом повесили маятник, а под ним круг с делениями. При каждом следующем движении маятник оказывался на новых делениях. Это может произойти только в том случае, если поверхность Земли под маятником поворачивается. Положение плоскости качания маятника на экваторе не изменяется, потому что плоскость совпадает с меридианом. Осевое вращение Земли имеет важные географические следствия.

При вращении Земли возникает центробежная сила, которая играет важную роль в формировании формы планеты и уменьшает силу притяжения.

Еще одним из важнейших следствий осевого вращения является образование поворотной силы - силы Кориолиса. В XIX в. она была впервые рассчитана французским ученым в области механики Г. Кориолисом (1792-1843) . Это одна из сил инерции, вводимых для учета влияния вращения подвижной системы отсчета на относительное движение материальной точки. Ее эффект кратко можно выразить так: всякое движущееся тело в Северном полушарии отклоняется вправо, а в Южном — влево. На экваторе сила Кориолиса равна нулю (рис. 3).

Рис. 3. Действие силы Кориолиса

Действие силы Кориолиса распространяется на многие явления географической оболочки. Ее отклоняющий эффект особенно заметен в направлении движения воздушных масс. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах — восточное. Аналогичное проявление силы Кориолиса обнаруживается в направлении движения океанических вод. С этой силой связана и асимметрия речных долин (правый берег обычно высокий в Севером полушарии, в Южном — левый).

Вращение Земли вокруг своей оси приводит также к перемещению солнечного освещения по земной поверхности с востока на запад, т. е. к смене дня и ночи.

Смена дня и ночи создает суточную ритмичность в живой и неживой природе. Суточный ритм тесно связан со световыми и температурными условиями. Хорошо известен суточный ход температуры, дневной и ночной бризы и т. д. Суточные ритмы происходят и в живой природе — фотосинтез возможен только днем, большинство растений раскрывают свои цветки в разные часы; одни животные активны днем, другие — ночью. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме.

Еще одно следствие вращения Земли вокруг своей оси — разница во времени в разных точках нашей планеты.

С 1884 г. был принят поясной счет времени, т. е. всю поверхность Земли разделили а 24 часовых пояса по 15° каждый. За поясное время принимают местное время среднего меридиана каждого пояса. Время соседних часовых поясов отличается на один час. Границы поясов проведены с учетом политических, административных и хозяйственных границ.

Нулевым поясом считается Гринвичский (по названию Гринвичской обсерватории под Лондоном), который проходит по обе стороны от нулевого меридиана. Время нулевого, или начального, меридиана считается Всемирным временем.

Меридиан 180° принят за международную линию измерения дат — условная линия на поверхности земного шара, по обе стороны от которой часы и минуты совпадают, а календарные даты отличаются на одни сутки.

Для более рационального использования летом дневного света в 1930 г. в нашей стране было введено декретное время, опережающее поясное на один час. Для этого стрелки часов были переведены на один час вперед. В связи с этим Москва, находясь во втором часовом поясе, живет по времени третьего часового пояса.

С 1981 г. в период с апреля по октябрь время переводят на один час вперед. Это так называемое летнее время. Оно вводится для экономии электроэнергии. Летом Москва опережает поясное время на два часа.

Время часового пояса, в котором расположена Москва, — московское.

Движение Земли вокруг Солнца

Вращаясь вокруг своей оси, Земля одновременно движется вокруг Солнца, обходя круг за 365 суток 5 ч 48 мин 46 с. Этот период называется астрономический год. Для удобства считается, что в году 365 дней, а через каждые четыре года, когда из шести часов «накопятся» 24 часа, в году бывает не 365, а 366 дней. Такой год называется високосным, а один день прибавляют к февралю.

Путь в пространстве, по которому Земля движется вокруг Солнца, называется орбитой (рис. 4). Орбита Земли имеет форму эллипса, поэтому расстояние от Земли до Солнца не постоянно. При нахождении Земли в перигелии (от греч.peri - возле, около иhelios - Солнце) — ближайшей к Солнцу точке орбиты — 3 января расстояние равно 147 млн км. В Северном полушарии в это время зима. Самое большое расстояние от Солнца в афелии (от греч. аро — вдали от иhelios - Солнце) — наибольшем расстоянии от Солнца — 5 июля. Оно равно 152 млн км. В это время в Северном полушарии лето.

Рис. 4. Движение Земли вокруг Солнца

Годовое движение Земли вокруг Солнца наблюдают по непрерывному изменению положения Солнца на небе — изменяются полуденная высота Солнца и положение его восхода и захода, меняется продолжительность светлой и темной частей суток.

При движении по орбите направление земной оси не меняется, она всегда направлена в сторону Полярной звезды.

В результате изменения расстояния от Земли до Солнца, а также благодаря наклону земной оси к плоскости ее движения вокруг Солнца на Земле наблюдается неравномерное распределение солнечной радиации в течение года. Так происходит смена времен года, которая характерна для всех планет, у которых наклон оси вращения к плоскости ее орбиты (эклиптики) отличается от 90°. Орбитальная скорость планеты в Северном полушарии выше в зимнее время и меньше в летнее. Поэтому зимнее полугодие длится 179, а летнее — 186 суток.

В результате движения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси к плоскости ее орбиты на 66,5° на нашей планете наблюдается не только смена времен года, но и изменение продолжительности дня и ночи.

Вращение Земли вокруг Солнца и смена времен года на Земле показаны на рис. 81 (дни равноденствия и солнцестояния в соответствии с временами года в Северном полушарии).

Только два раза в год — в дни равноденствия продолжительность дня и ночи на всей Земле практически одинакова.

Равноденствие — момент времени, в который центр Солнца при своем видимом годичном перемещении по эклиптике пересекает небесный экватор. Выделяют весеннее и осеннее равноденствия.

Наклон оси вращения Земли вокруг Солнца в дни равноденствий 20-21 марта и 22-23 сентября оказывается нейтральным по отношению к Солнцу, а обращенные к нему участки планеты равномерно освещены от полюса до полюса (рис. 5). Солнечные лучи на экваторе падают отвесно.

Самый длинный день и самая короткая ночь наблюдаются в день летнего солнцестояния.

Рис. 5. Освещение Земли Солнцем в дни равноденствия

Солнцестояние — момент прохождения центром Солнца точек эклиптики, наиболее удаленных от экватора (точек солнцестояния). Различают летнее и зимнее солнцестояния.

В день летнего солнцестояния 21-22 июня Земля занимает такое положение, при котором северный конец ее оси наклонен в сторону Солнца. И лучи падают отвесно не на экватор, а на северный тропик, широта которого равна 23°27" Круглые сутки освещенными оказываются не только приполюсные районы, но и пространство за ними до широты 66°33" (Полярный круг). В Южном полушарии в это время освещенной оказывается лишь та его часть, которая лежит между экватором и южным Полярным кругом (66°33"). За ним в этот день земная поверхность не освещается.

В день зимнего солнцестояния 21-22 декабря все происходит наоборот (рис. 6). Солнечные лучи уже отвесно падают на южный тропик. Освещенными в Южном полушарии оказываются участки, лежащие не только между экватором и тропиком, но и вокруг Южного полюса. Такое положение продолжается до дня весеннего равноденствия.

Рис. 6. Освещение Земли в день зимнего солнцестояния

На двух параллелях Земли в дни солнцестояния Солнце в полдень находится прямо над головой наблюдателя, т. е. в зените. Такие параллели называются тропиками. На Северном тропике (23° с.ш.) Солнце стоит в зените 22 июня, на Южном тропике (23° ю.ш.) — 22 декабря.

На экваторе день всегда равен ночи. Угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня там изменяются мало, поэтому смена времен года не выражена.

Полярные круги замечательны тем, что являются границами областей, где бывают полярные дни и ночи.

Полярный день — период, когда Солнце не опускается за горизонт. Чем дальше от Полярного круга у полюсу, тем длиннее полярный день. На широте Полярного круга (66,5°) он длится всего одни сутки, а на полюсе — 189 суток. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга полярный день наблюдается 22 июня — в день летнего солнцестояния, а в Южном полушарии на широте южного Полярного круга — 22 декабря.

Полярная ночь длится от одних суток на широте Полярных кругов до 176 суток на полюсах. Во время полярной ночи Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии на широте северного Полярного круга это явление наблюдается 22 декабря.

Нельзя не отметить такое чудесное явление природы, как белые ночи. Белые ночи — это светлые ночи в начале лета, когда вечерняя заря сходится с утренней и всю ночь длятся сумерки. Наблюдаются они в обоих полушариях на широтах, превышающих 60°, когда центр Солнца в полночь опускается за горизонт не более чем на 7°. В Санкт-Петербурге (около 60° с.ш.) белые ночи продолжаются с 11 июня по 2 июля, в Архангельске (64° с.ш.) — с 13 мая по 30 июля.

Сезонный ритм в связи с годовым движением прежде всего сказывается на освещенности земной поверхности. В зависимости от изменения высоты Солнца над горизонтом на Земле выделяют пять поясов освещенности. Жаркий пояс лежит между Северным и Южным тропиками (тропиком Рака и тропиком Козерога), занимает 40 % земной поверхности и отличается наибольшим количеством приходящего от Солнца тепла. Между тропиками и Полярными кругами в Южном и Северном полушариях находятся умеренные пояса освещенности. Здесь уже выражены сезоны года: чем дальше от тропиков, тем короче и прохладнее лето, тем длиннее и холоднее зима. Полярные пояса в Северном и Южном полушариях ограничены Полярными кругами. Здесь высота Солнца над горизонтом в течение года низкая, поэтому количество солнечного тепла минимально. Для полярных поясов характерны полярные дни и ночи.

В зависимости от годового движения Земли вокруг Солнца находятся не только смена времен года и связанная с ними неравномерность освещенности земной поверхности по широтам, но и значительная часть процессов в географической оболочке: сезонная смена погоды, режим рек и озер, ритмика в жизни растений и животных, виды и сроки сельскохозяйственных работ.

Календарь. Календарь — система исчисления длительных промежутков времени. В основе этой системы лежат периодические явления природы, связанные с движением небесных светил. В календаре используют астрономические явления — смену времен года, дня и ночи, изменение лунных фаз. Первый календарь был египетский, созданный в IV в. до н. э. С 1 января 45 г. Юлий Цезарь ввел Юлианский календарь, которым пользуется до сих пор Русская Православная Церковь. Вследствие того что продолжительность юлианского года больше астрономического на 11 мин 14 с, к XVI в. накопилась «ошибка» в 10 суток — день весеннего равноденствия наступал не 21 марта, а 11 марта. Эта ошибка была исправлена в 1582 г. указом Папы Римского Григория XIII. Счет дней был передвинут на 10 суток вперед, и день после 4 октября предписывалось считать пятницей, но не 5, а 15 октября. День весеннего равноденствия вновь был возвращен на 21 марта, и календарь стал называться Григорианским. Он был введен в России в 1918 г. Однако он тоже имеет ряд недостатков: неодинаковая продолжительность месяцев (28, 29, 30, 31 день), неравенство кварталов (90, 91, 92 дня), несогласованность чисел месяцев по дням недели.