Положення Землі в Сонячній системі.

2. Обертання Землі:

а) добове обертання Землі,

б) річний рух Землі.

Причини змін пір року.

 

1. Коли ми стоїмо на відкритій місцевості, нам здається, що ми перебуваємо в центрі круглого диску, вкритого небесним склепінням. Тому природно, що більшість на­родів уявляли собі Землю як величезний диск. Старо­давні греки, спираючись на спостереження земної поверх­ні, уявляли Землю у вигляді круглого, опуклого щита, який обмивався широкою річкою, океаном, що оточувала всю Землю. «Я і Україна» с. 79-80

З розвитком географічних знань у стародавніх греків річка Океан перетворилась пізніше в море Океан, на по­верхні якого піднімається величезним овальним остро­вом «заселена Земля», або по-грецькому «Ойкумена».

Уявлення про Землю як круглий опуклий щит довгий час було незаперечним. Але поступово, з розвитком люд­ських знань, уже в класичних народів виникає переко­нання про кулястість Землі. Перший, хто з стародавніх греків висловив думку про кулясту форму Землі, був філософ Піфагор. Він вважав, що Земля повинна мати найдосконалішу форму, а такою, на його думку, є куля. Такої ж думки був і грецький мислитель Парменід. Ряд доказів кулястості Землі є і в працях грецького філосо­фа Арістотеля. Тільки тим, що Земля куляста, твердив він, можна пояснити різну висоту, на яку сходять на небі Сонце і зорі в різних країнах. Від кулястості Землі, на його думку, залежить і те, що в північних країнах видно зорі, яких не видно в країнах південних, і нав­паки.

Пізніше учень Аристотеля Дікеарх, будучи перекона­ним у кулястості Землі, спробував виміряти її, взявши за основу віддаль між двома пунктами на одному мери­діані.

Після Дікеарха величину земної кулі досить точно визначив Ератосфен, що жив в Олександрії. Довжина окружності Землі в його вимірах дорівнювала 39,5 тис. км, а це близько до її дійсної величини.

В цей же час Кратес з Міноса спробував уперше зобразити Землю у вигляді глобуса, на який він наніс не тільки відомі в той час країни, а й чотири невідомі ще тоді частини світу, на які повинна була поділятись, на думку стародавніх грецьких учених, земна куля.

Вчення про кулястість Землі розвивається в працях Птоломея та інших учених стародавнього світу.

Виникнення і торжество християнства загальмували розвиток науки про Землю. Зокрема, церква відкинула вчення про кулястість Землі, яке суперечило святому письму. Наприклад, один з «отців» церкви Лактацій, який боровся з вченням про кулястість Землі, писав: чи можливо, щоб були ще такі безглузді люди, які визна­вали б Землю кулею і вірили в існування людей, що ходять на другій половині землі догори ногами, а голо­вою донизу, щоб дерева і кущі росли догори корінням, а дощ, сніг і град падали доверху?.. Чи можливо, щоб поля, моря і міста на другій половині землі, висячи в по­вітрі, могли залишатись у рівновазі?

Отже, це була доба створення цілого ряду «теорій», які вражають своєю безглуздістю і надуманістю.

Однак з відродженням наук на заході ідея кулястості Землі відроджується. Відправляючись у далеку подорож на захід, у пошуках Індії, Колумб був глибоко переко­наний у незаперечності цієї ідеї. З вірою в неї рушив і Магеллан у першу кругосвітню подорож, яка незапереч­но і наочно довела, що Земля куляста. З часу Магелланової експедиції (1519—1522) уявлення про Землю, як правильну кулю, панувало в науці до XVII ст.

Пізніші теоретичні розрахунки, ретельні градусні ви­мірювання, а в наш час і спостереження з штучних супут­ників показують, що Земля дещо розтягнута на екваторі і приплюснута біля полюсів екватора, тобто вона має форму геоїда — еліпсоїда обертання з невеликим стис­ненням.

Еліпсоїдна форма Землі утворилась внаслідок добо­вого обертання планети навколо своєї осі. Фігура Землі поступово змінюється під впливом зміни швидкості її обертання і перерозподілу маси земної речовини. Тепер Земля має серцеподібну форму з осьовою западиною біля Південного полюса і опуклістю біля Північного.

Кулястість планети в поєднанні з обертанням її навко­ло своєї осі зумовлюють зміну дня і ночі з усіма наслід­ками, що звідси випливають (різний баланс тепла на освітленій і затемненій частині кулі, різний атмосферний тиск, рух повітря, вологість повітря, фізіологічні функції рослин, тощо). Куляс­тість Землі спричиняє­ться до нерівномірного розподілу тепла по зем­ній поверхні. В напря­мі від екватора до по­люсів зменшується кут, під яким сонячне про­міння падає на поверх­ню Землі, що зменшує її нагрівання в цьому ж напрямі. Це зумов­лює зональність кліма­тів і всіх природних процесів, пов'язаних з ними.

Крім форми Землі, на природні процеси, що на ній відбуваються, впливають також і розміри земної кулі. Для визначення розмірів Землі прийняті величини, обчисле­ні радянськими вченими Ф. Н. Красовським і А. А. Ізотовим. Ці величини такі:

Велика піввісь Землі (екваторіальний радіус) а = 6 378 245 м.

Мала піввісь Землі (полярний радіус) V = 6 356 863 ж.

Довжина окружності екватора = 40 075 696 м.

Довжина окружності меридіана = 40 008 550 м.

Поверхня Землі = 510 млн. км²

Водна поверхня Землі = 71 % усієї поверхні Землі

Поверхня суші Землі = 29% усієї поверхні Землі

Об'єм Землі = 1 083 320 млн. км³.

 

Розміри Землі зумовлюють величину її маси, від якої залежить величина земного тяжіння. Завдяки тяжінню Земля міцно вдержує свою атмосферу, без якої немож­ливе було б виникнення і розвиток життя.

Дуже великий вплив на життя планети мають її до­бовий і річний рухи.

Ні в кого тепер не викликає сумніву те, що земна куля обертається навколо своєї осі, роблячи повний оберт за 23 години 56 хвилин і 4 секунди. Час повного оберту Землі навколо осі приймають за добу, тривалість якої, для сучасності, обчислюється 24 годинами. Обертання Землі навколо своєї осі підтверджується багатьма до­казами, зокрема спостереженнями за планетами Соняч­ної системи, які з різною швидкістю обертаються на своїх осях, і спостереженнями над Землею космонавтів з космічних кораблів.

Обертання Землі підтверджується також сплющен­ням планети на полюсах і більшою її опуклістю в серед­ній частині. Стиснення Землі зумовлюється діянням від­центрової сили, оскільки середні частини земної кулі ру­хаються з більшою швидкістю, намагаючись віддалитися від осі.

З найбільшою швидкістю на земній поверхні рухають­ся тіла на екваторі. Тут кожна точка на добу описує найбільше коло, рухаючись із швидкістю 464 м/сек, тоді як, наприклад, у Москві швидкість обертання кожної точки дорівнює тільки 260 м/сек. Кутова швидкість обер­тання всіх точок Землі однакова — 15° за годину.

 

2. Добове обертання Землі впливає майже на всі при­родні процеси.

Добовий рух земної кулі зумовлює зміну дня і ночі протягом короткого періоду — доби. Була б зміна дня і ночі і тоді, коли б Земля, рухаючись навколо Сонця, і не оберталася б навколо своєї осі. Але швидкість цієї зміни збігалася б з швидкістю пір року, тобто протягом року були б тільки один день і одна ніч. Швидкість зміни дня і ночі не дає Землі перегрітися або переохолодитись до такої міри, що життя на ній загинуло б від надмірної спеки або нестерпного холоду. Зміна дня і ночі зумов­лює ритмічність багатьох процесів на Землі, пов'язаних з надходженням і витрачанням тепла (добовий хід тем­ператури, вологість повітря і вітри, що міняють напрям протягом доби, процеси вивітрювання, фотосинтез рос­лин і багато інших). «Я і Україна» с. 81

Наслідком добового обертання Землі є відхилення кожного тіла, що рухається від свого первісного напряму в північній півкулі вправо, а в південній — вліво. Це впливає на напрям вітрів і морських течій, зумовлює під­мивання ріками правих берегів у північній півкулі тощо.

Спостереження за зорями і планетами в Космосі по­казують, що Земля, подібно до інших планет, рухається і навколо Сонця, роблячи щороку один оберт. Вона рухається по замкненій кривій, яка називається земною орбітою, що має вигляд трохи сплю­щеного кола (еліпса). Земна вісь нахилена до площини орбіти під ку­том 66,5°.

Рухається Земля з середньою швидкістю близько 29,76 км/сек, на середній віддалі від Сонця 149,5 мли. км.

Повний свій оберт навколо Сонця Земля робить за 365 днів 5 год 48 хв і 46 сек. Це й становить сонячний, або тропічний рік, який не збігається з календарним ро­ком, що містить у собі рівно 365 днів.

Щоб вирівняти цю різницю, до кожного четвертого року додають одну добу, і він має не 365, а 366 діб (у лютому цього року додається 29-й день). Такий збіль­шений на одну добу рік називається високосним.

3. Рух Землі навколо Сонця і нахил земної осі до пло­щини орбіти зумовлюють зміну пір року — осінь, зиму, весну, літо. Якби земна вісь була перпендикулярна до площини орбіти, то Сонце завжди освітлювало б прямо­висним промінням тільки екватор, а далі від нього сонячне проміння падало б на поверхню все під меншим і меншим кутом. На екваторі протягом цілого року було б - рівномірно жарко, а на полюсах однаково холодно, і ні­де не було б ніякої зміни пір року. Але через те, що земна вісь нахилена до площини орбіти, земна куля по­вертається до Сонця більше то північною, то південною півкулею і відповідно кожна півкуля нагрівається то більше, то менше (мал. атласу). «Я і Україна» с. 82-85.

Нахил земної осі впливає і на тривалість дня і ночі в різних широтах (крім екватора) протягом року. У пів­нічній півкулі в день літнього сонцестояння (21-22 черв­ня за московським часом) спостерігається найдовший день і найкоротша ніч. Тривалість дня влітку в напрямі від екватора збільшується, і північніше від північного полярного кола Сонце в цей час не заходить.

Найкоротший день у північній півкулі буває 21-22 грудня (день зимового сонцестояння). Причому три­валість, дня зменшується в напрямі від екватора до Північного полюса, де за полярним колом панує по­лярна ніч.

Протилежна картина спостерігається в ці періоди у південній півкулі. Коли на Північному полюсі встанов­люється полярний день, на Південному полюсі починаєть­ся полярна ніч, і навпаки.

Але бувають дні, коли тривалість дня по всій Землі, за винятком районів земних полюсів, дорівнює ночі (12год).

Ці дні називаються днями весняного і осіннього рівно­дення. Від них тривалість дня на різних широтах або зменшується, або збільшується.

22 грудня в північній півкулі найкоротший день (зи­мове сонцестояння), тут — зима; у південній — найдов­ший, тут — літо. З цього числа в північній півкулі дні починають збільшуватися, в південній — зменшуватися, але в північній півкулі дні ще коротші, ніж ночі, а в південній — довші. З дня весняного рівнодення (20-21 березня) в північній півкулі дні стають довшими за ночі, а в південній — коротшими. Це наша весна, а в південній півкулі осінь. З 22 червня (літнє сонцестояння) дні в північній півкулі починають зменшуватись, але лишаються ще довшими, ніж у південній. У цей час у північній півкулі — розпал літа, а в південній півкулі — зима. З дня осіннього рівнодення (23 вересня) в пів­нічній півкулі дні стають коротшими, ніж у південній. У північній півкулі наближається зима, а в південній —

літо.

Тому що в день літнього сонцестояння земна вісь нахилена Північним полюсом у бік Сонця під кутом в 23,5°, сонячне проміння падає прямовисно на паралель, що проходить через 23,5°. Ця паралель називається пів­нічним тропіком, або тропіком Рака. В день зимового сонцестояння сонячне проміння опівдні падає прямовис­но на паралель, що лежить на 23,5° південніше від еква­тора. Паралель, що проходить через цей градус, нази­вається південним тропіком, або тропіком Козерога.

На північ від тропіка Рака і на південь від тропіка Козерога Сонце ніколи не буває в зеніті, тому сонячне проміння завжди косо падає на земну поверхню. В зимо­вий час у цих частинах земної кулі день коротшає в напрямі від тропіків до полюсів, а влітку, навпаки,— довшає. На північ і на південь від екватора на 66,5° по одному разу на рік у зимовий час протягом цілої доби Сонце не появляється над горизонтом, а влітку там раз на рік цілу добу воно не заходить. Ці паралелі в північ­ній і південній півкулях називаються полярними колами. Північне полярне коло є межею, на південь від якої в північній півкулі цілодобового полярного дня не буває. А на північ від нього до полюса тривалість полярного дня збільшується. На південь від південного кола теж спостерігається така сама картина, але в протилежний час. Коли на північ від північного полярного кола вста­новлюється безперервний полярний день, на південь від південного полярного кола встановлюється безперервна полярна ніч і навпаки.

Отже, території, які лежать між тропіками і поляр­ними колами, а також за полярними колами, протягом року освітлюються, а значить, і нагріваються неоднако­во. Залежно від полуденної висоти Сонця і тривалості освітлення земної поверхні в різні пори року вся вона поділяється на п'ять астрономічних поясів, умовними гра­ницями між якими є тропіки і полярні кола. Між тро­піками розміщується жаркий астрономічний пояс; між тропіками ї полярними колами — два помірних, а за полярними колами навколо полюсів знаходяться два холод­них астрономічних пояси. Ступінь нагрівання сонячним промінням земної поверхні, який залежить від кута падіння проміння на поверхню Землі, зумовлює і температурні умови всіх поясів. У кожному поясі по-різ­ному проявляються пори року.

В жаркому поясі протягом року тепло прибуває май­же рівномірно, без помітних коливань. Різниця в три­валості дня і ночі невелика. Тому тут фактично не від­чувається поділу року за температурними ознаками.

В холодних поясах спостерігається велика різниця між зимовими і літніми температурами, причому пере­хід від низьких до високих температур і навпаки від­бувається майже раптово за короткі відрізки часу. Вес­на і осінь тут виражені мало, і вони дуже короткі. Тому в холодних поясах рік можна поділяти на два сезони: холодний (довгий) і теплий (короткий), хоч темпера­тура протягом теплого сезону рідко перевищує тут 10 градусів.

Найчіткіше виражені весна, літо, осінь і зима в по­мірних поясах. У зв'язку з великою висотою Сонця влітку і малою взимку коливання температури повітря тут протягом року досить значні. Фактична тривалість пір року в помірних поясах залежить від місцеположен­ня тієї чи іншої місцевості у відношенні до тро­піків.

Значення зміни пір року в житті природи надзвичайно велике. Вона зумовлює ритмічність у житті органіч­ного світу і неживої природи.

Наочне уявлення про зміну дня і ночі, а також пір року в певній місцевості дають безпосередні спостере­ження за висотою Сонця над горизонтом, за положен­ням його на небосхилі, тривалістю дня і температурою повітря в різні пори року і години доби. Вести ці спостереження і робити з них відповідні висновки тре­ба привчати учнів з перших днів їх навчання в другому класі.

 

Тема 2. План і карта.

Тема 2.1. Поняття про горизонт

План.

Сторони горизонту.

Орієнтування на місцевості.

Компас.

 

1. У зв'язку з тим, що Земля куляста, людина спостерігає її поверхню у вигляді круга, над яким перевернутий небозвід. І де б людина не була, вона завжди знаходиться ніби в центрі видимого простору. Видимий навколо простір відкритої місцевості назива­ють горизонтом. «Я і Україна» с. 85-86. Слово «горизонт» походить від гре­цького «обмежую», що можна віднести тільки до лінії. Межу горизонту, де людині здається, що небозвід торкається поверхні Землі, називають лінією гори­зонту. На плоскій поверхні ця лінія здається колом, у центрі якого знаходиться людина. Давно помічено, що з підняттям угору лінія горизонту віддаляється, а горизонт розширюється.

Діаметр видимого горизонту збільшується в міру під­няття спостерігача. На висоті ока дорослої людини від­даленість горизонту від спостерігача дорівнює 4—5 км, на висоті 10 м — 11 км, на висоті 20 м — 16 км, на висо­ті 100 м — 36—38 км, а з висоти 1000 м людина може бачити на 113 км.

Місцевість, на якій лінію горизонту видно добре, на­зивають відкритою, а там, де місцеві предмети (горби, дерева, різні споруди) закривають лінію горизонту, на­зивають закритою місцевістю.

2. У просторі важливо вміти орієнтуватися, тобто знахо­дити сторони горизонту: основні (північ, південь, захід, схід) і проміжні (північний захід, північний схід, південний захід, пів­денний схід) відносно відомого предмета.

Для орієнтування на міс­цевості треба насамперед уміти визначити сторони гори­зонту від спостерігача. Головні сторони горизонту: пів­ніч і південь, які утворюються напрямом меридіана, що проходить через дану точку земної поверхні, і схід та захід, що утворюються лінією, перпендикулярною до лінії меридіана. Проміжними, або другорядними сторонами горизонту є: між північчю і сходом — північний схід, між північчю і заходом — північний захід, між півднем і схо­дом — південний схід, між півднем і заходом — півден­ний захід. Кутова віддаль між двома напрямами обчи­слюється в градусах кола (кутова віддаль між сусідні­ми головними напрямами дорівнює 90°, а між будь-яким головним і проміжним — 45°).

Знаючи одну сторону горизонту на місцевості, легко визначити інші, або зорієнтуватися. Так, коли стати об­личчям на північ, то ззаду буде південь, праворуч — схід, ліворуч — захід. Визначити хоч би одну з головних сторін горизонту, або зорієнтуватись, можна багатьма способами, головні з яких ми й розглянемо.

 

Способи знаходження сторін горизонту

· Орієнтування по сонцю. Опівдні, коли сонце стоїть найвище над горизонтом, воно в північній півкулі зав­жди буває на півдні, а тінь від будь-яких предметів завжди в цей час падає на північ. Якщо сонячного дня уткнути в землю вертикальну жердину, то з підніманням сонця тінь від жердини коротшатиме. О 12 год за місце­вим часом вона буде найкоротша і падатиме на північ. Провівши лінію в напрямі тіні, з півдня на північ, діста­немо полуденну лінію, або лінію меридіана, від якої лег­ко визначити схід і захід. Якщо стати опівдні обличчям до напряму тіні, то перед нами буде північ, позаду нас — південь, праворуч - схід, ліворуч — захід.

· Щоб точніше встановити напрям меридіана, на рівній площині, де встановлена жердина (або на планшеті з установленою спицею — гномоні ), проводять від цент­ра різними радіусами ряд кіл. Тінь від жердини до полудня зменшуватиметься, а після полудня подовжува­тиметься, двічі перетнувши кола. На кожному колі по­значають дві точки, де їх перетинала тінь своїм кінцем. Якщо віддалі між точками поділити пополам лінією, що пройде, від центра кола, то вона й покаже точний напрям меридіана.

· Маючи годинник, ясного дня можна визначити напрям полуденної лінії в будь-який час. Опів­дні стрілка годинника, що стоїть на 12, напрямлена на сонце і показуватиме на південь, а лінія, проведена впо­перек циферблата від 12 до 6 год, збігатиметься з полу­денною лінією. Якщо треба визначити полуденну лінію до або після 12 год дня, то на сонце (практично по тіні яко­гось предмета) спрямовують стрілку годинника, а потім проводять пряму лінію впоперек циферблата посередині між 12 год і стрілкою годинника, напрямленою на сонце, яка й покаже напрям по­луденної лінії.

· Орієнтування по Полярній зорі. Полярна зоря, яка знаходиться в сузір'ї Малої Ведмедиці розташована майже над точкою північного полюса. Тому вночі, в ясну погоду по ній можна зорієнтуватись. Знайти Полярну зорю на небі легко за примітним сузір'ям Великої Ведмедиці, яка своєю формою нагадує ківш (віз). Якщо по небозводу прокласти уявну лінію вгору через дві крайні зорі Великої Ведмедиці приблизно п'ять від­станей завдовжки від дна ковша), то ця лінія приведе до Полярної зорі, що знаходиться у хвості сузір'я Малої - Ведмедиці, а напрям на Полярну зорю завжди покаже північ

· Орієнтування за місцевими ознаками. Похмурого дня сторони горизонту можна визначити наближено за дея­кими місцевими ознаками. Так, наприклад, коли росте окремо дерево, то з північного боку в нього менше гілок, а з південного — більше.

Північна сторона стовбура старого дерева густіше по­крита лишайниками. Кільця річного росту дерева з південного боку більш потовщені. Отже, можна визначити південь і північ по пеньку дерева, що росло одиноко на відкритій місцевості. Навесні можна визначити південь по схилах горбів і балок; на південних схилах раніше тане сніг, ніж на північних. Якщо уваж­но придивитися до мурашника, то можна помітити, що один схил у нього пологий, а другий крутий. По­логий схил звичайно повернутий на південь, крутий — на північ. Крім того, мурашки будують мурашники з південного боку каменів, дерев, пнів..

3. Орієнтування по компасу. Найнадійніше і найпростіше сторони горизонту визначають спеціальним прила­дом — компасом, який допомагає орієнтуватись на міс­цевості в будь-яку пору доби, за будь-якої погоди. З давніх часів (приблизно 25 віків тому) люди навчилися визначати сторони горизонту за компасом. Компас потрібен мореплавцям, геологам, туристам, мандрівникам, усім, хто буває в незнайомій місцевості. Компас являє собою круглу коробку, на дні якої на­несені назви сторін горизонту й поділ кола на градуси, а посередині насаджена на вістря намагнічена стрілка, яка вільно на ньому обертається. Щоб компас не псував­ся, стрілку його можна закріплювати в неробочому стані спеціальним запобіжником. У деяких компасах стрілка з позначенням на ній сто­рін горизонту насаджена не на вістря, а вільно плаває на поплавку в спирті. Дія компаса основана на тому, що на землі, яка має властивості магніту, намагнічена вільна стрілка завжди розміщується вздовж магнітних меридіанів (за винятком магнітного екватора), тобто вона одним кінцем (штучно затемненим) повернена на північ, а другим на південь. Оскільки стрілка компаса встановлюється вздовж маг­нітного меридіана, то напрям її в різних частинах земної поверхні не цілком збігається з напрямом південь—північ, який визначається по географічному меридіану. Він має відхилення від меридіана магнітного на певний кут, який називають схиленням магнітної стрілки. Схилення буває західне або східне. Величина його відома для різ­них точок земної кулі, і її враховують при точному визна­ченні сторін горизонту.

Щоб визначити якусь сторону горизонту, компас треба покласти на горизонтальну площину, відпустити запобіж­ник для вільного обертання стрілки, потім повернути компас так, щоб буква Пн або N (північ) на дні коробки опинилась під темним кінцем стрілки, який завжди по­казує напрям на північ. Тоді букви Сх або О будуть обернені на схід, 3 або W—на захід, а букви Пд або S — на південь. Для визначення істинного (географічно­го) напряму на північ вносять поправку на величину магнітного схилення для даної місцевості, взявши її з відповідних таблиць або з топопрафічної карти.

Пересування на місцевості за допомогою компаса звичайно відбувається за азимутами. Азимутом на місцевості і на карті називають кут між напрямом на північ ї по­трібним напрямом. Звичайно азимут відлічують за хо­дом годинникової стрілки; так, східний напрям відповідає ази­муту 90°, південний — 180°, західний — 270°, і північний — 360°. Наприклад, дано азимут 360°, треба пройти по ньому 500 м, потім по азимуту 45° ще 100 м до потрібної точки. Ці відстані простежують від одного видимого предмета до іншого, постій­но звіряючися з компасом.

Орієнтування потрібне, з одного боку, для того, щоб зорієнтуватись на незнайомій місцевості, а з другого, для правильного зображення будь-якої ділянки місце­вості на папері у формі плану чи карти. Для виготовлення карт і планів використовують масштаб.

Тема 2.2. План і карта.

План.