Форма земли эллипсоид. Какая форма у Земли

Кто сказал, что земля круглая? December 17th, 2014

Говорят, что вот такая …

Впрочем, гипотеза о том, что наша планета имеет форму шара, существовала очень давно. Первым эту мысль высказал ещё в VI веке до нашей эры древнегреческий философ и математик Пифагор. Другой философ, Аристотель, живший в Древней Греции двумя веками позже, привёл наглядные доказательства шарообразности: ведь во время лунных затмений Земля отбрасывает на Луну тень именно круглой формы!

Постепенно идея о том, что Земля - шар, висящий в пространстве и ни на что не опирающийся, распространялась всё шире. Прошли века, людям давно известно, что Земля не плоская и не покоится на китах или слонах… Мы обошли вокруг света, пересекли наш шарик буквально во всех направлениях, облетели его на самолёте, сфотографировали из космоса. Мы даже знаем, почему не только наша, но и все другие планеты, и Солнце, и звёзды, и Луна, и другие большие спутники именно «круглые», а не какой-нибудь другой формы. Ведь они большие, обладают огромной массой. Их собственная сила тяготения - гравитация - стремится придать небесным телам форму шара.

Если бы даже объявилась некая сила, большая, чем гравитация, которая придала бы Земле форму, скажем, чемодана, кончилось бы всё равно тем же: как только бы действие этой силы прекратилось, сила тяготения начала бы снова собирать Землю в шар, «втягивая» выступающие части, пока все точки поверхности не оказались бы на равном расстоянии от центра.

Давайте продолжим размышления на эту тему …

Не шар!

Ещё в XVII веке знаменитый физик и математик Ньютон, сделал смелое предположение, что Земля - никакой не шар, вернее, не совсем шар. Предположил - и математически это доказал.

Ньютон «пробурил» (разумеется, мысленно!) до центра планеты два сообщающихся канала: один от Северного полюса, другой - от экватора, и «заполнил» их водой. Расчёты показали, что вода установилась на разных уровнях. Ведь в полярном колодце на воду действует только сила тяготения, а в экваториальном - ей ещё противостоит центробежная сила. Учёный утверждал: для того чтобы оба столба воды оказывали на центр Земли одинаковое давление, то есть чтобы они имели равный вес, уровень воды в экваториальном колодце должен бы быть выше - по подсчётам Ньютона на 1/230 от среднего радиуса планеты. Иными словами, расстояние от центра до экватора больше, чем до полюса.

Чтобы проверить расчёты Ньютона, Парижская академия наук отправила в 1735 - 1737 годах две экспедиции: в Перу и в Лапландию. Участники экспедиции должны были измерить дуги меридиана - по 1 градусу каждая: одну - в экваториальных широтах, в Перу, другую - в полярных, в Лап ланд ни. После обработки данных экспедиций, руководитель северной, геодезист Пьер-Луи Мопертюи, объявил, что Ньютон прав: Земля сжата у полюсов! Это открытие Мопертюи увековечил Вольтер в… эпиграмме:

Посланец физики, отважный мореход,
Преодолев и горы, и моря.
Влача квадрант средь снега и болот,
Почти что превратившись в лопаря.
Узнал ты после множества потерь.
Что знал Ньютон, не выходя за дверь.

Напрасно Вольтер был столь язвителен: разве наука может существовать без экспериментальных подтверждений её теорий?!

Как бы то ни было, теперь мы точно знаем, что Земля сплюснута у полюсов (если угодно - растянута у экватора). Растянута, впрочем, совсем немного: полярный радиус составляет 6357 км, а экваториальный - 6378 км, всего на 21 км больше.

Похожа на грушу?

Однако можно ли назвать Землю пусть не шаром, но «сплюснутым» шаром, а именно эллипсоидом вращения? Ведь, как мы знаем, рельеф у неё неровный: есть горы, есть и впадины. Кроме того, на неё действуют силы притяжения других небесных тел, в первую очередь Солнца и Луны. Пусть их влияние невелико, но всё-таки Луна способна на несколько метров искривлять форму жидкой оболочки Земли - Мирового океана, - создавая приливы и отливы. Значит - в разных точках радиусы «вращения» разные!

К тому же на севере находится «жидкий» океан, а на юге - «твёрдый» материк, покрытый льдом - Антарктида. Получается, что Земля имеет не совсем правильную форму, напоминает грушу, вытянутую к Северному полюсу. А по большому счёту поверхность её настолько сложна, что вообще не поддаётся строгому математическому описанию. Поэтому для формы Земли учёные предложили особое название - геоид. Геоид является неправильной стереометрической фигурой. Его поверхность приблизительно совпадает с гладью Мирового океана и продолжается на материковой части. Та самая «высота над уровнем моря», которую указывают в атласах и словарях, отсчитывается именно от этой поверхности геоида.

Ну и по научному:

Гео́ид (от др.-греч. γῆ - Земля и др.-греч. εἶδος - вид, буквально - «нечто подобное Земле») - выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой ее точке. Геометрическое тело, отклоняющееся от фигуры вращения Эллипсоид вращения и отражающее свойства потенциала силы тяжести на Земле (вблизи земной поверхности), важное понятие в геодезии.

1. Мировой океан
2. Земной эллипсоид
3. Отвесные линии
4. Тело Земли
5. Геоид

Геоид определяется как эквипотенциальная поверхность земного поля тяжести (уровенная поверхность), приблизительно совпадающая со средним уровнем вод Мирового океана в невозмущённом состоянии и условно продолженная под материками. Отличие реального среднего уровня моря от геоида может достигать 1 м.

По определению эквипотенциальной поверхности, поверхность геоида везде перпендикулярна отвесной линии.

Геоид не геоид!

Если быть совсем честными, стоит признаться, что из-за различия температуры в разных точках планеты и солёности океанов и морей, атмосферного давления и прочих факторов поверхность водной глади не совпадает по форме даже с геоидом, а имеет отклонения. Например, на широте Панамского канала разница уровней Тихого и Атлантического океанов составляет 62 см.

На форме Земного шара сказываются и сильные землетрясения. Одно из таких 9-балльных землетрясений произошло 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии, на Суматре. Профессора Миланского университета Роберто Сабадини и Джорджио Далла Виа считают, что оно оставило «шрам» на гравитационном поле планеты, в результате чего геоид существенно прогнулся. Чтобы проверить это предположение, европейцы намерены отправить на орбиту новый спутник GOCE, оснащённый современной высокочувствительной аппаратурой. Надеемся, что вскоре он пришлёт нам точную информацию о том, какую форму имеет Земля сегодня.

Астрономические воззрения всего человечества формировались веками. Начиная с Древнего Египта и, возможно, еще более ранних цивилизаций, ученые направляли взгляд к небу, стремясь узнать больше об устройстве нашего мира. Интересовала, конечно же, форма и размеры планеты Земля.

С тех пор мы пошли много вперед. Достаточно фактов теперь можем сказать наверняка.

И один из таких вопросов: какую форму имеет Земля? История разнообразных представлений о форме нашей планеты долгая и крайне интересная. Ее выстраивали уважаемые ученые мужи современности, Средневековья и Античности. За правду (ту, которой придерживались они) они бывали гонимы и даже умирали. Но от осознанной правды не отказывались.

А сейчас о том, какую форму имеет Земля, 4 класс школы скажет с полной уверенностью.

Давайте же вспомним, как на самом деле обстоят дела с формами нашей родной планеты.

Форма Земли

В прошедшем веке человечество сумело сделать большой рывок вперед: запустило первые космические аппараты в далекие космические дали. Те же привезли (прислали) ученым фото планеты. Она оказалась красивейшим голубым небесным телом, однако с формой произошли некоторые поправки.

Итак, по новой, наиболее достоверной информации о планете, мы знаем, что Земля немного сплюснута с полюсов. То есть она представляет собой не шар, а эллипсоид вращения, или геоид. Выбор между двумя этими терминами имеет значение лишь в астрофизике, геодезии, космонавтике. Численное выражение параметров планеты будет необходимо при точных расчетах. И тут у формы Земли есть свои особенности.

Численное описание формы планеты

Для раздела общих знаний об окружающем мире больше принято использовать термин геоид. Последний, к слову, с греческого языка означает буквально "нечто, подобное Земле".

Интересно, что описать математическими способами форму Земли как эллипсоид вращения нетрудно. А вот как геоид практически невозможно: для получения максимально точных данных приходится измерять гравитацию в разных точках планеты.

Почему Земля сплюснута с полюсов?

Из всего вышесказанного теперь мы намерены рассмотреть некоторые отдельные аспекты всей темы. Теперь, когда мы узнали, какую форму имеет Земля на самом деле, интересно будет понять, почему так.

Повторимся: наша планета немного сплюснута с полюсов, а не является идеальным шаром. Почему так? Ответ прост, очевиден для всех, кто имеет начальные представления о физике. При вокруг своей оси в областях экватора возникают Соответственно, на полюсах их быть не может. Так и образовалась разница в радиусе полярном и экваториальном: последний больше где-то на 50 км.

какую форму имеет?

Как мы знаем, планета вращается не только вокруг своей оси, а и совершает длительное путешествие вокруг центра Солнечной системы. Та условная линия, по которой она движется в космическом пространстве, называется орбитой. Мы узнали, какую форму имеет планета Земля. Также выяснили, что приобрела ее она из-за вращения.

А вот какую форму имеет орбита Земли? Вокруг Солнца она проделывает путь в форме эллипса, находясь в разное время года на разном расстоянии от светила. От пребывания в том или ином участке орбиты зависит сезон на планете.

Представления древних цивилизаций

Напоследок скрасим нашу статью яркими образными картинами, которые нам обрисовали предшественники современной цивилизации. Фантазия у них, надо сказать, была славная.

На вопрос "Какую форму имеет Земля?" древний вавилонянин утверждал бы, что это огромная гора, на одном из склонов которой находится их страна. Над ней возвышается купол - небо, и было оно твердым, как камень.

Индийцы были уверены, что Земля держится на четырех слонах, которых держит на своей спине черепаха, плавая в молочном море. Направление же голов слонов - это четыре стороны света.

Лишь в 8-7-м веке до н. э. люди стали постепенно приходить к выводу, что Земля - нечто обособленное со всех сторон, а никак не стоит на чем-либо. К нему подтолкнуло ежевечернее исчезновение Солнца, перед которым испытывался благоговейный страх.

Заключение

Грубо говоря, Земля - круглая. Для обывателя этого вполне будет достаточно, однако не для определенных наук. В геодезии, космонавтике, астрофизике нужны точные данные для расчетов. И тут уже пригодится точный ответ на вопрос, какую форму имеет Земля. И или же эллипсоид вращения. Планета под воздействием сплюснута с полюсов. Учитывать точные данные о планете важно для получения правильных расчетов.

Давно канули в Лету времена, когда Землю возносили на спины слонов или представляли ее плоской поверхностью. Давайте же будем посвященными в правду об окружающем мире и мы, оставаясь достойными своего времени!

Нет, наверное, на нашей прекрасной планете человека, который хотя бы раз в жизни не задавал себе вопрос: "Какая форма у Земли?"

Этот вопрос волновал и многие ученые умы на протяжении всей истории человечества. Изучая историю нашей планеты, приходим к выводу, что представление о форме Земли складывалось у разных народов по разному. Но теперь очень трудно определить, у какого народа это представление было наиболее правильным. Достоверных древних документов, изучающих этот момент, сохранилось очень и очень мало. По большей части это легенды, предания, мифы.

Наиболее распространенное предание - это представление древних индейцев. Они представляли себе Землю плоской, лежащей на спинах слонов.

Сохранились ценные письменные документы жителей древней Вавилонии, возраст которых более 6 тысяч лет. Как известно, вавилоняне унаследовали свою культуру от других народов, более древних. Эти народы видели Землю в виде горы. На одном из склонов которой, а точнее на западном, Вавилония. Они точно знали, что на юге от Вавилонии есть море, а на восточной стороне горы. Древние народы боялись пересекать эти величественные горы, вот им и казалось, что Вавилония находится на западном склоне горы "мира". Вокруг горы море, а на море опирается небо (твердое по своей природе) - небесный мир. Небесный мир имел форму опрокинутой чаши. И там тоже есть своя суша, воздух и вода. Небесная суша - это созвездия Зодиака. Всего их двенадцать. По небесной суше движутся Солнце, которое бывает в каждом из созвездий около месяца, Луна и еще пять планет. Под Землей расположился ад - бездна, туда спускаются души умерших людей, зверей, птиц. Когда в Вавилонии ночь, Солнце находится в подземелье, опускается туда на западе, а начинает свой путь с восточного края. Древние вавилоняне свои представления о Земле составляли на основе наблюдений за природой. Но правильно объяснить не могли.

Древние евреи, жившие на равнине, представляли Землю равниной, на которой есть горы. Эти представления складывались от того, что евреи жили на равнинной территории. Они делили небо на верхний и нижний пояса. В верхнем поясе неба обитали небесные воды (снег, дождь, град), в нижнем поясе - ветры. Под Землей находились воды, которые питали реки и озера.

Однако наибольший вклад, в развитие представлений о форме Земли, внесли греки. В представлении Гомера, Земля выпуклый диск, напоминающий щит воина. Суша омывается рекой Океан. Над Землей - медный свод, по которому движется Солнце. Солнце каждый день поднимается из Океана с восточной стороны и опускается в воды на западе. Эти представления очень хорошо описаны в поэмах Гомера "Илиада" и "Одиссея".

Вселенная жидкая масса, внутри находится огромный пузырь, который имеет форму полусферы. Вогнутая поверхность - небесный свод, а нижняя океан, на поверхности которого в виде пробки плавает Земля. Так представлял строение мира философ Фалес (VI в. до н. э.).

По Анаксимандру Мелецкому - Земля отрезок колонны, на одном из оснований которой расположена жизнь.

Совершая далекие путешествия люди постепенно пришли к выводу, что Земля выпуклая. Выпуклость Земли подтверждалась наблюдениями за удаляющимися кораблями. Постепенно люди приходили к выводу, что Земля шарообразная.

Пифагор (р. ок. 580 - ум. 500 до н. э.) и его последователи, пожалуй, первыми стали считать Землю и другие планеты шаровидными.

Аристотель (IV в. до н. э.), наблюдая за лунными затмениями заметил, что тень от Земли, падающая на поверхность Луны всегда круглая. Он также отметил, что именно шар отбрасывает круглую тень.

Аристарх Самосский, живший в конце IV - первой половине III века до нашей эры, предположил, что Земля и все планеты вращаются вокруг Солнца, вопреки существовавшему мнению, что светило и все планеты движутся вокруг Земли. Однако он не смог подтвердить свое предположение фактами. И вот, понадобилось еще примерно 1700 лет, прежде чем польскому ученому Копернику удалось доказать это предположение.

Если бы наша планета находилась в равновесии, установившемуся под воздействием силы тяжести, не имела вращения вокруг собственной оси и состояла из однородного вещества. Вот тогда можно было бы сказать, что наша планета имеет Шарообразную форму. Но Земля вращается. Возникает центробежная сила, под ее влиянием появляется полярное сжатие. Земля принимает форму сфероида, точнее эллипсоида вращения.

Изучая закон всемирного тяготения, в конце XVII начале XVIII веков И. Ньютон теоретически обосновал сжатие Земли. Затем это было доказано практически по разности качания маятника на разных широтах.

Проводились многочисленные геодезические измерения, предлагались различные значения размеров земной формы. В советское время с 1946 г. принят эллипсоид Ф. Н. Красовского, размеры которого: экваториальный радиус равен 6378245м, полярный радиус 6356863м, полярное сжатие 1:298,3. Разность между экваториальным и полярным радиусами Земли составляет всего 21382 метров. Если внимательно посмотреть на эти размеры, становится понятным, почему в географии форму Земли считают шарообразной.

Однако вернемся к нашим рассуждениям. Вещество, из которого состоит Земля неоднородно, масса распределяется неравномерно. Значит фигура Земли отклонятся от правильной формы сфероида, кроме того не нужно забывать и о действии гравитационного поля Галактики. Появляется новое обозначение формы Земли - геоид.

Термин «геоид» применительно к обозначению фигуры Земли, предложен в 1873 году немецким математиком Иоганном Бенедиктом Листингом. Эта геометрическая фигура наиболее точно отражала форму Земли, чем эллипсоид.

Геоид - фигура, которая совпадает со средней поверхностью Мирового океана (это уровенная поверхность). В каждой точке этой фигуры направление силы тяжести перпендикулярно к его поверхности. В связи с тем, что земная кора неоднородна, геоид имеет поднятия и опускания. Относительно эллипсоида Красовского поднятия не превышают 136 метров, опускания 162 метра. Поднятия расположены над океаническими впадинами, погружения равны материкам. Тяжелая океаническая базальтовая кора отклоняет силу тяжести в сторону океанов от более легкой материковой гранитной коры. Поднятия и опускания геоида зеркальны по отношению к действительному рельефу Земли.

При изучении движения искусственных спутников Земли установлена полярная асимметрия земного эллипсоида. Благодаря этому появились новые представления о форме Земли. Земля имеет сердцевидную форму, северный полюс ее приподнят, по сравнению с южным полюсом, примерно на 30 метров. Такую форму Земли называют кардиоид. И опять причина - воздействие гравитационного поля Галактики.

Таким образом, физическая поверхность твердой Земли отклоняется от поверхности эллипсоида. Максимальная высота физической поверхности над эллипсоидом 8848 метров (г. Джомолунгма), максимальная глубина 11022 метров (Марианская впадина).

Так какая же форма у Земли? Фигура Земли полностью зависит от распределения масс и плотностей в ее теле, точного математического выражения эта фигура не имеет. Точно определить ее невозможно, именно поэтому в геодезических измерения в России и некоторых других странах используется название квазегеоид. Это приближение к геоиду. Квазегеоид определяется по результатам измерений, совпадает с геоидом на территории Мирового океана. На суше приближается к форме геоида. Отклонения составляют от нескольких сантиметров на равнине и до двух метров в горах.

Полет человека в космос – это величайшее событие в истории человечества. Что же увидели жители Земли глазами первых космонавтов? Перед глазами первого в мире космонавта Ю. А. Гагарина ближайший и дальний космос, лишенный воздушной, светорассеивающей среды, предстал как безмолвное царство нескончаемой ночи, вселенский покой и порядок, где на непроглядном фоне бархатной тьмы сияли крупные, выпуклые, холодные и немигающие звезды, бриллиантовыми и жемчужными подвесками смотрелись созвездия, алмазной россыпью более четко обозначились бесчисленные галактики и Млечный Путь. Вся голубая, в облаках и радужных ореолах Земля казалась плывущей в океане мироздания.

DIV_ADBLOCK179">

https://pandia.ru/text/78/303/images/image004_34.jpg" width="189" height="151 src=">.jpg" align="left" width="333" height="346 src=">В атмосфере Земли были видны различные слои яркости - результат ослепительного свечения воздуха, которое переходило в бушующее пламя самых различных расцветок с преобладанием багрового и синего цветов. Волшебное зрелище представляло полярное сияние над Антарктидой. Это были золотистые лучи, подобные зубцам гигантской короны. Столь же величественно смотрелись сверху и грозы, сверкания множества молний, серебристые облака и следы сгорающих в земной атмосфере метеоритов.

Рис.5. Карта, составленная с использованием космических снимков

По мере приближения к Земле наша планета видится нежно-голубой с обширными синими пятнами облаков, зелеными просторами лесов, желто-оранжевыми зонами степей и пустынь.

Мы живем с вами на планете Земля, которая несется в бесконечном просторе Вселенной, окруженная нежно-голубом ореолом. В представлении космонавтов картина космической бездны с планетами и звездами поражает воображение удивительными, непривычными, яркими, ослепительно чистыми красками. По фотографиям и, особенно, по описаниям космонавтов наша Земля в космосе выглядит как серебристо-синеватый шар, сияющий в темно-синем просторе мерцающих холодном светом звезд.

По мере приближения к Земле, наша планета видится нежно-голубой с обширными пятнами океанов и зелеными островами лесов, которые лежат между желто-оранжевыми зонами пустынь и степей.

Интересный факт. Космонавт признавался, что его захватила и очаровала картина космической бездны. Посмотришь на звезды - они неподвижны, а Солнце будто впаяно в бархат неба. Только Земля несется перед глазами. Захватывало дух от бесконечного простора. Вернувшись на Землю, А. Леонов нарисовал удивительную картину: высоко над планетой парит космонавт, закрывая своей тенью часть поверхности Земли. А какие удивительные, непривычные краски - чистые, ослепительно яркие.

Сейчас любой школьник скажет, что наша планета имеет шарообразную форму. И доказать это очень просто - фотографией Земли, сделанной из космоса впервые летчиком космонавтом в 1961 г.

Тысячи лет отделяют нас от тех времен, когда люди впервые задумались о форме Земли. По сохранившимся источникам, ученые по крупицам восстановили для нас, те далекие представления о форме нашей планеты. Какими они были? Вот некоторые из них.

Какими были первые представления древних людей о форме Земли?

В Древнем Египте считали, что бог Солнца возникает из безбрежных вод Океана, который является началом всех вещей. Он разъединяет силы Неба и Земли, и поэтому изображен между ними, поддерживающим руками звездное небо.

DIV_ADBLOCK181">

Египтяне, вся жизнь которых была связана с долиной Нила, представляли себе Землю продолговатой, протянувшейся с севера на юг, как дно длинного ящика. Небо простиралось над головой, «как шатер, чтобы жить в нем».

Рис. 7. Представление о форме Земли у древних вавилонян

В Древнем Вавилоне Землю рассматривали то как перевернутую лодку, то как «пирамидальный храм» в семь этажей, а иногда как большой купол или как пустотелую гору, поднимающуюся из пучин Океана.

Народы древней Индии представляли себе Землю плоской, лежащей на спинах трех слонов, которые плывут в безбрежном Океане на огромной черепахе.

Рис.8. Представления о форме Земли у древних индусов.

У древних китайцев существовали мифы о яйцеобразном мире. Однако Землю они представляли скорее квадратной, чем круглой.

Впервые мысль о том, что Земля не плоское, а объемное тело, появилась у древнегреческих ученых. Поначалу они считали, что Земля как некое «кругообразное» тело (барабан, диск) плавает в Океане. Эти представления сформировались не путем точных расчетов, а умозрительно, как философская теория.

Идею о шарообразной форме Земли впервые высказал древнегреческий ученым Парменид (около 540 или 520 гг. до н. э.), который считал, что форма шара идеальна.

Первое доказательство шарообразности Земли привел Аристотель, наблюдая ночью за тенью Земли на поверхности Луны.

Рис. 9. Постепенное перемещение тени Земли на поверхности Луны

По рисунку определите, какую форму имеет тень от Земли на поверхности Луны. О чем это свидетельствует?

С идеей Аристотеля был согласен знаменитый древнегреческий математик Архимед (около 2гг. до н. э.). Он считал, что раз на Земле есть высокие горы, равнины и глубокие впадины, то идеальным шаром она не может быть. Архимед первым предложит использовать терминсфероид , обозначающий фигуру, близкую к сфере , но не совсем идеальный шар. (Сфера – замкнутая поверхность, все точки которой равноудалена от центра; поверхность и внутреннее пространство шара.)

Идея «непогрешимой» круглой планеты существовала очень долго - до конца XVIII века. Но идеально правильным шаром Земля могла быть только в том случае, если бы она не вращалась вокруг своей оси. Тогда вещество, составляющее планету, расположилось бы равномерно вокруг ее центра.

Англичанин Исаак Ньютон (гг.) и голландец Христиан Гюйгенс (гг.) доказали, что Земля не может иметь формуправильного шара. Ведь если шарообразное тело долго и быстро вращается вокруг своей оси, то оно окажется сжатым у полюсов и вытянутым посередине. Такую форму назвали эллипсоид .

Рис. 10. Эллипсоид .

Земля сжалась у полюсов в далеком прошлом, когда, по одной из гипотез, она представляла собой неостывшее, пластичное тело. Экваториальная часть Земли удалилась от оси вращения, а полюса сблизились. В результате оказалось, что расстояние от центра до полюсов равно 6356 км, а от центра к экватору больше на 22 км, и составляет 6378 км.

DIV_ADBLOCK183">

(Геоид – от греческих слов g е - Земля, eidos - вид, т. е. имеющий вид Земли, замкнутая фигура, которую принимают за сглаженную фигуру Земли.)

Рис. 12. Неравномерное распределение массы земного вещества

Рис. 13. Геоид

Интересный факт . Внимательно рассматривая рисунок 12, нетрудно увидеть, что Северное и Южное полушария Земли асимметричны (от греческого а si тте tri - несоразмерность, нарушение симметрии): одно не является зеркальным отражением другого. Чем объясняется эта асимметричность Северного и Южного полушарий Земли?

Установлено, что строение и состав пород, слагающий эти полушария, различны. Силы, направленные параллельно оси вращения (а именно: с юга на север), переместили массы земного вещества в этом же направлении. Поэтому плотность земного вещества Южного полушария уменьшается и при вращении оно испытывает большее сжатие, чем Северное. В результате этого Земля приобрела довольно своеобразную форму: у Южного полюса она слегка вогнутая, у Северного – выпуклая (Смотри рис.14). Специалисты придумали ей название: кардиоид - сердцевидная фигура.

DIV_ADBLOCK184">

Полярное сияние Геоид Горизонт Сфера Сфероид Эллипсоид

Проверьте свои знания

1. Опишите, как выглядит Земля из космоса.

Представьте себе, что вы вернулись из космического полета. У вас масса впечатлений. Все ждут от вас интересных рассказов. О каких впечатлениях, переживаниях вы расскажете?

2. Какие представления о форме Земли были у древних египтян?

3. Какие представления о форме Земли были у древних вавилонян, китайцев и индийцев?

4. Какие общие представления о форме Земли были у древнегреческих ученых? На чем они основывались?

5. Кто и как впервые доказал шарообразность Земли?

6. Какие поправки в идею шарообразности Земли внес Архимед? Как он назвал форму Земли?

7. Кто и как доказали, что Земля имеет форму эллипсоида?

8. Почему Земля не может быть правильным эллипсоидом, и какое название дали форме Земли?

9. Чем объясняется асимметричность Северного и Южного полушарий Земли и как называют такую форму нашей планеты?

10. Представьте, что Земля имеет форму диска или барабана, плавающих в Океане. Можно ли тогда совершить кругосветное путешествие? Почему?

11. Представьте себе, что вы совершаете свой первый космический полет. Пролетая мимо Земли, вы, несомненно, увидели бы, как она прекрасна и идеальна по форме. Почему в Космосе форма Земли воспринимается как шар?

§ 27. Что такое земная ось и каково значение вращения Земли вокруг нее

Земной осью называют воображаемую прямую линию, вокруг которой проходит суточное вращение Земли. Земная ось проходит через центр Земли и пересекает земную поверхность в географических полюсах. Своим северным концом она направлена на точку вблизи Полярной звезды.

Найдите и покажите ее на рисунке 15 земную ось и Полярную звезду.

Рис.15. Направление земной оси

Ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты под углом 66,5° (или 23,5° от вертикали). Этот наклон обеспечивает наиболее благоприятные условия для жизни на большей части Земли.

Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток в том же направлении, в каком перемещается по орбите. Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает за 24 часа, то есть за сутки.

Вращение Земли вокруг своей оси называют осевым или суточным.

Рис. 16. Вращение Земли вокруг своей оси

Осевое вращение Земли отклоняет тела, движущиеся горизонтально, в Северном полушарии - вправо, в Южном - влево. В результате этого происходит отклонение направлений постоянных ветров, смещение русел рек и размывание ими правых берегов в Северном полушарии и левых - в Южном.

Рис. 17 Долины рек в разных полушариях

По рисункам определите, в каких полушариях протекают эти реки. По каким признакам вы это определили?

Какое значение имеет смена дня и ночи для живых организмов?

Как вам известно, смена дня и ночи для живых организмов имеет огромное значение. Вы могли наблюдать, как в определенное время суток раскрываются и закрываются цветки одуванчика, календулы и других растений.

Лишь в немногих местах обитания (темных пещерах, нижних слоях почвы, на морской глубине) смена дня и ночи практически не влияет на живые организмы.

В течение суток активность большинства животных и растений значительно меняется. Это явление называется суточным ритмом , он обусловлен периодическими изменениями освещенности из-за вращения Земли вокруг своей оси.

Различие в освещенности и температуре в течение суток приводит к изменению интенсивности таких сложных процессов у живых организмов, как образование органических веществ, дыхание, испарение воды листьями растений.

Суточный режим жизни организма ярче всего проявляется в периодах бодрствования и сна, в необходимости смены активной деятельности и покоя. Во время сна идет восстановление жизненно необходимых процессов организма, предохраняющих его от истощения.

https://pandia.ru/text/78/303/images/image020_7.jpg" align="left" width="496" height="281 src=">

Рис. 19. Животные, ведущие разный образ жизни

Итак: Земля вращается вокруг воображаемой линии - оси, которая наклонена к плоскости орбиты под углом, равным 66,5°. Полный оборот вокруг своей оси наша планета совершает за период времени, который называют сутками. За это время период происходит смена дня и ночи.

Осевое вращение Земли отклоняет тела, движущиеся горизонтально: в Северном полушарии - вправо, в Южном - влево.

Смена дня и ночи у живых организмов сформировала суточные ритмы в чередовании периодов активности (бодрствования) и покоя (сна).

Осевое вращение Земли * Ось вращения Земли * Сутки * Суточное вращение Земли

* Суточные ритмы живых организмов

Интересный факт. Существует ряд опытов, подтверждающих вращение Земли вокруг своей оси. Один из них был разработан и продемонстрирован в 1851 г. французским физиком Жаном Фуко (гг.). Суть этого опыта заключается в следующем. Маятник - груз, свободно висящий на длинной нити, - при качании неизменно сохраняет плоскость своего качания. Такой маятник, прикрепленный к потолку высокого здания, перемещается в пространстве вместе с ним благодаря вращению Земли, но при этом продолжает сохранять направление своих колебаний.

Фуко, прикрепил к грузу маятника острие, а на полу, по кругу, насыпал песчаные валики. При качании маятника острие оставляло на песке новые и новые следы. В опытах Фуко в Париже длина маятника была 67 метров; а масса груза - 28 кг. Чем длиннее нить маятника, тем медленнее происходит качание. Чем дальше от экватора производится опыт, тем кажущееся отклонение маятника значительнее. На каждом из полюсов расхождение между начальным направлением качание маятника и направлением спустя час составляет 15°. На экваторе никакого отклонения маятника нет.

Опыт Фуко с 1931 г до недавнего времени демонстрировался в Санкт-Петербурге в Исаакиевском соборе. Длина маятника составляла 98 м; а груз имел массу 60 кг.

Броненосец" href="/text/category/bronenosetc/" rel="bookmark">броненосцы – почти всю жизнь.

Для некоторых людей достаточно и половинной дозы сна. Такими людьми, к примеру, были Петр I, Наполеон Бонапарт, Томас Эдисон.

Человек, долго лишенный сна, начинает видеть предметы как бы в кривом зеркале, сквозь туманную дымку. Он видит сновидения наяву. Нарушение ритма сна и бодрствования может привести не только к бессоннице , но и к заболеваниям сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. Длительное (более 10 дней) лишение сна может привести к смерти.

Интересный факт. Под влиянием других планет Солнечной системы угол наклона земной оси увеличивается ежегодно на 0,468". Расчеты показывают, что этот угол будет увеличиваться примерно в течение 15000 лет, а затем начнет уменьшаться. Этим объясняются небольшие изменения направления оси вращения Земли.

Проверьте свои знания

1. Что называют осью Земли?

2. Выберите правильный ответ: ось Земли можно увидеть на карте; фотографии Земли в космосе; глобусе; компасе.

3. Что такое сутки? Чему они равны и как называют разное время суток?

4. Как можно наблюдать осевое вращение Земли?

5. Назовите следствия вращения Земли вокруг своей оси.

6. В чем проявляется суточный ритм у живых организмов ?

7*.На какие группы делятся живые организмы в зависимости от чередования у них периодов активности и покоя? Приведите примеры.

В июне 2010 года Европейское космическое агентство показало первые подробные геологические карты нашей планеты, также мир впервые увидел, какая форма у Земли на самом деле. Все это стало возможным благодаря исследовательскому спутнику GOCE, который запустили на орбиту в 2009 году.

Понятие геоида было введено в 1873 году немецким математиком Иоганном Листингом с целью характеристики формы Земли, ведь она не является сферической, а сплющенная с полюсов. За мнимую поверхность геоида было взято уровень океана в “состоянии покоя” и гипотетически продолжено его под поверхностью материков, в результате, ученые получили идеальную фигуру – эллипсоид. Эта, довольно гипотетическая фигура, и до сих пор используется в геодезии.

Однако, в новейшие времена стало понятно, что гравитационное поле Земли не является однородным. Сначала, какие-то отклонения от эллипсоида считали местными , однако с развитием систем спутниковой навигации и глобального позиционирования (GPS) стало понятно, что “местные” аномалии носят планетарный характер! К примеру, приборы GPS на борту самолета или корабля во время движения показывают колебания высоты, хотя она реально неизменна. Это вызывается тем, что в программу навигационного спутника за точку отсчета была заложена гипотетическая поверхность эллипсоида с центром масс Земли, а усиление или ослабление силы притяжения, которое существует в реальности, и приводит к отклонению в показаниях приборов GPS. Более того, по разной интенсивности силы тяжести, предметы, свободно падают, отклоняются от классической перпендикулярной эллипсоида линии, однако, движутся по перпендикулярной траектории именно к поверхности геоида.

GOCE в своем инструментарии содержит сверхточный градиометр с тремя парами платиновых акселометров, которые способны зафиксировать малейшие колебания, вплоть до одной десятитриллионной доли гал (1 гал = 1 м / с2 – мера ускорения), В гравитационном поле Земли. Для картирования изменений силы тяжести, спутник вращается на экстремально низкой орбите – всего 254,9 км, проходя через опасные полярные области. На такой высоте сила трения разреженной атмосферы замедляет движение GOCE, поэтому для того чтобы поддержать скорость и не сойти с орбиты, в спутнике есть система ускорения – , который время от времени выстреливает струей сжатого инертного газа ксенона.

Как оказалось, благодаря работе GOCE, геоид не только не имеет той идеальной формы эллипсоида, а вообще похож на “увядшее и сморщенное за зиму яблоко” со своими выступлениями и впадинами… показал, что гравитационное поле Земли имеет три огромных участка с повышенной силой притяжения: Северная Америка, Индия и Гималаи, а также Южный Тихий океан с Антарктидой. Самый высокий уровень гравитации установлен в северной части Индийского океана и на полуострове Индостан, где уровень поверхности океана более чем на 100 м ниже плоскости эллипсоида! Одновременно, существует и три участка со слабой гравитацией – это Северная Атлантика с Европой, Океания с Австралией и Южным Индийским океаном. Самый низкий уровень силы земного притяжения существует над Исландией и Папуа-Новой Гвинеей – уровень океанических вод здесь возвышается примерно на 80 м над плоскостью поверхности эллипсоида.

Результаты полученные зондом еще нужно проработать, однако уже сейчас становится ясно, что неоднородность гравитационного поля Земли играет едва ли не ключевую роль в циркуляции океанических течений, причем как горизонтальных, так и вертикальных. Ученые также надеются усовершенствовать существующие модели изменения климата будущего, ведь теперь они получили точный инструмент прогнозирования динамики льда в полярных районах. Кроме того, зная уровень океана, который обусловлен земной гравитацией, а не только приливами и отливами, возникающие под действием притяжения Луны, океанологам и экологам будет гораздо проще отслеживать его изменения. В целом эта миссия во многих аспектах поспособствует о Земле, а также коммерчески окупится.

(Андрей М. Заморока)