Шпоры по природе педфак. Планета Земля в Составе Солнечной системы. Форма, масса и размеры Земли
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
ВОПРОСЫ ДЛЯ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ (ЭКЗАМЕН) Планета Земля в Составе Солнечной системы. Форма, масса и размеры Земли. 1.Планета Земля в Составе Солнечной системы. Форма, масса и размеры Земли. Земля – третья от Солнца планета Солнечной системы и самая крупная планета земной группы. Вместе с Луной земля образует двойную планетуВокруг Солнца Земля вращается по орбите, эллиптичность которой выражена довольно слабо. Средний радиус орбиты 149,6 млн. км, в перигелии он уменьшается до 147, 117, а в афелии увеличивается до 152, 083 млн. км. Скорость орбитального движения составляет 29,765 км/с, период обращения – 365,24 средних солнечных суток. Планета вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости орбиты под углом 66033/22//, делая оборот за 23 ч. 56 мин. 4,1 сек. Луна находится от Земли на среднем расстоянии 384 400 тыс. км. Земля и Луна совершают совместное движение вокруг общего центра системы по орбитам, радиусы которых обратно пропорциональны массам этих тел. Положение Земли в пространстве, физические поля, строение поверхности, форма и размеры небесного тела оказывают существенное влияние на ее взаимодействие с Космосом, в котором одной из составляющих является воздействие Космоса на Землю. Расстояние от Земли до Солнца и площадь сечения нашей планеты определяют важнейший энергетический параметр – количество солнечной радиации, поступающей на верхнюю границу атмосферы. Земля перехватывает 0,5 х 10-9 часть солнечной радиации, это количество энергии обеспечивает и поддерживает характерную для земной поверхности термодинамическую обстановку. От положения Земли в ряду планет зависит плотность вещества Земли, а с учетом ее размеров - и масса: Средняя плотность вещества Земли = 5,5 г/см3 Объем Земли = 1,08 х 1012 км3 Масса Земли = 5,98 х 1024 кг; (такой массы достаточно, чтобы удерживать атмосферу) Площадь Земли = 510 млн. км2 Средний радиус Земли = 6371,032 км. Земля имеет гравитационное, магнитное и тепловое поле. Потенциальное гравитационное поле обусловлено массой Земли. Максимальная величина гравитационного потенциала в вертикальном направлении наблюдается на глубине около 100 км от поверхности Земли. Магнитное поле включает несколько составляющих, из которых наиболее выражена дипольная составляющая. Ось магнитного диполя отклоняется от оси вращения на угол около 110, а само поле мигрирует в западном направлении. Тепловое поле обусловлено внутренними источниками тепла. Наблюдается повышение температуры с глубиной (геотермический градиент в верхней части земной коры равен в среднем 30С/100 м), следовательно, поток теплоты направлен из недр к поверхности. Большое значение для обеспечения постоянства термодинамической обстановки на земной поверхности имеют атмосфера как фильтр электромагнитного излучения и океан – конденсатор влаги. Существенным астрономическим фактором этого постоянства является круговая форма орбиты нашей планеты. Сжатие орбиты (ее эксцентриситет составляет всего 0,0167) близко к нулю, поэтому количество электромагнитной энергии, поступающей от Солнца, меняется в течение года незначительно, и не влияет на температуру земной поверхности и ее изменения в течение года. Фигура Земли – понятие модельное, некоторая идеализация с помощью которой стремятся описать форму планеты. В зависимости от цели описания пользуются различными моделями формы планеты – различными фигурами. Расположим известные модели в ряд от наиболее общей ко все более детализированным, считая их последовательными приближениями к истинной форме Земли. 1. Первое приближение – сфера. Это наиболее грубая и наиболее общая модель формы нашей планеты. Сфера не имеет выраженной единственной оси симметрии – все ее оси равноправны, их бесчисленное множество, как и экваторов. Однако Земля, как уже отмечалось, имеет одну ось вращения и экваториальную плоскость – плоскость симметрии (а также плоскости симметрии меридианов). Это несоответствие сферической модели Земли ее реальной форме ощутимо проявляется при изучении горизонтальной структуры ГО, характеризующейся выраженной поясностью и известной симметрией относительно экватора (с элементами дисимметрии). 2. Второе приближение – эллипсоид вращения. Тип симметрии эллипсоида вращения отвечает указанным выше особенностям формы Земли (выраженная ось, экваториальная плоскость симметрии, меридиональные плоскости). Эта модель используется в высшей геодезии для расчета координат, построения картографических сеток и др. вычислений. Большая полуось = 6378,160 км; Малая полуось = 6356,777 км; Разность полуосей эллипсоида вращения = 21 км. 3. Третье приближение – трехосный кардиоидальный эллипсоид вращения. Северный полярный радиус больше южного на 30-100 м. 4. Четвертое приближение – геоид. Геоид – уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем мирового океана (МО) и являющаяся геометрическим местом точек пространства, имеющих одинаковый потенциал тяжести. Теоретически поверхность геоида в каждой точке перпендикулярна к направлению силы тяжести (т.е. линии отвеса) и отождествляется со средним положением спокойной водной поверхности в океанах и открытых морях, мысленно продолженной также и под материками. Поверхность геоида всюду выпуклая (что отвечает выпуклости океанической поверхности). Несмотря на всю сложность своей поверхности, геоид мало отличается от сфероида. Отклонения, за отдельными исключениями, составляют не более +- 100 м, т.е. поверхность геоида редко выступает над поверхностью сфероида более чем на 100 м и редко погружается под поверхность сфероида более чем на такую же величину. Средняя же величина отступления геоида от наиболее удачно подобранного земного эллипсоида не превышает +- 50 м. Планета Земля в Составе Солнечной системы. Движение Земли. Время. Земля – третья от Солнца планета Солнечной системы и самая крупная планета земной группы. Вместе с Луной земля образует двойную планетуВокруг Солнца Земля вращается по орбите, эллиптичность которой выражена довольно слабо. Средний радиус орбиты 149,6 млн. км, в перигелии он уменьшается до 147, 117, а в афелии увеличивается до 152, 083 млн. км. Скорость орбитального движения составляет 29,765 км/с, период обращения – 365,24 средних солнечных суток. Планета вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости орбиты под углом 66033/22//, делая оборот за 23 ч. 56 мин. 4,1 сек. Луна находится от Земли на среднем расстоянии 384 400 тыс. км. Земля и Луна совершают совместное движение вокруг общего центра системы по орбитам, радиусы которых обратно пропорциональны массам этих тел. Положение Земли в пространстве, физические поля, строение поверхности, форма и размеры небесного тела оказывают существенное влияние на ее взаимодействие с Космосом, в котором одной из составляющих является воздействие Космоса на Землю. Расстояние от Земли до Солнца и площадь сечения нашей планеты определяют важнейший энергетический параметр – количество солнечной радиации, поступающей на верхнюю границу атмосферы. Земля перехватывает 0,5 х 10-9 часть солнечной радиации, это количество энергии обеспечивает и поддерживает характерную для земной поверхности термодинамическую обстановку. Земля совершает множество движений одновременно. В географии принято учитывать и анализировать три из них: орбитальное движение, суточное вращение и движение системы Земля-Луна. Орбитальное движение Земли. Вокруг Солнца Земля движется по эллиптической орбите (длина 934 млн. км) со скоростью 30 км/с. В афелии (самой удаленной от светила точке) расстояние до Солнца составляет 152 х 106 км и приходится на 5 июля, а спустя полгода, в перигелии (январь) оно уменьшается и составляет 147 х 106 км. Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает в течение года = 365 сут. 6 ч. 9 мин. 9 сек. Географические следствия годового движения Земли: 1. Земная ось наклонена по отношению к плоскости орбиты и образует с нею угол, равный 66033/. В процессе движения ось перемещается поступательно, поэтому на орбите возникают 4 характерные точки: 21 марта и 23 сентября – дни равноденствий – наклон земной оси оказывается нейтральным по отношению к Солнцу, а обращенные к нему участки планеты равномерно освещены от полюса до полюса. На всех широтах в эти сроки продолжительность дня и ночи равна 12 часам. 21 июня и 22 декабря – дни летнего и зимнего солнцестояний – плоскость экватора наклонена по отношению к солнечному лучу под углом 23027/, Солнце в этот момент находится в зените над одним из тропиков. 2. С наклоном земной оси к плоскости орбиты связано наличие таких характерных параллелей, как тропики и полярные круги. Полярный круг – параллель, широта которой равна углу наклона земной оси к плоскости орбиты (66033/). Тропик – параллель, широта которой дополняет угол наклона земной оси до прямого (23027/). Полярные круги являются границами распространения полярного дня и полярной ночи. Тропики являются границами зенитального положения солнца в полдень. На тропиках солнце бывает в зените один раз, в пространстве между ними – два раза в году. 3. Смена времен года (зима, весна, лето, осень – северное полушарие (СП); лето, осень, зима и весна – южное полушарие (ЮП). Характерно неравномерное распределение года между сезонами (весна содержит 92,8 суток, лето – 93,6, осень – 89,8, зима – 89,0), что объясняется делением эллиптической орбиты Земли линиями солнцестояний и равноденствий на неравные части, для прохождения которых требуется разное время. 4. Образование поясов освещения, которые выделяются по высоте Солнца над горизонтом и продолжительности освещения. В жарком поясе, расположенном между тропиками, Солнце дважды в год в полдень бывает в зените. На линиях тропиков Солнце стоит в зените только один раз в году: на Северном тропике (тропик Рака) Солнце стоит в зените в полдень – 22 июня, на Южном тропике (тропик Козерога) – 22 декабря. Между тропиками и полярными кругами выделяются два умеренных пояса. В них Солнце никогда не стоит в зените, продолжительность дня и высота Солнца над горизонтом сильно меняются в течение года. Между полярными кругами и полюсами расположены два холодных пояса, здесь бывают полярные дни и ночи. Следовательно, в году бывают дни, когда Солнце вообще не показывается из-за горизонта или не опускается за горизонт. 5. Смена времен года обусловливает годовой ритм в ГО. В жарком поясе годовой ритм зависит, главным образом, от изменения увлажнения, в умеренном – от температуры, в холодном – от условий освещения. Суточное вращение Земли вокруг оси и его следствия. Земля вращается с запада на восток против часовой стрелки, совершая полный оборот за сутки. Ось вращения отклонена на 23027/ от перпендикуляра к плоскости эклиптики. Средняя угловая скорость вращения, т.е. угол, на который смещается точка на земной поверхности, для всех широт одинакова и составляет 150 за 1 час. Линейная скорость, т.е. путь, проходимый точкой в единицу времени, зависит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там скорость равна нулю. На экваторе каждая точка проходит наибольший путь и имеет наибольшую скорость – 455 м/с. Скорость на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая. Географическими следствиями суточного вращения Земли являются: 1. Смена дня и ночи, т.е. изменение в течение суток положения Солнца относительно плоскости горизонта данной точки (осевое вращение дает основную единицу времени – сутки). С этим изменением связаны суточный ритм солнечной радиации, интенсивность которой зависит от угла наклона земной оси, ритмы нагревания и охлаждения местной циркуляции воздуха, жизнедеятельности живых организмов. 2. Различное в один и тот же момент местное время на разных меридианах (разница 4 мин. на каждый градус долготы). 3. Существование силы Кориолиса (отклоняющее действие вращения Земли). Сила Кориолиса всегда перпендикулярна движению, направлена вправо в северном полушарии и влево - в Южном. Величина ее зависит от скорости движения и массы движущегося тела, а также от широты места. На экваторе сила Кориолиса равна нулю, величина ее возрастает к полюсам. Сила Кориолиса способствует образованию атмосферных вихрей, оказывает влияние на отклонение морских течений. Благодаря ей подмываются правые берега рек в СП и левые берега – в ЮП. 4. Вращение Земли (вместе с шарообразной формой) в поле солнечной радиации (свет и тепло) определяет западно-восточное протяжение зон природы. 5. Сжатие земного сфероида, которое объясняется одновременным воздействием на любую точку планеты двух сил: силы тяготения (направлена к центру) и центробежной (перпендикулярной оси вращения), дающих силу тяжести. Сила тяжести – это векторная разность между силой тяготения и центробежной. Центробежная сила растет от нуля на полюсах до максимального значения на экваторе. В соответствии с уменьшением центробежной силы от экватора к полюсу, сила тяжести увеличивается в том же направлении и достигает максимума на полюсе (равна силе тяготения). Деформация фигуры Земли обусловленная различиями силы тяжести, еще в большей мере подчеркивает увеличение центробежной силы (уменьшение силы тяжести) к экватору и, таким образом, еще более способствует сплюснутости Земли с полюсов. 6. Ось вращения, полюсы и экватор являются основой географической системы координат. Экватор служит плоскостью симметрии, относительно которой размещаются пояса освещения, меняются величина солнечной радиации и другие важные параметры. От полушария (Северного и Южного) зависит направление силы Кориолиса, а от широты – ее величина, полюсы не участвуют в суточном вращении. 7. Деформация фигуры Земли – сплюснутость у полюсов (полярное сжатие), связанная с возрастанием центробежной силы от полюсов к экватору Геосферы земли. Геосферы - концентрические оболочки Земли (гидросфера, литосфера, атмосфера, биосфера и т.п.) Атмосфера – воздушная оболочка Земли. состоит из смеси азота (78%), кислорода (21%), аргона (менее 1%), углекислого газа (0,02%- 0,03%), а также небольшой примеси гелия неона, ксенона, криптона, водорода, озона, аммиака, йода и других веществ, на долю которых приходится около 0,01% объёма атмосферы. Ещё примерно 4% составляют пары воды и пыль. Атмосфера содержит слой озона (трёхатомного кислорода, О3),который располагается у экватора на высоте 15-20 км, в умеренных широтах - 22-26 км и на полюсах - 8-10 км. Благодаря специфическому газовому составу, способности поглощать и отражать солнечную радиацию, озоновому слою, в котором задерживается основная часть коротковолнового излучения Солнца, благоприятному для животного и растительного мира температурному режиму и присутствию водяного пара, атмосферу можно назвать одним из главных источников жизни на Земле. В нижней части атмосферы расположена тропосфера (до озонового экрана), над ней расположен озоновый экран, над ним - стратосфера (до 38 км от поверхности Земли, мезосфера (38-42 км), термосфера (42-80 км) и ионосфера (80-500 км). Озоновый слой, охраняющий биосферу от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца, имеет огромное значение для существования жизни на Земле. Концентрация озона в верхней части атмосферы (стратосфере) непостоянна, увеличивается от экватора к полюсам и подвержена сезонным изменениям с весенним максимумом, Для жизнедеятельности организмов наиболее важными составляющими атмосферного воздуха являются: кислород, углекислый газ, озон и водяной пар. Кислород расходуется в процессах дыхания, окисления органического вещества и неорганических элементов. Углекислый газ расходуется в процессе фотосинтеза продуцентами (зелёными растениями) и выделяется при разложении органики. В ХХ столетии на состав атмосферы значительное влияние начал оказывать антропогенный фактор, вызывающий её прогрессирующее загрязнение. Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая Мировой океан, подземные воды, ледники, озера, реки и др. Основой (95% по массе воды) гидросферы является Мировой океан, занимающий около 71% всей площади поверхности Земли. Средняя глубина мирового океана составляет около 4 км, максимальная - более 11 км (Марианская впадина в Тихом океане). По вертикали пелагиаль (толщу вод) океана подразделяют на несколько слоёв: верхний слой (эпипелагиаль) имеет глубину от поверхности до 200-500 м, мезопелагиаль - от 200-500м до 1-2 км, батипелагиаль - от 1-2 км до 3 км, абиссопелагиаль (3-5 км) и хадопелагиаль - более 5 км. Литосфера – твёрдая оболочка Земли. Это земная кора, сложенная осадочными и кристаллическими породами. Толщина земной коры составляет в различных участках от 40 до 100 км, но под океанами – значительно меньше (8-10 км). Биосфера - область существования живых организмов на Земле (включает всю гидросферу, верхнюю часть литосферы- до глубины 4 км, и нижнюю часть атмосферы – от поверхности Земли до озонового слоя). Создатель учения о биосфере и ноосфере, В.И.Вернадский (1863-1945) - крупный русский учёный, геохимик и эколог, создатель учения о биосфере и ноосфере. Сформулировал для бмосферы три основных биогеохимических принципа: 1. Биогенная миграция атомов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению. 2. Эволюция видов идёт в направлении увеличения биогенной миграции атомов. 3. В течение всей истории нашей планеты её заселение было максимально возможным для живого вещества, которое существовало на разных этапах развития Земли. По В.И. Вернадскому каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи с другими организмами и неживой природой. Вернадский считал, что жизнь, со всеми её проявлениями, произвела глубокие изменения на нашей планете. По его мнению биосфера - это целостная система, функционирующая как единый организм. По В.И. Вернадскому, человечество и природная среда образуют единую систему - ноосферу. В перспективе, как полагал В.И. Вернадский, между человеческой цивилизацией и природой может быть достигнута гармония. Ноосфера, по В.И. Вернадскому - ”такого рода состояние биосферы , в котором должны проявляться разум и направляемая им работа человека , как новая небывалая на планете геологическая сила”. К сожалению, сегодня, в ХХ1 веке, мы наблюдаем превращение биосферы не в ноосферу, а в «техносферу», с нарастающим загрязнением природной среды и истощением живых и неживых природных ресурсов |