Географія. Профільний рівень. 11 клас. Масляк

§ 18. Пояси освітленості на Землі. Визначення висоти Сонця над горизонтом та тривалості дня. Орбітальний рух Землі: основні характеристики. Географічні наслідки обертання Землі навколо Сонця

1. Поясніть, чому деякі українці в найхолодніші місяці року їдуть відпочивати до Єгипту. 2. Назвіть місцевості на нашій планеті, де шість місяців триває день і шість місяців — ніч.

1. ПОЯСИ ОСВІТЛЕНОСТІ НА ЗЕМЛІ. Нахил земної осі відносно площини орбіти і рух Землі навколо Сонця еліпсоїдною траєкторією визначають умови формування на планеті п’яти поясів освітленості. Різниця між ними полягає у висоті полуденного Сонця над горизонтом, довжині світлового дня й, відповідно, теплових умовах (мал. 1).

За допомогою мал. 1 поясніть, як і чому змінюється кут падіння сонячних променів на поверхню Землі й що від цього залежить.

Межі поясів освітленості й теплових поясів на Землі не збігаються переважно через вплив рельєфу, підстилаючої поверхні на розподіл температур повітря, а в океані та біля його берегів — ще й через морські течії.

За допомогою мал. 1 визначте умовні межі поясів освітленості.

Кожен пояс освітленості має свої особливості через різну поведінку Сонця протягом року над цими поясами. У тропічному поясі воно хоча б раз буває в зеніті. У помірних поясах Сонце ніколи не буває в зеніті й тут відсутні полярні дні й ночі. У полярних поясах у літній час спостерігаються полярні дні, коли Сонце не ховається за горизонт, а взимку — полярні ночі, коли воно взагалі не сходить.

За допомогою мал. 1 визначте на прикладі Південної Америки, де й коли Сонце буває в зеніті.

2. ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТИ СОНЦЯ НАД ГОРИЗОНТОМ ТА ТРИВАЛОСТІ ДНЯ. Ви знаєте, що кількість тепла, яке Сонце посилає на земну поверхню, залежить від величини кута падіння його променів (він може бути від 0 до 90°). Кут 0° може бути на полюсах та на території від них до полярних кіл. За цих умов сонячні промені лише «ковзають» поверхнею Землі, слабко її нагріваючи. Під кутом 90° (Сонце в зеніті) сонячні промені падають на поверхню Землі між двома тропіками та сильно нагрівають поверхню Землі.

Отже, чим ближче до екватора, тим більше кут падіння сонячних променів і, відповідно, земна поверхня сильніше нагрівається.

Наведіть докази змін кута падіння сонячних променів на поверхню Землі в різні пори року.

Мал. 1. Пояси Сонячної освітленості Землі.

Висоту Сонця над лінією горизонту можна виміряти за допомогою секстанта, астролябії, квадранта й гномона. Гномон є дуже давнім астрономічним приладом, його вік — щонайменше декілька тисяч років (мал. 2).

Найпростіший гномон може зробити кожен: довгу палицю встромляємо в землю так, щоб над поверхнею залишився рівно один метр. У сонячний день опівдні тінь від цієї палиці буде найменшою. Кут між кінцем тіні та відрізком, що з’єднує палицю з ним, є кутом, під яким на земну поверхню падає сонячне проміння.

3. ОРБІТАЛЬНИЙ РУХ ЗЕМЛІ: ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ. Ви вже знаєте тривалість періоду часу, за який Земля обертається навколо Сонця. Це рік, який приблизно визначають у 365 днів. Із 48 хв 46 с, які для зручності не враховують кожного року, «набігає» ще один день, який додають до високосного року (раз на чотири роки).

Земна орбіта має довжину понад 936 млн км. Швидкість Землі (понад 108 тис. км/год), із якою вона рухається навколо Сонця, ми не відчуваємо. Земля то віддаляється від Сонця (у точці орбіти, яка має назву афелій) на 5 млн км (орбіта еліпсоїдна), то знову до нього наближається (у точці орбіти, яка має назву перигелій). Збільшення відстані до Сонця призводить до зменшення швидкості руху Землі власною орбітою. Сонце ніби постійно тримає нашу планету на повідку, то підтягуючи її до себе, то знову відпускаючи.

Використовуючи знання із фізики, поясніть, завдяки чому ми не відчуваємо швидкість, із якою Земля рухається навколо Сонця.

Мал. 2. а) Сонячний гномон; б) використання астролябії; в) квадрант; г) секстант.

Мал. 3. Рух Землі відповідно до II закону Кеплера.

Відповідно до законів Кеплера, в афелії Земля рухається зі швидкістю 29,3 км/с, у перигелії — 30,3 км/с. Отже, у нас, у Північній півкулі, літо — найдовша пора року, а зима — найкоротша; перевищення становить 7 діб 14 год, а в Південній півкулі все навпаки (мал. 3).

Поясніть за допомогою мал. 3, у якій частині земної орбіти планета рухається з більшою швидкістю. Порівняйте з мал. 2 а (с. 49) і вкажіть пори року, коли це відбувається.

У результаті руху Землі навколо Сонця й нахилу екліптики відбувається зміна пір року. Утворення й наявність тропіків і полярних кіл є також наслідком руху та положення Землі навколо і відносно Сонця. Тропіки — це паралелі, проведені по 23°27' на північ і південь від екватора. Це природна межа положення Сонця в зеніті: на північ і на південь від тропіків Сонце ніколи не буває прямо над головою. Між тропіками розташований жаркий пояс, який займає майже 40% земної поверхні. Сонце тут буває в зеніті двічі на рік і лише безпосередньо над тропіками один раз у дні сонцестоянь. Ця особливість відрізняє тропіки від усіх інших паралелей. На екваторі день завжди дорівнює ночі.

Полярні кола (Північне і Південне) — паралелі, які віддалені від екватора на 66°33' на південь і північ. У Північній півкулі в день зимового сонцестояння (22 грудня) на північ від Полярного кола Сонце не сходить над горизонтом, і чим далі на північ, тим довше триває Полярна ніч, а починаючи із дня літнього сонцестояння (22 червня) — не заходить. Аналогічне явище спостерігається і в Південній півкулі.

Між Полярними колами і тропіками розташовані два помірні пояси, де Сонце ніколи не буває в зеніті, а протягом доби день обов’язково змінює ніч. Загальна площа цих поясів становить майже 52% земної поверхні.

У минулі геологічні епохи, імовірно, Земля рухалася інакше навколо Сонця і навколо своєї осі. Наслідком цього були зовсім інші природні умови на нашій планеті. Наприклад, на землях сучасної України мільйони років тому був тропічний клімат, були поширені теплолюбні рослини й тварини. Підтвердженням цього є знахідки студентів географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка під час практики в Каневі зубів акул, які мешкали в теплому морі.

Спостереження вчених довели, що магнітні полюси нашої планети в останній час зрушили зі свого традиційного місця. Деякі науковці пояснюють це явище зміною впливу Сонця на Землю. Цілком можливо, що і в минулому географічні полюси були не в тому місці, де вони є зараз.

ВИСНОВКИ

  • Протягом року Сонце по-різному освітлює поверхню Землі, тому на планеті утворилося п'ять поясів освітленості.
  • Унаслідок руху Землі навколо Сонця, нахилу земної осі до площини екліптики на нашій планеті відбувається зміна пір року. Протягом дня і року висота Сонця над лінією горизонту постійно змінюється.
  • Земля робить повний оберт навколо Сонця за 365 днів 48 хв 46 с. Щоб «наздогнати» постійне щорічне відставання на 48 хв 46 с, кожен четвертий рік називається високосним і триває 366 днів.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

  • 1. Обґрунтуйте наявність на Землі саме п'яти поясів освітленості.
  • 2. Складіть простий гномон і визначте висоту Сонця у вашій місцевості опівдні в день зимового сонцестояння.
  • 3. Проаналізуйте наслідки орбітального руху Землі протягом року відповідно до законів Кеплера.
  • 4. Доведіть, що клімат України в минулому був зовсім іншим, ніж зараз.