Файл: Неклюкова.pdf

Рис. Т. Отклонение падающих тел 

Рис. 8. Отклонение от движения по ме­

ридиану 

«уходит» в сторону, повора­

чивается. Отклоняющее дей­

ствие вращения Земли на­
зывают силой Кориолиса'. 

Сила Кориолиса направ­

лена всегда перпендикуляр­
но движению тела, вправо 
от направления движения, 

если вращение против часо­

вой стрелки, и влево, если 

оно по часовой стрелке. Эта 
сила зависит от скорости 

движения тела: чем быстрее 

движение, тем больше от­
клонение. Если направление 

движения тела совпадает с 
направлением оси враще­

ния, отклонение равно 0. С 
увеличением угла, образован­
ного осью вращения и на­
правлением движения тела, 

отклонение возрастает. Мак­
симальным оно будет при 

движении, перпендикуляр­

ном оси вращения. Сила Ко­
риолиса проявляется как 

при движении тела вдоль 
поверхности, так и при его 
падении. 

Только на полюсах тела 

падают вертикально, не от­
клоняясь: направление паде­

ния совпадает с направлени­
ем земной оси. На экваторе 
направление движения па­
дающего тела перпендику­
лярно направлению оси, поэ­
тому отклонение наибольшее. 
Так как Земля вращается с 

запада на восток, падающие 

тела должны отклоняться 

к востоку (рис. 7). 

При движении тела в 

горизонтальной плоскости 

1

 Французский ученый Ко-

риолис первым объяснил это яв­

ление в 1835 г. 

а) Сев. полушарие б) Южн. полушарие 

Рис. 9. Отклонение от движения по параллели 

отклонение максимальным будет, наоборот, на полюсах, а мини­
мальным на экваторе. В северном полушарии отклонение — впра­
во, в южном — влево (если смотреть со стороны южного полюса, 
Земля вращается по часовой стрелке). Это верно при любом на­

правлении движения тела относительно меридианов и паралле­

лей. Например, из точки

 А

 (рис. 8) в направлении полюса, т. е. 

в направлении меридиана, запущена ракета. Она движется по 
касательной к точке

 А

 (АБ). Через некоторое время точка

 А

 ока­

жется на месте точки

 Б.

 Ракета будет продолжать движение по 

заданному направлению, но оно с направлением меридиана уже 
не совпадет, так как меридиан отклонился влево. Наблюдатель же, 
тоже оказавшийся в точке

 Б,

 по-прежнему будет искать ракету 

в направлении меридиана, и ему покажется, что она отклонилась 
вправо. 

Теперь допустим, что ракета запущена из точки М не к по­

люсу (по меридиану), а на восток, т. е. по параллели (рис. 9). Она 

будет двигаться по касательной к точке М (МА). Наблюдатель же, 

оказавшись в точке М

1

, будет искать ее в направлении МК, и ему, 

так же как и в первом случае, покажется, что ракета изменила 
направление движения, отклонившись вправо. 

Ракета отрывается от земной поверхности и может сохранить 

направление движения. Другое дело, например, речной поток. 
Он тоже стремится «отклониться», но ему мешают берега, и он 
будет «нажимать» на берег, размывая его (правый в северном, 
левый в южном полушарии). 

Отклоняющее действие вращения Земли

 (F)

 прямо пропор­

ционально массе движущегося тела

 (т),

 скорости его движе­

ния

 (v)

 и синусу широты (sin ф): 

F=m- 2 • w- v-

 sin ср. 

w

 — угловая скорость вращения Земли. 

Как следует из формулы, сила Кориолиса невелика, но ее непре­

рывное воздействие на перемещающееся вещество атмосферы и 
гидросферы имеет серьезнейшие последствия. Именно в ней 

43 

причина возникновения вихрей разного масштаба (в том числе 
циклонов и антициклонов), существования систем воздушных и 
океанских течений. 

Время. Период осевого вращения Земли —

 сутки

 — естествен­

ная единица измерения времени. Мы не ощущаем непосред­
ственно осевого вращения Земли, но можем наблюдать его по 

видимому движению небосвода. Поэтому сутки можно измерить 

промежутком времени между двумя последующими кульмина­

циями какой-нибудь звезды

 (звездные сутки)

 или Солнца

 (истин­

ные солнечные сутки).

 Истинные солнечные сутки имеют раз­

ную продолжительность (вспомните, что скорость перемещения 
Земли вокруг Солнца неодинакова) и для измерения точного 
времени не пригодны. В практических целях пользуются

 сред­

ними солнечными сутками.

 Среднее солнечное время измеряют 

по так называемому среднему Солнцу — воображаемой точке, 
перемещающейся равномерно и совершающей полный оборот за 
тот же период, что и истинное Солнце, т. е. за год. Средние сол­

нечные сутки — 24 часа среднего солнечного времени. За начало 

суток принимают момент нижней кульминации среднего Солнца, 
т. е. полночь. 

Сутки начинаются одновременно на всем меридиане. Каждый 

меридиан имеет свое местное время, и чем восточнее он распо­
ложен, тем раньше начинаются на нем новые сутки. Вращаясь, 
Земля за каждый час поворачивается на 15°; поэтому на мери­
дианах, отстоящих друг от друга на 15°, местное время отли­
чается на 1 ч. Если расстояние между меридианами 1°, разница 

во времени — 4 мин. 

В качестве

 всемирного времени

 принято время начального 

меридиана (гринвичского). Для того чтобы перевести местное вре­

мя во всемирное и обратно, нужно знать угловое расстояние места 
от начального меридиана — его долготу. Всемирным временем поль­
зуются в астрономии, в практической жизни оно не применяется. 

Местное время неудобно из-за различий во времени соседних 

пунктов. Поэтому еще в XIX в. ввели

 поясное время,

 разделив 

всю поверхность Земли на 24 часовых пояса, по 15° каждый. 

Поясное время считают по среднему в данном поясе меридиану. 
При переходе границы поясов время меняется на 1 ч. 

Начальный, или нулевой, пояс имеет время гринвичского ме­

ридиана, делящего этот пояс пополам. Время первого пояса отли­
чается от времени начального на 1 ч, второго — на 2 ч и т. д. 

Границы поясов проведены не по меридианам, а с учетом 

политических, хозяйственных и прочих границ (см. карту часо­
вых поясов). 

Для переводов местного времени в поясное и обратно служит 

формула: поясное время

 {Т

п

)

 = местному среднему времени

 (пг) + 

+ номер пояса

 (п) —

 географическая долгота

 (К),

 выраженная 

в часовой мере. Поясное время = всемирному + номер пояса. 

44 

В Советском Союзе в целях более равномерного расходования 

электроэнергии в течение суток и ликвидации перегрузки элек­
тростанций в вечерние часы в 1930 г. декретом правительства 
стрелки часов были передвинуты на час вперед. Поэтому во всех 
часовых поясах на территории СССР часы идут на час вперед, 
как бы по времени следующего к востоку пояса. Это время назы­

вается

 декретным. 

Если, перемещаясь с запада на восток, в каждом часовом 

поясе ставить часы по местному (поясному) времени, т. е. пере­
водить их стрелки на час вперед, в конце кругосветного путеше­

ствия окажется, что они переведены вперед на 24 часа и таким 
образом «приобретены» лишние сутки. При перемещении с вос­
тока на запад стрелки часов придется переводить назад, и в конце 
путешествия одни сутки окажутся «потерянными» '. Чтобы счет 
суткам во время плаваний и перелетов был правильным, устано­

вили условную линию —

 линию перемены дат,

 пересекая кото­

рую моряки и летчики пропускают одни сутки (одно число) или 
считают одно и то же число дважды в зависимости от того, в ка­
ком направлении они следуют: с запада на восток или с востока 
на запад. 

Смена дня и ночи.

 Вращение Земли вокруг оси обусловливает 

быстрое перемещение солнечного освещения по земной поверх­
ности с востока на запад — смену дня и ночи. 

Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты, 

светораздельная плоскость (плоскость, делящая Землю на осве­
щенную и неосвещенную половины) делила бы все широты на 
две равные части и на всех широтах день и ночь были бы всегда 

равны. 

При наклонном положении оси к плоскости земной орбиты 

день и ночь могут быть равны на всех широтах только в тот 
момент, когда земная ось лежит в светораздельной плоскости и 
светораздельная линия (линия, образованная пересечением зем­
ной поверхности светораздельной плоскостью) проходит через 

географические полюсы. Когда земная ось наклонена северным 

концом к Солнцу, светораздельная плоскость, пересекая земную 

ось в центре Земли, делит Землю на две половины так, что боль­
шая часть северного полушария оказывается освещенной, а мень­
шая попадает в тень. Южное полушарие, наоборот, находится 
при этом большей частью в тени. Если ось Земли наклонена 
к Солнцу южным концом, южное полушарие освещено больше, 
чем северное. Так как светораздельная линия в том и в другом 

случае не проходит через географические полюсы и делит все 
широты (кроме 0°) на две неравные части — освещенную и не­

освещенную, день и ночь на всех широтах, кроме экватора, 

1

 Так случилось с первой кругосветной экспедицией Магеллана (1519—• 

1521гг.). 

46 

неравны. В том полушарии, 
которое наклонено к Солнцу, 
день длиннее ночи, в противо­

положном полушарии, наоборот, 

длиннее ночь. На широтах, ко­
торые светораздельная линия 
не пересекает и они на какое-
то время оказываются полнс

х 

стью на освещенной или на 
неосвещенной стороне Земли, 
в соответствующий период (до 
полугода на полюсах) смены 
дня и ночи не происходит. 

Обращение Земли вокруг 

Солнца.

 Если смена дня и но­

чи определяется осевым вра­
щением Земли, а неравенство 
их наклоном оси к орбите, то 
непрерывное изменение про­
должительности дня и ночи на всех широтах, кроме экватора, -
результат почти неизменного положения земной оси при обра­
щении планеты вокруг Солнца. 

Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, 

причем расстояние до Солнца изменяется от 152 млн. км в афе­
лии (5 июля) до 147 млн. км в перигелии (3 января). При сред­
ней скорости 29,8 км/сек Земля проходит всю орбиту — 

940 млн. км за 365 сут 6 ч 9 мин 9,6 сек. Этот промежуток 
называется

 звездным годом

 (сидерическим). 

Годовое движение Земли вокруг Солнца можно наблюдать по 

непрерывному изменению положения Солнца на небе: изменяется 
полуденная высота Солнца (неодинаковая на разных широтах) 
и положение мест его восхода и захода. Видимый годовой путь 
Солнца — большой круг на небесной сфере ' —

 эклиптика

 пред­

ставляет собой сечение небесной сферы плоскостью земной ор­
биты. Она наклонена под углом 23°27

/

 к небесному экватору — 

линии пересечения плоскости земного экватора с небесной сфе­
рой. Эклиптика пересекает небесный экватор в точках весеннего 
(у) И осеннего (—) равноденствия в моменты, когда Солнце пе­

реходит из одного полушария в другое (рис.

 11). 

Смена времен года.

 Следствие обращения Земли вокруг Солнца 

ри определенном (наклонном) положении ее оси в простран-

тве — смена времен года. Рассматривая смену времен года, 

1

 Небесная сфера

 — воображаемая сфера произвольного радиуса, на ко­

торую нанесено положение светил так, как они видны в данный момент 

наблюдателю. Небесная сфера имеет ряд линий и точек, по отношению к ко­

торым производятся соответствующие измерения. 

Рис. 11. Небесный экватор и эклип­

тика. Точка в центре — Солнце. Ука­

заны четыре положения Земли на ее 

орбите: 1 и 3 — равноденствия, 2 и 

4 — солнцестояния. 

47 

22 июня 22 декабря 

Рис. 12. Положение Земли в день летнего и зимнего солнцестояния 

нельзя не рассматривать одновременно еще одного следствия 

«комбинации» движений Земли вокруг оси и вокруг Солнца — 

неравенства дня и ночи и изменения их продолжительности. 

Начало астрономического

 лета

 в северном полушарии 22 июня 

(день летнего солнцестояния). В южном полушарии в это время 

начинается астрономическая

 зима.

 В

 день летнего солнцестояния 

Земля находится близ афелия. Ось Земли наклонена северным 
концом к Солнцу, и солнечные лучи в полдень падают отвесно 
на широту 23°27' — на

 Северный тропик.

 На небе всех широт 

северного полушария в этот день Солнце занимает наивысшее 
в году положение. Широты к северу от 66°33' с. ш. (от Север­
ного полярного круга) оказываются полностью на освещенной 

половине Земли (рис. 12), здесь Солнце за горизонт вообще не 

заходит. На всех широтах между Северным полярным кругом и 
экватором день длиннее ночи. Освещенность северного полуша­
рия в день летнего солнцестояния наибольшая за год. 

В южном полушарии в день летнего солнцестояния Солнце 

особенно низко над горизонтом. К югу от 66°33' ю. ш. (от Юж­
ного полярного круга) — полярная ночь, соответствующая по 
продолжительности полярному дню тех же широт северного по­
лушария. На всех широтах южного полушария между Южным 
полярным кругом и экватором день короче ночи. Освещенность 
южного полушария наименьшая за год. 

Непрерывно перемещаясь по орбите, 23 сентября Земля зай­

мет положение, при котором светораздельная линия проходит 
через географические полюсы, и день равен ночи на всей Земле. 

Это

 день осеннего равноденствия.

 Оба полушария (северное и 

южное) освещены одинаково. 23 сентября — начало астрономи­
ческой осени в северном полушарии и начало астрономической 

весны в южном. 

22 декабря, в

 день зимнего солнцестояния,

 Земля находится 

близ перигелия. К Солнцу обращено южное полушарие, там на­

чинается астрономическое лето, в северном полушарии наступает 

stO 

Рис. 13. Схема годового движения Земли вокруг Солнца 

астрономическая зима. Солнечные лучи в полдень падают отвесно 
на Южный тропик (23°27' ю. ш.). Область около Южного полюса, 

ограниченная Южным полярным кругом (66°33' ю. ш.), освещена 
незаходящим Солнцем; над соответствующей областью в север­
ном полушарии Солнце не восходит. Освещенность южного полу­
шария наибольшая в году, северного — наименьшая. Как и 
22 июня, день равен ночи только на экваторе. 

В день весеннего равноденствия — 21 марта Солнце освещает 

Землю так же, как 23 сентября; оно стоит в зените над эквато­
ром и на всех широтах день равен ночп. В северном полушарии 
наступает астрономическая весна, в южном — осень (рис. 13). 

Земля движется по орбите с различной скоростью'. В тот 

период, когда она бывает ближе всего к Солнцу, скорость ее 
движения наибольшая (30,3 км/сек). Наименьшая скорость 

(29,3 км/сек) — во время прохождения Землей афелия. Отсюда 

следует, что из всех времен года в северном полушарии самое 
продолжительное лето, а самое короткое зима, в южном — на­
оборот. В настоящее время весна в северном полушарии продол­

жается 92,8 суток, лето — 93,6, осень — 89,8, зима — 89,0. 

Продолжительность времен года на Земле не остается посто­

янной. Причины изменений — предварение равноденствий, вы­
званное явлением прецессии.

 Прецессия

 — результат неодинако­

вого притяжения Солнцем и Луной Земли в разных ее частях. 
Земля вследствие ее полярного сжатия имеет некоторый избыток 
массы в экваториальном поясе. Плоскость экватора, как известно, 
не совпадает с плоскостью земной орбиты, т. е. с плоскостью, 

в которой находится Солнце. Солнце притягивает близлежащую 
к нему часть экваториального утолщения Земли сильнее, чем 
противоположную, стремясь повернуть плоскость земного эква-

* См. законы Кеплера. 

49 

Рис. 14. К объяснению прецессии 

тора в плоскость эклиптики. Но Земля, как тело вращающееся, 

противостоит этому воздействию, и в результате ось ее вращения 
очень медленно описывает в пространстве около перпендику­

ляра к плоскости орбиты конус с вершиной в центре Земли. На­

клон земной оси к эклиптике при этом

 не меняется.

 Полный обо­

рот ось вращения делает за 26 000 лет. 

Поскольку изменяется положение земной оси, поворачивается 

в пространстве и плоскость земного экватора. Точки пересечения 
ее с плоскостью земной орбиты (эклиптикой) смещаются. Точка 

весеннего равноденствия перемещается павстречу (к западу) 
видимому годичному движению Солнца на 50" в год, и равно­

денствие наступает раньше, чем Солнце пройдет все 360° по 
эклиптике. Промежуток времени между двумя прохождениями 

Солнца через точку весеннего равноденствия называется

 тропи­

ческим годом

 в отличие от звездного года, равного времени пол­

ного оборота Земли вокруг Солнца. Тропический год приблизи­

тельно на 20 мин короче звездного

 1

. Именно он лежит в основе 

календаря. С каждым оборотом Солнца равноденствие наступает 

все раньше и раньше (предварение равноденствия); в результате 

промежуток времени между наступлением времен года и прохож­
дением Земли через перигелий и афелий увеличивается. Сейчас 

Земля проходит перигелий зимой (3 января), через 6500 лет она 

будет проходить его весной, через 13 000 лет (половина периода 
прецессии) — летом, и тогда зима в южном полушарии станет 

короче, чем в северном. 

Силы притяжения не остаются постоянными, так как изме­

няются взаимное расположение и расстояние между космиче­

скими телами. Поэтому явления прецессии осложняются колеба­
ниями с более короткими (максимум 18 лет) периодами —

 нута-

циями

 и общая картина осложняется. 

. Чтобы Солнце прошло угловое расстояние 50", требуется время 

20 мин 24 сек. 

50 

Под совокупным действием других планет непрерывно 

изменяются элементы земной орбиты. Так, известно, что эксцент­
риситет ее совершает ритмические колебания с периодом 

92 000 лет (в пределах 0,0007—0,0658, сейчас он 0,017). Изме­
няется расстояние Земли от Солнца, а следовательно, и скорость 
обращения планеты. 

Все эти изменения, накладывающиеся друг на друга, отра­

жаются на количестве и режиме поступления солнечного тепла, 
на его распределении по земной поверхности. 

Пояса освещения. Определенное положение Земли по отноше­

нию к Солнцу, закономерно изменяющееся при ее движении, 
обусловливает расположение на ее поверхности современных 

поясов освещения

 (астрономических тепловых поясов), ограни­

ченных линиями тропиков (23°27' с. и ю. ш.) и полярных кругов 

(66°27' с. и ю. ш.)\ Пояса освещения отличаются друг от друга 

высотой полуденного стояния Солнца и продолжительностью дня. 
Чем выше стоит Солнце над горизонтом и чем продолжительнее 
освещение, тем больше тепла получает пояс. 

Между тропиками (северным — Тропиком Рака и южным — 

Тропиком Козерога) лежит

 жаркий пояс,

 в пределах которого 

Солнце два раза в году в полдень стоит в зените. На экваторе 

эти моменты разделены равными промежутками времени по 
6 месяцев (21 марта и 23 сентября). 

На тропиках Солнце стоит в зените только один раз в году — 

в дни солнцестояний: на Северном тропике — 22 июня, на Юж­
ном — 22 декабря. На экваторе день всегда равен ночи, на других 
широтах пояса их продолжительность мало различается (табл. 2). 

В

 умеренных поясах,

 расположенных между тропиками и по­

лярными кругами, Солнце не бывает в зените, но в течение 
24 часов обязательно происходит смена дня и ночи, причем про­
должительность их зависит от времени года и широты. На поляр­

ных кругах Солнце поднимается над горизонтом не выше, чем 
на 47°. Одни сутки в году оно совсем не заходит за горизонт 

(день солнцестояния соответствующего полушария) и одни сутки 

не появляется над горизонтом (день солнцестояния противопо­
ложного полушария). К северу от Северного и к югу от Южного 

полярного круга находятся

 холодные пояса.

 На полюсах Солнце 

полгода светит непрерывно, но самое высокое положение его над 
горизонтом всего 23,5°. 

Линии тропиков и полярных кругов могут быть приняты за 

границы тепловых поясов лишь условно, в действительности тем­
пература зависит не только от высоты Солнца над горизонтом, 

но

 п

 от других факторов, прежде всего от характера подстилаю­

щей поверхности. Но границами поясов с различной продолжи­
тельностью освещения поверхности солнечными лучами эти 

инии, безусловно, являются. Пояса освещения — первооснова вы 
еления природных широтных поясов. 

51