Файл: Неклюкова.pdf

Т а б л и ц а 3 

Самый длинный и самый короткий день в тропических 

и умеренных широтах (без учета рефракций) 

Широта 

0° 

10° 

20° 

30° 

40° 

50° 

60° 

65° 

66,5° 

Самый длинный день 

12

 ч 00 мин 

12

 ч 35 мин 

13

 ч 13 мин 

13

 ч 56 мин 

14

 ч 50 мин 

16

 ч 09 мин 

18

 ч 30 мин 

21

 ч 09 мин 

24

 ч 00 мин 

Самый короткий день 

12

 ч 00 мин 

11

 ч 25 мин 

10

 ч 47 мин 

10

 ч 04 мин 

9 ч 10 мин 

7 ч 51 мин 

5 ч 30 мин 

2 ч 51 мин 

0 я 00 мин 

Длина полярного дня и полярной ночи на разных широтах 

(без учета рефракций) 

Широта 

66°33' 

70° 

75° 

80° 

85° 

90° 

Число суток со 

сменой дня и 

ночи (весна) 

Число суток 

сплошного дня 

(лето) 

180 

119 

82 

52 

25 

0 

1 

64 

102 

133 

160 

186 

Число суток со 

сменой дня и 

ночи (осень) 

183 

121 

83 

53 

26 

0 

Число суток 

сплошной ночи 

(зима) 

1 

61 

98 

127 

154 

179 

Положение тропиков и полярных кругов не остается постоян­

ным, оно изменяется в зависимости от изменения наклонения 

Земли. Плоскость земной орбиты колеблется в пространстве, и за 

40 000 лет наклон к ней экватора изменяется от 24°36' до 21°58'. 

Это сопровождается расширением и сужением поясов освещения. 
При нулевом наклонении Земли пояса освещения вообще бы не 
выделялись. При наклоне земной оси к эклиптике 45° в день 

летнего солнцестояния солнечные лучи падали бы отвесно на 

45° с. ш. (так, как сейчас падают на 23°27 ' с. ш.), а в день зимнего 

солнцестояния Солнце не появилось бы на этой широте из-за 
горизонта (так, как сейчас на широте 66°33'). Умеренного пояса 

вообще не было бы. 

Смена дня и ночи обусловливает суточный ритм в географи­

ческой оболочке, проявляющийся в закономерных изменениях ко­
личества солнечной энергии, получаемой поверхностью, темпера­

туры, влажности воздуха, атмосферного давления, движения воз-

52 

духа. На эти изменения очень четко реагируют организмы, в свою 
очередь влияющие на окружающую среду. 

Суточный ритм проявляется на фоне годового ритма, обуслов­

ленного сменой времен года. Ритмичность процессов — одна из 
важнейших особенностей географической оболочки. 

Приливы в геосферах. С осевым вращением планеты связано 

образование приливной волны, ежесуточно обходящей Землю с во­
стока на запад. 

Притяжение Земли другими телами Солнечной системы вызы­

вает во всем теле планеты упругие деформации. Наибольшее при-
ливообразующее значение имеет притяжение Луны. Силы притя­

жения Луны, действующие на каждую земную частицу, направ­
лены к центру Луны. Величина их зависит от положения частицы: 
чем ближе Луна, тем сильнее притяжение. 

Кроме сил притяжения, в системе Земля — Луна действуют 

центробежные силы, стремящиеся отдалить эти тела друг от 
друга '. Они возникают при вращении системы около общего цен­
тра тяжести масс, расположенного, в соответствии с соотношением 
масс (81,3: 1), внутри Земли на расстоянии 0,73 земного радиуса 
от ее центра. Во всех точках Земли эти силы равны, параллельны 

друг другу и направлены от Луны

2

. 

Совокупность центробежных сил, действующих на частицы 

Земли, образует суммарную центробежную силу, уравновешиваю­
щую в центре силу притяжения Луны. Во всех остальных точках, 
кроме центра, равновесия двух указанных сил не возникает. Рав­
нодействующая силы притяжения Луны и центробежной силы 
и есть

 приливообразующая сила. 

На рисунке 15 видно, что приливообразующже силы в точках

 Z 

и

 N

 (там, где Луна в зените и надире) направлены от центра 

Земли, в точках

 А

 и

 В

 — к. центру Земли. Но так как в обоих 

случаях они имеют вертикальное направление, смещения частиц 
в стороны под действием их не происходит. 

В секторах между точками

 A, Z, В, N

 приливообразующие 

силы смещают частицы от точек

 А

 и

 В

 в сторону точек

 Z

 и /V, 

создавая два приливных выступа (в

 Z

 и /V) и две отливные впа­

дины (в точках

 А ж В).

 Смещение продолжается до тех пор, пока 

приливообразующую силу не уравновесит сила тяжести, стремя­
щаяся вернуть частицы в исходное положение. 

В результате суточного вращения Земли приливные выступы 

перемещаются вслед за видимым движением Луны (т. е. в сто-

Центробежные силы, возникающие при вращении Земли вокруг оси, 

Данном случае можно во внимание не принимать. 

Это происходит потому, что при обращении Земли вокруг общего 

с Луной центра тяжести центр Земли описывает около него окружность, 

а все остальные частицы описывают окружности такого же радиуса, но 

около своего центра каждая. При этом радиус Земли перемещается в про­

странстве параллельно самому себе, 

63 

А 

Направление 

v на Луну 

2 • 

В 

Рис. 15. Приливообразующие силы 

рону, противоположную вращению Земли). Приливная волна «об­
ходит» Землю; в каждом месте прилив и отлив периодически сме­
няют друг друга. За 6 ч Земля совершает четверть оборота, 
и в том месте, где сейчас прилив, через 6 часов должен быть отлив, 
еще через 6 ч — новый прилив и т. д. Но так как Луна 

обращается вокруг общего центра тяжести масс, перемещаясь в ту 
же сторону, в которую вращается Земля, лунные сутки оказы­

ваются длиннее солнечных на 50 мин и промежуток времени 
между приливом и сменяющим его отливом соответственно увели­
чивается до 6 ч 12 мин 30 сек. 

Одновременно с лунным приливом существуют солнечные при­

ливы с полным периодом 24 ч. Солнце имеет массу, в 30 мил­
лионов раз большую массы Луны, но оно в 390 раз дальше от 

Земли, чем Луна. Поэтому приливообразующая сила Солнце 
в 2,2 раза меньше приливообразующей силы Луны. 

Лунные и солнечные приливообразующие силы могут склады­

ваться и вычитаться в зависимости от взаиморасположения Солн­
ца, Земли и Луны (рис. 16). 

Приливы возникают во всей Земле — от внешней оболочки до 

центра. Упругая приливная волна твердых земных приливов «об­
ходит» Землю: поверхностные слои Земли опускаются, подни­

маются, наклоняются. На экваторе размах колебаний поверхности 
может превосходить 50 см, в Москве достигает 40 см. Приливы 
отсутствовали бы, будь Земля абсолютно твердой, и были бы 
весьма значительны, если бы она была жидкой. Изучение твердых 
приливов очень важно для суждения о внутреннем строении. 

Приливам подвержена атмосфера, но сильнее всего они про­

являются в гидросфере. 

Приливные выступы лунных приливов теоретически должны 

образовываться на линии, соединяющей центры Земли и Луны. 
Но вследствие того что Земля вращается вокруг оси значительно 

быстрее, чем Луна обращается в ту же сторону вокруг Земли, 
а трение мешает приливным выступам быстро следовать за Луной, 

54 

последние смещаются вперед по отношению к линии, направлен­

ной на Луну. Луна «отстает» от приливных выступов. Приливные 

выступы («горбы») притягиваются Луной, причем, притягивая 

точку

 Р,

 Луна задерживает вращение Земли; притягивая точку

 Pi, 

наоборот, его ускоряет. Но так как точка

 Р

 притягивается Луной 

сильнее, чем Pi (как ближе расположенная к ней), замедляющее 

действие Луны сказывается на вращении Земли сильнее ускоряю­

щего. Угловая скорость вращения Земли уменьшается. Это ре­

зультат приливов во всем теле Земли, а не только в гидросфере. 

Вследствие замедления суточного вращения сутки удлиняются, 

примерно на 0,001 сек за 100 лет. 

Притягивая приливные выступы, Луна сама притягивается 

ими. Притяжение ближайшего к ней выступа

 Р

 заставляет Луну 

продвигаться вперед, притяжение выступа Pi задерживает ее. 
Первое оказывается сильнее второго. По законам механики сила, 

стремящаяся продвинуть Луну вперед, вызывает ее медленное 
удаление от Земли по спирали, при этом замедляет движение Лу­
ны. Считают, что процесс этот может продолжаться до тех пор, 
пока лунный месяц не сравняется с земными сутками, которые 

65 

Рис. 17. Влияние Луны на скорость 

вращения Земли 

станут к этому времени в 
55 раз длиннее современных. 
В этом случае Земля ока­

жется обращенной к Луне 

всегда одной стороной и при­

ливные выступы не будут 

перемещаться. 

Итак, система Земля — 

Луна медленно эволюциони­

рует. При этом скорость вра­

щения Земли замедляется, 
наклон земного экватора к 
эклиптике увеличивается со 
скоростью порядка 5° за мил­

лиард лет. 

Уменьшение скорости 

вращения Земли отражается 

на ее фигуре — уменьшается сжатие. Этому процессу противостоит 
процесс увеличения скорости вращения Земли, вызываемый" ее 
гравитационным сжатием, уплотнением внутренних частей, но он 
оказывается менее эффективным и замедление вращения преоб­
ладает. Если принять предположение, что сутки увеличиваются 
на 1 сек в 40 000 лет, то оказывается, что, например, миллиард 
лет назад они были на 7 часов короче, чем теперь. 

Незначительные, казалось бы, изменения скорости вращения 

Земли, вызывающие уменьшение и увеличение ее сжатия, накап­
ливаясь за длительное время, оказывают воздействие на всю пла­
нету, стремящуюся сохранить при данной скорости фигуру рав­
новесия. В результате замедления скорости осевого вращения 

должно произойти опускание и сокращение площадей в эквато­

риальной области и, наоборот, поднятие, сопровождающееся расши­
рением площадей в полярных областях. При увеличении скорости 
вращения полярные области сжимаются, экваториальные растяги­

ваются. Наиболее деформируемыми местами при такой «пере­

стройке» Земли оказываются экватор, критические паралле­
ли  ± 3 5 ° и ±62° и полюсы. При этом максимальное напряжение 
и смена знака движения характерны для ±62° и для экватора. 

Минимальными изменениями площадей отличаются параллели 

±35° и полюсы. Здесь происходит смена знака движения (подня­

т и е — растяжение и опускание — сжатие), земная кора разры­
вается, дробится, и возникают подвижные пояса сверхглубинных 
и глубинных разломов. 

Земля окружена полями сил — как внутреннего, так и внеш­

него по отношению к ней происхождения. Эти поля «наклады­
ваются» друг на друга, создавая очень сложную общую картину 

взаимодействий. Посредством полей сил осуществляется взаимо­
действие между Землей и остальным Космосом. 

ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ 

Гравитационное

 ' поле Земли — одно из наиболее заметных 

по своему воздействию на человека и окружающую его среду. 

О происхождении силы тяжести на Земле вы уже знаете. 

Эта сила действует повсеместно и направлена по отвесу. Вся­

кое изменение в распределении масс или скорости вращения 

Земли отражается на силе тяжести. Единица измерения силы тя­

жести — гал — ускорение, развиваемое массой в 1 г под действием 

силы в 1 дину

2

. Полное ускорение равно приблизительно 981 га-

лу. От полюсов к экватору напряженность гравитационного по­

ля довольно равномерно уменьшается на 5,5 гала, т. е. на 0,6% 

от полной силы. При удалении вверх от земной поверхности 

притяжение убывает, на расстоянии 40 000 км над экватором 

оно равно 0. 

Гравитационное поле, которое могло быть у Земли, если бы 

она имела фигуру эллипсоида вращения с равномерным распре­

делением масс, называется нормальным. Разность между напря­

женностью нормального (теоретического) и реального гравита­

ционных полей —

 аномалия

 силы тяжести. Величина аномалий 

колеблется в пределах нескольких сотых миллигалов (всего 

«0,05% полной силы поля). 

Аномалии силы тяжести вызываются как видимыми (рельеф), 

так и внутренними неравномерностями в распределении земных 
масс (структура, петрографический состав). Они являются сум­

марным отражением ряда особенностей строения земной коры, но 
в конкретном месте те или иные особенности могут преобладать. 

Обращает внимание то, что гравитационные аномалии, вызывае­

мые рельефом, значительно меньше, чем можно предполагать. Ка­
залось бы, над горами должны быть положительные аномалии, 

над впадинами океанов — отрицательные. В действительности над 
океанами аномалии вообще незначительны. Над горами они могут 
быть резко выражены только в областях молодой складчатости. 

Объясняется это тем, что земная кора стремится к равнове­

сию: избыток масс на поверхности компенсируется недостат­
ком их внизу. Это состояние земной коры называется

 изо-

стазией

 (рис. 18). 

Равновесие масс в земной коре постоянно нарушается, возни­

кают изостатическпе ее движения — поднятия и опускания, со­

провождаемые перетеканием масс в астеносфере. 

Реальное гравитационное поле- изображается с помощью

 изано-

ал

3

 па гравиметрических карта-х. Эти карты могут быть 

| Gravitas (лат.) — тяжелый 

• • ^ ^ • • ^ ^ ^ 

Континент 

Океан 

Нулевая толщина 

Уровень океана 

Гипотетичесний 

уровень при тол­

щине коры 

равной нулю 
Средняя плот- i 

ность прибл. Т 

равна 2,9 , • 
Средняя плот 

ность прибл. 

равна 3,33 

•Кч*'.

л

 i-

:v

'^-V i_ 

Рис. 18. К объяснению изостазии 

.Приближенный 

уровень равно­

го давления 

детальными и осредненными, показывающими лишь крупные ано­
малии. 

Собственное гравитационное поле Земли не изолировано от 

влияния накладывающихся на него гравитационных полей других 

космических тел (см., например, приливы). 

Сила тяжести создает фигуру Земли, вызывает движения зем­

ной коры, ей подчиняется перемещение массы воды и воздуха. 
Ее влияние следует учитывать при рассмотрении всех процессов, 
совершающихся в географической оболочке. 

ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ (МАГНИТОСФЕРА) 

Земля окружена полем магнитных силовых линий, значи­

тельно более сильным, чем межпланетное магнитное поле. Про­
странство, в котором величина магнитного поля, создаваемого 

Землей, больше, чем в межпланетном пространстве, называется 
геомагнитным полем или

 магнитосферой

 Земли. 

Геомагнитное поле наглядно проявляется в воздействии на 

стрелку компаса, всегда стремящуюся расположиться вдоль си­
ловых линий. Стрелка компаса указывает не на географические, 

а на магнитные полюса Земли, поэтому она образует угол с на­
правлением географического меридиана. Угол между стрелкой и 
истинным направлением на север (направлением меридиана) на­
зывается

 магнитным склонением. 

Склонение считается положительным, если стрелка отклоня­

ется к востоку от меридиана, и отрицательным, если она откло­

няется к западу. 

Линии одинакового склонения —

 изогоны.

 Нулевая изогона 

(агоническая линия) разделяет области восточного и западного 

58 

склонений. Стрелка компаса на пей показывает на географические 

полюсы. 

Свободно перемещающаяся стрелка отклоняется от горизон­

тальной плоскости, образуя угол, называемый

 магнитным накло­

нением.

 Северный конец стрелки в северном полушарии наклонен 

вниз (положительное наклонение), в южном приподнят вверх 

(отрицательное наклонение). Точки, в которых наклонепие равно 

90°,—

 магнитные полюсы.

 Принято называть северным магнитный 

полюс северного полушария, южным — южного полушария '. Маг­
нитные полюсы не совпадают с географическими и постоянно пере­

мещаются. Координаты магнитного полюса северного полушария: 
современные 75° с. ш., 101° з. д., по данным 1904 г.— 70,5° с. ш. и 
197,5° з. д. Координаты магнитного полюса южного полушария: 

современные 70° ю. ш., 140° в. д., по данным 1912 г. — 72,2° ю. ш. 
и 105,7° в. д. 

Линии, соединяющие точки с одинаковым наклонением, —

 изо­

клины.

 Линия, на которой магнитное наклонение равно 0, —

 маг­

нитный экватор. 

Склонение и наклонение характеризуют направление магнит­

ных силовых линий в любом пункте в данный момент. Сила 
магнитного поля характеризуется его

 напряженностью.

 За едини­

цу напряженности принимают обычно эрстед (э), т. е. напря­
женность такого магнитного поля, которое на единицу магнитной 

массы действует с силой в одну дину (1 э = 100 000 гамм

2

). На­

пряженность магнитного поля Земли невелика: на магнитном 
экваторе 0,25—0,35 э, на магнитном полюсе — 0,6—0,7. Линии 
равного напряжения магнитного поля —

 изодинамы. 

Различают постоянное (главное) и переменное магнитные 

поля Земли. Деление это условно. Первое вызвано магнетизмом 
самой планеты, второе — результат воздействия Солнца на него. 
Представление о состоянии постоянного магнитного поля Земли 
дают «магнитные» карты. Но так как все элементы земного 

магнетизма (склонение, наклонение, напряженность) непрерывно, 
хотя очень медленно, меняются, карты сохраняют необходимую 
точность лишь в течение нескольких лет. Обычно «магнитная» 
карта приурочивается к середине года, оканчивающегося на 0 или 

на 5, например на 1 июля 1960, 1965, 1970 и т. д. Пятилетний 

период, для которого «магнитная» карта действительна, называ­
ется

 магнитной эпохой. 

Существующее распределение элементов земного магнетизма 

позволяет сделать вывод о сходстве постоянного магнитного поля 
Земли с магнитным полем однородно намагниченного шара. Маг-

С точки зрения физики их надо считать наоборот, так как силовые 

линии геомагнитного поля выходят из южного полушария и, огибая Землю 

идут к северному. 

В системе СИ за единицу напряженности магнитного поля прини­

мают ампер на метр (а/м), 1 а/м=4 • 10~

3

 э. 

5У 

Рис. 19. Магнитное склонение для 1950 г. 

Рис. 20. Магнитное наклонение для 1950 г, 

нитные полюсы такого ша­

ра называются

 геомагнит­

ными полюсами.

 Их со­

временные координаты 

78,6° с. ш. и 69,5° з. д. 

и 78,6° ю.ш. и 110,5° в.д. 

Отклонения реального маг­

нитного поля от поля од­
нородно намагниченного 

шара образуют

 аномалии. 

Происхождение магнит­

ных аномалий различно: 

самые крупные (площадью 

в десятки тысяч квадрат­
ных километров) вызваны 

процессами, создающими 
главное магнитное поле. 
Такие аномалии называют 

мировыми.

 Примером мо­

жет быть крупнейшая Во­

сточно-Сибирская анома­
лия. Менее крупные ано-

Рис. 21. Траектории перемещения геомаг­

нитного полюса северного полушария по 

данным, полученным на разных материках 

малии, быстрее «затухающие» с высотой, связаны с залеганием в 

земной коре намагниченных пород, например Курская магнитная 

аномалия. Их называют

 локальными

 и

 региональными.

 Анализ 

таких аномалий используется при поисках месторождений желез­

ной руды. 

Постоянное (главное) геомагнитное поле непрерывно изме­

няется, причем изменения касаются всех его элементов. Измене­

ния средних годовых значений геомагнитного поля называют 

вековыми вариациями

 (вековым ходом). Вековой ход имеет тен­

денцию к периодичности. 

Археомагнитные и особенно палеомагнитные методы иссле­

дования дали возможность «заглянуть» в далекое прошлое по­
стоянного геомагнитного поля. Оказалось, что вековые вариа­
ции - особенность магнитного поля Земли. Археомагнйтный 

метод позволил установить, что вековые вариации для каждого 
элемента магнитного поля свои. Так, период колебаний склонения 

около 1U00 лет, напряжености, вероятно, около 10 000 лет Палео­
магнитные исследования привели к выводу о возможном переме­

щении магнитных полюсов, но траектории этого перемещения, 

«

 Археомагнитные исследования

 ведутся посредством изучения намаг­

ниченности предметов, созданных людьми: кирпича, сосудов и

 др

 Они об 

ладают намагниченностью, приобретенной во время обжига в печах и 

зависящей от магнитного поля Земли. 

•L»

 Палеомагнитные исследования

 — изучение прошлого магнитного поля 

S ? e

C

H ™

M  И С С л е д о в а 1

?

и я

 намагниченности горных пород,

  М

з р а ™ т о Т ы х 

61