Файл: Любушкина.pdf

Благодаря  предварению  равноденствий  постепенно  смещается  на  более  ранние  сроки  начало 

всех сезонов года. Через 13 тыс. лет поменяются местами даты весеннего и осеннего равноденствия, 

лето северного полушария будет приходиться на декабрь, январь и февраль, а зима – на июнь, июль и 

август. 

Следствием  прецессии  является  также  перемещение  полюсов  мира  среди  звезд.  Если  сейчас 

близлежащей  звездой  к  Северному  полюсу  мира  (Р)  является  Полярная  звезда  в  созвездии  Малая 

Медведица,  то  через  13  тыс.  лет  на  ее  месте  окажется  и  станет  полярной  звезда  Вега  в  созвездии 

Лира. 

В современную эпоху  ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под  углом 66,5° и 

перемещается в течение года в пространстве параллельно самой себе. Это приводит к 

смене времен 

года и неравенству дня и ночи 

– 

важнейшим следствиям обращения Земли по орбите вокруг Солнца. 

Если бы земная ось была перпендикулярна плоскости орбиты, то светораздельная плоскость и 

терминатор (светораздельная линия на поверхности Земли) проходили бы через оба полюса и делили 

бы все параллели пополам, день всегда был бы равен ночи и солнечные лучи на экватор в полдень 

падали  бы  всегда  отвесно.  По  мере  удаления  от  экватора  угол  их  падения  уменьшался  бы  и  на 

полюсах становился бы равным нулю (рис. 13). В этих условиях нагревание земной поверхности в 

течение года уменьшалось бы от экватора к полюсам и смены времен года не было бы. 

Наклон  земной  оси  к  плоскости  орбиты  и  сохранение  ее  ориентировки  в  пространстве 

обусловливают различный угол падения солнечных лучей и соответственно различия в поступлении 

тепла на земную поверхность в разные сезоны года, а также неодинаковую продолжительность дня и 

ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора, где день и ночь всегда равны 12 ч. 

22 июня 

земная ось северным концом обращена к Солнцу (рис. 14, слева). В этот день – 

день 

летнего солнцестояния 

– 

солнечные лучи в полдень отвесно падают на параллель 23,5° с. ш. – это 

Северный  тропик 

(греч. 

tropikas 

– 

круг  поворота).  Все  параллели  севернее  экватора  до  66,5°  с.  ш. 

большую часть суток освещены – на этих широтах день длиннее ночи. Севернее 66,5° с. ш. в день 

летнего  солнцестояния  территория  полностью  освещена  Солнцем  –  там 

полярный  день. 

Параллель 

66,5° с. ш. является границей, с которой начинается полярный день,– это 

Северный полярный круг. 

В 

этот же день на всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день короче ночи. Южнее 66,5° ю. ш. 

территория не освещена совсем – там 

полярная ночь. 

Параллель 66,5° ю. ш. – 

Южный полярный круг. 

22 июня – начало астрономического лета в северном полушарии и астрономической зимы в южном 

полушарии. 

22 декабря 

земная ось южным концом обращена к Солнцу (рис. 14, справа). В этот день – 

день 

зимнего  солнцестояния 

– 

солнечные  лучи  в  полдень  отвесно  падают  на  параллель  23,5°  ю.  ш.  – 

Южный тропик. 

На всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю. ш. день длиннее ночи. Начиная с 

Южного полярного круга устанавливается 

полярный день. 

В этот день на всех параллелях севернее 

экватора до 66,5° с. ш. день короче ночи. За Северным полярным кругом – 

полярная ночь. 

22 декабря 

– 

начало  астрономического  лета  в  южном  полушарии  и  астрономической  зимы  в  северном 

полушарии. 

Рис. 14. Освещение Земли и полуденная высота Солнца над горизонтом на разных широтах в 

дни летнего и зимнего солнцестояния 

21 марта – 

в день весеннего равноденствия 

– 

и 23 сентября – 

в день осеннего равноденствия 

– 

терминатор  проходит через  оба  полюса  Земли  и  делит  все  параллели  пополам.  Северное  и  южное 

полушария в эти дни освещены одинаково, день всюду на Земле равен ночи (см. рис. 12). Солнце в 

полдень  находится  в  зените  над  экватором.  На  Земле  21  марта  и  23  сентября  –  начало 

астрономической весны и астрономической осени в соответствующих полушариях. 

Со сменой времен года связана сезонная ритмичность в природе. Она проявляется в изменении 

температуры,  влажности  воздуха  и  других  метеорологических  показателей,  в  режиме  водоемов,  в 

жизни растений, животных и т. д. 

В  результате  годового  движения  Земли  по  орбите  и  наклона  оси  ее  вращения  к  плоскости 

орбиты  на  Земле  образовались  пять 

поясов  освещения, 

ограниченных  тропиками  и  полярными 

кругами.  Они  отличаются  высотой  полуденного  стояния  Солнца  над  горизонтом, 

продолжительностью дня и тепловыми условиями. 

Жаркий пояс 

лежит между тропиками. В его пределах Солнце два раза в году бывает в зените, 

на тропиках 

– 

по одному разу в год, в дни солнцестояний (и этим они отличаются от всех остальных 

параллелей).  На  экваторе  день  всегда  равен  ночи.  На  других  широтах  этого  пояса 

продолжительность  дня  и  ночи  мало  меняется  в  течение  года.  Жаркий  пояс  занимает  около  40% 

земной поверхности. 

Умеренные  пояса 

(их  два)  располагаются  между  тропиками  и  полярными  кругами.  Солнце  в 

них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и ночи, причем 

продолжительность их зависит от широты и времени года. Близ полярных кругов (с 60 до 66,5° ш.) 

летом  наблюдаются  светлые  белые  ночи  с  сумеречным  освещением.  Общая  площадь  умеренных 

поясов составляет 52% земной поверхности. 

Холодные пояса 

(их два) находятся к северу от Северного и к югу от Южного полярных кругов. 

Эти  пояса  отличаются  наличием  полярных  дней  и  ночей,  продолжительность  которых  постепенно 

увеличивается 

от  одних  суток  на  полярных  кругах 

(и  этим  они  отличаются  от  всех  остальных 

параллелей)  do 

полугода  на  полюсах. 

В  начале  и  в  конце  полярных  ночей  в  течение  2  –  3  недель 

наблюдаются белые ночи. Общая площадь холодных поясов составляет 8% земной поверхности. 

Пояса освещения – основа климатической зональности и природной зональности вообще. 

Календарь 

– 

это  система  измерения  больших  промежутков  времени,  основанная  на 

периодических  явлениях  окружающего  мира.  Существуют  солнечные,  лунные  и  лунно-солнечные 

календари. 

Солнечный  календарь  основан  на  годичном  движении  Солнца  по  эклиптике  в  течение 

тропического  года. 

В  Европе  известны  два  солнечных  календаря: 

юлианский 

(старый  стиль)  и 

григорианский 

(новый стиль). Юлианский календарь был введен Юлием Цезарем в 45 г. до н. э. в 

Древнем Риме. В нем было три простых года по 365 дней и один високосный год с 366 днями – тот, 

число которого делилось на 4. Добавочный день в четвертом году цикла прибавлялся к февралю (29 

февраля).  В  этом  календаре  ошибка  в  одни  сутки  накапливалась  за  128  лет,  и  тогда  весеннее 

равноденствие наступало на одни сутки раньше, чем по календарю. 

В  государствах  Европы  юлианский  календарь  был  введен  в  325  г.  н.  э.  В  то  время  весеннее 

равноденствие приходилось на 21 марта. В 1582 г. погрешность календаря достигла 10 суток и день 

весеннего  равноденствия  переместился  по  календарю  на  11  марта.  Это  обстоятельство  вносило 

путаницу  в  расчеты  дней  наступления  праздника  Пасхи,  который празднуют  в  первое  воскресенье 

после первого весеннего полнолуния. Возникла необходимость реформы календаря. 

Проект  реформы  был  разработан  итальянским  ученым  Л.  Лилио  Гаралли,  а  утвержден  указом 

папы  римского  Григория  XIII  (отсюда  название  григорианского  календаря).  Реформа  календаря 

состояла в следующем: 1) погашении погрешности в 10 суток между днем весеннего равноденствия и 

его календарной датой, поэтому следующим числом после 4 октября 1582 г. стали считать 15 октября 

1582 г., в связи с чем начало астрономической весны опять передвигалось на 21 марта; 2) впредь все 

«круглые» годы, число столетий которых не делится без остатка на 4 (1700г., 1800 г., 1900 г., 2100 г., 

2200  г.  и  т.  д.),  стали  считать  простыми  годами,  а  1600  г.,  2000  г.,  2400  г.  и  т.  п.  –  по-прежнему 

високосными.  Это  позволило  практически  прекратить  в  будущем  переход  равноденствий,  так  как 

ошибка  в  одни  сутки  теперь  накапливается  примерно  за  3300  лет.  В  католических  государствах 

Европы этот календарь был введен давно, а в России он был принят лишь 1 февраля 1918 г., когда 1 

февраля посчитали 14 февраля, так как в XX в. разница между старым и новым стилями составляла 

уже 13 суток. В результате 1918 г. оказался в России самым коротким годом в XX в. 

3.2. Вращение Земли вокруг оси

Земля вращается вокруг оси с запада на восток, т. е. против часовой стрелки, если смотреть на 

Землю с Полярной звезды (с Северного полюса). При этом угловая скорость вращения, т. е. угол, на 

который  поворачивается  любая  точка  на  поверхности  Земли,  одинаков  и  составляет  15°  за  час. 

Линейная  скорость  зависит  от  широты:  на  экваторе  она  наибольшая  –  464  м/с,  а  географические 

полюса неподвижны. 

Главным физическим доказательством вращения Земли вокруг оси служит опыт с качающимся 

маятником  Фуко.  После  того  как  французский  физик  Ж.  Фуко  в  1851.  г.  в  парижском  Пантеоне 

осуществил  свой  знаменитый  опыт,  вращение  Земли  вокруг  оси  стало  непреложной  истиной. 

Физическим доказательством осевого вращения Земли являются также измерения дуги 1° меридиана, 

которая у экватора составляет 110,6 км, а у полюсов – 111,7 км (рис. 15). Эти измерения доказывают 

сжатие  Земли  у  полюсов,  а  оно  свойственно  лишь  вращающимся  телам.  И  наконец,  третье 

доказательство – отклонение падающих тел от отвесной линии на всех широтах, кроме полюсов (рис. 

16).  Причина  этого  отклонения  обусловлена  сохранением  ими  по  инерции  большей  линейной 

скорости  точки 

А 

(на  высоте)  по  сравнению  с  точкой 

В 

(у  земной  поверхности).  Падая,  предметы 

отклоняются на Земле к востоку потому, что она вращается с запада на восток. Величина отклонения 

максимальна  на  экваторе.  На  полюсах  тела  падают  вертикально,  не  отклоняясь  от  направления 

земной оси. 

Рис. 15. Эллипсоид вращения 

(разница полуосей «а» и «в» 

утрирована). Для наглядности 

угол 1° преувеличен 

Рис. 16. Отклонение падающих тел к востоку при вращении Земли 

Географическое  значение  осевого  вращения  Земли  исключительно  велико.  Прежде  всего  оно 

влияет на фигуру Земли. Сжатие Земли у полюсов – результат ее осевого вращения. Раньше, когда 

Земля  вращалась  с  большей  угловой  скоростью,  полярное  сжатие  было  значительнее.  Удлинение 

суток  и,  как  следствие,  уменьшение  экваториального  радиуса  и  увеличение  полярного 

сопровождается  тектоническими  деформациями  земной  коры  (разломы,  складки)  и  перестройкой 

макрорельефа Земли. 

Важным  следствием  осевого  вращения  Земли  является  отклонение  тел  движущихся  в 

горизонтальной плоскости (ветров, рек, морских течений и др.). от их первоначального направления: 

в северном полушарии – 

вправо, 

в южном – 

влево 

(это одна из сил инерции, названная ускорением 

Кориолиса  в  честь  французского  ученого,  который  первым  объяснил  это  явление).  По  закону 

инерции каждое движущееся тело стремится сохранить неизменными направление и скорость своего 

движения  в  мировом  пространстве  (рис.  17).  Отклонение  –  результат  того,  что  тело  участвует 

одновременно как в поступательном, так и во вращательном движениях. На экваторе, где меридианы 

параллельны  друг  другу,  направление  их  в  мировом  пространстве  при  вращении  не  меняется  и 

отклонение  равно  нулю.  К  полюсам  отклонение  нарастает  и  становится  у  полюсов  наибольшим, 

поскольку там каждый меридиан за сутки изменяет свое направление в пространстве на 360°. Сила 

Кориолиса  вычисляется  по  формуле  F  =  m  x  2ω  x  υ  x  sin  φ,  где 

F 

– 

сила  Кориолиса, 

т 

– 

масса 

движущегося тела, ω – угловая скорость, υ

– 

скорость движущегося тела, φ – географическая широта. 

Проявление  силы  Кориолиса  в  природных  процессах  весьма  многообразно.  Именно  из-за  нее  в 

атмосфере возникают вихри разного масштаба, в том числе циклоны и антициклоны, отклоняются от 

градиентного  направления  ветры  и  морские  течения,  оказывая  влияние  на  климат  и  через  него  на 

природную  зональность  и  региональность;  с  ней  связана  асимметрия  крупных  речных  долин:  в 

северном  полушарии  у  многих  рек  (Днепр,  Волга  и  др.)  по  этой  причине  правые  берега  крутые, 

левые – пологие, а в южном – наоборот. 

С  вращением  Земли  связана  естественная  единица измерения  времени  – 

сутки 

и  происходит 

смена  дня  и  ночи. 

Сутки  бывают  звездные  и  солнечные. 

Звездные  сутки 

– 

промежуток  времени 

между  двумя  последовательными  верхними  кульминациями  звезды  через  меридиан  точки 

наблюдения. За звездные сутки Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. Они равны 23 ч 56 

мин  4  с.  Звездные  сутки  используются  при  астрономических  наблюдениях. 

Истинные  солнечные 

сутки 

– 

промежуток  времени  между  двумя  последовательными  верхними  кульминациями  центра 

Солнца  через  меридиан  точки  наблюдения.  Продолжительность  истинных  солнечных  суток 

изменяется  в  течение  года  прежде  всего  из-за  неравномерного  движения  Земли  по  эллиптической 

орбите.  Следовательно,  они  также  неудобны  для  измерения  времени.  В  практических  целях 

пользуются 

средними солнечными сутками. 

Среднее солнечное время измеряют по так называемому 

среднему  Солнцу  –  воображаемой  точке,  равномерно  перемещающейся  по  эклиптике  и 

совершающей полный оборот за год, как и истинное Солнце. Средние солнечные сутки равны 24 ч. 

Они  длиннее  звездных,  так  как  Земля  вращается  вокруг  оси  в  том  же  направлении,  в  котором 

движется  по  орбите  вокруг  Солнца  с  угловой  скоростью  около  1°  в  сутки.  Из-за  этого  Солнце 

смещается  на  фоне  звезд,  и  Земле  нужно  еще  «довернуться»  примерно  на  1°,  чтобы  Солнце 

«пришло» на тот же самый меридиан. Таким образом, за солнечные сутки Земля совершает оборот 

примерно на 361°. Для перевода истинного солнечного времени в среднее солнечное время вводится 

поправка – так называемое 

уравнение времени. 

Его максимальное положительное значение + 14 мин 

11  февраля,  наибольшее  отрицательное  –16  мин  3  ноября.  За  начало  средних  солнечных  суток 

принимают момент нижней кульминации среднего Солнца – полночь. Такой счет времени называют 

гражданским временем.

В повседневной жизни средним солнечным временем пользоваться тоже неудобно, поскольку 

на  каждом  меридиане  оно  свое, 

местное  время. 

Например,  на  двух  соседних  меридианах, 

проведенных с интервалом в 1°, местное время отличается на 4 мин. Наличие в различных пунктах, 

лежащих  на  разных  меридианах,  своего  местного  времени  приводило  ко  многим  неудобствам. 

Поэтому на Международном астрономическом конгрессе в 1884 г. был принят поясной счет времени. 

Для этого всю поверхность земного шара разделили на 24 часовых пояса, по 15° каждый. За 

поясное 

время 

принято местное время среднего меридиана каждого пояса. Для перевода местного времени в 

поясное и обратно существует формула 

T

n

 – m = N – 

λ°, 

где 

Т

п

– 

поясное время, 

m 

– 

местное время, 

N 

– 

число часов, равное номеру пояса, 

λ° 

– 

долгота, выраженная в часовой мере. Нулевой (он же 24-й) 

пояс  тот,  по  середине  которого  проходит  нулевой  (Гринвичский)  меридиан.  Его  время  принято  в 

качестве 

всемирного времени. 

Зная всемирное время, легко вычислить поясное время по формуле 

T

n

= T

0

+N, 

где 

Т

0

– 

всемирное время. Счет поясов ведется на восток. В двух соседних поясах поясное 

время отличается ровно на 1 ч. Границы часовых поясов на суше для удобства проведены не строго 

по  меридианам,  а  по  естественным  рубежам  (рекам,  горам)  или  государственным  и 

административным границам. 

В нашей стране поясное время введено с 1 июля 1919 

г. Россия расположена в десяти часовых поясах: со второго 

по  одиннадцатый.  Однако  в  целях  более  рационального 

использования летом дневного света в нашей стране в 1930 

г.  специальным  постановлением  правительства  было 

введено  так  называемое 

декретное  время, 

опережающее 

поясное  на  1  ч.  Так,  например,  Москва  формально 

находится  во  втором  часовом  поясе,  где  поясное  время 

исчисляется  по  местному  времени  меридиана  30°  в.  д.  Но 

фактически  время  зимой  в  Москве  устанавливается  по 

времени  третьего  часового  пояса,  соответствующего 

местному  времени  на  меридиане  45°  в.  д.  Подобная 

«передвижка» действует на всей территории России, кроме 

Калининградской  области,  время  в  которой  реально 

соответствует второму часовому поясу. 

Рис. 17. Отклонение тел, движущихся 

по меридиану, в северном полушарии 

– 

вправо, в южном полушарии – влево 

В ряде стран время переводят на один час вперед лишь на лето. В России с 1981 г. на период с 

апреля  по  октябрь  также  вводится 

летнее  время 

за  счет  перевода  времени  еще  на  час  вперед  по 

сравнению с декретным. Таким образом, летом время в Москве фактически соответствует местному 

времени на меридиане 60° в. д. Время, по которому живут жители Москвы и второго часового пояса, 

в  котором  она  расположена,  называется 

московским. 

По  московскому  времени  в  нашей  стране 

составляют расписание движения поездов, самолетов, отмечается время на телеграммах. 

По  середине  двенадцатого  пояса,  примерно  вдоль  180°  меридиана,  в  1884  г.  проведена 

международная  линия  перемены  даты. 

Это  условная  линия  на  поверхности  земного  шара,  по  обе 

стороны  от  которой  часы  и  минуты  совпадают,  а  календарные  даты  отличаются  на  одни  сутки. 

Например, в Новый год в 0 ч 00 мин к западу от этой линии наступает уже 1 января нового года, а к 

востоку – только 31 декабря старого года. При пересечении границы дат с запада на восток в счете 

календарных дней возвращаются на одни сутки назад, а с востока на запад одни сутки в счете дат 

пропускаются. 

Смена дня и ночи создает 

суточную ритмичность 

в живой и неживой природе. Суточный ритм 

связан  со  световыми  и  температурными  условиями.  Общеизвестен  суточный  ход  температуры, 

дневной и ночной бризы и т. д. Очень ярко проявляется суточный ритм живой природы. Известно, 

что  фотосинтез  возможен  лишь  днем,  при  наличии  солнечного  света,  что  многие  растения 

раскрывают  свои  цветки  в  разные  часы.  Животных  по  времени  проявления  активности  можно 

подразделить на ночных и дневных: большинство из них бодрствует днем, но многие (совы, летучие 

мыши, ночные бабочки) – во мраке ночи. Жизнь человека тоже протекает в суточном ритме. 

Рис. 18. Сумерки и белые ночи 

Период  плавного  перехода  от  дневного  света  к  ночной  темноте  и  обратно  называется 

сумерками.  В 

основе  их  лежит  оптическое  явление,  наблюдаемое  в  атмосфере  перед  восходом  и 

после  захода  Солнца,  когда  оно  еще  (или  уже)  находится  под  линией  горизонта,  но  освещает 

небосвод,  от  которого  отражается  свет.  Продолжительность  сумерек  зависит  от  склонения  Солнца 

(углового  расстояния  Солнца  от  плоскости  небесного  экватора)  и  географической  широты  места 

наблюдения.  На  экваторе  сумерки  короткие,  с  увеличением  широты  возрастают.  Различают  три 

периода  сумерек. 

Гражданские  сумерки 

наблюдаются,  когда  центр  Солнца  погружается  под 

горизонт  неглубоко  (на  угол  до  6°)  и  ненадолго.  Это  фактически 

белые  ночи, 

когда  вечерняя  заря 

сходится  с  утренней  зарей.  Летом  они  наблюдаются  на  широтах  60°  и  более.  Например/в  Санкт-

Петербурге  (широта  59°56'  с.ш.)  они  продолжаются  с  11  июня  по  2  июля,  в  Архангельске  (64°33' 

с.ш.) –  с 13 мая по 30 июля. 

Навигационные сумерки 

наблюдаются, когда центр солнечного диска 

погружается под горизонт на 6–12°. При этом видна линия горизонта, и с корабля можно определить 

угол звезд над ней. И наконец, 

астрономические сумерки 

наблюдаются, когда центр диска Солнца 

погружается  под  горизонт  на  12–18°.  При  этом  заря  на  небе  еще  препятствует  астрономическим 

наблюдениям слабых светил (рис. 18). 

Вращение  Земли  дает  две  неподвижные  точки  – 

географические  полюса 

(точки  пересечения 

воображаемой  оси  вращения  Земли  с  земной  поверхностью)  –  и  тем  самым  позволяет  построить 

координатную  сетку  из  параллелей  и  меридианов. 

Экватор 

(лат. 

aequator 

– 

уравнитель)  –  линия 

пересечения  земного  шара  плоскостью,  проходящей  через  центр  Земли  перпендикулярно  оси  ее 

вращения. 

Параллели 

(греч. 

parallelos 

– 

идущие  рядом)  –  линии  пересечения  земного  эллипсоида 

плоскостями, параллельными плоскости экватора. 

Меридианы 

(лат. 

meridlanus 

– 

полуденный) – линии 

пересечения земного эллипсоида плоскостями, проходящими через оба ее полюса. Длина 1° меридиана 

в среднем 111,1 км.