Вращение Земли вокруг оси
Земля вращается вокруг собственной оси с запада на восток, поэтому разные участки её поверхности поочерёдно освещаются Солнцем. Это вращение вызывает смену дня и ночи, видимое суточное движение Солнца по небу и различия местного времени на разных меридианах.
Вращение Земли и смена дня и ночи
Земная ось — воображаемая прямая, проходящая через Северный и Южный полюсы и центр Земли. Земля вращается вокруг этой оси непрерывно и равномерно, совершая полный оборот примерно за сутки. Направление вращения — с запада на восток, если смотреть со стороны Северного полюса, — против часовой стрелки.
Суточное вращение Земли — движение Земли вокруг своей оси с запада на восток. Один полный оборот относительно далёких звёзд длится около 23 часов 56 минут — это звёздные сутки.
В каждый момент одна половина земного шара освещена Солнцем, а другая находится в тени. Освещённую часть называют дневной, неосвещённую — ночной. Граница между ними называется терминатором. По мере вращения Земли любое место последовательно попадает в освещённую и теневую части, поэтому наблюдаются день и ночь.
Смена дня и ночи происходит не потому, что Солнце обращается вокруг Земли, а потому, что Земля вращается вокруг оси. Солнце освещает только обращённую к нему половину земного шара.
Видимое движение Солнца по небу
Из-за вращения Земли наблюдателю кажется, что Солнце движется по небосводу с востока на запад. Утром оно появляется над восточным горизонтом — происходит восход, затем поднимается выше, достигает наибольшей высоты около местного полудня и вечером скрывается за западным горизонтом — происходит закат.
На самом деле суточное перемещение Солнца по небу является видимым, или кажущимся. Наблюдаемое направление противоположно направлению вращения Земли: Земля движется на восток, поэтому небесные светила кажутся перемещающимися на запад.
Солнце восходит на востоке и заходит на западе. Это общее направление верно для большинства мест Земли, но точные точки восхода и заката меняются в течение года из-за вращения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси.
В Северном полушарии в течение суток Солнце проходит по южной части небосвода. В Южном полушарии оно проходит по северной части неба. Вблизи экватора Солнце в разные сезоны может находиться очень высоко, иногда почти в зените.
В каком направлении движется точка земной поверхности из-за вращения Земли?
Местное время и меридианы
Местное время — время, определяемое положением Солнца над горизонтом для данного меридиана. Когда Солнце достигает наибольшей высоты над горизонтом, на этом меридиане наступает местный полдень. Для всех точек одного меридиана местное время одинаково, потому что они одновременно поворачиваются к Солнцу.
Местное время — время на конкретном меридиане, связанное с видимым положением Солнца. Чем восточнее расположен меридиан, тем раньше там наступает полдень.
Земля поворачивается на 360° за 24 часа. Следовательно, за один час она поворачивается на 15°, а за 4 минуты — на 1°. Поэтому разность местного времени можно определить по разности географических долгот.
Здесь \(\Delta t\) — разность местного времени, а \(\Delta \lambda\) — разность долгот в градусах. Если пункты находятся в разных полушариях, их долготы складывают; если в одном — находят разность. Для восточного пункта время больше, для западного — меньше.
| Поворот Земли | Разность времени |
|---|---|
| 15° по долготе | 1 час |
| 1° по долготе | 4 минут |
| 1′ по долготе | 4 секунды |
| 360° | 24 часа |
При перемещении на восток местное время увеличивается, при перемещении на запад — уменьшается. Разность времени прямо пропорциональна разности долгот.
Разобранный пример: определение местного времени
В пункте А, расположенном на 30° восточной долготы, местное время 12:00. Каково местное время в пункте Б на 75° восточной долготы?
Ответ: местное время в пункте Б — 15:00. Если бы требовалось найти время в западном пункте, найденную разность вычитали бы.
Полюсы, полярные дни и особенности освещения
На экваторе день и ночь в течение года близки к 12 часам. По мере удаления от экватора продолжительность дня и ночи сильнее меняется в течение года. В полярных областях возможны полярный день и полярная ночь: Солнце может не заходить или не восходить больше суток.
Полярные круги ограничивают области, где хотя бы один раз в году наблюдается полярный день или полярная ночь. На Северном и Южном полюсах день и ночь длятся примерно по полгода, хотя переходы между ними сопровождаются длительными сумерками.
Причина различий в освещении Земли в течение года — не только суточное вращение, но и наклон земной оси, сохраняющий направление в пространстве при обращении Земли вокруг Солнца. Поэтому эту тему важно отличать от вращения Земли вокруг Солнца.
Не путайте: 1) вращение Земли вокруг оси вызывает смену дня и ночи, а обращение вокруг Солнца связано со сменой времён года; 2) на востоке местное время больше, а не меньше; 3) разность долгот в разных полушариях складывают; 4) восход и закат — видимое движение Солнца, а не его реальное обращение вокруг Земли.
Как решать тапсырмалар по теме
- Определите, что требуется найти: направление вращения, причину дня и ночи, время или положение Солнца.
- Для времени выпишите долготы обоих пунктов и определите их взаимное положение — восточнее или западнее.
- Найдите разность долгот: вычтите долготы в одном полушарии или сложите их в разных полушариях.
- Переведите разность долгот во время по правилу \(15^\circ = 1\) час.
- Проверьте знак: восточнее — прибавить время, западнее — вычесть.
Быстрая проверка
Главное
- Земля вращается вокруг оси с запада на восток; полный оборот относительно звёзд длится около 23 часов 56 минут.
- Смена дня и ночи вызвана последовательным освещением разных участков Земли.
- Солнце кажется движущимся с востока на запад: восходит на востоке, достигает высоты около местного полудня и заходит на западе.
- Разность местного времени определяют по разности долгот: 15° соответствуют 1 часу, 1° — 4 минутам.
- Восточные пункты имеют более позднее местное время, западные — более раннее; в полярных областях возможны полярный день и полярная ночь.