Всегда ли Земля находится на одинаковом расстоянии от Солнца?

Знаете ли вы, почему зимой холодно, а летом жарко? Смена времен года вызвана изменением положения земной оси относительно Солнца. Это происходит во время вращения Земли вокруг небесного светила. Отклонение земной оси незначительно, если учитывать то громадное расстояние, что отделяет Землю от Солнца. Именно из-за этих небольших отклонений летом мы греемся на солнышке, а зимой кутаемся в теплые шубы.

Стоило бы Земле только немножко отойти от Солнца, и мы бы все превратились в сосульки. А если бы наша планета еще на шаг приблизилась к Солнцу, мы бы расплавились от жары. Поэтому Земля практически всегда находится на практически одинаковом расстоянии от Солнца, которое равняется примерно 149 миллионов километров.

Что же касается других планет Солнечной системы, то их орбиты отнюдь не похожи на почти правильный круг, как орбита Земли, и потому на протяжении года расстояние планет от Солнца значительно изменяется, (см. рис.5).

 

Почему мы не чувствуем, как вращается наша планета?

Когда-то, давным-давно считалось, что Земля стоит на месте, а вокруг нее движутся Солнце, Луна и звезды. С первого взгляда может показаться, что дело именно так и обстоит, потому что никто не чувствует, как вращается Земля. Ведь если бы она двигалась, то наверняка ничто не смогло бы удержаться на поверхности Земли, а уж вода морей и океанов давно бы захлестнула сушу.

Сегодня мы твердо знаем, что Земля вращается. Во-первых, вокруг Солнца. Во-вторых, вокруг собственной оси. Не только мы передвигаемся вместе с Землей. Вместе с нами движется и атмосфера. Потому-то и создается впечатление, что мы стоим на месте. Сила земного притяжения не позволяет водам океанов и морей выйти из своих берегов. Она же притягивает все предметы к земной поверхности.

С явлениями, вызванными движением Земли, мы встречаемся каждый день, но просто не догадываемся, что это значит. Вращение Земли вызывает смену дня и ночи. Если бы Земля стояла на месте, то на стороне планеты, повернутой к Солнцу, всегда было бы светло и никогда не наступала ночь, а на другой, наоборот, никогда не наступало утро, и людям пришлось бы жить в полной темноте. Но Земля, вращаясь вокруг своей оси, подставляет небесному светилу то одну свою сторону, то другую. Смена дня и ночи происходит каждые 24 часа. Именно столько времени требуется Земле, чтобы сделать один оборот вокруг собственной оси.

Движение Земли вокруг Солнца нельзя непосредственно почувствовать, хотя это явление оказывает огромное воздействие на всю нашу жизнь. Вращение Земли вокруг Солнца – причина смены времен года, а наша жизнь во  многом зависит от этого. Земля совершает один виток вокруг Солнца за 365 ¼ дня, что, собственно, и называется годом. Годами мы измеряем историю Земли, продолжительность человеческой жизни.

Отклонение Земли от условной вертикальной оси на 23,5 градуса влияет на смену времен года. Каждый полюс Земли поочередно поворачивается к Солнцу. Поэтому-то Северное полушарие в течение шести месяцев согревается Солнцем, получая больше солнечного света и тепла, чем Южное. То, наоборот, в Южном полушарии наступает лето, греет Солнце, излучая яркий, столь нужный для всего живого свет, а в Северном полушарии в это время из-за недостатка солнечного тепла сначала наступает осень, ее сменяет холодная снежная зима.

Единственный спутник Земли – Луна.

Физические условия на Луне, как и на любом другом небесном теле, в значительной мере определяются ее массой и размерами. Сила тяжести на поверхности Луны в шесть раз меньше, чем на поверхности Земли, поэтому молекулам газа гораздо легче, чем на Земле, преодолеть силу тяжести и улететь в космическое пространство. Этим и объясняется отсутствие на нашем естественном спутнике атмосферы и гидросферы.

Условия на поверхности тел планетного типа, к числу которых относится и Луна, определяется также потоком энергии, приходящим от Солнца (или из недр планеты). Отсутствие у Луны атмосферы и большая продолжительность дня и ночи (лунные сутки составляют около 99 земных суток) приводят к резким температурным колебаниям на ее поверхности: от +120°С в подсолнечной точке до -170°С в диаметрально противоположной. Речь, разумеется, идет о температуре вещества самой поверхности, так называемого реголита. Теплопроводность этого мелкораздробленного вещества крайне мала, поэтому-то лунная поверхность быстро нагревается и быстро остывает в течение лунных суток, а на глубине порядка метра суточные колебания температуры практически отсутствуют.

Основной причиной дробления поверхностных пород Луны является падение на ее поверхность метеоритных и других, более мелких, тел из космического пространства. Из-за отсутствия атмосферы эти тела до удара о лунную поверхность сохраняют скорость порядка Десятов километров в секунду. Отсутствие газовой оболочки вокруг Луны обусловливает также особые механические свойства реголита: слипание отдельных частиц (из-за отсутствия у них оксидных пленок) в пористые скопления. Как описывают астронавты, побывавшие на Луне, и как показывают снимки следов луноходов, это вещество по своим физико-химическим свойствам (размер частиц, прочность и т. д.) похоже на мокрый песок.

По своему рельефу лунная поверхность делится на два типа, что видно на карте Луны (рис. 6): материки, наблюдаемые с Земли как светлые области, и моря, видимые как более темные участки. Заметим, что в этих морях нет и капли воды. Эти области отличаются, как мы теперь знаем, по внешнему виду, по геологической истории и по химическому составу. Наиболее типичной формой лунного рельефа являются кратеры самого различного размера. Диаметр самых крупных кратеров 200 км, а те кратеры-лунки, которые заметны на панорамах лунной поверхности, имеют в диаметре несколько сантиметров. Самые же мелкие кратеры видны на отдельных частицах лунного грунта (реголита) при их исследовании под микроскопом.

Формы рельефа лунных морей более разнообразны. Здесь мы видим валы, растянувшиеся на сотни километров по их поверхности, некогда покрытой жидкой лавой, которая затопила древние кратеры. На окраинах морей, да и в других частях лунной поверхности заметны трещины, по которым происходит смещение коры. При этом иногда образуются горы сбросового типа. Складчатые горы, как типичные для нашей планеты, на Луне не встречаются. Все эти формы рельефа можно хорошо увидеть при наблюдениях Луны в телескоп.

Хорошее представление о лунном пейзаже дают панорамы, составленные на основе документальных снимков. Обращают на себя внимание сглаженность очертаний, отсутствие остроконечных вершин, обрывистых склонов, бедность окраски ландшафта и наличие довольно большого числа камней и комьев. Отсутствие на Луне процессов размывания и выветривания приводит к тому, что ее поверхность является своеобразным геологическим заповедником, где на протяжении миллионов и миллиардов лет сохраняются в неизвестном виде все возникшие за это время формы рельефа, иначе говоря, записана вся геологическая история Луны. Это обстоятельство помогает в изучении геологического прошлого Земли, которое интересует нас сточки зрения поисков запасов полезных ископаемых, образовавшихся на нашей планете в те далекие эпохи, о которых в ее рельефе не сохранилось никаких следов.

Советские автоматические станции «Луна» и американские экспедиции по программе «Аполлон» доставили на Луну приборы, предназначавшиеся для забора проб лунного грунта и доставки его на Землю, а также для проведения магнитометрических, сейсмологических, астрофизических и других исследований, как в местах посадки аппаратов, так и вдоль трассы передвижения луноходов. Фотографирование с космических аппаратов позволило получить материалы для составления полной карты Луны, включая и обратную, невидимую с Земли сторону.

Сейсмические исследования выявили три типа лунотрясений. Первый тип связан с падением на Луну метеоритов, второй – вызван падением осадков космических аппаратов или специально произведенными взрывами. Третий – это естественные лунотрясения, происходящие, как и на Земле, в сейсмически активных районах, находящихся вблизи разломов коры. Лунотрясения значительно слабее землетрясений, но благодаря высокой чувствительности установленных на Луне сейсмометров их удалось зарегистрировать в большом количестве, т. е. несколько сот. Детальные исследования распространения сейсмических волн позволили установить следующее: кора Луны толще, чем кора Земли (от 50 до 100 км); имеется ядро, которое находится в жидком виде (диаметр не более 400 км); имеется мантия – промежуточный слой между корой и ядром.

В морских районах Луны поверхность покрыта породами типа земных океанических базальтов, а в материковых районах – более светлыми и более плотными породами. Основную часть этих пород составляет оксид кремния (что характерно и для Земли), за ним следуют оксиды железа, алюминия, магния, кальция и др.

Минералогический состав лунных пород беднее, чем земных. Отсутствуют минералы, образующиеся при наличии воды и кислорода. Эти факты говорят о том, что на Луне никогда не было ни заметной кислородной атмосферы, ни гидросферы.

Органических соединений, микроорганизмов и других признаков жизни на Луне не обнаружено. Однако в лунных породах не обнаружено и таких соединений, которые были бы вредны для человека или животных и растений. В земных условиях семена и сеянцы растений, высаженных в почву, обогащенную порошкообразным лунным веществом, не испытывали никакого угнетающего воздействия и развивались нормально, усваивая те микроэлементы, которые содержались в этом веществе. Американские астронавты, имевшие в кабине корабля прямые контакты с лунным веществом во время последних экспедиций, даже не проходили никакого карантина, который в целях безопасности проводился после первых полетов на Луну.

Исследования показали, что возраст отдельных образцов лунных пород достигает 4 – 4,2 млрд. лет, что гораздо больше возраста древнейших пород, обнаруженных на Земле.   

                Изучение Земли из космоса.

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и, тем не менее, это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей, были аппараты типа «Лэндсат». Например, спутник «Лэндсат-D», четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию. Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника «Лэндсат», позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения, полученные со станции «Салют», оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».

Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных», характерных для западных областей Северной Америки, а также районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.

Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой «кузницы» погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например, Эль Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может распространяться вдоль берегов Перу до 12гр. Ю. Ш. Когда это происходит, планктон и рыба гибнут в огромных количествах, нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить «капризы» таких  

 течений и дать полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с «дополнительным уловом» за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2,44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов.

При эксплуатации российского атомного ледокола «Сибирь» была использована информация с четырех типов спутников для составления наиболее безопасных и экономичных путей в северных морях. Получаемая с навигационного спутника «Космос-1000» информация использовалась в вычислительной машине корабля для определения точного местоположения. Со спутников «Метеор» поступали изображения облачного покрова и прогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. С помощью спутника «Молния» поддерживалась связь с корабля с базой. Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые, (см рис.7, 8).

Заключение.

Мы познакомились с современным состоянием нашей планеты. Будущее нашей планеты, да и всей планетной системы, если не произойдёт ничего непредвиденного, кажется ясным. Вероятность того, что установившийся порядок движения планет будет нарушен какой-нибудь странствующей звездой, невелика, даже в течение нескольких миллиардов лет. В ближайшем будущем не приходится ожидать сильных изменений в потоке энергии Солнца. Вероятно, могут повториться ледниковые периоды. Человек способен изменить климат, но при этом может совершить ошибку. Континенты в последующие эпохи поднимутся и опустятся, но мы надеемся, что процессы будут происходить медленно. Время от времени возможны падения массивных метеоритов.

Но в основном планета Земля будет сохранять свой современный вид.

 

 

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ.

Атмосфера – газообразная оболочка, окружающая Землю, некоторые другие планеты, Солнце и звезды.

Аристотель – величайший ученый Древней Греции. Родом он был из города Стагира. После себя оставил многочисленные труды, например, «Физика» в 8 книгах, «О частях животных» в 10 книгах.

Астероид – малая планета (с диаметром от 1 до 1000 км).

 

 БюффонЖорж Луи Леклерк – великий французский естествоиспытатель. В своем основном сочинении «Естественная история» высказал мысли о развитии земного шара и его поверхности, о единстве всего живого. В 1776 г. избран почетным иностранным членом Петербургской Академии наук.

 

Гидросфера – водная оболочка Земли.

 

 Кант Иммануил – великий немецкий философ, профессор университета в Кенигсберге. В 1747 – 1755 гг. разработал гипотезу о происхождении Солнечной системы, которую изложил в книге «Всеобщая естественная история и теория неба».

 

 

ЛапласПьер Симон родился в семье небогатого фермера. С большими трудностями он получил начальное образование, но талант и упорство позволили ему самостоятельно изучить математику, механику и астрономию. Наибольших успехов он достиг в астрономии. Он подробно изучал движение небесных тел (Луны, Юпитера, Сатурна) и дал ему научное объяснение. Главным в его научной деятельности было создание гипотезы о происхождении планет. Эта гипотеза просуществовала в науке почти столетие.

 

 Литосфера – это твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии.

 Метеорит – металлическое или каменистое тело, падающее на Землю из межпланетного пространства.

Стратосфера – верхний слой земной атмосферы, лежащий над тропосферой.

Тропосфера – нижний слой земной атмосферы.

 

Академик Отто Юльевич Шмидт родился в г. Могилеве. Окончил Киевский университет. Долгие годы работал в Московском университете. О. Ю. Шмидт был крупным математиком, географом, астрономом. Он участвовал в организации дрейфующей научной станции «Северный полюс- 1». Его именем названы остров в Северном Ледовитом океане, равнина в Антарктиде, мыс на Чукотке.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. «Физика и астрономия», учебник для 7 класса под редакцией А. А. Пинского, В. Г. Разумовского, Москва, «Просвещение»,1999 г.

 

2. «Физика и астрономия», учебник для 8 класса под редакцией А. А. Пинского, В. Г. Разумовского, Москва, «Просвещение»,1999 г.

 

3. Универсальный иллюстрированный справочник для всей семьи «Древо познания»

 

4. «Природоведение», 5 класс, А. А. Плешаков, Н. И. Сонин, Москва, «Дрофа», 2000 г.

 

5. «Природоведение. Атлас для школьников», 3-5 классы, «Аст-пресс», 1996 г.

 

6. «Скажи мне, ПОЧЕМУ?..», Аркадий Леокум, Москва, «Джулия», 1992 г.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ.

 

              

 

 

          Рис 1.

Рис. 2.

 

Рис. 4.

 

Рис. 5.

 

 

 

                         Рис 6.

Рис.7.

 

 

 

Рис. 8.