загрузка...
загрузка...
На головну

Взаємодія Землі і Космосу

  1. Аренда землі. Чистий економічна рента
  2. Б) вступати у взаємодію з ними.
  3. Біосфера як оболонка Землі
  4. Буферні системи організму, ЇХ ВЗАЄМОДІЯ, ЯВИЩА ацидоз і алкалоз
  5. В основі його теорії лежать три принципи: важливість культури, центральна роль мови і взаємодія дитини з навколишнім середовищем.
  6. ВЗАЄМОДІЯ В МАЛОЇ ГРУППЕ
  7. Взаємодія в місці прикладання дії.

Положення Землі в просторі, фізичні поля, будова поверхні, форма і розміри небесного тіла істотно впливають на її взаємодія з Космосом, однак і Космос справляє свій вплив на Землю.

Сонячно-земні зв'язки.Генеральна схема сонячно-земних зв'язків включає електромагнітне и корпускулярне випромінювання (Рис. 3.7), які обумовлюють ряд процесів і явищ у всій геосфері (наприклад, полярні сяйва, магнітні бурі і пов'язані з ними наслідки). Активність Сонця різна, виділяють періоди, коли в результаті відбуваються на Сонці процесів наша планета отримує додаткове (в порівнянні з випромінюванням Сонця в спокійному стані) випромінювання, яке впливає на характер багатьох земних процесів.

під сонячною активністю зазвичай розуміють сукупність всіх фізичних та енергетичних змін, що відбуваються на Сонці і викликають на ньому видимі освіти: плями і факели в фотосфері, флоккули і спалаху в хромосфері, протуберанці в короні.

сонячний спалах - Взривоподібний вивільнення великої кількості енергії, що відбувається зазвичай поблизу великих груп сонячних плям. Спалах супроводжується різким зростанням яскравості випромінювання у всіх діапазонах хвиль, а також викидом плазмових частинок, які впливають на міжпланетну середу і планети.

Мал. 3.7. Схема сонячно-земних зв'язків (по Л. І. Мирошниченко, 1981)

Понад 350 років тому, відразу ж після відкриття телескопа, було виявлено, що на сліпуче яскравому диску Сонця час від часу з'являються плями. В подальшому було встановлено, що температура в області плям на 1000-1500 До нижче температури поверхні Сонця, внаслідок чого вони здаються щодо темними і добре помітні на фотосфері. Тривалість існування сонячних плям різна і коливається від декількох годин до місяців. Розміри плям також непостійні і змінюються від декількох сотень до десятків і сотень тисяч кілометрів в діаметрі. Плями концентруються головним чином в широтних зонах від 5 ° до 35-40 ° кожного півкулі Сонця і відсутні в полярних і екваторіальних областях.

Згідно з однією з гіпотез, більш низькі температури в області розташування сонячних плям пов'язані з процесами нерівномірного конвективного перемішування основних сонячних газів - водню і гелію, в результаті чого конвективний потік, підійшовши до фотосфері, має більш низьку температуру, ніж навколишні його ділянки. За іншими уявленнями, нижча в порівнянні з фотосферою температура в області сонячної плями обумовлена ??тим, що частина теплової енергії плями перетворюється в енергію його магнітного поля.

Для кількісної характеристики сонячної активності використовують різні числові показники, встановлені в основному емпіричним шляхом. Серед них - число {індекс) Вольфа, яке обчислюється за формулою

де k - Коефіцієнт, що залежить від умов спостережень і виду інструменту; g - число груп і окремих плям; f - Загальне число всіх плям (в групах та окремих плям).

З формули видно, що індекс Вольфа - сумарний показник, який характеризує плямостворювальні діяльність Сонця, але не враховує якісну сторону сонячної активності - потужність плям і їх стійкість в часі.

У 1843 р астрономом Г. Швабе було встановлено, що всі елементи сонячної активності зазнають багаторічні зміни, явно виявляючи циклічність. Ґрунтовні дослідження були виконані Вольфом, який встановив, що середня тривалість циклу коливань числа сонячних плям близька до 11 років. Виходячи з безпосередніх спостережень, вчені визначають число сонячних плям щодня, щомісяця і щороку. Таким чином розраховують роки максимуму і мінімуму сонячної активності, що зручно ілюструвати за допомогою графіка (рис. 3.8). Максимальний рівень сонячної активності був зареєстрований в 1957 р

Мал. 3.8. Коливання сонячної активності (чисел Вольфа W) за період з 1950 по 2000 г. (по Н. С. Сидоренкове, 2002)

Очевидно, що 11-річний цикл не є єдиним серед коливань сонячної активності і правильніше виділяти 22-річний, що складається з двох 11-річних циклів різного знака (парний і непарний). У свою чергу, допускають існування 44-річного циклу. У діяльності Сонця відзначена циклічність і більшого масштабу, перш за все 80 -90-річний цикл, який має важливе значення для пояснення багаторічних коливань загальної циркуляції атмосфери (іноді його зараховують до вікових ритмів).

Сонячна активність - фактор, що впливає на багато процесів в географічній оболонці. Першими зустрічають сонячну радіацію верхні шари земної атмосфери. Порушення в іоносфері, що виникають в періоди підвищення сонячної активності, відображаються на характері атмосферних процесів в цьому шарі і викликають відповідні зміни в стратосфері і тропосфері, а також в інших оболонках планети.

Рухи Землі.Земля робить безліч рухів одночасно. У географії прийнято враховувати орбітальне і добове обертання, рух системи Земля - ??Місяць, зміна швидкості обертання Землі, а також коливання осі обертання.

Орбітальний рух. Навколо Сонця Земля рухається по еліптичній орбіті, в одному з фокусів якої розташоване Сонце. Швидкість орбітального руху дорівнює 29,765 км / с, період обертання - рік (365,26 середніх сонячних діб). Швидкість руху Землі по орбіті тим вище, чим менше радіус - вектор (відстань від Землі до Сонця). Відстань між Землею і Сонцем протягом року міняється незначно: в перигелії воно зменшується до 147,117 млн ??км, в афелії збільшується до 152,083 млн км (рис. 3.9). У перигелії Земля буває на початку січня, отже, її рух по орбіті відбувається швидше, тому зимове півріччя в Північній півкулі коротше, ніж у Південному.

Земна вісь нахилена по відношенню до площини орбіти під кутом 66 ° 33 '. У процесі руху вісь переміщується поступально, тому на орбіті виникають чотири характерні точки: два рівнодення і два сонцестояння. У дні рівнодення радіус-вектор знаходиться в площині екватора, а светораздельная лінія ділить все паралелі навпіл. Завдяки цьому сонячні промені на екваторі опівдні падають прямовисно і на всій земній кулі день дорівнює ночі (на полюсах відбувається зміна дня і ночі). розрізняють весняне (21 березня) і осіннє рівнодення (23 вересня). У дні сонцестояння площину екватора нахилена по відношенню до сонячного променя (і радіус-вектору орбіти) під кутом 23 ° 27 '. Сонце в цей момент знаходиться в зеніті над одним з тропіків. розрізняють літнє (22 червня) і зимовий (22 грудня) сонцестояння.

З нахилом земної осі до площини орбіти пов'язано наявність таких характерних паралелей, як тропіки и полярні кола.

Мал. 3.9. Орбітальний рух Землі навколо Сонця

Кут нахилу земної осі до екліптики коливається в інтервалі 22 ° 07'-24 ° 57 '; в сучасну епоху (за визначенням 1900 г.) він становить 23 ° 27'08 ". Лінія перетину площини екватора з площиною екліптики, на якій лежать точки рівнодення, перемішається назустріч руху Землі по орбіті, завдяки чому тропічний рік коротше сидерического (сонячного). земна вісь здійснює рухи в тілі Землі, описуючи конус. Час, за яке земна вісь описує повний конус, називається процесійний ритмом (25 735 тропічних років). Від нахилу площині екватора до екліптики залежить надходження сонячної радіації на різні широти (чим більше кут, тим вище виразність сезонів).

добове обертання Землі відбувається навколо осі, яка в силу гироскопического ефекту прагне зберегти постійне положення в просторі. Обертання Землі здійснюється рівномірно, проте швидкість обертання відчуває флуктуації. Відрізок часу між послідовними проходженнями площині меридіана даної точки через центр Сонця називають сонячнимицілодобово. Земля обертається проти годинникової стрілки, якщо дивитися з північного полюса (Сонце сходить на сході і заходить на заході). Вісь обертання, полюси і екватор є основою географічної системи координат.

Географічні слідства добового обертання Землі:

зміна дня і ночі - Зміна протягом доби положення Сонця щодо площини горизонту даної точки;

деформація фігури Землі - Декомпозиція з полюсів (полярне стиснення), пов'язана зі зростанням відцентрової сили від полюсів до екватора;

існування сили Коріоліса, діючої на рухомі тіла (чим більше кутова швидкість обертання Землі, тим більше сила Коріоліса);

суперпозиція відцентрової сили и сили тяжіння, дає силу тяжіння. Відцентрова сила зростає від нуля на полюсах до максимального значення на екваторі. Відповідно зі зменшенням відцентрової сили від екватора до полюса, сила тяжіння збільшується в тому ж напрямку і досягає максимуму на полюсі (де вона дорівнює силі тяжіння).

Рух системи Земля-Місяць. Місяць створює приливної гальмування добового обертання нашої планети, яке має велике географічне значення, якщо розглядати тривалі (в сотні мільйонів років) відрізки геологічного часу. Приливне гальмування, викликаючи уповільнення обертання, зменшує полярну сплюснутістю Землі і силу Коріоліса, що відхиляє рухомі маси повітря і води, т. Е. Впливає на циркуляцію атмосфери і океаносфери, від чого в свою чергу залежать умови клімату. Вважають, що через уповільнення добового обертання Землі тривалість доби за останній 1 млрд років зросла на 6 ч. З подовженням діб за рахунок дії приливної тертя сила Коріоліса зменшується, проте цей фактор важливий тільки в віковому аспекті, так як для невеликих відрізків часу кутова швидкість приймається постійною.

Вважають, що взаємодія Землі і Місяця могло бути одним з можливих факторів первинного розігріву планети, за умови, що Місяць спочатку був істотно ближче до Землі. Якщо вважати, що відстань між Місяцем і Землею спочатку могло бути в 10 разів менше сучасного, то тоді приливна хвиля була б в 100 разів інтенсивніше. Оскільки приливна хвиля створює в тілі Землі і Світовому океані внутрішнє тертя, відбувається виділення енергії, якої цілком достатньо для розплавлення Землі.

Зміни швидкості обертання Землі. Нерівномірність добового обертання Землі прийнято характеризувати безрозмірною величиною - середньомісячним відхиленням (? Р):

де Т - тривалість земної доби; П - тривалість атомних доби, рівна 86 400 с; ? = 2? / Т і ? = 2? / П - кутові швидкості, що відповідають земним і атомним діб.

За даними спостережень за Місяцем, Сонцем і планетами, зміни швидкості обертання Землі відомі з XVII століття (точність цього часового ряду дуже низька). У 1955 р було введено атомний годинник, що дозволило обчислювати значення (Т-П) з більшою точністю.

Мал. 3.10. Середньомісячні відхилення тривалості земних діб від еталонних за період 1955 - 2000 рр. (По Н. С. Сидоренкове, 2002)

Аналіз багаторічних коливань різних характеристик виявив наявність в їх зміні періодів, що є наслідком існування відповідного періоду в зміні швидкості обертання Землі. Хід середньомісячних значень ? Р в часі ілюструє рис. 3.10. Очевидно, що з 1956 по 1961 р обертання Землі прискорювалося, з 1961 по 1972 р сповільнювався і з 1973 по 1988 р знову прискорювалося. Прискорення, що почалося в 1973 р, ймовірно, триватиме (незважаючи на деяке помітне уповільнення швидкості обертання в 1989 і 1990 рр.) До 2005-2010 рр.

Мал. 3.11. Схема руху осі обертання Землі в просторі (по Н. С. Сидоренкове, 2002)

Рух полюсів Землі. У 1765 р Л. Ейлер теоретично довів, що якщо вісь обертання не збігається з віссю фігури Землі, то повинно відбуватися рух географічних полюсів навколо полюсів фігури з періодом 305 зоряної доби. У 1891 р А. Чанд-лер опублікував результати, з яких випливало, що такий період існує, але його тривалість становить 428 діб. Виявилося, що період в 305 діб характерний для абсолютно твердої Землі. Оскільки цього немає, то пружні деформації Землі викликають збільшення періоду з 10 до 14 місяців. Так як океани і материки розташовані несиметрично щодо осі обертання Землі, має відбуватися безперервне зміна моменту інерції відповідних мас щодо осі обертання. Із законів механіки відомо, що такого роду система не може обертатися абсолютно спокійно. Якби вісь Землі, подібно маховому колесу, лежала в нерухомих підшипниках, виникли б «биття» такого маховика. Для земної кулі, що обертається без всяких нерухомих підшипників, закони механіки вимагають безперервного зміщення самої осі обертання всередині тіла Землі - прецесії, а отже, і переміщення - нутації полюсів в просторі. Ці процеси показані на рис. 3.11-3.12.

Мал. 3.12. Траєкторія руху полюса за період з 1996 по 2000 г. (по Н. С. Сидоренкове, 2002). Суцільна лінія - траєкторія середнього положення полюса за період з 1890 по 2000 р

Нутація полюсів має важливе географічне наслідок, оскільки з нею пов'язано багато процесів. За дослідженнями В. В. Шулейкіна, внаслідок нутації полюсів відбувається перерозподіл мас повітря при зміні сезонів. Аналогічні явища виявлені і в океаносфере: зміщення полюсів Землі через зміни відцентрової сили призводять до деформації водної поверхні і обумовлюють відповідні зміни нахилу рівня Світового океану, інтенсивність океанічних течій, характер взаємодії між океаном і атмосферою і, як наслідок, зміни атмосферної циркуляції. Цей взаємопов'язаний механізм існує безперервно і, мабуть, грає важливу роль у формуванні клімату нашої планети.

Контрольні питання

Коли і як виник Всесвіт і що з нею відбувається?

Які основні гіпотези виникнення Сонячної системи?

Який склад Сонячної системи?

Які загальні особливості і в чому відмінності будови планет Сонячної системи?

Яким представляється освіту Землі?

Яке внутрішню будову Землі?

Які особливості будови і функціонування планет земної групи?

Яке положення займає Земля в Сонячній системі?

Який вплив Сонце робить на Землю і як воно проявляється?

У чому полягає множинність рухів Землі і їх географічні слідства?

Як зображують фігуру Землі?

ЛІТЕРАТУРА

Будико М. І., Ронов А. Б., Яншин А. Л. Історія атмосфери. - Л., 1985.

Вронський В. А., Войткевич Г. В. Основи палеогеографії. - Ростов-на-Дону, 1997..

Гаврилов В. П. Загадка геотектоніки. - М., 1988.

Гангнус А. Ритми нашого світу. - М., 1971.

Гангнус А. Через гори часу. - М., 1973.

Голованов Л. В. Созвучье повне в природі. - М., 1977.

Зігел' Ф. Ю. Речовина Всесвіту. - М., 1982.

Колтун М. М. Сонце і людство. - М., 1981.

Конюхов А. І. Геологія океану: загадки, гіпотези, відкриття. - М., 1989.

Келдер Н. Неспокійна Земля. - М., 1975.

Левітан Е. П. Еволюціонує Всесвіт. - М., 1993.

Максимов В.Е. Ритми на Землі і в Космосі. - СПб., 1995..

Маракушев А. А. Походження Землі і природа її ендогенної активності. - М., 1999..

Мірошниченко Л. І. Сонячна активність і Земля. - М., 1981.

Моніно. С. Історія Землі. - Л., 1977.

Монін А. З, Шишков Ю. А. Історія клімату. - Л., 1979.

Озима М. Глобальна еволюція Землі. - М., 1990.

Орлятко В. В. Фізика Землі, планет і зірок. - Калінінград, 1991.

Рєзанов І. А. Еволюція земної кори. - М., 1985.

Рудник В. А., Соботович Е. В. Рання історія Землі. - М., 1984.

Сидоренков І. С. Фізика нестабільності обертання Землі. -, 2002.

Сорохтин О. Г., Ушаков С. А. Глобальна еволюція Землі. - М., 1991.

Фішер Д. Народження Землі. - М., 1990.

Флінт Р. Ф. Льодовики і палеогеографія плейстоцену. - М., 1963.

Флінт Р. Ф. Історія Землі. - М., 1978.

Хаїн В. Е. Основні проблеми сучасної геології. - М., 1994..

Голланд X. Хімічна еволюція океанів і атмосфери. - М., 1989.

Чижевський А. А., Шишина Ю. Г. У ритмі Сонця. - М., 1969.

Шолпо В. Н. Структура Землі: впорядкованість або безлад. - М., 1986.



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

ВСТУП | ГЛАВА 1. РУБЕЖІ землезнавства | ГЛАВА 2. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ У землезнавства | ГЛАВА 3. ЗЕМЛЯ ВО ВСЕСВІТУ | Всесвіт | Загальні закони і концепція системи в природознавстві | Механічні взаємодії в географічній оболонці | магнітосфера Землі | Електричне поле Землі | Теплове поле Землі |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати