Видимое годовое движение солнца на небесной сфере
Истинное движение Земли — Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере — Небесный экватор и плоскость эклиптики — Экваториальные координаты Солнца в течение года
Истинное движение Земли
Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли. Земля является одной из планет солнечной системы. Она непрерывно вращается вокруг своей оси.
Период вращения ее равен одним суткам, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что все небесные светила обращаются вокруг Земли с востока на запад с тем же периодом.
Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты
Но Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается также вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за один год. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Положение оси в пространстве при движении Земли вокруг Солнца все время остается почти неизменным. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, в результате чего на Земле происходит смена времен года.
При наблюдении неба можно заметить, что звезды на протяжении многих лет неизменно сохраняют свое взаимное расположение.
Звезды “неподвижны” лишь потому, что находятся очень далеко от нас. Расстояние до них так велико, что с любой точки земной орбиты они видны одинаково.
А вот тела же солнечной системы — Солнце, Луна и планеты, которые находятся сравнительно недалеко от Земли, и смену их положений мы можем легко заметить. Таким образом, Солнце наравне со всеми светилами участвует в суточном движении и одновременно имеет собственное видимое движение (оно называется годовым движением), обусловленное движением Земли вокруг Солнца.
Представьте себе картину — Луна взяла и исчезла с орбиты Земли. Чем нам может грозить такой поворот событий? Подробнее об этом
Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере
Наиболее просто годовое движение Солнца можно объяснить по рисунку приведенному ниже. Из этого рисунка видно, что в зависимости от положения Земли на орбите наблюдатель с Земли будет видеть Солнце на фоне разных созвездий. Ему будет казаться, что оно все время перемещается по небесной сфере. Это движение является отражением обращения Земли вокруг Солнца. За год Солнце сделает полный оборот.
Что представляет собой эклиптика
Большой круг на небесной сфере, по которому происходит видимое годовое движение Солнца, называется эклиптикой. Эклиптика — слово греческое и в переводе означает затмение. Этот круг назвали так потому, что затмения Солнца и Луны происходят только тогда, когда оба светила находятся на этом круге.
Следует отметить, что плоскость эклиптики совпадает с плоскостью орбиты Земли.
Видимое годовое движение Солнца по эклиптике происходит в том же направлении, в котором Земля движется по орбите вокруг Солнца, т. е. оно перемещается к востоку. В течение года Солнце последовательно проходит по эклиптике 12 созвездий, которые образуют пояс Зодиака и называются зодиакальными.
Пояс Зодиака образуют следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей. Вследствие того, что плоскость земного экватора наклонена к плоскости орбиты Земли на 23°27 ‘ , плоскость небесного экватора также наклонена к плоскости эклиптики на угол е=23°27′.
Наклон эклиптики к экватору не сохраняется постоянным (вследствие воздействия на Землю сил притяжения Солнца и Луны), поэтому в 1896 г. при утверждении астрономических постоянных решено было наклон эклиптики к экватору считать усредненно равным 23°27’8″,26.
Небесный экватор и плоскость эклиптики
Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего и осеннего равноденствий. Точку весеннего равноденствия принято обозначать знаком созвездия Овен Т, а точку осеннего равноденствия — знаком созвездия Весов —. Солнце в этих точках соответственно бывает 21 марта и 23 сентября. В эти дни на Земле день равен ночи, Солнце точно восходит в точке востока и заходит в точке запада.
Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения экватора и плоскости эклиптики
Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствий на 90°, называются точками солнцестояний. Точка Е на эклиптике, в которой Солнце занимает самое высокое положение относительно небесного экватора, называется точкой летнего солнцестояния, а точка Е’, в которой оно занимает самое низкое положение, называется точкой зимнего солнцестояния.
В точке летнего солнцестояния Солнце бывает 22 июня, а в точке зимнего солнцестояния — 22 декабря. В течение нескольких дней, близких к датам солнцестояний, полуденная высота Солнца остается почти неизменной, в связи с чем эти точки и получили такое название. Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния день в Северном полушарии самый длинный, а ночь самая короткая, а когда оно находится в точке зимнего солнцестояния — наоборот.
В день летнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца максимально удалены к северу от точек востока и запада на горизонте, а в день зимнего солнцестояния они имеют наибольшее удаление к югу.
Движение Солнца по эклиптике приводит к непрерывному изменению его экваториальных координат, ежедневному изменению полуденной высоты и перемещению по горизонту точек восхода и захода.
Известно, что склонение Солнца отсчитывается от плоскости небесного экватора, а прямое восхождение — от точки весеннего равноденствия. Поэтому когда Солнце находится в точке весеннего равноденствия, его склонение и прямое восхождение равны нулю. В течение года склонение Солнца в настоящий период изменяется от +23°26′ до —23°26′, переходя два раза в год через нуль, а прямое восхождение от 0 до 360°.
Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов? Давайте разберемся! Подробнее об этом
Экваториальные координаты Солнца в течение года
Экваториальные координаты Солнца в течение года изменяются неравномерно. Происходит это вследствие неравномерности движения Солнца по эклиптике и движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору. Половину своего видимого годового пути Солнце проходит за 186 суток с 21 марта по 23 сентября, а вторую половину за 179 суток с 23 сентября по 21 марта.
Неравномерность движения Солнца по эклиптике связана с тем, что Земля на протяжении всего периода обращения вокруг Солнца движется по орбите не с одинаковой скоростью. Солнце находится в одном из фокусов эллиптической орбиты Земли.
движение Земли по орбите
Из второго закона Кеплера известно, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Согласно этому закону Земля, находясь ближе всего к Солнцу, т. е. в перигелии, движется быстрее, а находясь дальше всего от Солнца, т. е. в афелии — медленнее.
Ближе к Солнцу Земля бывает зимой, а летом — дальше. Поэтому в зимние дни она движется по орбите быстрее, чем в летние. Вследствие этого суточное изменение прямого восхождения Солнца в день зимнего солнцестояния равно 1°07′, тогда как в день летнего солнцестояния оно равно только 1°02′.
Различие скоростей движения Земли в каждой точке орбиты вызывает неравномерность изменения не только прямого восхождения, но и склонения Солнца. Однако за счет наклона эклиптики к экватору его изменение имеет другой характер. Наиболее быстро склонение Солнца изменяется вблизи точек равноденствия, а у точек солнцестояния оно почти не изменяется.
Знание характера изменения экваториальных координат Солнца позволяет производить приближенный расчет прямого восхождения и склонения Солнца.
Для выполнения такого расчета берут ближайшую дату с известными экваториальными координатами Солнца. Затем учитывают, что прямое восхождение Солнца за сутки изменяется в среднем на 1°, а склонение Солнца в течение месяца до и после прохождения точек равноденствия изменяется на 0,4° в сутки; в течение месяца перед солнцестояниями и после них — на 0,1° в сутки, а в течение промежуточных месяцев между указанными — на 0,3°.
Источник
Ритмичность природных процессов географической оболочки
Одна из важнейших особенностей географической оболочки — непрестанное движение, изменение и обновление, и как результат — непрерывное ее развитие, поступательное движение от низшей ступени к высшей, движение не по кругу, а по восходящей линии (спирали). Согласно одному из основных законов диалектики, развитие — сложный процесс, в котором результатом накопления незаметных и постепенных количественных изменений является последующий скачкообразный переход к изменениям качественным.
В истории развития географической оболочки выделяется несколько относительно длительных (эволюционных) периодов непрерывных, постепенных, скрытых количественных изменений ее составных частей, которые завершались скачкообразными качественными изменениями (революционными). Закономерное чередование или повторение и основанную на нем соразмерность составляет понятие ритма. С диалектических позиций проявлением спиралеобразного характера развития географической оболочки правомерно рассматривать ритмику присущих ей явлений. Так, для развития географической оболочки характерно чередование теплых и холодных климатических эпох. Свидетельством теплых и влажных климатических условий являются месторождения углей, известняков; бокситовых, железных и марганцевых» руд. В засушливые периоды в земной коре накапливались доломиты, гипсы, каменная и калийные соли. В холодные-периоды обширные территории подвергались горным и покровным оледенениям, оставившим ледниковые и водно-ледниковые отложения, лишенные пыльцы и спор теплолюбивых растений.
Периодичность — это повторение определенной последовательности фаз, «закругленность» (завершенность).
Цикл — совокупность взаимосвязанных процессов и явлений, образующих законченный круг развития чего-либо, стройную систему.
В настоящее время с большей определенностью можно говорить о проявлении в развитии географической оболочки ритмов различной продолжительностью:
— 200-250 млн. лет ( I наивысший порядок) — связываются с полным оборотом Солнечной системы вокруг центра Галактики,
— 40-60 млн. лет ( II порядок) — отвечают сезонам галактического года,
— 40-50 тыс. лет ( III порядок) — обусловлены изменениями количества и состава солнечной радиации,
— 1850 лет — объясняются изменениями приливообразующих сил Земли,
— 11 лет — связаны с изменением солнечной активности.
Основоположником учения о ритмике природных процессов считается Е. Брикнер (1890), а продолжателями этой концепции стали В.Б. Шостакович (1934), М. Миланкович (1939), А.В. Шнитников (1949, 1957) и др.
Самыми четкими являются ритмики времен года и суточная. В основе годовой ритмики ПТК лежит изменение климатических условий в результате обращения Земли вокруг Солнца. Годовая ритмика четко прослеживается в ходе всех физико-географических процессов. Так, с понижением температур в зимний период замедляются многие процессы в геосистемах (резко уменьшается сток, меняются интенсивность миграции химических элементов, химический состав вод и др.). Например, интенсивность миграции химических элементов в тайге зимой примерно такая же, как в ледяной зоне Арктики. Зимой резко падает содержание в воде кислорода, увеличивается количество СО2, в связи с чем снижается жизнедеятельность организмов, растения находятся в состоянии относительного покоя.
Развитие географической оболочки и ее частей характеризуется не только ритмичностью, но и поступательностью, восходящим характером движения. Каждый виток спирали не есть повторение предыдущего, а представляет новую, более высокую ступень. Поступательное движение в свою очередь имеет противоречивый характер. Наряду с прогрессивной линией развития в природе возможны и временные отступления. Так, отступание ледников, формирование на освобожденной территории наземных ландшафтов можно считать прогрессивной линией развития, последующее наступание ледников, и уничтожение существовавших ранее наземных ландшафтов с хорошо развитыми почвами, растительным покровом и другими компонентами — регрессивной линией.
Основная причина развития, географической оболочки, ее необратимого изменения во времени и постоянного усложнения, территориальной дифференциации кроется во внутренних противоречиях, заложенных в самой оболочке (материальной системе) в результате взаимодействия (единства и борьбы) внешних (солнечная радиация) и внутренних (тектоника) факторов с окружающей их средой.
Внутренние противоречия в пределах географической оболочки и ее ПТК существуют уже потому, что эти системы слагаются из множества различных компонентов (контрастности сред по Ф.Н. Милькову). «В основе развития.ландшафтных комплексов лежит взаимообмен веществом и энергией, возможный только при наличии.определенной контрастности, различии в строении этих материальных систем» (Мильков, 1970).
Таким, образом, развитие географической оболочки и всех составляющих ее частей является результатом взаимного обмена веществом, энергией и информацией, осуществляющегося в процессе борьбы, внутренних противоречий, свойственных этим материальным системам и в условиях взаимодействия их с окружающей средой.
Закономерности развития географической оболочки, ее компонентов и ПТК, методика изучения их пока все еще недостаточно изучены, и чаще всего в общих лишь чертах, поэтому в этом направлении географам предоставляется широкое поле деятельности. Познание закономерностей развития природы в прошлом и сравнение с ее состоянием на нынешнем этапе — непременное условие прогнозирования развития геосистем в будущем, которое является наиболее актуальной задачей на современном этапе развития физической географии и ландшафтоведения.
Источник
9.4. Ритмические явления в географической оболочке
Своеобразная разновидность круговоротов в ГО и одна из закономерностей ее развития – ритмичность.
Ритмичностью называется повторяемость во времени комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. Различают две формы ритмики: периодическую – это ритмы одинаковой продолжительности, и циклическую – ритмы переменной длительности.
Ритмы бывают разной продолжительности: сверхвековые, внутривекоыве, годовые, суточные. Самый крупный ритм в истории Земли связан с движением Солнечной системы вокруг ядра Галактики и составляет 180-220 млн. лет. В жизни Земли он представлен тектоническими этапами: каледонским (кембрий – ордовик — силур, 200 млн. лет), герцинским (девон — пермь, 180 млн. лет), мезозойским (триас — мел, 165 млн. лет), кайнозойским. В это время активизируются тектонические движения, вулканизм, изменяются очертания материков, что, в свою очередь, обуславливает изменение климата.
Из сверхвековых ритмов хорошо изучен ритм продолжительностью 1800-2000 лет, который обусловлен изменением приливообразующих сил на Земле. Примерно раз в 1800 лет Солнце, Луна и Земля оказываются в одной плоскости и на одной прямой, причем расстояние между Солнцем и Землей наименьшее. В ритме выделяются три фазы. Первая фаза – трансгрессивная (прохладного и влажного климата), развивающаяся быстро, но имеющая небольшую продолжительность в 300-500 лет (усиливалось оледенение. Увеличивался сток рек, повышался уровень озер). Вторая фаза – регрессивная (сухого и теплого климата), длительность этой фазы составляет 600-800 лет (ледники отступали, реки мелели). Третья фаза – переходная, длительность ее 700-800 лет
Среди внутривековых ритмов наиболее четкими оказались циклы продолжительностью в 11, 22 и 33 года, связанные с солнечной активностью. А.Л. Чижевский считал, что на пике солнечной активности усиливаются вспышки эпидемий, увеличивается вулканическая активность, частота возникновения циклонов, а также массовые волнения людей, народные восстания (революции 1905 и 1917 гг., события 2000 г. – войны в Чечне, Абхазии, Афганистане – точно соответствуют пику солнечной активности).
Годовая ритмика связана со сменой времен года и обусловлена орбитальным движением Земли и наклоном оси. Сезонная ритмика наблюдается во всех геосферах: в атмосфере существует годовой ход влажности, температур, атмосферных осадков, формируются сезонные ветры – муссоны. В литосфере в течение года изменяется интенсивность выветривания, других экзогенных процессов. В гидросфере наблюдается годовой ход температуры воды, солености, плотности, сезонная миграция рыб.
Суточная ритмика связана со сменой дня и ночи, возникающей из-за вращения Земли вокруг оси. Суточный ритм проявляется в суточном ходе всех метеоэлементов, фотосинтез идет только днем, на свету. Человек также живет по «солнечным часам»: активность организма понижается с 2 до 5 ч утра и с 12 до 14 часов солнечного времени, в это время уменьшается частота пульса, ухудшается память, понижается температура. Наиболее активен человек с 8 до 12 ч и с 14 до 17 ч.
Суточная ритмика на разных широтах имеет свою специфику. Это связано с продолжительностью освещения и высотой Солнца над горизонтом. На экваторе день равен ночи в течение всего года. По направлению к полюсам летом длительность дня увеличивается, а ночи уменьшается, зимой наоборот, увеличивается длительность ночи. В дни летнего солнцестояния на полярных кругах длительность дня равна 24 часам. За полярным кругом летом наблюдается полярный день.
Ритмические явления как и круговороты не замкнуты в себе, протекающие на фоне непрерывного развития ГО, они не могут повторить в конце ритма то состояние, какое было в его начале. Изучение ритмов в природе важно для научных и практических прогнозов происходящих в ней процессов.
Источник