Земля одновременно вращается вокруг своей оси, движется вокруг Солнца, около общего с Луной и около общего для всей Солнечной системы центров тяжести, а также в составе Солнечной системы перемещается вокруг ядра Галактики. Однако для жизни на планете главными про-цессами являются осевое и орбитальное движения нашей планеты. Земля вращается с запада на восток против часовой стрелки и делает полный оборот вокруг оси за 23 ч 56 мин 4,1 с (звездные сутки).
За земную ось принимают воображаемую прямую линию, вокруг которой вращается Земля. Земная ось пересекается с земной поверхностью в двух точках, называемых полюсами — Северным и Южным.
Экватор — большой круг, образованный пересечением Земли, перпендикулярный оси вращения на расстоянии, равном от обоих полюсов. Если мысленно пересечь Землю рядом параллельных экватору плоскостей, на земной поверхности появятся линии, называемые параллелями, имеющими направление запад—восток. При мысленном пересечении Земли плоскостями, проходящими через ось ее вращения, на поверхности Земли возникают линии, называемые меридианами, имеющие направление север—юг. Линейная скорость вращения всех точек на одном меридиане уменьшается от экватора к полюсам.
Период полного осевого вращения Земли — сутки. Они приняты за естественную единицу измерения времени. Отрезок времени, за который Земля делает оборот вокруг своей оси по отношению к Солнцу, называют истинными солнечными сутками. Солнечные сутки несколько длиннее звездных, что объясняется одновременным вращением Земли вокруг оси и ее движением вокруг Солнца. В то же время Земля при своем движении по орбите меняет скорость: находясь ближе к Солнцу (в перигелии), движется быстрее, а дальше (в афелии) движется медленнее. Это приводит к тому, что продолжительность истинных солнечных суток в течение года неодинакова. Для удобства истинное солнечное время заменяют средним солнечным, которое всегда равно 24 ч. За начало суток принимают момент нижней кульминации среднего Солнца, т.е. полночь.
Сутки начинаются одновременно на всем меридиане. Каждый меридиан имеет свое местное время, и чем восточнее он расположен, тем раньше начинаются на нем сутки. Вращаясь, Земля за 1 час поворачивается на 15о,поэтому на меридианах, отстоящих друг от друга на 15о, местное время отличается на 1 час. Если расстояние между меридианами 1о, разница во времени 4 мин. Местное время неудобно из-за различий во времени соседних пунктов, расположенных на разных меридианах, поэтому в конце XIX в. ввели поясное время, разделив всю поверхность Земли на 24 часовых пояса по 15о каждый. При переходе границы время меняется на 1 час.
Начальный пояс проходит по обе стороны от нулевого меридиана, называемого Гринвичским. Время начального меридиана принято в качестве всемирного времени. Границы поясов не везде проведены по меридианам, а с учетом политических, административных и хозяйственных границ. Границы поясов не везде проведены по меридианам, а с учетом политических, административных и хозяйственных границ.
С целью экономии электроэнергии и более полного использования населением солнечного освещения в утренние часы во многих странах, в том числе и в России, в конце марта стрелки часов переводили на 1 час вперед. Это время называется летним. В конце октября стрелки переводили на 1 час назад — это зимнее время, соответствующее поясному. В 2011 году отменено зимнее время в России.
При переезде из одного часового пояса в другой стрелки часов нужно перевести вперед, если движетесь на восток, или назад, если движетесь на запад. В конце кругосветного путешествия с запада на восток стрелки будут переведены вперед на 24 ч, т.е. одни сутки будут «потерянными». Чтобы при перелете из одного полушария в другое счет времени был правильным, установили условную линию — линию перемены дат. Она проходит по 180 о-му меридиану в Тихом океане и не пересекает сушу. При пересечении этой линии с востока на запад одни сутки из счета выбрасываются, т.е. после 1 сентября наступит 3, а при пересечении этой линии с запада на восток на следующий день повторится то же число. Земля, вращаясь вокруг своей оси, в то же время движется вокруг Солнца со средней скоростью 30 км/с. При такой большой скорости она совершает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 ч 48 мин 46 с.
Этот период называется астрономическим годом. Путь, по которому Земля движется вокруг Солнца, называется орбитой. Орбита представляет собой замкнутую кривую, имеющую форму эллипса длиной 940 млн км. Солнце находится не в центре, а смещено в сторону — в один из фокусов, поэтому расстояние от Земли до Солнца меняется в зависимости от положения Земли на орбите. Времена года на Земле существуют по той причине, что земная ось не находится под прямым углом к плоскости орбиты. При движении по орбите направление земной оси не меняется и всегда направлено в сторону Полярной звезды.
21 марта в результате наклона земной оси к плоскости орбиты день и
ночь могут быть равны на всех широтах только в тот момент, когда земная
ось лежит в светораздельной плоскости, а светораздельная линия проходит через географические полюса. Это день весеннего равноденствия. Затем каждый день вплоть до 21 июня Солнце в полдень бывает в зените в более северных точках планеты. В Северном полушарии лето наступает, когда Северный полюс наклонен в сторону Солнца. 22 июня называют днем летнего солнцестояния. Солнце находится в зените на параллели 23о 27΄ с. ш. Эту параллель называют Северным тропиком — тропиком Рака. В это время самая большая продолжительность светлой части суток, она не меняется в течение нескольких дней. В это же время на параллели 66о 33΄ с. ш. вплоть до 90о Земля оказывается полностью освещенной и при вращении не попадает в тень. Смены дня и ночи не происходит. Это время называют полярным днем. После 22 июня все эти явления происходят в обратном порядке до тех пор, пока 23 сентября Солнце вновь не окажется в полдень в зените на линии экватора и линия, отделяющая освещенное полушарие от неосвещенного, не пройдет через полюса. Это день солнечного (осеннего) равноденствия.
Земля продолжает движение по орбите и все больше поворачивается к
Солнцу своим Южным полушарием. 22 декабря Солнце в полдень нахо-дится в зените в самых южных точках на параллели 23о 27΄ ю. ш., которую
называют южным тропиком — тропиком Козерога. Это второе солнцестояние в году — лето в Южном полушарии. В это время к северу от Северного полярного круга бывает полярная ночь, а к югу от Южного полярного круга — полярный день. Установить возраст Земли оказалось возможным после открытия явления радиоактивности. Стало понятно, что радиоактивные ядра распадаются с постоянной скоростью, не зависящей от изменения окружающих физико-химических условий. В природе есть элементы, содержащиеся в минералах, радиоактивный распад которых используется в геологическом летоисчеслении. Это U238, U235, Th232, K40, Rb87, C14.
Абсолютный возраст горной породы определяется из количественного
сооотношения в ней радиоактивного элемента и продуктов его распада.
Длительное время считали, что самым древним горным породам Земли3,8—3,9 млрд лет. Они обнаружены в Восточной Сибири, в Западной части Гренландии, в Антарктиде. Позже в Австралии в песчаниках возрастом 2,9 млрд лет обнаружили минерал циркон, которому 4,3 млрд лет. Циркон попал в песчаники при разрушении более древних пород. В результате обработки земных и лунных образцов пород, метеоритов
установлен их возраст — 4,55 млрд лет.
Итак, предполагают, что землеподобные планеты имеют возраст 4,6—4,55 млрд лет, а возраст Солнца 4,65—4,6 млрд лет
Подобно тому, как Земля обращается вокруг Солнца, вокруг Земли движется Луна — естественный спутник нашей планеты, расположенный на расстоянии 384 000 км. Диаметр Луны в 4 раза, а масса в 81 раз меньше Земли, поэтому сила тяготения на Луне примерно в 6 раз меньше земной.
Слабая сила притяжения не позволяет Луне удержать плотную атмосферу и сохранить на её поверхности воду. У Луны очень слабое магнитное поле и нет железного ядра. Луна покрыта рыхлым слоем реголита, состоящего из фракций магматических пород. Минералогический состав лунных пород близок к земным базальтам, но отличается по содержанию оксидов железа и титана. Реголит — хороший теплоизолятор, не позволяющий проникнуть резким колебаниям температур (от +130 до –170 оС) глубже нескольких десятков сантиметров. Так, в течение лунного дня, который длится 15 земных суток, лучи Солнца накаляют лунный грунт вблизи экватора до 130 оС. В течение ночи, которая длится также 15 земных суток, грунт остывает до –70 оС. Рельеф Луны образуют горные хребты, кольцевые горы-кратеры и равнинные области, называемые морями, на которых наблюдаются отдельные мелкие кратеры метеоритного происхождения. В отдельных местах лунной поверхности зафиксировано небольшое истечение вулканических газов.
Луна делает полный круг на небе за 27 суток 7 часов 43 минут — это звездный месяц, называемый сидерическим. Происхождение Луны — предмет ряда гипотез. Предполагают, что 1) образование Луны из того же газово-пылевого облака шло одновременно с Землей; 2) Земля вращалась очень быстро и сбросила часть своего вещества; 3) произошел захват Луны как постороннего тела Землей; 4) произошел скользящий удар о Землю космического тела, масса которого соответствует массе Марса и выброс вещества мантии Земли в околоземное пространство с последующим формированием Луны из этого вещества. Так как состав лунных пород близок составу мантийного вещества Земли, последняя гипотеза пользуется наибольшей популярностью.
Под действием притяжения Луны тело Земли испытывает упругую де-
формацию, принимая форму симметричного яйца, вытянутого по направлению к Луне вдоль линии, соединяющей центры Земли и Луны. Особенно заметной деформации подвергается водная оболочка Земли. В наиболее близкой к Луне точке океанической поверхности и в диаметрально противоположной образуется вспучивание водной массы (приливной выступ), а на круге, расположенном посередине между этими точками перпендикулярно к линии Земля — Луна, возникает понижение водной поверхности. Вследствие вращения Земли приливные выступы превращаются в приливную волну, которая обходит вокруг земного шара, перемещаясь навстречу вращению Земли, т.е. с востока на запад. Прохождение через какое-нибудь место гребня волны создает здесь прилив, прохождение впадины волны — отлив. В течение лунных суток бывает два повышения и два понижения уровня моря. Промежуток времени между двумя смежными самыми высокими (или самыми низкими) стояниями уровня равен 12 ч 25 мин. Во время новолуния и полнолуния, когда Солнце и Луна расположены почти на одной прямой, приливообразующие влияния обоих космических тел складываются, и приливы на Земле достигают наибольшей высоты. Когда направления на Луну и Солнце образуют прямой угол, их влияния вычитаются, и приливы на Земле наименьшие.
Приливная волна, бегущая по Мировому океану навстречу вращению
Земли, замедляет это вращение. Вследствие тормозящего эффекта приливного трения земные сутки постепенно становятся длиннее на 1 с в каждые 40 тыс. лет.
