Географический глобус - универсальное картографическое произведение

Движение вокруг оси. Движение Земли вокруг оси — вращательное движение с запада на восток. Если смотреть на северный полюс глобуса, то вращение будет происходить против часовой стрелки. Полезно на местности определить направление суточного движения Земли. Для этого найдите на географической площадке параллель, на которой расположена школа, определите стороны горизонта, а по ним — направление вращения Земли.

Различают угловую и линейную скорости вращательного движения. Угловая скорость одинакова во всех точках поверхности Земли. Она равна углу в 15⁰ за 1 час времени (360⁰:24 часа=15⁰) или углу в 15' за 1 мин.

Линейная же скорость зависит от широты места. На разных параллелях точки поверхности проходят в одно и то же время разные расстояния. Наибольшая скорость движения на экваторе, а по мере удаления от него к полюсам она уменьшается. Скорость движения точки на экваторе определить легко. Нужно длину экватора (40075 км) разделить на 24 часа суток. Получается 1669,7 км в час или почти 464 м в 1 сек. Для определения скорости движения на какой-либо параллели надо сначала определить длину этой параллели. Она находится по формуле l=2Πr• cos , где l — длина параллели, R — радиус Земли, — широка параллели. Найдя длину параллели, легко найти и скорость движения любой точки, расположенной на ней, по формуле V =V₀ cos , где V — искомая скорость движения на широте , V₀ — скорость движения на экваторе. Так, например, скорость движения точки на широте Москвы (55⁰ 45') определяем так:

V (55⁰ 45') = 464 (скорость на экваторе)• соs55⁰ 45'.

В тригонометрической таблице находим значение соs 55⁰ 45'. Оно равно 0,564. Подставляем в уравнение значение соs 55⁰ 45' и решаем. V55⁰ 45'=464• 0,564= =261 м/сек.

Зная длину параллели, можно найти скорость движения точки на ней делением l на время оборота — 24 часа.

Обращает на себя внимание параллель 60⁰. Ее длина и скорость движения точки, расположенной на ней, в 2 раза меньше соответствующих величин, относящихся к экватору, вследствие того что соs 60⁰= .

Определение скорости движения Земли вокруг оси на разных широтах нужно проводить с глобусом. Это наглядно показывает суть угловой и линейной скорости. [1]

Таблица 3.

Таблица длины параллелей и скорости движения точек, расположенных на них

Ознакомление с различной скоростью движения на разных широтах, с уменьшением ее по мере удаления от экватора позволяет понять отклонение свободно двигающегося тела в северном полушарии вправо, а в южном влево. При свободном движении от экватора на север, например по меридиану (рис. 8), тело сохраняет по инерции скорость вращательного движения на других параллелях меньшие, и тело будет опережать вращение Земли на этих параллелях, что и создает отклонение вправо. На глобусе это легко показать.

Рис. 8. Отклонение свободно двигающегося тела под влиянием вращения Земли и плоскости горизонта

На рис. 8 тело свободно двигается по меридиану от экватора АВ к северу, к параллели аб. На экваторе оно имело вращательную скорость, свойственную всем точкам экватора, и в какую-нибудь единицу времени переместилось бы из точки m в тачку m₁. Сохраняя эту скорость в свободном движении, на север оно прибудет в точку m₂ на параллели аб. Точка же n на этой параллели в тот же промежуток времени прибудет в n₁. Тело, таким образом, отклоняется вправо (к востоку). То же будет и в южном полушарии при свободном движении тела от экватора на юг.

Не следует, однако, забывать, что эта причина отклонения дополняется второй — вращением горизонта любой тачки на поверхности Земли, без чего невозможно понять и объяснить отклонение вправо тела, двигающегося по параллели, где влияние изменения скоростй вращения не играет роли. Горизонт, а на какой-нибудь параллели АВ при вращении Земли будет передвигаться по этой параллели, и точка m, расположенная на нем, через некоторое время окажется в точке m₁. Если какое-нибудь тело, двигавшиеся по этой параллели, оторвется от Земли в точке t, то оно будет двигаться по прямой линии и окажется в точке n, а горизонт будет уходить влево. По отношению к нему тело будет отклоняться вправо.

Практическое знание отклонения важно для объяснения отклонения морского и воздушных течений таких ветров, как пассаты, муссоны и т. п.

Следствием вращения Земли вокруг оси является смена дня и ночи. Продолжительность дня и ночи очень разнообразна в разное время года и на разных широтах. На экваторе она всегда одна и та же — круглый год день равен ночи. По мере удаления от экватора к полюсам эта разница увеличивается, изменяясь изо дня в день. В дни солнцестояния (22 июня и 22 декабря)— она достигает максимума. На полярных кругах в эти дни Солнце не заходит и день длится 24 часа (на Северном полярном круге — 22 июня, на Южном — 22 декабря). После этих дней соотношение дня и ночи меняется в обратном направлении и в дни равноденствий на всем земном шаре день равен ночи.

Эти изменения происходят под влиянием постоянного наклона земной оси к плоскости орбиты под углом 66,5⁰.

Обращение Земли вокруг Солнца. Обращение Земли вокруг Солнца происходит по орбите, имеющей форму эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце, вследствие чего, расстояние от Земли до Солнца меняется: наибольшее в афелии (около 2 июля) составляет 152 млн. км, наименьшее — в перигелий (около 2 января) — 147 млн. км. Средняя- теоретическая скорость Земли при движении по орбите около 29,76 км в 1 сек или около 107 тыс. км в 1 час. Длина орбиты - 935,7 млн. км.

Положение Земли в отношении Солнца в процессе ее движения обусловливает изменение притока солнечной энергии. Наблюдение этого изменения очень важно для понимания многих географических явлений. Известно, что Земля получает от Солнца солнечную энергию, но в разных местах приток света и тепла неодинаков. В результате чего в экваториальных странах всегда жарко, в полярных — всегда холодно, особенно в зимний период, а в остальных частях земного шара существует смена времен года. Летнее тепло и обилие света сменяются низкими температурами зимой, выпадением на обширных пространствах снега, замерзанием рек и озер. Почему это происходит?

Учащиеся, которым трудно самим дать ответ на этот вопрос, говорят иногда, что, когда в северном полушарии лето, Земля ближе к Солнцу, и бывают удивлены, узнав, что, наоборот, Земля в это время дальше от Солнца. Учитель ставит вопросы о том, когда дольше светит Солнце, летом или зимой, когда длиннее день, когда Солнце более высоко поднимается над горизонтом. Ответы на эти вопросы приводят к выводу: лето бывает, когда Солнце высоко поднимается над горизонтом, тогда много тепла .и света. В умеренных широтах это связано с долготой дня: когда день бывает продолжительным и Солнце поднимается выше. Между тропиками нет большой разницы в долготе дня и ночи. Солнце всегда поднимается здесь высоко. Температуры самого теплого и самого холодного месяцев мало различаются. По мере удаления от тропиков к полюсам разница увеличивается, и смена времен года становится отчетливой. За параллелями 45⁰ зимы становятся настолько холодными, что Земля покрывается снегом, глубина которого и продолжительность низких температур увеличиваются по мере движения к полюсам, варьируя в зависимости от рельефа, расстояния от океанов и морей, направления и характера ветра. Надо показать учащимся с помощью глобуса процесс освещения Земли Солнцем и изменения, которые происходят в этом процессе в течение года. В одну половину года с 21 марта по 23 сентября освещается больше северное полушарие. В другой половину года, наоборот, лучше освещено южное полушарие. К такому изменению приводит годовое движение Земли по орбите. Как это происходит, следует показать на модели годового движения Земли по орбите при помощи глобуса. Наблюдения можно вести разными способами. [1]

Используя естественное солнечное освещение Земли и глобуса, наблюдения производятся и на местности и на глобусе, который ставится в такое же положение по отношению к Солнцу, в каком находится Земля. Для этого глобус (желательно большого размера 1:30 000 000) помещается в таком месте, где он освещался бы по возможности без перерыва в течение всего дня от восхода и до захода Солнца. Легче всего это сделать в сельской местности или в небольших городах. Но и в больших городах это осуществимо иногда на географической площадке или на специальной площадке, на крыше школы. Глобус помещается в специально построенной стеклянной будке или без нее, но с защитой от дождя и снега.

Глобус должен быть ориентирован, т. е. поставлен в такое же положение, в каком находится Земля. Параллельность оси глобуса оси Земли достигается способам, указанным выше. Угол наклона надо хорошо проверить. Затем, вращая глобус вокруг оси, надо остановить его в таком положении, чтобы меридиан местонахождения школы на глобусе совпал с меридианом на местности. В таком положении глобус закрепляется. Его надо сделать совершенно неподвижным, устранив, в частности, возможность движения вокруг оси. Тогда положение глобуса уподобится положению земного шара. В течение суток он будет делать вместе с Землей оборот вокруг своей оси и передвигаться с ней по ее орбите на такое же расстояние и с такой же скоростью, как и сама Земля. Получится полное подобие положения и движений глобуса положению и движениям Земли, с той, правда, разницей, что после захода Солнца глобус уже не будет освещаться, так как попадет в тень от 3емли. Там, где Солнце не заходит круглые сутки, т. е. летом за полярным кругом, освещение глобуса и Земли будет одинаковым.

За установленным таким образом глобусом можно вести различные наблюдения. Он дает картину освещения Земли в течение дня. Глобус, как и Земля, будет разделен на освещенную и неосвещенную половины, что уже само по себе очень ценно, так как дает представление о реальном виде Земли, если смотреть на неё из космоса. С каждой минутой, с каждым часом граница между освещенной и неосвещенной половинами будет перемещаться, позволяя наблюдать, где и когда начинается день (восход Солнца), а где и когда заход. Интересно отметить угол между границей освещения и меридианам. Его нетрудно определить и, записывая, можно наблюдать его динамику, в частности легко заметить нулевое значение, т.е. совпадение с мередианом в дни равноденствий, а значит, и прохождение через полюса. В дни солнцестояний граница будет касательной к полярным кругам с той разницей, что в одном полушарии (22 июня в северном) вся поверхность в пределах полярного круга будет освещена, а в противоположном, полушарии такая же поверхность не будет освещена.[1, 4]

Деление на неосвещенную и освещенную части позволяет определить, сколько времени, длится день на любой параллели. Для этого надо определить длину части параллели, находящейся в освещенной половине. В дни, равноденствий на всем глобусе, а следовательно, и на всей Земле, эта освещенная часть параллели равна половине всей параллели. В другие дни в одном полушарии освещенные части параллелей будут меньше неосвещенных, а в другом полушарии больше. Легко видеть, что поле 21 марта в северном полушарии можно наблюдать и еще одно интересное явление: чем дальше к северу, тем часть параллели в освещенной половине глобуса больше части, находящейся в неосвещенной половине. На всех параллелях этого полушария с каждым днем, кроме того, освещенная часть становится больше, достигая максимума 22июня. На Северном полярном круге в этот день неосвещенная часть исчезает.

Каждый день можно наблюдать, где на земном шаре Солнце невысоко поднимается над горизонтом в полдень и где оно достигает зенита. Наблюдения покажут, что на экваторе Солнце восходит не наклонно к горизонту, а отвесно и что день длится двенадцать часов.

Такие наблюдения ценны тем, что они идентичны наблюдениям освещения самой Земли. Они могут сопровождаться и измерениями. Кроме размеров частей параллелей в освещенной половине глобуса, можно измерять и величину углов падения солнечных лучей при помощи транспортира-угломера или серповидной пластинки, для чего ее надо приложить к глобусу в исследуемом месте так, чтоб она совпала с направлением солнечных лучей,, а ее зенитный луч (90⁰) был бы направлен к центру глобуса. Крайние лучи (0⁰) пластинки должны касаться светораздельной линии. Та линия луча, которая падает на исследуемое место, и укажет искомый угол. [1]

Эти измерения полезно сравнить с измерениями на географической площадке или просто на дворе школы. Там надо изготовить круг с гномоном. Каждый день на этом круге следует отмечать мести (точки) восхода и захода Солнца, измерять его высоту в полдень и, таким образом, выяснить картину и продолжительности освещения, и силы солнечной радиации и сопоставить полученные сведения с температурой воздуха.

Из совокупности указанных наблюдений можно нагляднее показать учащимся, какое время года имеет та или иная часть Земли.

3.4. Изучение  градусной сети.

Градусная сеть на глобусе это пересечение линий, идущих от полюса к полюсу (меридианы), с линиями перпендикулярными меридианам, параллельными экватору (параллели). Меридианы - полуокружности, они равны между собой. Параллели - концентрические окружности, они уменьшаются по мере удаления от экватора. Градусная сеть — это средство для определения сторон горизонта и координат или широты и долготы любой точки и на поверхности земного шара. Расстояние от экватора в градусах дает широту места, от начального меридиана — долготу.