Обертання Землі навколо Сонця та своєї осі

В.І. Вишневський

Географія  світу

Навчальний посібник

Київ “Інтерпрес ЛТД” 2013

УДК 911.3 : 796.5

Вишневський В.І. Географія світу: навчальний посібник. – К.: “Інтерпрес ЛТД”, 2013. – 93 с.

Висвітлено найважливіші відомості про сучасний світ: його природу, населення, господарську сферу. Наведено основні дані про Землю: її положення у Всесвіті, розміри, рух і природу. Наведено відомості про Світовий океан, моря, внутрішні води. Показано те, що собою являє рослинний і тваринний світ. Подано короткий опис материків і частин світу. Наведено найважливіші відомості про економіку світу. Висвітлено глобальні проблеми людства.

Розраховано на студентів вищих навчальних закладів, в яких  готують фахівців у сфері туризму.

ISBN                                                ©  В.І. Вишневський, 2013

Зміст

Вступ

    Актуальність вивчення дисципліни полягає в тому, що туризм став планетарним явищем. Відповідно, уже недостатньо мати уявлення про свою Батьківщину і прилеглі країни. Нині актуальними є знання про весь світ.

    Відповідні знання необхідні не лише у практичній роботі фахівця з туризму, вони піднімають людини з буденщини, роблять її цікавішою, а отже і більш привабливою у контактах з клієнтами.

Метоювивчення дисципліни є оволодіння знаннями про найважливіші відомості про сучасний світ: його природу та суспільство.

До найважливіших завдань належать:

· отримання знань про найважливіші особливості Землі, як планети;

· оволодіння знаннями про природу світу;

· отримання знань про материки та океани,

· оволодіння знаннями про політичну карту та економіку світу,

· отримання знань щодо глобальних проблем людства.

У результаті вивчення курсу студенти повинні знати:

· основні відомості про природу світу: рельєф, клімат, водні об’єкти,  рослинний і тваринний світ;

· найважливіші відомості про економіку світу;

· найважливіші відомості щодо глобальних проблем людства.

    Важливим є також набуття навичок орієнтування у сфері подій, що відбуваються в світі, а також вміння використовувати отримані знання у практичній діяльності.

Навчальний матеріал дисципліни структурований за модульним принципом і складається з двох модулів: “Природа світу” і “Людина і світ”. У результаті засвоєння матеріалу першого навчального модуля студент повинен знати основні відомості про Землю: її розміри, кліматичні особливості, природні небезпеки. Після вивчення другого навчального модуля студент повинен знати особливості розселення людей, відомості про економіку світу та окремих його регіонів.

     Пропонована дисципліна має зв’язки з багатьма іншими, насамперед із географією. З більш специфічних дисциплін можуть бути виділені крає- та країнознавство, історія туризму, світова економіка, всесвітня історія, безпека життєдіяльності та ін.

     Програма вивчення дисципліни розрахована на 81 год. лекційного часу. Закріплення знань здійснюється на практичних заняттях загальним обсягом 17 год. Контроль знань вібувається шляхом складання іспиту.

Земля, як планета

Сонячна система

     Сонячна система є однією з багатьох у Всесвіті. Те саме можна сказати про планети. Нині відомо чимало (понад 800) планет (їх називають екзопланетами), які належать іншим зоряним системам. Існують відомості, що деякі нагадують Землю.

     Сонячна система складається з центрального світила – Сонця, а також великої кількості інших тіл, найбільшими з яких є планетами. Прийнято вважати, що справжніх планет у Сонячній системі вісім. Часто їх поділяють на дві групи. Перша складається з чотирьох наближених до Сонця: Меркурія, Венери, Землі та Марсу. Ці небесні тіла ще називають планетами Земної групи. Наступними є Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, які ще називають зовнішніми, або планетами Юпітерової групи.

      Перші шість планет були відомі ще у стародавньому світі. Римляни дали їм назви відповідно до імен богів: Меркурій – торгівлі, Венера – краси та ін. Уран було відкрито в 1781 р., Нептун – у 1846 р. 

     Ще порівняно недавно вважалося, що планет дев'ять, остання з яких має назву Плутон. Її відкрив американець Клайд Томбо в 1930 р., спираючись на дані про відхилення орбіти Нептуна. Відстань цього тіла від Сонця приблизно в 40 разів більша, ніж відстань Землі від Сонця. Зазначимо, що середня відстань від Землі до Сонця (вона становить 149,6 млн км) набула назви австрономічна одиниця – а.о. Сумніви щодо статусу планети виникли тому, шо наприкінці ХХ ст. на близьких орбітах було знайдено ще кілька подібних об’єктів: Ерида, Седна та ін. Розмір найбільших – 1500–2000 км.

     У 2006 р. Плутон було вирішено вважати карликовою планетою. Усі тіла Сонячної системи поділили на три групи: планети, карликові планети та малі тіла Сонячної системи.

     Карликові планети (ввважається, що їх три: Церера, Плутон, Ерида) менші за звичайні. Вони мають форму близьку до круглої, але не спромоглися очистити свої орбіти від інших. Решта тіл мають назву “малі тіла”.

     У 2006 р. в американській лексиці з’явилося нове дієслово – to рluto (розплутонити, іншими словами, знизити статус).

     Простір між орбітами Марса та Юпітера займає пояс астероїдів, найбільші з них мають розмір у кілька сотень кілометрів. За орбітою Нептуна розташований так званий пояс Койпера.

     Довгий час дослідження космосу виконувалися лише із Землі, аж поки не розпочалася так звана космічна ера. Але для цього потрібні були величезні досягнення у техніці. Для того, аби вивести на орбіту супутник Землі, потрібна швидкість 7,9 км/с. Збільшення швидкості супроводжується тим, що орбіта стає усе більш витягнутою. Її вигляд показує наскільки тіло здатне відіравтися від сили тяжіння Землі. Для того, аби тіло залишило орбіту Землі, потрібна друга космічна швидкість – 11,2 км/с. У цьому разі тіло стає обертатися навколо Сонця. Третя космічна швидкість (16,7 км/с) дозволяє тілу залишити межі Сонячної системи. До слова, надзвукові літаки мають швидкість до 1 км/с, або 3600 км/год. Останнім часом з’явилися літаки, що літають навіть швидше.

     В історії дослідження космосу можна виділити кілька визначних подій. Перший штучний супутник Землі було запущено в СРСР 4 жовтня 1957 р. 12 квітня 1961 р. відбувся політ першого космонавта – Юрія Гагаріна. До слова, ці успіхі відбулися в гострій конкуренції за першість між СРСР і США. Перший американський супутник запустили  31 січня 1958 р. Перший політ у космос США здійснили 5 травня 1961 р., але це був суборбітальний політ з миса Канаверал з посадкою на Атлантику. Спражній політ американцям вдалося здійснити лише на початку 1962 р.

     Величезну роль у тому, що СРСР вдалося випередити США, належить С.П. Корольову (1907–1966 рр.). Цікаво, що світ дізнався про цю людину лише на третій день після смерті – до цього С.П. Корольова було засекречено. Роки життя конструктора показують, що він помер дуже рано – значною мірою через те, що шість років з 1938 по 1944 рр. провів у засланні. Нині в Житомирі функціонує музей космонавтики імені С.П. Корольова. 

     Смерть С.П. Корольова позначилася на тому, що на зміну успіхам прийшли невдачі. У 1967 р. під час спуску космічного корабля відмовила система розкриття парашута у Володимира Комарова. На його честь названо проспект, на якому розташований НАУ.

     Втративши першість у дослідженнях космосу, США розпочали боротьбу за її повернення, використовуючи свій величезний економічний потенціал. Восени 1961 р. – невдовзі після успішного польоту Ю. Гагаріна – було прийнято програму “Аполлон”, головною метою якої була висадка людини на Місяць.

     Упершее це вдалося під час польоту космічного корабля “Апполон-11”, учасники якого досягли поверхні місячної поверхні 20 липня 1969 р. Першою людиною, яка cтупила на Місяць 21 липня 1969 р. о 3-й годині за Всесвітнім часом, став Нейл Армстронг (1930–2012 рр.). Відомими є його слова: “That’s one small step for a man, but one giant leap for mankind”. За 15 хвилин до нього приєднався Едвін Олдрин. Загалом же на Місяці побувало 12 осіб – учасників шести успішних польотів.

     Розробка іншої довготривалої програми “Спейс Шаттл” розпочалася ще до першого польоту людини в космос. Перший старт корабля “Колумбія” відбувся 12 квітня 1981 р. – у 20-у річницю польоту Ю. Гагаріна. Перехід на використання кораблів багаторазового колристування насамперед був зумовлений величезною вартістю пілотованих польотів, адже після польоту від величезного корабля залишався лише один спускаємий модуль.

     За період реалізації програми, яка тривала 30 років по липень 2011 р., було виконано 135 польотів, Загалом в космосі побувало 5 шаттлів: найбільше – 39 разів “Дискавері”, найменше – 10 разів – “Челленджер”.

     Контруктивно корабель складається з головного модуля, до якого прикріплений величезний паливний бак. У свою чергу, до цього баку  прикіплені два твердопаливні прискорювачі. На старті працюють як головні двигуни, так і прискорювачі. Потім прискорювачі відокремлюються і на парашутах спускаються в Атлантичний океан. Корабель продовжує розганятися за допомогою паливного бака, який видокремлюється, коли швидкість майже досягає орбітальної. За цим бак відокремлюється – його рештки падають в Індійський океан. Що ж до корабля, то він кілька днів (інколи до двох тижнів) перебуває на орбіті, а потім сідає на злітно-посадкову смугу, як звичайний літак.

     На жаль, історія програми “Спейс Шаттл” містить дві сумні події: у січні 1986 р. на старті зазнав катастрофи корабель “Челленджер”, а 1 лютого 2003 р. під час спуску – корабель “Колумбія”. В обох випадках загинуло по семеро осіб. Загибель “Челленджера” відбулася на очах мільйонів людей: багато хто бачив її на власні очі, інші по телевізору. Аварія сталася на 73-й секунді на висоті 14 км. У цей момент відбулася непередбачена руйнація одного з кріплень прискорювача, який за цим розвернувся навколо іншого кріплення, вдаривши при цьому по  паливному баку. 

     Третьою країною, яка здійснила запуск космонавта (в 2003 р.), став Китай.

     На сьогодні в космосі побувало понад 500 осіб, дехто – по кілька разів (до семи).

     Нині пілотовані дослідження космосу виконуються в основному на Міжнародній космічній станції, початок створення якої розпочався Росією в 1998 р. До МКС неодноразова пристиковувалися шаттли з космонавтами, оремими модулями та іншим корисним вантажем. Нині станція являє величезну і дуже складну конструкцію вагою понад 400 т. Програма МКС фінансується 15 країнами. 

     Окрім пілотованих, здійснюються і беспілотні польоти. До їх числа, окрім першого польоту супутника, належать дослідження Місяця, Венери, Марса та інших планет. У 1962 р. космічні апарати почали використовуватися для зв’язку. У 1973 р. у США було запущено автоматичну міжпланетну станцію (АМС) Піонер-10, якій уперше надано третю космічну швидкість. У 1983 р. вона вийшла за межі Сонячної системи. Останній сигнал від станції зафіксовано в 2003 р. У 1977 р. запущено дві міжпланетні АМС: Вояджер-1 та Вояджер-2. Обидві уже давно віддалилися на відстань понад 100 а.о., але досі продовжують функціонувати. Передали на Землю чудові фотознімки Юпітера, Сатурна, Нептуна та їх супутників.

     На початку 1990-х років виникла ідея щодо досліджень Плутона. У 1992 р. працівник НАСА задля дотримання протоколу подзвонив Клайду Томбо з проханням дозволити відвідати відкриту їм планету. Той, звісно, не заперечив, але сказав, що летіти доведеться дуже довго. У 2006 р. місія New Horizons стартувала. Очікується, що АМС досягне найбільшого зближення з Плутоном у 2015 р. 

     У 1973 р. у США було ініційовано систему глобального позиціюнування, до складу якої належить низка супутників, які перебувають на чітко розрахованій орбіті. Цн дало змогу на початку 90-х років ХХ ст. запрацювати системі GPS.

     Останнім часом значну увагу почали приділяти Марсу, до якого направлено кілька марсоходів. Так, наприкінці 2011 р. до планети було направлено марсохід “Кьюріосіті”, який досяг поверхні у серпні 2012 р. Являє собою пересувну лабораторію, що здатна робити аналізи грунту, взятого при бурінні. 

     Наприкінці ХХ ст. з’явилося поняття космічного туризму. На сьогодні в космосі побувало близько 10 осіб, а Чарльз Сімоні навіть двічі.

     У світі та в Україні створено чимало космічних музеїв. В Україні вони створені в Житомирі – баьківщині С.П. Корольова, в Києві – в одному з корпусів НТУ “КПІ”. У Москві функціонує Меморіальний музей космонавтики, у Вашінгтоні – Національний музей авіації та космонавтики.

Обертання Землі навколо Сонця та своєї осі

     Відомо, що Земля обертається не лише навколо Сонця, а й навколо своєї осі. Основні закони обертання тіл навколо Сонця були відкрито Кеплером на початку XVII ст. Законів загалом три, з яких особливої уваги потребують перші два.

     За першим законом, планети обертаються навколо Сонця по еліпсу, в одному з фокусів якого розташоване Сонце. Отже, згідно з першим законом, Земля обертається навколо Сонця не по колу, а по еліпсу. Це означає, що вона буває то ближче, то далі від Сонця. Середня відстань становить 149,6 млн км. У перигелії (найближча точка) Сонце перебуває на відстані 147,1 млн км, в афелії (найвіддаленіша точка) – на відстані 152,1 млн км. Зрозуміло, що кількість тепла, яку отримує Земля в різний час неоднакова – відмінність становить 7%. Найближче до Сонця Земля перебуває 3 січня, найдалі – 4 липня. Звернімо увагу на те, що 3 січня – це майже середина зими в північній півкулі. Це одна з причин того, що зима в північній півкулі не така холодна, як у південній.

     Вартим уваги є й другий закон: радіус-вектор планети за однакові проміжки часу описує рівні площі. Це означає, що чим ближче планета (зокрема Земля) перебуває від Сонця, тим швидше вона рухається і, навпаки. Оскільки в січні Земля перебуває ближче до Сонця, ніж у липні, це означає, що зима у північній півкулі коротша, ніж у південній. Так справді і є. Це зумовлює певні відмінності у кліматі півкуль.

     Земля обертається навколо Сонця, перебуваючи у певній уявній площині. Вісь її власного обертання навколо осі нахилена до площини орбіти під кутом 66⁰ 33^I (заокруглено 66,5⁰). 21–22 червня найбільше обернута до Сонця північна півкуля, за півроку – 21–22 грудня – південна. Для мешканців північної півкулі ці дати є днями літнього і зимового сонцестояння. 20–21 березня і 22–23 вересня відмінностей у кутах нахилу немає. Відповідно ці дні у північній півкулі називають днями весняного та осіннього рівнодення.

     У свою чергу, існування певного нахилу вісі Землі до площини орбіти визначає різну висоту стояння Сонця над горизонтом і тривалість дня. Так, 21–22 червня, коли в північній півкулі Сонце піднімається найвище, опівдні на широті північного тропіка (23,5⁰) воно опиняється в зеніті. Півнішніше його висота меншає, але навіть на широті 66,5⁰ (полярне коло) піднімається до висоти 23,5⁰. Якщо Київ розташований на широті 50,5⁰ і відстоїть від тропіка на 27⁰, це визначає найбільшу висоту стояння Сонця – 63⁰. За півроку – 21–22 грудня найвища висота лише 16⁰.   

     Істотно різна висота стояння Сонця над обрієм є головною причиною змін пір року. 

     Якщо розрахувати час між 20–21 березня і 22–23 вересня, отримаємо, що він становить 186 діб, а від 23 вересня до 21 березня – 179 діб. Ця відмінність зумовлена дією другого закону Кеплера. У липні та в інші суміжні місяці року Земля рухається повільніше. Отже, для подолання однакової відстані їй потрібно більше часу.

     Насправді земна вісь протягом 26 тис. років робить повний цикл обертання. 13 тис. років тому більше тепла в червні отримувала не північна півкуля, а південна. Різною була й кількість тепла, що отримувалася різними півкулями. Це є чинником того, що клімат на Землі зазнає періодичних змін. 13 тис. років у північній півкулі почалося значне потепління – руйнування зледеніння.

     Додамо, що якщо нині вісь обертання Землі проходить біля Полярної зірки, то за кілька тисяч років люди будуть орієнтуватися зовсім на іншу зірку. 

     У різні сезони великою є й відмінність тривалості дня і ночі. У цілому за рік ця тривалість ніби має бути однаковою, але насправді тривалість дня всюди трохи більша. Це пояснюється тим, що Сонце не є точкою, а займає на небі певний простір (0,5⁰). Інший чинник – рефрація (заломлення) променів при їх переході з менш до більш щільного середовища.

     Якщо в Києві середня за рік тривалість сонячного сяйва становить 12 годин (насправді трохи більше), то у день літнього сонцестояння вона сягає 16 год 27 хвилин, а зимового – лише 8 год. У день весняного рівнодення (21 березня) тривалість дня становить 12 год 13 хв, 23 вересня – 12 год 08 хв. В інші дні тривалість дня є такою: 1 січня – 8 год 5 хв, 1 лютого – 9 год 16 хв, 1 березня – 10 год 59 хв, 1 квітня – 12 год 57 хв., 1 травня – 14 год. 45 хв., 1 червня – 16 год, 09 хв, 1 липня – 16 год. 22 хв, 1 серпня – 15 год.16 хв, 1 вересня – 13 год, 29 хв., 1 жовтня – 11 год, 38 хв, 1 листопада – 9 год, 44 хв, 1 грудня – 8 год 20 хв.

     У теплу пору року тривалість дня з наближенням до полюса зростає (є більшою, ніж у Києві), у холодну – зменшується (є меншою, ніж у Києві). Так, у Санкт-Петербурзі зимовий день дуже короткий. Натомість влітку Сонце заходить лише на кілька годин. При цьому небо залишається досить світлим.

     Дехто думає, що білі ночі – явище, що спостерігається суто в місті на Неві. Насправді, це стосується будь-якої місцевості у високих широтах.

     На полюсах тривалість світлового дня є трохи більшою ніж півроку. Він починається на кілька днів раніше дня весняного рівнодення і закінчується пізніше дня осіннього рівнодення. Відповідно тривалість полярної ночі менша за тривалість полярного дня (приблизно на тиждень).      

     Врахування цих особливостей обов'язкове у туризмі. Узимку, насамперед у високих широтах, Сонце або зовсім не сходить (за полярним колом), або сходить на короткий час. Так, пропозиція зустріти Новий рік у Лапландії (північ Фінляндії) фактично означає провести весь час у темряві. Причому тур у Лапландію не дешевий – понад тисячу євро.