Как древние народы представляли себе форму Земли? Какие доказательства подтверждают шарообразную форму Земли? Почему глобус называют точной моделью Земли?
1. Земля - шарообразное тело. Размеры Земли. Доказательством шарообразности Земли являются космические фотосъемки (рис. 7). Однако люди не сразу пришли к такому выводу. Понятие о форме и размерах Земли формировалось веками. Древние народы считали, что Земля плоская. Однако дальнейшие наблюдения показали, что Земля имеет другую форму. Затем возникло мнение о дискообразной выпуклой форме поверхности Земли.
Рис. 7. Космический снимок Земли.
В результате наблюдений у древнегреческих ученых возникла гипотеза о шарообразной форме Земли. (Какие наблюдения навели их на эту мысль?) Однако это мнение не сразу было принято. В конце средних веков, после кругосветных путешествий, было доказано, что Земля имеет шарообразную форму. Во время различных измерительных работ были определены длина меридиана и диаметр Земли. Но точными измерениями земной поверхности было установлено, что форма нашей планеты несколько отличается от шара. Полярный радиус Земли короче экваториального примерно на 21 км.
Это небольшая величина по сравнению со всем размером Земли. Поэтому стали считать, что Земля - шар средним радиусом 6371 км и длиной экватора 40 000 км.
По этому поводу возникает законный вопрос: «Почему мы не замечаем шарообразную форму Земли?» Причиной этому является то, что наблюдатель на открытой местности может видеть вокруг себя только очень малую часть земной поверхности (4-5 км). Поэтому на первый взгляд она нам кажется плоской.
2. Значение шарообразной формы Земли. Так как Земля круглая, то солнечные лучи по ней распределяются неравномерно. А на поверхность земного шара солнечные лучи падают под различным углом (рис. 8).
Рис. 8. Падение солнечных лучей на Землю под различным углом.
Вспомните, как падают солнечные лучи в полдень, утром и вечером? В какое время падают отвесно? Соответственно этому, как распределяется тепло по поверхности Земли?
В соответствии с тем, как изменяется угол падения солнечных лучей от экватора к полюсам, в таком же направлении изменяется и получаемое земной поверхностью от Солнца количество тепла. Чем больше угол падения солнечных лучей, тем больше нагревается поверхность Земли. Поэтому на экваторе так жарко. По мере уменьшения к полюсам угла падения солнечных лучей уменьшается количество получаемого тепла.
Знание формы и размеров Земли необходимо также для создания точной ее карты. В настоящее время такие точные измерения получают с помощью спутников Земли.
1. Почему древние люди считали Землю плоской?
2. Каковы величины радиуса и экватора земного шара?
3. Почему не заметна шарообразность Земли?
4. Каково географическое значение шарообразной формы Земли?
5*. Есть ли на земном шаре места, где от прямостоящего предмета не падает тень?
Какова форма Земли. Сейчас даже первокласс-ники знают, что Земля имеет форму шара. Но в про-шлом однозначного ответа на этот вопрос не было. В Древней Индии, например, Землю представляли в виде плоского дис-ка, лежащего на спинах слонов (рис. 79). Некоторые народы Америки и Японии были убеждены, что Земля — это полый (пустой) куб. Наиболее распространённым было представление, что Земля плоская.
Но даже до нашей эры учёных не удов-летворяли представления о Земле, грани-чащие с фантастикой.
Доказательства шарообразности Земли. В древ-ности учёные размышляли над многими «почему?». Почему корабль, удаляясь от берега, постепенно исче-зает из виду? Почему наш взгляд ограничивает линия горизонта? Почему с высотой горизонт расширяется?
На рис. 80 видно, как постепенно исчезает за кюри зонтом корабль, который отдаляется, и как Постепенно он появляется при приближении. Если бы наша планета была плоской, то в ясную погоду в подзорную трубу можно было бы увидеть корабль шолностью. Но незаметный для глаза изгиб поверх-ности Земли рано или поздно приводит к тому, что корабль на море исчезает из виду.
Рис. 80. Доказательства шарообразности Земли
Доказательством шарообразности Зем-ли является также округлая тень, которую отбрасывает наша планета на Луну. Эту тень люди видят в период лунных затмений (рис. 80). Ни цилиндр, ни куб, ни любая дру-гая форма не дают круглой тени. Таким образом, доказывали шарообразность Земли ещё 2500 лет тому назад древнегреческие учёные. Неоспоримые же доказательства круглой формы нашей планеты человечество получи-ло с началом полётов в космос (рис. 81).
По современным данным Земля имеет форму шара, несколько сплюснутого с полюсов. Материал с сайта
Действительно ли Земля круглая? Оказывается, в современную эпоху развития естественных наук утвердительный ответ будет уже не совсем точным. Так же можно говорить, что и яблоко круглое. Хотя на самом деле круглым оно никогда не бывает. Современные расчёты показывают, что форма Земли не шарообразная, а скорее овальная. Так, её экваториальный радиус составляет 6 378 км, а полярный радиус — 6 356 км.
Размеры Земли. Учёные опре-делили, что от центра Земли до её поверхности в среднем 6 370 км. Длина экватора — 40 000 км. Инте-ресно, что впервые вычислить раз-меры Земли удалось древнегрече-ским учёным ещё до нашей эры. По их расчётам, величина окружности, опоясывающей нашу планету по-середине (то есть экватора), состав-ляет 39 500 км. Как видим, это со-ответствует современным данным, полученным с помощью самых точ-ныхприборов (рис. 82).
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском
Земля, имея форму геоида – эквипотенциальной поверхности, сила тяжести к которой повсеместно направлена перпендикулярно, обладает неоднородностью физических свойств и дифференцированностью состава сферических оболочек: земной коры, мантии, внешнего и внутреннего ядра. Земная кора и верхняя часть верхней мантии, образующие твердую литосферу, подстилаются пластичной астеносферой, играющей важную роль в глубинных геологических процессах. Химический состав Земли близок к среднему химическому составу метеоритов, а состав сферических оболочек резко неоднороден и изменяется с глубиной.
Глава 1.
ФОРМА, РАЗМЕРЫ И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ
Форма и размеры земли
Земля одна из девяти планет, вращающихся вокруг Солнца. Первые представления о формах и размерах Земли появились еще в глубокой древности. Античные мыслители (Пифагор – V в. до н.э., Аристотель – III в. до н.э. и др.) высказывали мысль, что наша планета имеет шарообразную форму.
Геодезические и астрономические исследования последующих столетий дали возможность судить о действительной форме Земли и ее размерах. Известно, что формирование Земли происходило под действием двух сил - силы взаимного притяжения частиц ее массы и центробежной силы, обусловленной вращением планеты вокруг своей оси. Равнодействующей обеих названных сил является сила тяжести, выражаемая в ускорении, которое приобретает каждое тело, находящееся у поверхности Земли. На рубеже XVII и XVIII вв. впервые Ньютон теоретически обосновал
положение о том, что под воздействием силы тяжести Земля должна иметь сжатие в направлении оси вращения и, следовательно, ее форма представляет эллипсоид вращения или сфероид. Степень сжатия зависит от угловой скорости вращения. Чем быстрее вращается тело, тем больше оно сплющивается у полюсов. На рис. 1.1, изображающем эллипсоид вращения, выражена большая экваториальная ось (ЗОВ) и малая полярная ось (СОЮ).
Величины а = ЗОВ/2 и в = СОЮ/2 соответствуют полуосям эллипсоида. Сжатие эллипсоида будет выражено (а - в)/а. Разница полярного и экваториального радиусов составляет 21 км. Детальными последующими измерениями, особенно новыми методами исследования с искусственных спутников, было показано, что Земля сжата не только на полюсах, но также несколько и по экватору (наибольший и наименьший радиусы по экватору отличаются на 210 м), т.е. Земля является не двухосным, а трехосным эллипсоидом. Кроме того, расчетами Т. Д. Жонгловича и С. И. Тропининой показана несиммет- ричность Земли по отношению к экватору: южный полюс расположен ближе к экватору, чем северный.
В связи с расчленением рельефа (наличием высоких гор и глубоких впадин) действительная форма Земли является более сложной, чем трехосный эллипсоид. Наиболее высокая точка на Земле - гора Джомолунгма в Гималаях - достигает высоты 8848м. Наибольшая глубина 11034 м обнаружена в Марианской впадине. Таким образом, наибольшая амплитуда рельефа земной поверхности составляет немногим менее 20 км. Учитывая эти особенности, немецкий физик Листинг в 1873 г. фигуру Земли назвал геоидом, что дословно обозначает "землеподобный".
Геоид – некоторая вообража-емая уровенная поверхность, которая определяется тем, что направление силы тяжести к ней всюду перпендикулярно. Эта поверхность совпадает с уровнем воды в Мировом океане, который мысленно проводится под континентами. Это та поверхность, от которой производится отсчет высот рельефа. Поверхность геоида приближается к поверхности трехосного эллипсоида, отклоняясь от него местами на величину 100–150 м (повышаясь на материках и понижаясь на океанах, рис. 1.2.), что, по-видимому, связано с плотностными неоднородностями масс в Земле и появляющимися из-за этого аномалиями силы тяжести.
Вряд ли нужно много писать о форме Земли. Всем ясно, что Земля представляет собой шар, слегка сплюснутый у полюсов, т. е. так называемый эллипсоид. Однако правильное, современное представление о форме и размерах Земли было достигнуто далеко не сразу и достигалось порою в тяжелой борьбе науки с религией.
Греческий поэт Гомер (IX–VIII в. до н. э.) изображал Землю в виде круга, схваченного со всех сторон рекой Океаном, «которая катит свои могучие воды по ободу богатого щита»; такое изображение Земли было выгравировано, якобы, на щите мифического героя Ахиллеса. Философ Фалес (VI в. до н. э.) полагал, что Земля - шар, а его ученик Анаксимандр изображал Землю в виде цилиндра. Другие философы и ученые Древней Греции представляли Землю то в виде куба, то в виде лодки и т. д.; ученики Ксенофонта и Анаксимена считали, что Земля - очень высокая гора. Греческая мифология содержит легенду о том, как Зевс, желая определить размеры Земли, выпустил одновременно двух орлов, одного на запад, другого на восток: они встретились в городе Дельфах; это называлось «обнаружение Земли путем слета двух орлов».
На протяжении ряда веков, через дебри схоластики и религии средневековья, пробивала себе путь истина.
Еще совсем недавно, в 1862 г., немецкий ученый П. Иоселиани, определяя «глубину толстоты земного шара», получил 4536,8 км , что в 1 1 / 2 раза меньше действительной величины. Трудно поверить, но еще в 1876 г. в Петербурге была издана брошюра под названием: «Земля неподвижна, популярная лекция, доказывающая, что земной шар не вращается ни около оси, ни около Солнца. Читана в Берлине, доктором Шепфером. Перевод с немецкого Н. Соловьева. Издание 2-е, исправленное». Мы не будем останавливаться на подобных заблуждениях, и не будем касаться истории вопроса. Рассмотрим сведения, более существенные для нас в данном случае.
В 1841 г. немецкий астроном Ф. Бессель, используя градусные измерения, вычислил радиус Земли и ее сжатие у полюсов, т. е. получил цифры, характеризующие основные элементы земного эллипсоида. Результат был настолько точным, что эти цифры использовались при различных геодезических исследованиях, в картографии и т. п. в течение 100 лет.
Однако за последние десятилетия накопился огромный материал; появилась возможность уточнить прежние данные о форме и размерах Земли. К тридцатым годам была выполнена работа по пересмотру всех новых данных, и в 1936 г. советский ученый Ф. Н. Красовский опубликовал новые цифры, характеризующие размеры земного эллипсоида еще точнее.
Эллипсоид Ф. Н. Красовского имеет следующие размеры (рис. 3): большая полуось, т. е. расстояние от центра Земли до экватора, равна 6 378 254 метрам; малая полуось, т. е расстояние от центра Земли до одного из полюсов равна 6 356 863 метрам. Таким образом полярный радиус (от центра к полюсу) короче экваториального радиуса (от центра к экватору) приблизительно на 21 км . Отсюда следует, что Земля действительно эллипсоид вращения, т. е. шар, сплюснутый, хотя и очень незначительно, у полюсов. Величина сжатия, вызванного вращением Земли вокруг своей оси, равна 1: 298,3. На школьном глобусе разница в длине экваториального и полярного диаметров равна всего лишь 0,5 мм , т. е. практически незаметна.
Итак, в первом, и достаточно хорошем, приближении Земля должна быть принята за эллипсоид вращения, элементы которого опубликованы в 1936 г. и которые приняты в Советском Союзе в качестве официальных, т. е. обязательных для использования во всех специальных работах.
Рис. 3. Земля - эллипсоид вращения;
а - большая полуось; с - малая полуось.
Однако геодезисты нередко нуждаются в измерениях еще большей точности, и тогда для изображения формы Земли они пользуются не эллипсоидом, а другой фигурой, так называемым геоидом. Геоид несколько ближе к истинной фигуре Земли, со всеми ее возвышенностями и впадинами, чем эллипсоид, и представляет фигуру, весьма сложную по виду. Наконец, теперь выяснено, что и экватор Земли не является окружностью; скорее это эллипс, т. е. окружность, слегка сжатая. Приходится считать также, что северное и южное полушария, как показал русский ученый А. А. Иванов, не вполне симметричны относительно плоскости экватора.
В заключение приведем некоторые цифры, характеризующие размеры земного шара:
Экваториальный диаметр = 12 756,5 километра
Полярный диаметр = 12 713,7 километра
Длина окружности меридиана = 40 008,6 километра
Длина окружности экватора = 40 075,7 километра
Поверхность Земли = 510 миллионам квадратных километров
Объем Земли = 1080 миллиардам кубических километров
Определить реальный размер Земли пытались еще древние греки. Но сделать это с большой точностью удалось только с началом космической эры. Хотя надо сказать, что великие ученые - Исаак Ньютон, Иоганн Кеплер, Тихо Браге использовали выведенные ими законы и формулы для вычисления размеров небесных тел, и довольно успешно. И хотя человек заселил всю планету, далеко не каждый знает, каков размер Земли.
Форма, движение и размеры Земли
Более всего Земля напоминает эллипсоид, слегка сплюснутый на обоих полюсах и несколько растянутый по экватору. Какого размера Земля? Ее радиус в среднем составляет 6371 километр.
Земной шар движется по круговой орбите вокруг Солнца, что является идеальным для существования жизни. Полный оборот вокруг родной звезды наша планета совершает за 365,24 суток. Уникальный наклон оси земного шара к плоскости эклиптики и скорость его обращения вокруг светила оказывают решающее влияние на климат Земли - благодаря этому существуют времена года. Вращение же вокруг оси определяет идеальное соотношение дня и ночи. С течением времени движение планеты вокруг своей оси замедляется. Конечно, относительно продолжительности жизни человека оно незначительно, но по вселенским меркам это происходит довольно быстро - на 0,0015 секунды каждое столетие.
Размер Земли очень велик - ее площадь более 510 млн квадратных километров. Почти 71 процент всей поверхности занимают океаны. Средняя толща водных просторов - 3,8 км, а самое глубокое место - 11,022 километра. Суша поделена на острова и шесть материков. Наибольшая высота суши - 8 километров 848 метров. Причем обе эти крайности находятся в Азиатско-Тихоокеанском регионе.
Гористая местность составляет более трети всей поверхности суши. Двадцать процентов занимает пустыня.
Возникновение планеты
Согласно современным представлениям, Земля образовалась около 4,6-4,7 миллиарда лет назад. Сначала это было протопланетное облако, которое оказалось захвачено солнечным притяжением. Самые первые горные породы "созревали" почти 200 миллионов лет. Современный размер Земли сформировался порядка 3,5 миллиарда лет назад. Примерно к этому времени сложились условия для зарождения жизни. Человек как отдельный вид появился на Земле всего 500 тысяч лет назад.
Спутник
Земля, в отличие от других планет нашей системы, имеет всего один естественный спутник. Размер Земли позволяет Луне совершить полный оборот за 27,32166 суток. Наш спутник имеет шарообразную форму. Приливные силы Земли за прошедшие тысячелетия остановили его вращение вокруг собственной оси. Размер Луны и Земли раньше считали одинаковым, но теперь мы знаем - наша планета почти в 81 раз больше Луны. Плотность спутника также значительно меньше.
Существует несколько теорий возникновения спутника. Одна из их утверждает, что центробежные силы зарождающейся полужидкой Земли выбросили из нее часть земного вещества, которая, благодаря воздействию магнитных и гравитационных полей, не смогла улететь в космос и осталась вращаться вокруг Земли, с течением времени приобретая свою форму.
Другие ученые считают, что формирование Луны произошло без какого-либо "вмешательства" Земли. В спутник она превратилась гораздо позднее, когда попала под действие планетарной гравитации.
Третья же теория говорит о том, что Луна и Земля зародились одновременно, из одного и того же протопланетного облака. Полностью ни одна из существующих теорий не может объяснить существование Луны. Противоречия и подтверждения имеет каждая из них, но четкого ответа на данный момент не существует.
Тем не менее наиболее распространенная версия - Луна возникла в результате столкновения не до конца сформированной Земли с огромным небесным телом, имеющим размеры никак не меньше Марса.
Внутреннее строение
В исследовании внутреннего строения земного шара большую роль играют сейсмические методы. Эти исследования дают основание разделить Землю на несколько зон: ядро, земную кору и ее мантию. С внешней стороны находится кора - ее толщина достигает 35 километров. Она разделяется на два основных типа: океаническую и континентальную. На границе суши и океана формируется промежуточный тип коры. Толщина ее варьируется от 10 километров на дне морей до материковой части, кора которой толще в десятки раз.
Множество различных элементов, из которых состоит Земля, радиоактивны. При их распаде происходит выделение огромного количества тепла. В центре планеты температура достигает пяти тысяч градусов Цельсия. Самая же высокая температура на поверхности зарегистрирована в районах Африки - +60 о C. Минимальная - минус 90 о - в Антарктиде.
Современность
Размер планеты Земля - практически единственный показатель, который не поддается влиянию человеческой деятельности. На био- и геосферу человек оказывает огромное воздействие. Сейчас силы ученых направлены на решение вопроса о том, как минимизировать давление цивилизации на естественный ход вещей.
Повышенные темпы роста численности человечества выдвинули на первый план проблемы адекватного природопользования и охраны природы.
Загрузка...
