Тема. Сонячна система.

 

На синьому нічному небі видно безліч зірок — і великих яскравих, і ледь помітних. Вздовж усього неба тягнеться світла смуга, яка складається з незліченної кількості зірок,— це частина зоряного утворення — Галактика. Сонце — найближча до нас зоря, яка входить до складу Галактики. Навколо Сонця обертаються планети. Разом з ним вони становлять Сонячну систему, до якої входять дев'ять відомих великих планет із супутниками, велика кількість малих планет — астероїдів, а також комети, метеорити і дрібні метеорні тіла. У деяких з великих планет є один або кілька супутників, які обертаються навколо планет. Одна з дев'яти великих планет— наша Земля, вона має одного супутника — Місяць.

Сонце — величезна розжарена газоподібна куля, найближча до нас зоря, джерело світла, тепла й життя в Сонячній системі. Діаметр Сонця—1,39 млн. км. Він у 109 раз більший від діаметра Землі, а маса становить 99,86% всієї маси Сонячної системи. Сонячна маса притягує планети, змушуючи їх рухатись навколо Сонця по е л і п ти ч н й х орбітах, подібних до кола. Усі планети рухаються в одній площині. .,•

Планети Меркурій, Венера, Земля і Марс належать до внутрішніх планет; Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон — до зовнішніх. Зовнішні планети відрізняються від планет внутрішньої групи великими розмірами, малою густиною, низькою температурою, швидким обертанням навколо осі і великою кількістю супутників (Юпітер має 13 супутників). Між орбітами Марса і Юпітера обертається велика кількість малих планет — астероїдів; вони невеликі за розмірами і кутастої форми. Найбільший астероїд (Церера) має діаметр близько 780 км.

Місяць — найближче до нас кулеподібне небесне тіло. Воно знаходиться на відстані 384 000 км від Землі. Діаметр Місяця в 4 рази менший від земного, а маса — в 81 раз менша, тому вага тіла на Місяці значно легша, ніж на Землі. Місяць завжди повернутий до нас одним боком. Це пояснюється тим, що час обертання Місяця навколо своєї осі збігається з повним обертом його навколо Землі. День на Місяці триває більше ніж два земних тижні, так само довго триває ніч.

На Місяці немає атмосфери, тому поверхневий шар удень нагрівається до +120°С, а вночі температура знижується до —170° С. На Місяці немає води і водяної пари, на ньому немає звуків.

Останніми роками багато зроблено у вивченні Місяця. Не раз побували на Місяці автоматичні станції й космічні кораблі. Завдяки численному фотографуванню видимого і невидимого боків Місяця вдалося скласти його карту. Нині за місячним глобусом можна вивчати поверхню Місяця так само, як на глобусі — поверхню Землі. Зразки місячного ґрунту, доставлені на Землю автоматичною станцією «Луна-24». У невеликий телескоп видно, що поверхня Місяця нерівна: темні плями, так звані «моря»,— це більш рівні низовинні простори. Більшу частину займають гористі (світліші) простори. Більшість гір — це кільцеві вали до кількох кілометрів заввишки, що оточують великі круглі рівнини — так звані цирки діаметром до 200 км. Кільцеві гори менших розмірів називають кратерами.

Місяць має величезний вплив на Землю. Він, притягуючи воду океанів і морів, викликає явища припливів і відпливів. Місяць освітлює нашу Землю вночі, світячись відбитим від Сонця світлом.

Комети — небесні тіла, які обертаються навколо Сонця по дуже витягнутих орбітах, їх можна бачити тільки в міру наближення до Сонця. Густина комет незначна, періоди обертання різні. Наприклад, комету Галлея спостерігали останнього разу в 1910 p.; наступне її наближення до Сонця очікується в 1985— 1986 роках.

Метеори — залишки комет, невеликі шматки твердої речовини, які видно лише в момент випаровування, коли вони, влітаючи в земну атмосферу, нагріваються і згоряють. Розпечені гази, залишені метеорним тілом, утворюють на небі світний слід протягом 1—2 секунд на висоті 50—100 км від земної поверхні. В середньому на Землю випадає близько 10 т метеорної речовини за добу.

Метеорити. Більші метеорні тіла не встигають цілком випаруватися в атмосфері і падають на Землю у вигляді метеоритів. Наприклад, великий метеорит упав на землю ЗО червня 1908 р. у басейні річки Підкам'яної Тунгуски.

Метеорити бувають кам'яні і залізні. Хімічний склад їх не відрізняється від наших земних тіл. Це свідчить про матеріальну єдність Всесвіту.

 

Форма Землі. Обертання Землі навколо осі.

 

Форма Землі. Довго люди не знали, яку форму має Земля. Багато хто вважав її плоским тілом. Ідея кулястості Землі виникла в результаті висновків великого стародавнього вченого Піфагора, який жив у VI ст. до н. е. У IV ст. до н. е. старогрецький учений Аристотель навів перші докази кулястості Землі. Він звернув увагу, що тінь Землі під час місячних затемнень завжди кругла. Кругла тінь може бути тільки від кулястих предметів. В подальшому було наведено такі докази, як кругла форма горизонту всюди на земній поверхні, розширення дальності видимого горизонту з підняттям угору, зміна висоти зір і сузір'їв над горизонтом під час руху по меридіану.

З початку XVI ст. - одним із доказів кулястості Землі вважали кругосвітні подорожі, хоч можна було б об'їхати навколо Землі й тоді, коли б вона мала форму конуса або циліндра. У XX ст. польоти на літаках у різних напрямах переконали людей, що Земля — велика куля. За останні двадцять років Землю сфотографували космонавти і автоматичні прилади на штучних супутниках Землі. На фотографіях чітко видно, що Земля має форму кулі.

Насправді Земля — не ідеальна куля. Вона дещо стиснута біля полюсів. Причому Північний полюс знаходиться вище, ніж Південний; таку форму називають кардіоїдою.

Кулястість Землі має величезний вплив на її природу. По-перше, сонячне проміння на кулясту поверхню падає на різній широті під різними кутами, тому нагрівання поверхні зменшується від екватора до полюсів. Це дає підставу поділити Землю на теплові пояси: жаркий, два помірних і два холодних.

По-друге, кулястість Землі зумовлює зональність клімату, ґрунтів, рослинності і тваринного світу.

Обертання Землі навколо осі.

 

 Земля не буває в нерухомому стані. Вона рухається навколо Сонця і навколо своєї уявної осі.

Довго люди вважали Землю нерухомим тілом, яке нібито знаходиться в центрі Всесвіту, а навколо нього обертаються Сонце і зорі. Насправді ж спостерігачеві лише здається, що Земля нерухома, а Сонце і весь небозвід рухаються навколо неї.

У XVI ст. великий польський учений М. Копернік довів, що видимий рух небесних світил уявний, а Земля обертається навколо осі і в той же час рухається навколо Сонця.

Величезне відкриття Коперніка змінило погляди на рух небесних тіл і правильно пояснило їх. Щоденний схід і захід Сонця Копернік пояснив тим, що Земля разом з нами протягом доби (23 години 56 хвилин 4,1 секунди) здійснює один оберт навколо земної осі — з заходу на схід. Земною віссю вважається уявна пряма лінія, навколо якої обертається Земля.

Земна вісь перетинається з земною поверхнею вдвох точках, які називають полюсами: Північним і Південним. Кожна точка Землі протягом доби описує коло. Поблизу полюсів кола невеликі, а чим далі від них, тим кола стають більшими.

Лінію, яка знаходиться на однаковій відстані від полюсів, називають екватором. Площина екватора перпендикулярна до земної осі і ділить Землю на дві півкулі: північну і південну. На глобусі і карті екватор зображують у вигляді лінії. Лінії, нанесені паралельно до екватора, називають паралелями. На глобусі і карті наносять ще колові лінії, які проходять через полюси, їх називають меридіанами. В результаті на глобусі і карті утворюється градусна сітка. По ній визначають положення місць на Землі.

 

Докази обертання Землі навколо своєї осі.

 

1. Відхилення падаючих тіл на схід. З' фізики відомо, що всяке тіло падає по прямовисній лінії. Проводили численні досліди, і щоразу виявлялося, що падаюче тіло відхилялося від виска на схід. Справа в тому, що при обертанні Землі навколо осі тіла на висоті рухаються з більшою швидкістю, ніж на поверхні Землі. При падінні вони зберігають за інерцією початкову швидкість і в результаті наче переганяють точки, які знаходяться на поверхні, тим самим відхиляючись від прямовисної лінії на схід, тому що Земля обертається з заходу на схід.

2. Дослід з маятником Ф у к о. Французький учений Фуко проробив дослід з маятником, який гойдається. З фізики відомо, що маятник, гойдаючись, зберігає площину гойдання, якщо на нього не діє ніяка інша сила, крім сили ваги. На довгому шнурі Фуко підвішував вантаж, під ним розміщував горизонтальний круг, поділений на градуси. Виводив маятник із стану спокою, надаючи його гойданню напряму вздовж меридіана. Через деякий час площина гойдання маятника уже не збігалася з напрямом північ — південь. Чому? А тому, що під маятником змінювалось положення градуйованого круга, який переміщувався на схід в результаті обертання Землі навколо осі. Спостерігачеві ж здавалося, що змінилась площина гойдання маятника.

Отже, уявна зміна площини гойдання маятника е. ще одним доказом обертання Землі навколо своєї осі.

3. Сплюснутість Землі біля полюсів пояснюється відцентровою, силою, яка виникає тільки в результаті обертання.

 

Наслідки обертання Землі навколо осі.

 

Зміна дня і ночі. Непрозора земна куля не може бути освітлена одним джерелом світла — Сонцем з різних боків, тому на освітленому боці буває день, а на неосвітленому — ніч. Внаслідок того, що Земля обертається навколо осі, відбувається зміна дня і ночі.

Усі тіла, які рухаються по горизонталі, відхиляються в північній півкулі праворуч, а в південній — ліворуч відносно спостерігача, який дивиться в бік руху. Відхиляюча сила обертання Землі проявляється в багатьох процесах: змінює напрями повітряних мас, морських течій при їх переміщенні. З цієї причини підмиваються праві береги річок у північній півкулі Землі, а ліві — в південній.

Припливи і відпливи у водах морів та океанів утворюються в результаті притягання Місяцем і Сонцем води на Землі, яка обертається; зміна їх — наслідок обертання Землі навколо осі.

Рух Землі навколо Сонця.

 

Обертаючись навколо своєї осі, Земля разом з тим рухається навколо Сонця із швидкістю близько ЗО км/с. При такій великій швидкості вона здійснює повний оберт навколо Сонця протягом 365 діб 5 годин 48 хвилин 46 секунд, проходячи за цей час 937 млн. км. Шлях, по якому Земля обертається навколо Сонця, називають орбітою. Орбіта являє собою замкнену-криву, яка має форму еліпса (овала).

Земна вісь нахилена до площин й орбіти під кутом 66°30'. Під час руху Земля зберігає кут нахилу осі до площини орбіти, внаслідок чого на північну й південну півкулі одночасно припадає неоднакова кількість світла і тепла. В результаті відбувається зміна пір року.

Якщо б земна вісь не мала нахилу, тобто була б перпендикулярна до площини орбіти, то кут нахилу сонячного проміння протягом року в будь-якій точці не змінювався б, день дорівнював би ночі повсюдно, кожна паралель діставала б однакову кількість тепла від Сонця протягом року. Не було б зміни пір року, нагрівання Землі сонячним промінням поступово зменшувалось би від екватора до полюсів, у кожній місцевості протягом року температура не змінювалася б.

В дійсності ж екватор Землі нахилений до орбіти під кутом 23°27'. Тому сонячне проміння протягом року по-різному освітлює північну і південну півкулі. На Землі відбуваються сезонні зміни в природі. Пори року в північній і південній півкулях настають у різні календарні строки.

Розглянемо зміну пір року, використовуючи прилад телурій. Поставимо прилад у положення 22 червня, найдовшого дня в північній півкулі — дня літнього сонцестояння. У цей час північна півкуля нахилена до Сонця. При такому положенні Землі північна півкуля найбільше освітлена, сонячне проміння приносить сюди більше тепла: в північній півкулі — літо, в південній півкулі — зима.

Земля продовжує рухатися по орбіті; минають липень, серпень, вересень. 23 вересня лінія, яка відокремлює освітлену півкулю від неосвітленої, проходить через полюси. В цей момент на всій Землі день дорівнює ночі. Це день осіннього рівнодення.

23 вересня в північній півкулі починається астрономічна осінь, в південній — весна.

Продовжуючи свій шлях по орбіті, Земля дедалі більше повертається до Сонця своєю південною півкулею. Минають жовтень, листопад, грудень. 22 грудня — день зимового сонцестояння. У північній півкулі це найкоротший день, тут починається астрономічна зима. Сонячне проміння мало приносить тепла. Сонце низько над лінією горизонту. У південній півкулі в цей час починається астрономічне літо.

Минають січень, лютий, березень. 21 березня знову умовна лінія, яка відокремлює освітлену півкулю від неосвітленої, проходить через полюси. День скрізь дорівнює ночі — це день весняного рівнодення. У північній півкулі починається астрономічна в е с н а, а в південній — осінь.

Нахил земної осі до площини орбіти визначає тривалість дня і ночі. Тривалість дня залежить від широти місця. У північній півкулі на північ від Північного полярного кола до полюса тривалість полярного дня збільшується до 6 місяців. На південь від полярного кола в напрямі до екватора тривалість дня зменшується, а на екваторі вона становить протягом усього року 12 годин.

Взимку спостерігається зовсім інше. За полярним колом збільшується тривалість полярної ночі на полюсі до 6 місяців, на південь від полярного кола ніч зменшується до 12 годин на екваторі. У південній півкулі за Південним полярним колом найбільша тривалість дня (на полюсі — до 6 місяців).

Таким чином, завдяки руху Землі навколо Сонця і незмінному нахилу земної осі до площини орбіти відбувається зміна пір року і зміна тривалості дня і ночі. Тільки на екваторі протягом усього року день дорівнює ночі.

21 березня і 23 вересня Сонце знаходиться в зеніті над екватором. Сонячне проміння опівдні падає прямовисно над екватором, на північ і південь кут падіння його зменшується, тіньова лінія проходить через полюси, тому на всіх широтах день дорівнює ночі.

22 червня опівдні Сонце стоїть у зеніті на паралелі 23° 27' пн. ш. Цю паралель називають Північним тропіком. Над поверхнею на північ під 66°33' пн. ш. 22 червня Сонце не заходить за горизонт, тобто день становить 24 години. Цю паралель називають Північним полярним к о л ом. Поверхня на південь від 66° 33' пд. ш. зовсім не освітлюється Сонцем — там полярна ніч. Цю паралель називають Південним полярним колом. 22 грудня Сонце опівдні знаходиться в зеніті над паралеллю 23° 27' пд. ш., яку називають Південним тропіком. У цей час на північ від Північного полярного кола буває полярна ніч, а на південь від Південного полярного кола— полярний день.

Сонце буває в зеніті двічі на рік над екватором і по одному разу на рік над Північним і Південним тропіками.