Земля - планета и, как большинство крупных небесных тел, имеет шаровидную форму. Сегодня в этом никто не сомневается. Но к пониманию правильной формы Земли люди шли на протяжении тысячелетий. После первых космических полетов и фото Земли из космоса никаких сомнений в том, что она имеет шарообразную форму, не осталось.
Чтобы подтвердить шарообразности Земли, не обязательно осуществлять кругосветное путешествие или космический полет. Косвенными доказательствами могут быть форма горизонта на ровной открытой местности, вид корабля удаляется или приближается в море, форма Луны, видимый кругообразное движение Солнца по небосводу.
Так, наша планета - шар, но необычная. Измерения размеров Земли показали, что она немного сплюснутая у полюсов. Поверхность Земли не идеально ровная, на ней есть горы, равнины, впадины и поэтому форму Земли нельзя выразить геометрической фигурой. Ученые дали ей название геоида, что в переводе с греческого означает "землеподобную".
В космосе Земля не самое большое небесное тело. Однако размеры ее значительны.
Во многих древних народов существовали представления о том, что Земля плоская. Во времена Пифагора (VI в. До н. Э.) Стали предполагать, что Земля - шар. Первые доказательства шарообразности Земли принадлежат древнегреческом ученому Аристотелю (IV в. До н. Э.). Первым, кто определил размеры земного шара, был древнегреческий ученый Эратосфен (III-II вв. До н. Э.). Он определил длину дуги 1 ° меридиана и рассчитал длину всего круга Земли, равную почти 40 000 км. В период Средневековья вплоть до XV в. учение о шарообразности Земли отвергалось. В конце XV в. начинается период Великих географических открытий. X. Колумб был уверен, что Земля имеет форму шара. Он искал западный путь в Индию и открыл новый материк Америку (одна тысяча четыреста девяносто два). Фернан Магеллан и его спутники совершили первое кругосветное путешествие (1519-1522 гг.). Времени Землю стали изображать в виде объемной модели - глобуса. Первый известный нам глобус диаметром более 0,5 м был изготовлен немцем М. Бехаймом (1492). С развитием знаний о природе Земли представление о ее форме совершенствовались. Оказалось, что экваториальный радиус Земли на 21,4 км длиннее полярный. Более точно геометрическую форму Земли отражает геоида ("землеподобную").
Экваториальный радиус Земли равен 6378 км, а полярный радиус - около 6357 км. Длина окружности, проведенного через оба полюса, равна 40009 км, а длина экватора - 40076 км. Площадь поверхности Земли - 510 млн км2, из которых 149 млн км2 (29%) приходится на сушу и 361 млн км2 (71%) на поверхность Мирового океана. Шарообразная форма Земли обусловливает уменьшение угла падения солнечных лучей па земную поверхность в направлении от экватора к полюсам. Это приводит к перераспределению тепла на поверхности Земли и закономерной смене природных процессов и явлений в географической оболочке в направлении от экватора где полюсов. Размеры и масса Земли определяют такую силу земного притяжения, которая удерживает атмосферу определенного состава и гидросферу, без которых невозможна жизнь.
Географическое значение осевого вращения заключается прежде в том, что оно влияет на форму Земли. Сплюснутость Земли у полюсов является результатом ее вращения вокруг оси. Важным следствием суточного вращения Земли является отклонение движущихся тел горизонтально (ветров, морских течений и т.п.), от их первоначального направления: в Северном полушарии - вправо, в Южном - влево. Отклонения тел обусловлено действием силы инерции - силой Кориолиса. Результатом вращения Земли является смена дня и ночи, а значит и суточная ритмичность явлений и процессов в географической оболочке. Общеизвестный суточный ход температуры, дневной и ночной бризы т. Очень ярко выраженный суточный ритм живой природы. Шарообразная форма Земли и ее осевое вращение позволили получить на земной поверхности две условные неподвижные точки - полюса (точки, где воображаемая ось Земли пересекается с земной поверхностью).
Градусная сетка Земли образуется системой, меридианов и параллелей. Основой для ее построения является прежде всего географические полюса, которые служат точками отсчета. Воображаемые линии на земной поверхности, соединяющие полюса по кратчайшим расстоянием, называют меридианами. Длина 1 ° меридиана в среднем равна 111,1 км. Через сплюснутостью Земли она несколько больше у полюсов (111,7 км) и меньшей у экватора (110,6 км). Направление меридиана определяется полдень по кратчайшей тенью вертикальных предметов. На одинаковом расстоянии от обоих полюсов проводят воображаемую линию, которая разделяет Землю на два полушария - Северную и Южную - экватор. Параллели - это условные линии на поверхности Земли, проведенные параллельно экватору. Длина дуги 1 ° на экваторе составляет примерно 111 км, а с приближением к полюсам она уменьшается. Отображение градусной сетки Земли на глобусах и географических картах называют картографической сеткой. Градусная сетка позволяет определить местоположение любой точки на земной поверхности с помощью географических координат - широты и долготы.
Географическая широта - угол между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке. Иначе определяют широту как расстояние от экватора до любой точки на земной поверхности, выраженной в градусах. Меняется она от 0 ° (на экваторе) до 90 ° (на полюсах). При этом в Северном полушарии широта будет северной, а в Южном полушарии - южной. Все точки, расположенные на одной параллели, имеют одинаковую географическую широту. На глобусе параллели подписывают на нулевом и 180 ° меридианам, на картах - на боковых рамках. Географическая долгота - это двугранный угол, который образован плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. Иначе можно определить долготу как угловое расстояние точки от начального меридиана. Начального (нулевой) принято меридиан, проходящий через Ґринвицьку обсерваторию в пригороде Лондона. По направлению к востоку от начального меридиана долгота восточная, а на запад - западная. Она изменяется от 0 до 180 °. Все точки, расположенные на одном меридиане, имеют одинаковую долготу. На глобусе и картах полушарий меридианы подписываются на экваторе, на других картах - на верхней и нижней рамках.
Время на меридиане в конкретный момент называется местным. Местное время связано с географической долготой. Зная разницу местного времени двух пунктов на земной поверхности, можно найти разницу географических долгот, и наоборот. Поскольку за 24 часа Земля делает полный оборот, то за один час угол поворота составит 15 ° (360 °: 24 ч). Отсюда можно установить, что на 1 ° наша планета возвращается за 4 минуты (60 мин: 15 °). Этих данных достаточно, чтобы можно было определить точное время на любой долготе. Однако пользоваться местному времени в повседневной жизни неудобно. Поэтому был введен поясное время. Его использование было предложено еще в 1876 канадским инженером С. Флеминг, а впервые начали пользоваться поясному времени от 1883 в США. Уже в 1884 он был принят Международным астрономическим конгрессом. Поверхность земного шара условно была разделена на 24 часовых пояса протяженностью каждый 15 ° (1 ч) по долготе. В пределах каждого пояса устанавливался время отвечавший местном времени на среднем меридиане пояса. Отсчет времени было решено делать от Гринвичского меридиана, местное время на котором называют всемирным. Часовой пояс, посередине которого проходит этот меридиан, получил название нулевого. Другие пояса, до последнего 23-го, нумеруются в направлении с запада на восток от него. Начало нового времени отсчитывают от линии перемены дат, которая пространствами Тихого океана проходит по 180-му меридиану, а огибая заселенные участки суши, отклоняется от него в отдельных местах даже на 10 °. Пересекая линию перемены дат в направлении с запада на восток, необходимо вычесть один календарный день, а в обратном направлении - добавить. Итак, на земном шаре в один и тот же момент времени всегда существует две даты, которые разделены линией перемены дат.
Земля движется вокруг Солнца, как и все другие планеты. Орбита Земли имеет форму эллипса, который близок к кругу. Расстояние от Земли до Солнца меняется в течение года от 147 млн км - в перигелии (ближайшей к Солнцу точке орбиты) до 152 млн км - в афелии (отдаленной точке орбиты). Ближе всего к Солнцу Земля находится в январе, найденышей а ли - в июле. Земля движется по орбите с запада на восток со средней скоростью около ЗО км / с. Весь путь за год она проходит по 365диб 6 ч 9хв 9 с. Ось суточного вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты под углом 66 ° 33 '. В течение года, находясь в разных точках орбиты, она направлена в том же направлении ("смотрит" северным полюсом на Полярную звезду). Это приводит к важнейшим географических последствий - смены времен года и продолжительности дня и ночи на всех широтах, кроме экватора. Наклон земной оси к плоскости орбиты с сохранением ее ориентации в пространстве обусловливает различный угол падения солнечных лучей в разное время года. Это в свою очередь влечет различия в нагревании земной поверхности в зависимости от времени года, а также изменение продолжительности дня и ночи на всех широтах, кроме экватора.
Дважды в год солнечные лучи в полдень падают отвесно (Солнце находится в зените) на экваторе и низких (близких к экватору) широтах. Однако есть две параллели, на которых такое явление наблюдается только один день в году. Эти параллели называются тропиками. 22 июня, когда ось Земли северным концом наклонена к Солнцу, его лучи в полдень падают отвесно на параллели 23 ° 5 / с. ш., то есть на Северном тропика (тропика Рака). Этот день называют днем летнего солнцестояния. 22 декабря северный конец земной оси отвлеченный от Солнца, находящегося в зените на Южном тропика или тропика Козерога (23 ° 5 'ю. Ш.). Это день зимнего солнцестояния. 21 марта - в день весеннего равноденствия и 23 сентября - в день осеннего равноденствия плоскость, разделяющая освещенную и затемненную часть земного шара (терминатор), проходит через оба полюса и разделяет все параллели пополам. Солнце находится в зените над экватором. Северное и Южное полушария в эти дни одинаково освещены и получают одинаковое количество тепла, а всюду на Земле день равен ночи. Во все дни, кроме равноденствий, на всех широтах, кроме экватора, день и ночь меняют свою продолжительность в течение года. Между 66 ° 33 'с. ш. и 66 ° 33 ю. ш. в течение суток происходит смена дня и ночи. На параллели 66 ° 33 с. ш. в день летнего солнцестояния Солнце не зайдет, а зимнего - не сходит. Севернее оно может не заходить либо не восходить над горизонтом в течение нескольких суток, а на северном полюсе - почти полгода. Такую ночь или день продолжающихся более суток, называют полярными. А параллель 66 ° 33 'с. ш., которая разделяет часть полушария, где в течение года все суток имеют обычную ночь хотя и различной продолжительности, ночь и день, с той, где бывают полярные дни и ночи, называют Северным полярным кругом. На параллели 66 ° 33 ю. ш. (Южном полярном круге) полярный день и ночь также продолжаются только одни сутки, но это наблюдается соответственно в дни зимнего и летнего солнцестояния. С изменением высоты Солнца над горизонтом происходят смены времен года и сезонные изменения в природе. Они проявляются в изменении температур, влажности воздуха и других элементов погоды, в режиме водоемов, в жизни растений, животных и тому подобное. В результате наклона оси вращения к плоскости орбиты и годового движения на Земле образовалось пять поясов освещения, ограниченных тропиками и полярными кругами. Они отличаются высотой полуденного Солнца над горизонтом, продолжительностью дня, а соответственно и тепловыми условиями. Жаркий пояс, расположенный между Северным и Южным тропиками, занимает около 40% земной поверхности. Умеренные пояса (два) располагаются между тропиками и полярными кругами. Общая площадь умеренных поясов составляет 52% земной поверхности. Холодные пояса (два) - от полярных кругов к полюсам, общей площадью 8% земной поверхности.
Позже, в Древней Греции времен Гомера (IX-VIII вв. До н. Э.), Землю представляли слегка выпуклым диском, который со всех сторон омывается водами океана.
Земля, как и все планеты Солнечной системы, участвует одновременно в нескольких видах движения. Главными движениями Земли является суточное вращение вокруг своей воображаемой оси и годовое движение по орбите вокруг Солнца. Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток.
На широтах между полярными кругами и полюсами полярные дни и ночи длятся от нескольких месяцев до нескольких дней. Оставшуюся часть года там наблюдается обычная смена дня и ночи в течение суток. На широтах, близких к полярным кругов, летом наблюдаются так называемые белые ночи. Они светлыми за того, что заката после захода Солнца сразу переходит в рассвет перед его восходом.