Форма, размеры и движение Земли
История исследования формы (фигуры) и движений Земли. Понятие геоида как эквипотенциальной поверхности. Орбитальное движение и осевое вращение Земли, определение их скорости. Сила тяжести и ее потенциал. Нормальное гравитационное поле и его аномалии.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.10.2014 |
| Размер файла | 3,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Форма, размеры и движения Земли
- Форма и размеры Земли
- Орбитальное движение Земли и ее осевое вращение
- Орбитальное движение Земли
- Осевое вращение Земли
- Доказательства осевого вращения Земли
- Скорости осевого вращения и движения Земли
- Причины изменения скорости
- Геофизические следствия формы, размеров и движения Земли
- Гравитационное поле земли. Основные характеристики, их изменения по широте, глубине, высоте над поверхностью Земли. Гравитационные аномалии
- Список литературы
Форма, размеры и движения Земли
Исследования формы (фигуры) и движений Земли в прошлом способствовали открытию многих законов природы (расположение материков и океанов, смена времен года, дня и ночи и т.д.). Эти вопросы продолжают оставаться актуальными и в настоящее время. Для понимания многих закономерностей строения и состава геосфер, формирования климата и теплового баланса Земли и познания целого ряда других природных явлений планетарного масштаба важно иметь правильное представление о форме Земли, ее геометрических размерах и параметрах различных движений. Интерес к определению истинной формы Земли и ее размеров возрос также в связи с исследованиями космического пространства и планет Солнечной системы.
Форма и размеры Земли
Под формой Земли понимается форма не ее твердой оболочки со всеми горами и океаническими впадинами, а горизонтальной уровенной поверхности, совпадающей с уровнем океана, не возмущенным воздействием приливов и ветров, и мысленно продолженной под материки и острова.
Форма Земли интересовала ученых с древнейших времен, и представление о ней эволюционировало вместе с развитием взглядов человечества на пространство. Первые представления базировались на чувственном восприятии Земли; считалось, что она плоская, дискообразная, окружена мифической рекой Океан. В дальнейшем, в VI в. до н.э. были высказаны предположения о шарообразности Земли.
Форма, близкая к шарообразной, характерна для большинства небесных тел, в том числе для всех больших планет Солнечной системы.
В III в до н.э. Архимед ввел понятие о сфероиде - поверхности, близкой по форме к сфере.
В конце III - начале II в. до н.э. Эратосфен, который впервые вычислил разность географических широт Асуана и Александрии, определил размеры Земли, учитывая ее шарообразность. Зная расстояние между указанными пунктами, он рассчитал, что радиус земного шара равен 6 311 000 м. Вплоть до XVII в. господствовало представление о Земле как о шаре с таким радиусом.
С появлением более совершенных технических средств и методов триангуляционных работ начали проводиться уточнения размеров и формы Земли. Так, в 1669-1670 гг. французский астроном Пикар по измерениям длины дуги меридиана в 1°22'55'' вычислил, что радиус Земли составляет 6 371 692 м.
Данные Пикара и работа Коперника "Об обращении небесных сфер" (1543 г.) послужили основой для разработки Ньютоном в 1687 г. теории фигуры Земли. Рассматривая суточное вращение Земли, Ньютон заключает, что "…фигура планеты при не очень быстром вращении должна принять форму эллипсоида вращения".
Земля, как и большинство небесных тел, вращается. Под действием центробежной силы, возникающей вследствие вращения Земли вокруг своей оси, она слегка сплюснута у полюсов, меридианы ее представляют собой эллипсы, полярная и экваториальная полуоси имеют различную длину. Это означает, что кривизна дуги меридиана у полюсов меньше, чем у экватора.
Расстояние от центра Земли до полюса (полярный радиус) примерно на 21 км меньше расстояния от центра до экватора (экваториального радиуса). Поэтому более точно передает форму Земли эллипсоид вращения, тело, образующееся при вращении эллипса вокруг его оси, проходящей через оба полюса Земли.
Данные фактических измерений объективно подтверждают указанное различие длины дуг меридиана (табл.1).
ТАБЛИЦА 1.
Длина дуги 1° меридиана
|
Географическая широта,°С |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
|
Длина дуги, 10і м |
110,6 |
110,7 |
111,0 |
111,4 |
111,7 |
Эллипсоид вращения характеризуется большой экваториальной (aэ) и малой полярной (b) полуосями, а также полярным сжатием б:
б = (aэ - b) / aэ (1)
Сжатие земного эллипсоида можно также выразить через силы вращения Земли и ускорение свободного падения:
б = kwІd/gэ (2)
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от плотности Земли; w - угловая скорость вращения Земли; d - радиус вращения; gэ - ускорение свободного падения на экваторе.
Плотность всех геосфер по вертикали не остается постоянной, она неодинакова и в разных точках на одной и той же глубине (высоте). Неравномерное распределение суши и моря на земном шаре усиливает неравномерность пространственного распределения плотности Земли. Всё это свидетельствует о том, что на величину б влияют не только скорость осевого вращения Земли и ее размеры, но и характер внутреннего строения планеты (степень ее однородности). Изменение одной из компонент правых частей формул (1) и (2) вызывает изменение величины б.
Значения коэффициента k в формуле (2) заключены в некотором интервале. Первое крайнее значение этого интервала (k=1,25) принято Ньютоном на основе предположения о равенстве плотности во всех точках твердого тела Земли, второе (k = 0,50) - Гюйгенсом при допущении, что вся масса Земли сосредоточена в ее центре. В соответствии с указанными допущениями, 1/230> б >1/576.
На протяжении XVIII-XIX вв. и первых десятилетий XX в. ученые различных стран проводили обширные работы по градусным измерениям на земной поверхности. В результате работ русских геофизиков Ф.Ф. Шуберта, В.Ф. Струве, советских ученых
Ф.Н. Красовского, А.А. Изотова, А.Я. Орлова и некоторых других было установлено, что Земля не является ни шаром, ни двухосным эллипсоидом вращения, а больше всего по форме приближается к трехосному эллипсоиду вращения. Этот эллипсоид отличается от обычного тем, что у него не только меридианы, но и экватор является эллипсом. В 1940 г. Изотовым под руководством Красовского были вычислены элементы земного трехосного эллипсоида. Его размеры таковы (рис.1): аэ=6378,245 км, малая экваториальная полуось a1 = 6378,032 км, b = 6356,863 км, аэ - b = 21,382 км, б= 1: 298,3.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 1 Трехосный эллипсоид вращения
Объем земного трехосного эллипсоида и площадь его поверхности соответственно равны 1,083*1021м3 и 5,1*1014 м2, длина окружности меридиана составляет 40 008,548 км, радиус шара такого же объема равен 6371, 200 км. Экваториальное сжатие
aэ= (аэ - a1) /aэ= 1/30 000.
В СССР этот эллипсоид принят с 1946 г. для заданий системы координат и обработки геодезических измерений. Он носит название эллипсоида Красовского в честь выдающегося советского ученого. В последнее время на основу анализа движений ИСЗ, запущенных по полярным орбитам, найдено, что коэффициент k в формуле (2) равен 0,966. В соответствии с этим полярное сжатие Земли равно 1/298,25. Этим значением и предпочитают теперь пользоваться. Характерно, что результаты геодезических измерений практически не противоречат значению б, полученному по спутниковым данным, однако, результаты геодезических измерений систематически смещены от этого значения в одну сторону.
На основе многочисленных измерений Международный астрономический союз в 1964 г. принял следующие значения элементов двухосного земного эллипсоида: экваториальная полуось 6378,160 км, полярная полуось 6356,780 км и сжатие 1: 298,25.
Данные ИСЗ и наземные измерения показывают также, что Южное полушарие Земли более сжато, чем Северное. При этом земной трехосный эллипсоид по форме ближе подходит к сердцевидной фигуре - кардиоиду - с осевой впадиной на Южном полюсе и выпуклостью на Северном.
Форма Земли не остается постоянной. Она изменяется под влиянием внешних и внутренних факторов. Основными из них являются изменения геометрических размеров, массы и скорости вращения Земли, а также внутреннего ее строения. Точная оценка вклада каждого из этих факторов в изменение формы Земли представляет собой очень сложную проблему. Однако направленность изменения полярного сжатия может быть оценена уже сейчас.
Под влиянием приливного торможения Земли в системах Земля-Луна и Земля-Солнце полярное сжатие земного сфероида б убывает. На это, так называемое вековое, уменьшение б накладываются пульсационные колебания, обусловленные неустойчивостью внутренних слоев нашей планеты. Характерно, что скорость изменения б в Северном и Южном полушариях неодинакова: в ходе векового уменьшения б Северное полушарие опережает Южное. Причиной этого является асимметричность сил вращения Земли, возникающая вследствие несимметричности Северного и Южного полушарий (рис. 2).
Северное полушарие Южное полушарие
Рис. 2 Различия Северного и Южного полушария
Несимметричность полушарий выражается в том, что в Северном по площади преобладают материки, в Южном - океаны, на Южном полюсе находится материк, на Северном - океан. Также различны геологическая история и состав вещества верхних слоев твердого тела Земли обоих полушарий. Указанная несимметричность тормозит сжатие Северного полушария и ускоряет сжатие Южного. Поэтому общее объемное сжатие Южного полушария по данным советского ученого Г.Н. Каттерфельда (1962 г.), происходит быстрее, чем Северного, причем полярное сжатие Южного полушария растет по сравнению со сжатием Северного, в результате возникает полярная асимметрия формы Земли.
Если бы весь земной шар был покрыт неглубоким морем, то форма поверхности Земли полностью определялась бы гидростатическим равновесием воды под действием силы тяжести и сил, возникающих из-за вращения Земли. Получающаяся при этом эквипотенциальная поверхность* носит название геоида (рис. 3).
Рис. 3 Геоид
* Эквипотенциальная поверхность - поверхность, во всех точках которой - гравитационный потенциал постоянен.
Под такой поверхностью понимается уровенная поверхность, совпадающая со средним уровнем Мирового океана и мысленно продолженная под материки. Все тела, находящиеся на этой поверхности, обладают одинаковой потенциальной энергией, то есть не могут быть смещены относительно друг друга под действием силы тяжести. Поверхность геоида всюду перпендикулярна к направлению силы тяжести.
Рельеф поверхности материков (горные хребты, котловины и т.д.), как и сами материки, создает заметное отклонение реальной земной поверхности от геоида. Не в меньшей мере этому способствует неравномерное распределение твердых масс в теле Земли. Реальная поверхность суши отклоняется от поверхности геоида вверх до 8848 м (гора Эверест в Гималаях), вниз - до 11 022 м (Маpианский желоб в Тихом океане). В итоге форма геоида отличается от эллипсоида вращения, обычно принимаемого в геофизике за истинную форму Земли.
Поверхность геоида достаточно сложная и обычно всюду выпуклая в соответствии с выпуклостью поверхности Мирового океана. Она редко выступает над поверхностью сфероида. Так, на экваторе отклонения геоида от сфероида обычно составляют не более ±100 м и лишь в отдельных случаях +125 и - 140 м. Действительная поверхность Земли имеет весьма неправильную форму. Поэтому в последнее время делаются попытки определить размеры общего земного эллипсоида, т.е. такого, центр которого совпадает с центром инерции Земли, ось - с осью вращения, а сумма квадратов отклонений точек поверхности от геоида минимальна. В этом смысле важнейшая роль принадлежит многоплановым измерениям с помощью ИСЗ.
Орбитальное движение Земли и ее осевое вращение
Рис. 4 Отклонение оси вращения Земли от оси, перпендикулярной орбите.
Галактика вращается вокруг своей оси с неодинаковой угловой скоростью в различных точках системы: скорость возрастает по мере удаления от ядра системы к ее периферии. Полный оборот на расстоянии Солнца от ядра, Галактика совершает как минимум за 180 млн. лет, вращаясь со скоростью около 25*104 м/с. Галактика постоянно поступательно движется в направлении созвездия Единорога со скоростью около 21*104 м/с. В этих движениях вместе с Солнцем участвует Земля как составная часть Солнечной системы.
На бесконечно большом расстоянии от Солнца находится "мир неподвижных звезд". Этот "мир неподвижных звезд" удобно принять за систему отсчета и относительно нее рассматpивать движение тел Солнечной системы.
Солнце и обращающиеся вокруг него небесные тела составляют Солнечную систему, которая состоит из центральной звезды - Солнца, девяти больших планет и множества малых (астероидов), а также комет, метеорных тел, межпланетного газа. Большие планеты - это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон; ученые не исключают того, что есть планета, расположенная еще дальше от Солнца, чем Плутон. Тела, входящие в Солнечную систему, могут обращаться не только непосредственно вокруг Солнца, но и вокруг планет - это спутники планет; они движутся вокруг Солнца вместе со своими планетами. Орбиты планет, движущихся вокруг Солнца, называются околосолнечными орбитами. Околосолнечная орбита - путь естественного или искусственного тела обращающегося вокруг Солнца.
Принято считать, что Земля совершает в пределах Солнечной системы одновременно два движения: обращается вокруг Солнца с периодом, равным году, и вращается вокруг своей оси, делая один оборот в сутки. Луна же обращается вокруг Земли, то есть движется по околоземной орбите (один оборот пpимеpно за месяц). Околоземная орбита - путь естественного или искусственного тела обращающегося вокруг Земли.
Орбитальное движение Земли
Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с запада на восток (орбитальное движение). Эксцентриситет орбиты равен 0,017. Наиболее близкая к Солнцу точка земной орбиты называется перигелием, наиболее удаленная - афелием. Полный оборот вокруг Солнца наша планета совершает за 365 сут.5 ч 48 мин 46 с. Характерно, что на отдельных участках орбиты движение 3емли происходит быстрее, чем на других. Первую половину своей орбиты планета проходит примерно за 186 сут. (с 21 марта по 23 сентября), вторую - за 179 сут. (с 23 сентября по 21 марта). Наибольших значений скорость орбитального движения достигает в перигелии, наименьших - в афелии. При средней, или так называемой круговой, скорости Земли, равной 29 780 м/с, различие скоростей в перигелии и афелии составляет около 950 м/с.
Осевое вращение Земли
Наряду с орбитальным движением Земля постоянно совершает вращательное движение вокруг своей оси. Ось вращения Земли отклонена от оси, перпендикулярной орбите на 23,40. Такое вращение происходит также с запада на восток, полный оборот вокруг своей оси относительно "мира неподвижных звезд" планета совершает за одни сутки (23 ч 56 мин 4 с) с угловой скоростью около 7,292116*10-5 с-1, или со средней линейной скоростью 465 м/c.
Рис. 5. Звездные и солнечные сутки
Начинаем отсчет времени с того момента, когда меридиан ОА обращен к бесконечно удаленной звезде (рис. 5); на линии между Землей и звездой лежит Солнце, следовательно, на этом меридиане полдень. Прошли звездные сутки, 23 часа 56 минут 4 секунды, Земля сделала полный оборот относительно звезды, так что меридиан ОА снова обращен к звезде (направления на нее с любой точки орбиты можно без всякой погрешности считать параллельными). Звездные сутки - время одного оборота Земли вокруг своей оси относительно звезд. Но одновременно Земля сместилась по околосолнечной орбите, и получилось, что на меридиане ОА полдень еще не наступил; только когда Земля повернется на некоторый дополнительный угол (на это уходит около четырех минут), на нашем меридиане, который теперь занял положение ОА', наступит полдень и можно будет сказать, что с начала отсчета времени Земля совершила полный оборот относительно Солнца, прошли солнечные сутки. Солнечные сутки - время одного оборота Земли вокруг своей оси относительно Солнца.
Продолжительность оборота (продолжительность суток ф) и угловая скорость щ меняются в течение года. Наибольших значений ф достигает в марте (фIII), наименьших - в августе (ф VIII). Разность (фIII - ф VIII) приблизительно равна 25*10 - 4с. Относительное изменение угловой скорости между мартом и августом составляет около 2,8*10 - 8. По
Н.Н. Павлову, значение ф зависит от солнечной активности: при ее максимуме ф на 0,7 с. больше, чем в период ее минимума.
Разница между звездными и солнечными сутками зимой несколько больше, а следовательно и солнечные сутки несколько длиннее; колебания в продолжительности суток составляют лишь секунды, но приборами вполне улавливаются. Поэтому за единицу счета времени взята средняя продолжительность солнечных суток - средние солнечные сутки. Именно их всегда имеют в виду, когда говорят просто "сутки". Сутки делятся на 24 часа, каждый час - на 60 минут, минута - на 60 секунд; в часе 3 600 секунд, в сутках - 86 400; в звездных сутках 86 164 секунды.
Доказательства осевого вращения Земли
1. Главные доказательства осевого вращения Земли - это те явления на земном шаре, которые нельзя объяснить иначе, как этим движением. Так, выпуклость Земли в экваториальном поясе и сплюснутость ее у полюсов могли возникнуть лишь при участии центробежной силы, развивающейся только при вращении тел. Под влиянием этого же движения возникает так называемое поворотное ускорение (ускорение Кориолиса), действием которого объясняется подмыв правого берега рек в Северном полушарии и левого - в Южном. Это же ускорение отклоняет от меридиана воздушные и морские течения с эффектом, прямо пропорциональным массе движущихся воздушных и водных масс.
2. Ярким доказательством осевого вращения Земли является известный опыт, поставленный Фуко в 1851 г. С физическим маятником (рис. 6). Опыт основан на законе механики, в силу которого всякое качающееся тело стремится сохранить плоскость своего качания при одном условии: на него не действует никакая другая сила, кроме силы тяжести.
Рис. 6 Маятник Фуко
Если длинный маятник подвесить на широте ц, то наблюдателю будет казаться, что со временем плоскость качания поворачивается вокруг вертикали данного места по часовой стрелке (в Южном полушарии - против часовой стрелки). В действительности же поворачивается не плоскость качания маятника (она остается неизменной), а Земля под маятником с запада на восток. Угловая скорость этого поворота щ ц составляет щsinц или примерно 7,292116*10-5 с-1. За одни сутки плоскость колебания маятника совершает кажущийся полный оборот относительно поверхности Земли с угловой скоростью щ = 15° за 1 ч. Поэтому суточный поворот составляет 24 щ sin ц. Из выражения щ ц = щ sin ц нетрудно видеть, что по мере продвижения от экватора к полюсам угловая скорость поворота возрастает соответственно от 0 до 15° за 1 ч. Это означает, что на любой промежуточной широте между 0 и 90° поворот горизонта больше, чем на экваторе, и меньше, чем на полюсе.
3. Другим важным доказательством осевого движения Земли является отклонение падающих тел к востоку в Северном и к западу - в Южном полушарии. Это связано с тем, что чем дальше находится точка от оси вращения Земли, тем больше ее скорость вращения с запада на восток. Отклонение падающего тела к востоку х зависит от высоты падения z и географической широты ц следующим образом:
х = 0,22z vz cos ц. (3)
Скорости осевого вращения и движения Земли
Скорости осевого вращения и движения Земли не остаются постоянными. Изменения скорости осевого вращения могут быть трех типов: вековые, нерегулярные (скачкообразные) и периодические (сезонные). Вековые изменения приводят к увеличению периода вращения Земли вокруг своей оси. В результате продолжительность суток, например, за последние 2000 лет возрастала в среднем на 0,0023 с в столетие. Нерегулярные изменения скорости могут удлинять или сокращать продолжительность суток до 0,004 с. Периодические изменения ведут к тому, что время осевого вращения Земли в течение года может различаться на ±0,001 с.
Причины изменения скорости
Изменения скорости орбитального движения Земли и скорости ее осевого вращения происходят под действием ряда причин. Они условно могут быть объединены в две группы - внутренние и внешние. К первым из них относятся те, которые обусловливаются колебанием момента инерции Земли.
Внутренние причины
Известно, что момент количества вращения I свободно вращающегося тела есть величина постоянная, и представляет собой произведение момента инерции I ' на угловую скорость щ.
Для Земли _
I = I' щ = ч MR2 (l + ? б) щ, (4)
где ч - коэффициент, зависящий от структуры планеты (распределения плотностей горных пород по ее радиусу) - так называемый структурный коэффициент Значение и, по Г.Н. Каттерфельду, заключено в пределах 0,400 (однородное распределение плотностей) - 0,133 (вся масса в центре). Для Земли в настоящее время структурный коэффициент принят равным 0,33.; М и R - соответственно масса и средний радиус Земли.
Значит, если I ' будет уменьшаться (например, из-за уменьшения ч и R), то скорость вращения Земли возрастет. По данным В. Мейермана, Н. Парийского и Г.Н. Каттерфельда, средняя интенсивность уменьшения земного радиуса составляет около 5см за 100 лет, достигая в отдельные периоды 12см. В то же время уменьшение величины R ведет к уплотнению земных недр, т.е. к уменьшению коэффициента ч. Это неизбежно способствует росту значений щ.
Уменьшение радиуса Земли происходит неравномерно. Это усиливается неустойчивостью механического и физико-химического состояния земных недр. Так, давление в центре Земли Р3, по П.Н. Тверскому, равно:
_
P3 = f3M2/ (8рR2), (5)
где f - гравитационная постоянная.
Из формулы (5) видно, что небольшое уменьшение радиуса планеты сопровождается резким увеличением давления во всех слоях ее недр. Это приводит к перетоку новых масс планеты в состав её ядра и его уплотнению. В итоге давление Р3 растет, а объем планеты уменьшается. В целом из-за гравитационного сжатия и уменьшения земного радиуса наблюдается так называемое вековое ускорение вращения планеты, составляющее в относительных единицах 1,4*10-8 в столетие.
Внешние причины
Наряду с внутренними причинами значительно большее влияние на изменения скорости орбитального движения и осевого вращения Земли оказывают внешние причины.
1. В первую очередь к ним следует отнести приливное трение, воздушные течения и взаимодействие сезонной циркуляции атмосферы с поверхностью Земли. Сущность влияния заключается в следующем. В результате влияния на Землю притяжений Луны и Солнца в океанах и морях образуются приливные волны. Они перемещаются в направлении, противоположном вращению планеты. Это приводит к уменьшению энергии вращательного движения Земли и тем самым к замедлению ее вращения.
2. В земной атмосфере имеются постоянные воздушные течения, размеры которых сопоставимы с размерами материков. Скорости этих течений на высотах (50.70) *103 м в среднем составляют зимой около 100 м/с, летом 70 м/с. Причем в общем воздушные потоки в первом случае направлены с запада на восток, во втором - с востока на запад. В более низких слоях на высотах (8.15) *103 м скорость воздушных течений в среднем равна 40-60м/с, они направлены с запада на восток. В результате трения воздушного потока о земную (водную) поверхность возникает тангенциальная сила, суммарное значение которой в приземном слое атмосферы может быть большим, тем самым она способствует замедлению вращения твердой оболочки Земли. В связи с тем, что воздушные течения характеризуются нестационарностью по скорости и частично по направлению, действие этой силы вызывает скачкообразные, непериодические изменения щ.
3. Большая роль в изменении скорости вращения нашей планеты принадлежит взаимодействию сезонной атмосферной циркуляции с поверхностью Земли. В Северном полушарии над материками обычно летом развиваются области низкого, зимой - высокого атмосферного давления. Это связано с большим нагревом летом суши, чем моря, а зимой - наоборот. В результате "избыточные массы воздуха" скапливаются над сушей зимой, над морями и океанами летом. Совместно с особенностями пространственного распределения материков в обоих полушариях это вызывает периодические изменения скорости вращения Земли. По мнению американских геофизиков Манка и Макдональда, возможные напряжения от этих избыточных воздушных масс на поверхности Земли могут в сотни раз превосходить напряжения, требуемые для объяснения наблюдаемых сезонных колебаний продолжительности суток. Поэтому, наряду с 11-летними и годовыми колебаниями скорости вращения Земли, связанными с солнечной активностью, могут существовать колебания, соответствующие разнообразным циклам погоды и имеющие период около 3 месяцев.
Впервые периодические изменения щ были обнаружены в конце 30-х годов XX в. По данным исследований, относительные изменения в течение года значений щ и соответствующей ей ф заключались в пределах +/ - 1,3*10 - 8. Позднее Стойко на основе анализа хода атомных часов установил, что годовая амплитуда щ соответствует 0,52*10-8.Д.Ю. Белоцерковский полагает, что относительное систематическое замедление скорости вращения Земли может составлять 15*10 - 9.
Геофизические следствия формы, размеров и движения Земли
Следствий нешарообразности Земли и ее движений много. Так, эллипсоидальность и неравномерное распределение масс внутри Земли оказывают влияние на движение ИСЗ и других летательных аппаратов, находящихся на больших расстояниях от земной поверхности. Это связано с тем, что силовая функция нормального поля притяжения к земному эллипсу в первом приближений есть сумма двух слагаемых. Одно из них - силовая функция центрального поля, другое учитывает отличие фактического поля земного притяжения от центрального из-за полярного сжатия. При небольших удалениях от земной поверхности второе слагаемое способствует существенному смещению орбиты летательного аппарата.
Большую роль форма Земли играет в формировании закономерностей географической зональности и распределения солнечного тепла на земной поверхности. Например, солнечные лучи, падающие на Землю, образуют с ней, в один и тот же момент в разных ее точках различные углы, которые зависят от географической широты, высоты Солнца над горизонтом и рельефа местности. Если принять, что при вертикальном падении лучей интенсивность прямой солнечной радиации в полдень равна Qп, то при встрече с земной поверхностью под углом в эта интенсивность будет составлять Qп sin в. Причем если бы Земля была идеальным шаром, то углы вi закономерно уменьшались бы от экватора к полюсам. При эллипсоидальной, а тем более при кардиоидальной ее форме и при различии сжатия Северного и Южного полушарий эта закономерность изменений вi существенно нарушается. Все это вместе с изменением высоты Солнца над горизонтом во времени (сутки, сезон, год) существенно сказывается на поступлении солнечного тепла в различные точки географического меридиана. Об этом можно судить по данным табл. 2.
Таблица 2. Суммарная солнечная радиация в Северном полушарии, мДж/'м2 [44]
|
Период |
Географическая широта ц0 |
|||||||
|
0 |
10 |
30 |
40 |
60 |
70 |
90 |
||
|
Летнее полугодие |
670,3 |
710,1 |
731,0 |
710,1 |
622,2 |
578,6 |
555,6 |
|
|
Зимнее полугодие |
673,6 |
617,1 |
459,4 |
352,5 |
140,7 |
56,5 |
0,0 |
|
|
Год |
1343,9 |
1327,2 |
1184,4 |
1062,6 |
762,9 |
635,1 |
555,6 |
Велика геофизическая роль размеров Земли. В первую очередь это относится к ее массе М и радиусу R, которые, по существу, определяют скорость v, необходимую любому телу для преодоления земного притяжения (v2= 2fM/R). Для Земли v = 11,3 км/с.
Орбитальное движение Земли также имеет целый ряд следствий. К их числу относятся смена времен года, обусловливающая изменения напряжения лучистого потока солнечного тепла в году (см. табл. 2.4) и в конечном итоге приводящая к так называемому годовому ходу температуры, например, воздуха, воды и горных пород верхних слоев земной поверхности.
Другим следствием вращения Земли вокруг Солнца является перемещение географических полюсов. Причина заключается в том, что при таком движении тело нашей планеты смещается относительно оси ее вращения, хотя и не влияет на эту ось. Поэтому географические полюсы Земли в разное время совпадают с различными точками ее поверхности и тем самым совершают периодические небольшие по амплитуде, но сложные по направлению и неравномерные по скорости движения. По данным советского ученого А.А. Михайлова, за период с 1900 по 1969 г. северный полюс в течение года совершал движение вдоль эллипса с полуосями 242 и 304 см. Параметры эллипса обычно повторялись из года в год.
Прямым следствием суточного вращения Земли является смена дня и ночи. Это сопровождается изменениями в течение суток целого ряда параметров геосфер. Например, температура воздуха обладает ясно выраженным суточным ходом, обычно с максимумом в середине дня и минимумом перед восходом Солнца. В полярных районах, когда смены дня и ночи нет, температура воздуха за сутки почти не изменяется.
Осевое вращение Земли превращает приливные выступы в морях и океанах и в твердой оболочке Земли и приливную волну, которая как бы обходит вокруг планеты, перемещается навстречу ее вращения и поэтому замедляет его. Из-за возникающего торможения увеличивается продолжительность суток и это, в исторически большом масштабе времени, ведет к смене климата и других физико-географических условий. Кроме того, в результате замедления вращения уменьшается полярное сжатие Земли. Это сопровождается опусканием и сокращением материков в экваториальной области, поднятием и увеличением их площадей в полярных областях.
Важнейшими следствиями рассматриваемых движений Земли являются ритмические явления, которые, по С.В. Калеснику, представляют собой комплекс явлений, повторяющихся во времени и развивающихся в одном направлении. Ритмы имеют различную продолжительность: от одних суток (суточный ритм - смена дня и ночи) до сезона (сезонный ритм - смена сезонов года) и нескольких десятков тысяч лет. Бывают ритмы большой продолжительности (21 тыс., 40 тыс. и 92 тыс. лет), они обусловлены изменениями наклона эклиптики (от 24°36' до 21°58'). С ритмом в 40 тыс. лет связаны изменения климата планеты и ее оледенения. Ритмы средней продолжительности (2-3, 5-6, 11, 22 и 80 - 90 лет) вызываются изменениями солнечной активности. Суточные и сезонные ритмы характерны для многих природных процессов: таяние ледников, физическое выветривание, суточный и годовой ход температуры сред геосфер и других климатических элементов, ледостав на водных объектах их водность и др.).
Гравитационное поле земли. Основные характеристики, их изменения по широте, глубине, высоте над поверхностью Земли. Гравитационные аномалии
Геофизические поля
За основную характеристику геофизических полей принимают силу, с которой они действуют на единичный источник (электрический заряд, массу, энергию). Обычно эту силу называют напряженностью поля Е, которая является векторной величиной, направленной в сторону действия силы. Если сила ориентирована по радиусу от источника, то напряженность считается положительной, если к источнику - отрицательной.
Напряженность геофизических полей может быть оценена через потенциал, т.е. работу, произведенную внешними силами, для внесения единичного положительного источника в данную точку поля из бесконечности при условии, что напряженность в бесконечности равна нулю. Эта работа придает источнику некоторый энергетический потенциал U. Между Е и U установлена связь Е =-grad U: градиент направлен в сторону увеличения потенциала, а напряженность - в сторону его падения.
Научно-практическое значение геофизических полей огромно. Геофизические поля определяют, например, характер и направленность миграции электрически заряженных частиц, процессы растворения, окисления, смещения горных пород и т.п. Они обусловливают движение воздушных масс и природных вод, определяют дифференциацию вещества по плотности. Геофизические поля позволяют изучать внутреннее строение и физико-химические свойства Земли, выполнять разведку полезных ископаемых и вскрывать взаимодействие геосфер между собой.
Из всех геофизических полей наибольший интерес имеют гравитационное, электромагнитное и тепловое поля, в значительной мере определяющие обмен энергией и веществом геосфер в планетарном масштабе.
Гравитационное поле Земли
Гравитационное поле Земли - силовое поле, обусловленное притяжением масс Земли и центробежной силой, которая возникает вследствие суточного вращения Земли; незначительно зависит также от притяжения Луны и Солнца и других небесных тел и масс земной атмосферы. Гравитационное поле Земли характеризуется силой тяжести, потенциалом силы тяжести и различными его производными.
На основании гравитационного поля Земли определяется геоид, характеризующий гравиметрическую фигуру Земли, относительно которой задаются высоты физической поверхности Земли. Гравитационное поле Земли в совокупности с другими геофизическими данными используется для изучения модели радиального распределения плотности Земли. По нему делаются выводы о гидростатическом равновесном состоянии Земли и о связанных с этим напряжениях в её недрах. По наблюдениям приливных вариаций силы тяжести изучают упругие свойства Земли.
Гравитационное поле Земли используется при расчёте орбит искусственных спутников Земли и траекторий движения ракет. По аномалиям гравитационного поля Земли изучают распределение плотностных неоднородностей в земной коре и верхней мантии, проводят тектоническое районирование, поиски месторождений полезных ископаемых. Гравитационное поле Земли используется для вывода ряда фундаментальных постоянных геодезии, астрономии и геофизики.
Большие космические объекты - планеты, звезды и галактики имеют огромную массу и, следовательно, создают значительные гравитационные поля.
Гравитация - слабейшее взаимодействие. Однако, поскольку оно действует на любых расстояниях, и все массы положительны, это, тем не менее, очень важная сила во Вселенной. В частности, электромагнитное взаимодействие между телами в космических масштабах мало, поскольку полный электрический заряд этих тел равен нулю (вещество в целом электрически нейтрально).
Также гравитация, в отличие от других взаимодействий, универсальна в действии на всю материю и энергию. Не обнаружены объекты, у которых вообще отсутствовало бы гравитационное взаимодействие.
Из-за глобального характера гравитация ответственна и за такие крупномасштабные эффекты, как структура галактик, черные дыры и расширение Вселенной, и за элементарные астрономические явления - орбиты планет, и за простое притяжение к поверхности Земли и падения тел.
Впервые закон всемирного тяготения сформулировал И. Ньютон в 1687 г. Этот закон имеет универсальный характер, так как притяжение, или "тяготение", присуще всем телам; оно проникает сквозь небесные тела так же свободно, как если бы этих тел не существовало.
Основными измеряемыми элементами гравитационного поля Земли являются ускорение свободного падения и вторые производные потенциала силы тяжести. По этим данным определяют форму Земли, они используются в астрономо-геодезических измерениях при определении высот пунктов и вычислении астрономо-геодезических уклонений отвеса. Элементы гравитационного поля Земли широко используют в гравиметрической разведке, навигации, метрологии и при решении целого ряда задач во многих других областях науки и техники.
Изученность гравитационного поля Земли принято оценивать по аномалиям силы тяжести, осредненным в трапециях 1X1° и 5x5°. Если в каждой из таких трапеций есть хотя бы один гравиметрический пункт, то в гравиметрическом отношении они считаются изученными. Оценивая с этих позиций изученность гравитационного поля Земли, следует указать, что на Земле 64 800 трапеций 1X1°, из которых изучено около 60%, причем гравиметрическая изученность Северного полушария выше, чем Южного, примерно в 2 раза и по состоянию на 1976 г. составила 80 %.
Гравитационные процессы и явления
Изостазия. Логически можно предположить, что отклонение гравитационного поля от нормального значения в первую очередь обусловлено рельефом Земли. Казалось бы, что в горах гравитационное поле должно иметь более высокую напряженность за счет дополнительного притяжения гор, а в местах расположения впадин - менее высокую из-за дефицита массы. Однако попытка Буге (около 1740 г.)"взвесить Землю" путем наблюдений за отвесом и сопоставления гравитационного притяжения равнины и Анд показала, что горы имеют значительно меньшую массу, чем можно было ожидать,. исходя из их объема. Позднее обнаружилось, что недостаток массы характерен не только для Анд, но и для всех гор.
Изостазия - это предполагаемое равновесное состояние земной коры, обусловленное действием гравитационных сил, при котором отдельные ее участки как бы плавают на более плотном, но более податливом подкорковом слое.
Согласно принципу изостазии, призванному объяснить факт, что наличие гор почти не сказывается на гравиметрических измерениях, легкая кора, состоящая из гранита и базальта, изостатически уравновешена на более тяжёлой мантии (рис. 7). Как видно из рисунка, если легкое вещество земной коры образует в некотором месте горную систему, то оно погружается на большие глубины в тяжелые мантийные породы.
Принцип изостазии исходит из наличия жесткого слоя, лежащего над пластичным: верхний слой, чтобы сохранился рельеф Земли, должен иметь конечную жесткость, иначе горы рассекались бы, а нижний слой, чтобы материал мог в него погружаться, должен быть мягким и податливым. Эти два слоя, жесткий и пластичный, получили соответственно название литосфера и астеносфера.
Таким образом, земная кора как бы плавает в подстилающих мантийных породах. Но, с другой стороны, согласно данным сейсмологии через мантию проходят поперечные сейсмические волны (волны S) и, следовательно, она находится в твердом состоянии.
Рис. 7 - Изостатическое равновесие между корой и мантией
Решение этого парадокса связано с масштабом времени. Для периодических колебаний с периодом порядка секунд, часов и дней (соответственно объемные и поверхностные сейсмические волны, собственные колебания Земли, земные приливы) астеносфера ведет себя как упругое тело. Для движения же с периодом в десятки тысяч лет вещество астеносферы течет как жидкость. Исходя из этих соображений, вещество астеносферы должно обладать очень большой вязкостью - порядка 1020 П·с (паскаль·секунда). Для сравнения отметим, что вязкость воды при 20°С равна. 0,001 П·с. Исследование гравитационного поля Земли с помощью искусственных спутников позволило с большими подробностями количественно охарактеризовать изостатическую компенсацию земной коры для всей планеты.
Приливы и отливы. Приливом и отливом называются периодические колебания уровня моря, деформации твердого тела Земли и колебания атмосферного давления, обусловленные притяжением Луны и Солнца. Приливы и отливы образуются вследствие того, что частицы гидросферы, атмосферы и твердого тела Земли, расположенные в данный момент ближе к возмущающему телу (Луне или Солнцу), притягиваются им сильнее, чем частицы, более удаленные от него.
Первое научное объяснение явления приливов было дано в 1687 г. Ньютоном. Использовав закон всемирного тяготения и основные законы механики, он нашел математическое выражение для определения сил притяжения и центробежных сил от обращения систем Земли - Луна, Земля - Солнце и дал физическое толкование силе, возбуждающей приливные движения на Земле.
Воздействие Луны в 2,2 раза больше воздействия Солнца, рассмотрим сначала приливообразующую силу Луны. Луна и Земля взаимно тяготеют друг к другу, Не падают они друг на друга лишь потому, что обладают движением в пространстве. Под влиянием этих двух сил - взаимного притяжения и собственного движения - Земля и Луна вращаются в пространстве вокруг общего центра тяжести образуемой ими единой жесткой системы, который находится на расстоянии, обратно пропорциональном их массам. Так как масса Земли в 81,5 раза превосходит массу Луны, а среднее расстояние между их центрами равно 60, ЗR (R средний радиус Земли), то центр системы Земля - Луна находится внутри Земли на расстоянии 0,73R от ее центра. В системе Земля - Солнце он находится ближе к центру Солнца, так как масса Солнца в 333400 раза больше массы Земли.
При обращении системы Земля - Луна около общего центра тяжести возникают центробежные силы, под влиянием которых Земля и Луна стремятся удалиться друг от друга. Однако этого не случается, так как их взаимное притяжение точно уравновешивает центробежную силу, возникающую от вращения системы.
Таким образом, на каждую частицу Земли постоянно действуют две силы: центробежная сила, возникающая от вращения системы Земля - Луна вокруг общего центра тяжести и сила тяготения Луны. Центробежная сила всегда и во всех точках на поверхности Земли направлена в одну и ту же сторону и обладает одной и той же величиной. Сила тяготения во всех точках поверхности Земли различна, направление ее зависит от положения Луны, а величина меняется обратно пропорционально квадрату расстояния до нее. Равнодействующая этих двух сил и будет приливообразующей силой Луны.
Если R - радиус Земли, d - расстояние от рассматриваемой точки до Луны и М - ее масса, то значение приливообразующей силы ДF в точках Z и N:
ДF =2GMR/d3
остальных точках Земли, где приливообразующее светило не находится в зените Z или надире N, приливообразующая сила меньше по величине, чем ДF. Наименьшее ее значение в точках А и В.
Абсолютные значения приливообразующей силы невелики - максимальное значение ее вертикальной и горизонтальной составляющих имеют порядок для лунного прилива 10-7g, т.е. в десять миллионов раз меньше силы жести, а для солнечного прилива - еще в 2,2 раза меньше.
Точно такая же схема может быть построена и для приливообразующей силы Солнца. Но последняя оказывается значительно меньше лунной, так как Солнце, несмотря на большую массу, удалено от Земли в 390 раз дальше, чем Луна.
Обе системы прилива совершенно независимы друг от друга, но в природе они складываются и в действительности наблюдается лунно-солнечный прилив.
Периодические изменения силы тяжести на поверхности Земли, вызываемые притяжением Луны и Солнца, принято называть вариациями силы тяжести. Максимальные лунно-суточные вариации могут достигать 0,06 мГал/ч, а за сутки не превышают 0,35 мГал. Амплитуда суточного лунного приливного гравитационного действия может доходить до 0,25 мГал, когда Луна находится в зените, а Солнечного - 0,10 мГал.
Рис. 8 - Приливообразующие силы Луны: 1 - сила тяготения; 2 - центробежная; 3 - равнодействующая
Наиболее заметным для человека перемещением составных частиц геосфер в горизонтальном направлении являются морские приливы. Под воздействием приливообразующей силы (рис. 8) воды Мирового океана на одной половине Земли сгоняются по направлению к точке Z, на другой половине - к точке N. Отсюда следует, что под влиянием притяжения Луны водная оболочка Земли принимает форму эллипсоида и в точках Z и N образуются приливные выступы (прилив). В этот момент в точках А и В уровень воды Мирового океана понижается (отлив).
Вследствие суточного вращения Земли приливные выступы (приливные волны) перемещаются по поверхности океанов с периодом, равным 24 ч ("солнечные сутки") для солнечной приливной волны, и 24 ч 50 мин ("лунные сутки") для лунной. За это время бывает два прилива (полная вода) и два отлива (малая вода).
Величина прилива во многом зависит от конфигурации берегов и рельефа дна. При входе в узкие заливы энергия прилива на входном створе с большим сечением передается удаленным створом с меньшим сечением, что приводит к росту величины прилива. Теоретические расчеты показали что в этом случае величина прилива возрастает обратно пропорционально некоторой степени глубины и ширины залива. Так, если ширина залива при неизменной глубине уменьшается в 10 раз, то величина прилива возрастает почти в три раза, а при постоянной ширине залива, но при уменьшении глубины в 10 раз величина прилива возрастает почти в 2 раза.
В узких заливах приливы могут быть очень большими - до 21 м. Примерами больших приливов могут служить приливы в заливе Фанди у восточных берегов Северной Америки (более 18м), в Пенжинском заливе Охотского моря (13 м), в Мезенском заливе Белого моря (10м) и др. В открытом море высота приливной волны в среднем составляет около 0,5 м.
Приливы происходят в атмосфере, где они проявляются в периодических изменениях атмосферного давления, причем наиболее четко выражена волна с периодом 12 ч.
Под действием лунно-суточных приливов деформируется и твердая оболочка Земли. Если бы Земля была абсолютно твердой, такие приливы отсутствовали бы. Если бы Земля обладала свойствами жидкого тела, она деформировалась бы точно так же, как Мировой океан.
Под влиянием земных приливов всякий сферический слой Земли (с центром в центре Земли) превращается в слой близкий к эллипсоиду. В результате происходят периодические колебания уровня земной поверхности и ускорения силы тяжести.
В земной коре приливные явления имеют значительно меньшую амплитуду, чем в гидросфере, но благодаря совместному действию приливообразующих сил в системах Земля - Луна и Земля - Солнце поверхность земной коры непрерывно пульсирует: два раза в сутки поднимается и опускается. Максимальная амплитуда ее колебания в области экватора 51 см, на широте 50-60° вертикальные смещения уменьшаются до 40 см. Волна приливного вздутия все время пробегает по Земле. Мы не ощущаем этих перемещений лишь потому, что они очень медленны, меньше 4 см в 1 ч, и относительные перемещения близрасположенных предметов совсем малы. Так, для широты Москвы относительное изменение высот на расстоянии 40 км составляет всего 3 мм. Наблюдения последних лет установили запаздывание очередных земных приливов на 20 мин. Из-за приливного трения, которое тормозит вращение Земли, систематически увеличивается продолжительность суток, а Луна испытывает систематическое удаление от Земли, и ее орбита расширяется.
Приливы в твердом теле Земли изучаются путем анализа приливных волн в гидросфере, изменений гравитационного поля Земли, наклонов земной поверхности по отношению к линии отвеса, растяжений и сжатий земной коры, неравномерностей вращения Земли и другими методами. Изучение приливов и отливов в твердом теле Земли позволяет получить сведения о ее плотности и внутреннем строении.
Сила тяжести и ее потенциал
По закону всемирного тяготения две точки притягиваются друг к другу с силой (рис.9)
F = fm1m2/ г2 1,2 (6)
где f - гравитационная постоянная тяготения, равная (6,6720±0,041) 10-11м2/кг2;
r1,2 - расстояние (м) между точками 1 и 2, имеющими соответственно массы m1 и m2, кг.
Рис. 9 Закон всемирного тяготения
На единицу точечной массы, жестко связанной с Землей, одновременно действуют три силы, геометрическая сумма которых, или их равнодействующая, носит название силы тяжести (G):
Q = F + I + F' (7),
где F - сила притяжения между точкой и всеми массами Земли; I - центробежная сила, возникающая вследствие суточного вращения Земли вокруг своей оси; F' - сила притяжения небесных тел.
Силу F' определяют по зависимости (6). Ее числовое значение и направление непрерывно изменяются (из-за смены взаимного положения Земли и небесных тел), и это ведет к приливным изменениям G. Для исключения F' в результаты измерений обычно вводят специальную поправку.
Сила F определяется распределением масс в теле Земли и ее формой. Если в первом приближении принять Землю за шар, состоящий из концентрических слоев постоянной плотности, то сила F будет направлена к центру Земли и подчиняться закону
F = fMmi/r2, (8)
где М и mi - соответственно масса Земли и i-й точки; r - так называемое геоцентрическое расстояние, r = vx2+y2+z2, (х, у и z - геоцентрические координаты).
Для реальной Земли значение силы F отличается от значения, вычисленного по формуле (8) (рис. 10).
Рис. 10 Пространственные координаты и вектор силы тяжести.
Центробежная сила I направлена по радиусу малого круга, по которому происходит вращение Земли. Она равна
I = mщ2d, (9)
где щ - угловая скорость вращения Земли; d-расстояние от оси вращения до i-й точки.
земля гравитационное поле аномалия
Максимума сила I достигает на экваторе, где она противоположна силе тяготения F. Центробежная сила стремится уменьшить силу притяжения.
Если принять массу притягиваемой точки за единицу, то сила тяжести будет численно равна ускорению свободного падения (g). Поэтому иногда вместо полного термина "ускорение свободного падения" употребляют сокращенное выражение "сила тяжести". Она способствует удержанию тел и предметов на поверхности Земли.
Обычно поле силы тяжести изучают, вводя понятие потенциальной энергии U. При этом потенциалом вектора G называется такая функция координат, частные производные которой по прямоугольным координатам равны проекциям этого вектора на соответствующие координатные оси.
Как известно, при перемещении единичной материальной точки (m = 1) на бесконечно малое расстояние dr будет совершена работа dA = Fdr. Эта работа связана с затратой энергии - dU = Fdr = f (M/r2) dr.
Интеграл выражения f (M/r2) dr представляет собой потенциальную энергию
U = f M/r, (10)
или так называемый гравитационный потенциал однородного шара с массой М, который представляет собой скалярную функцию геоцентрических координат х, у, z материальной точки с единичной массой m.
С потенциальной энергией U тесно связано ускорение а единичной массы. Так, по второму закону Ньютона F = m*a или с учетом формулы (8)
...Подобные документы
Форма, размеры и движение Земли. Поверхность Земли. Внутреннее строение Земли. Атмосфера Земли. Поля Земли. История исследований. Научный этап исследования Земли. Общие сведения о Земле. Движение полюсов. Затмение.
реферат [991,6 K], добавлен 28.03.2007Доказательства осевого вращения Земли, его значение для географической оболочки. Особенности солнечных и звездных суток. Направление движения и скорость орбитального вращения. Изменение освещения и нагревания северного и южного полушарий по сезонам года.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 10.02.2014Луна - космический спутник Земли, строение: кора, мантии (астеносферы), ядро. Минералогический состав лунных пород; атмосфера, гравитационное поле. Характеристика поверхности Луны, особенности и происхождение грунта; сейсмические методы исследования.
презентация [665,8 K], добавлен 25.09.2011Образование Солнечной системы. Теории прошлого. Рождение Солнца. Происхождение планет. Открытие других планетных систем. Планеты и их спутники. Строение планет. Планета земля. Форма, размеры и движение Земли. Внутреннее строение.
реферат [126,1 K], добавлен 06.10.2006Спектральный анализ и прогноз данных неравномерности вращения Земли с помощью программы по обработке данных методом сингулярного спектрального анализа. Астрономические и палеонтологические данные. Движение полюсов, природа периодических колебаний.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.06.2015Общие сведения о Луне, особенности ее поверхности. Лунные моря - огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Вращение Луны вокруг своей оси и Земли. Причины солнечного затмения.
презентация [1,6 M], добавлен 22.03.2015Связь гравитационного поля и фигуры планет Солнечной системы, ее астрофизическое обоснование. Описание измерения коэффициента гравитационного потенциала для Земли с помощью метода лазерной локации. Анализ временного ряда, описывающего ее колебания.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.02.2017Гипотеза о возникновении Луны – естественного спутника Земли, краткая история ее исследования, основные физические данные о ней. Связь фаз Луны с её положением относительно Солнца и Земли. Лунные кратера, моря и океаны. Внутреннее строение спутника.
презентация [1,8 M], добавлен 07.12.2011Солнечная система, ее строение и место Земли в ней. Данные исследования метеоритов и лунных пород и возраст Земли: фазы эволюции. Строение Земли: гидросфера, тропосфера, стратосфера, атмосфера и литосфера. Сильно разреженная часть атмосферы – экзосфера.
дипломная работа [105,0 K], добавлен 02.03.2009Открытие астероидов вблизи Земли, их прямое движение вокруг Солнца. Орбиты астероидов, их формы и вращение, насквозь холодные и безжизненные тела. Состав астероидного вещества. Формирование астероидов в протопланетном облаке как рыхлых агрегатов.
реферат [32,3 K], добавлен 11.01.2013Гипотеза гигантского столкновения Земли с Тейей. Движение Луны вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите. Продолжительность полной смены фаз. Внутреннее строение Луны, приливы и отливы, причины землетрясений.
отчет по практике [1,6 M], добавлен 16.04.2015Хронология изучения объекта J002E2. Тайна "нового спутника Земли" разгадана. Новая "луна", вращающуюся вокруг Земли. Космический каменный обломок, попавший в зону земного притяжения, или отработанный корпус ракеты?
реферат [14,9 K], добавлен 09.10.2006Место планеты Земля в космическом пространстве, ее связь с другими космическими телами. Форма, размеры и масса планеты, особенности гравитационного и магнитного поля Земли. Оболочки Земли: атмосфера, стратосфера, термосфера, гидросфера, литосфера.
реферат [22,6 K], добавлен 20.05.2010Понятие солнечной активности и причины ее нестабильности. Количественное измерение солнечной активности, классификация групп пятен. Астрометрическое наблюдение Солнца относительно Земли. Межпланетная секторная структура, особенности магнитного поля Земли.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.11.2010Атмосфера Земли. Диаметр и площадь поверхности Луны. Законы Кеплера. Исследование движения планет относительно Солнца. Размеры планетарных орбит. Определение расстояния до звезд методом горизонтального параллакса. Световой год. Планеты Солнечной системы.
презентация [3,2 M], добавлен 10.05.2016Классификация спутников Земли, виды космических кораблей и станций. Порядок вычисления круговой орбитальной скорости. Особенности движения спутников вблизи Земли. Характеристика электромагнитных волн. Принципы работы аппаратуры оптических спутников.
презентация [10,9 M], добавлен 02.10.2013Происхождение Земли. Модель расширяющейся Вселенной. Модель Большого Взрыва. Космическая пыль. Развитие Земли. Основные положения глобальной тектоники. Концепции современного естествознания. Динамика звездных систем.
реферат [14,3 K], добавлен 19.02.2003Земля как планета. Строение Земли. Геодинамические процессы. Структура земной коры. Биосфера. Географическая оболочка. Геологическая история и эволюция жизни на Земле. Геологическая история Земли. История развития органического мира. Человек и Земля.
аттестационная работа [94,1 K], добавлен 19.01.2008Видимое движение светил как следствие их собственного движения в пространстве, вращения Земли и её обращения вокруг Солнца. Принципы определения географических координат по астрономическим наблюдениям.
шпаргалка [25,7 K], добавлен 01.07.2008Шаг вперёд в развитии метеорологической науки. Оснащение метеорологических искусственных спутников Земли. Орбиты метеорологических искусственных спутников. Использование искусственных спутников Земли в метеорологии и других сферах науки и жизни.
реферат [9,1 K], добавлен 26.07.2003
