Тема 2: Земля во Вселенной.

Вопросы для собеседования:

1. Вселенная. Галактика. Галактические объекты.

2. Солнечная система как часть нашей Галактики. Строение Солнечной системы. Теории происхождения Солнечной системы.

3. Происхождение, состав и физические свойства Солнца.

4. Краткая характеристика планет Солнечной систем (общие закономерности, характерные для планет; планеты земной группы, планеты гиганты).

5. Тела Солнечной системы.

Задание 1. Проанализируйте рисунки и таблицы и ответьте на вопросы.

1. Какую форму имеют все планеты?

2. В каком направлении обращаются вокруг Солнца? Какую форму имеют орбиты большинства планет?

3. В каком направлении происходит осевое вращение большинства планет? Какие планеты составляют исключение?

4. Как расположены орбиты планет относительно плоскости эклиптики?

5. Какие общие черты имеют планеты земной группы (размеры, плотность, вещественный состав, число спутников, газовый состав атмосферы, скорость вращения вокруг своей оси)?

6. Какие общие черты имеют планеты – гиганты? (размеры, плотность, вещественный состав, число спутников, газовый состав атмосферы, скорость вращения вокруг своей оси)?

Рис. 1.

Рис 2.

Рис 3.

Таблица 2

Задание 2. Записать в тетрадь законы движения планет Кеплера и Ньютона.

Рис. 4. Иллюстрации законов Кеплера (заштрихованы равновеликие секторы)

Движение планет. До открытия Н. Коперника (XVI в.) в течение пятнадцати веков господствовала геоцентрическая система мира Клавдия Птолемея, согласно которой в центре мироздания находилась Земля, а Солнце и планеты вращались вокруг нее. Гениальная мысль греческого астронома Аристарха Самосского (III в. до н. э.) о том, что планеты, в том числе и Земля, движутся вокруг Солнца, на 1700 лет предвосхитившего открытие Н. Коперника, игнорировалась. Система Коперника с Солнцем в центре называется гелиоцентрической (греч. helius — Солнце). Согласно учению Н. Коперника (1543 г.), Земля — рядовая планета, движущаяся, наряду с другими планетами, по круговым орбитам вокруг Солнца.

Истинную картину орбит планет и их движений установил австрийский астроном И. Кеплер (XVII в.), который сформулировал законы движения планет.

Первый закон — о форме планетных орбит: все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых, общем для орбит всех планет, находится Солнце. Степень вытянутости эллипса определяется величиной его эксцентриситета, т. е. отношением фокусного расстояния к длине большой полуоси. И хотя эксцентриситеты большинства планет невелики (у Земли = 0,016), из этого закона следует, что расстояние от планет до Солнца в течение года меняется. Так, у Земли оно изменяется от 152 млн км в наиболее далекой точке орбиты — афелии до 147 млн км в ближайшей точке — перигелии.

Второй закон характеризует скорость движения планет по орбитам: радиус-вектор планеты в равные времена описывает равновеликие площади. Следствие из этого закона — изменение скорости движения планет по орбитам. Так, у Земли при средней скорости 29,8 км/с оно изменяется от 30,3 км/с близ перигелия до 29,3 км/с близ афелия (рис.). Все это сказывается на продолжительности дней и ночей и термических особенностях северного и южного полушарий. В северном полушарии полярный день на полюсе на неделю длиннее полярной ночи, а лето длиннее зимы. В целом же северное полушарие Земли летом из-за более продолжительного освещения получает больше солнечной радиации, несмотря на удаленность от Солнца, и находится в более выгодных тепловых условиях, чем южное.

Третий закон показывает зависимость скорости движения планет от расстояния до Солнца. Квадраты времени обращения различных планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их орбит или средних расстояний от Солнца.

Законы Кеплера дают геометрию, но не вскрывают причины движения планет. Используя законы Кеплера, опираясь на общие законы движения тел (законы динамики), И. Ньютон доказал, что движение планет подчиняется силе притяжения, которая пропорциональна массам взаимодействующих тел (Солнца и планеты) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Итак, основная сила, управляющая движением тел Солнечной системы, — притяжение Солнца. Планеты, в свою очередь, вызывают ускорение в движении спутников. Хотя взаимное притяжение планет друг к другу невелико, но оно вызывает отклонения в движении планет — так называемые возмущения. Так как притяжение зависит от массы тела и расстояния между ними, то наибольшие возмущения на Земле вызывают крупные планеты (Юпитер) и особенно близко расположенные тела (Луна).

Тема 3: Фигура и размеры Земли.

Вопросы для собеседования:

1. Как изменялись представления о форме и размерах Земли.

2. Понятие геоид и эллипсоид.

3.Величины земного эллипсоида Ф.Н. Красовского.

4.Доказательства шарообразности Земли.

5.Географическое значение формы и размеров Земли.

Задание 1. Построить кривую изменения дальности видимого горизонта в зависимости от высоты места наблюдения, используя приведенные ниже данные:

Таблица 2 – Изменение дальности видимого горизонта в зависимости от высоты места наблюдения

Высота места наблюдения, м	Дальность видимого горизонта, км	Высота места наблюдения, м	Дальность видимого горизонта, км
	3,8		121,0
	12,1
	27,1
	38,3
	85,6

Дальность видимого горизонта можно рассчитать по нижеприведенным формулам:

(для небольших высот)

где D – дальность видимости горизонта (км), H – высота места наблюдения (м).

где D – дальность видимости горизонта (км), H – высота глаза наблюдателя (м), R – радиус планеты (км).

Для построения кривой берется система прямоугольных координат. На оси абсцисс откладывается высота места наблюдения, на оси ординат – дальность видимого горизонта. При построении кривой первые три цифры высоты места наблюдения не принимаются во внимание. Таким образом, на кривой будет показано изменение дальности видимого горизонта с высоты 100 м. Наиболее удобными масштабами при построении являются: горизонтальный 1:100000, вертикальный 1:4 000 000.

Задание 2. Произвести анализ кривой. Указать: а) какова закономерность в изменении дальности видимого горизонта в зависимости от высоты места наблюдения, б) к какому выводу приводит анализ графика и этих данных в отношении формы Земли, в) можно ли на основании приведенных выше данных и графика утверждать, что Земля имеет форму шара.

Задание 3. По графику определить дальность видимого горизонта с Эльбруса, Роман-Коша, Народной, пика Коммунизма, пика Победы, Белухи. Высоты этих вершин выписываются из географического атласа.

Задание 4. Пользуясь графиком, таблицей 1 и картой, определите, на каком приблизительно расстоянии можно увидеть с вершины вулкана Мауна-Лоа (4170 м) лодку, приближающуюся к острову Гавайи. Молено ли увидеть с наивысшей точки острова Тобаго (940 м) острова Тринидад и Гренаду? Какие острова можно увидеть с вершины острова Буру (2428 м)?