, длина меридиана 40008,5 км, длина экватора 40075,7 км, площадь поверхности Земли 510 млн. км2.
1
География — наука, зародившаяся на заре развития человеческой мысли. Первые географические представления высказывались древнейшими культурными народами Египта, Месопотамии, Индии и Китая за много столетий до нашей эры.
Начало систематизации географических знаний было положено в античное время (VII—I в.в. до н.э.). В этот период стали известны основные свойства Земли как планеты — ее фигура, размеры, движение в мировом пространстве.
Следовательно, география имеет глубокие исторические корни. Но на разных этапах развития географии содержание ее было различным. Вот почему мы говорим, что география — наука древняя и одновременно молодая: ныне она решает совсем другие задачи, чем в прошлом. В течение длительного времени это была описательно-познавательная наука, задачи которой сводились к открытию и описанию ранее неизвестных стран и земель. Особого расцвета это направление в географии достигло в период с середины XV — до середины XVII вв., известный под названием эпохи великих географических открытий. Именно в это время человек узнал о строении поверхности нашей планеты, ее материках и океанах, их взаимном расположении. На основе полученных сведений были составлены карты с показом основных черт строения лика Земли.
Собственно научные географические исследования начались со второй половины XVII в. К этому периоду относятся изучение внутренних частей материков, открытие Антарктиды, кругосветные путешествия, создание страноведческих описаний отдельных стран и регионов, появление научных географических обществ.
Особенно интенсивно и систематически стали проводиться географические исследования в связи с запросами практики во второй половине XIX в. Естественно, что на этом этапе география уже не ограничивалась только описанием отдельных фактов и явлений, но и стремилась дать им научное объяснение. Большой объем разнообразных знаний о Земле привел к тому, что на рубеже XIX и XX вв. в географии стали. зарождаться самостоятельные отрасли знаний: климатология, океанология, геоботаника и др.
Современная география — это целая система наук. В ней выделяются две группы наук: физико-географическая и экономико-географическая. Объектом изучения физической географии является географическая оболочка в целом, а также составляющие ее компоненты (горные породы и слагаемый ими рельеф, воздух, вода, почвы, растения и животные) и природные комплексы.
Географическая оболочка — это сложная материальная система, включающая нижнюю часть воздушной оболочки Земли (атмосферы), всю водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть твердой оболочки Земли (литосферы) с населяющими их живыми организмами. Географическая оболочка неоднородна, она состоит из природных образований разного ранга, получивших название природных комплексов.
При изучении географической оболочки, ее компонентов и отдельных природных комплексов используются как старые методы исследования (картографический, сравнительно-географический, исторический), так и новые — математический, моделирования, аэрометоды, геофизический, геохимический, космический.
Одна из важнейших задач современной географии — изучение процессов взаимодействия природы и общества в целях научного обоснования рационального использования природных ресурсов и сохранения благоприятных условий для жизни человека на нашей планете.
Вопросы и задания:
Что является предметом изучения современной физической географии?
Какие компоненты взаимодействуют внутри географической оболочки?
Какие методы исследования использует современная география?
Как вы понимаете взаимодействие природы и общества'' Приведите примеры.
ОБЩИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЗЕМЛИ
Вспомните! Что вам известно о форме и размерах Земли? Постарайтесь ответить на следующие вопросы. Какую форму имеет наша планета? Какие доказательства, подтверждающие ваш ответ, вы можете привести? Почему Землю отнесет к планетам? Какое место по величине занимает она среди планет Солнечной системы? С именами каких ученых связаны научные представления о форме и размерах Земли?
Земля, как и другие планеты Солнечной системы, имеет шарообразную форму. Ее диаметр около 12 750 км. Поскольку человек видит лишь небольшую часть Земли, земная поверхность кажется ему плоским кругом, ограниченным линией, где небо как бы соприкасается с землей. Недаром многим древним народам Земля казалась плоской.
Во времена Пифагора (VI в. до н.э.) стали предполагать, что Земля — шар, как и другие планеты. Первые доказательства шарообразности Земли принадлежат древнегреческому ученому Аристотелю (IV в. до. н.э.). К ним он относил наблюдения за лунными затмениями, во время которых тень от Земли, отбрасываемая на поверхность Луны, всегда круглая; изменение вида звездного неба при движении по меридиану; расширение горизонта при поднятии.
Постепенно представления о Земле как о шаре стали основываться не на наблюдениях, а на точных расчетах и измерениях. Первым установил величину земного шара древнегреческий ученый Эратосфен (III—II вв. до н.э.). Он измерил длину дуги 1° меридиана, а затем на этой основе рассчитал длину всей окружности Земли по меридиану - около 40 000 км, что близко к действительности.
В период средневековья, вплоть до XV в., многие научные представления античных народов о Земле из-за господства церкви во всех сферах жизни отрицались. Учение о шарообразности Земли в этот период отвергалось. С конца XV в. наступил период великих географических открытий. Христофор Колумб в поисках западного пути в Индию открыл Новый Свет — Америку (1492). Васко да Гама, обогнув Африку, проложил морской путь в Индию (1497). Фернандо Магеллан и его спутники совершили первое кругосветное плавание (1519—1522). В этот период сомнений в шарообразности Земли не было и Землю стали изображать в виде объемной модели — глобуса. Самый первый глобус диаметром 0,54 м был изготовлен немцем Мартином Бехаймом (1492).
По результатам открытий в XVI в. создавались многочисленные карты Земли и обширные географические атласы (Г.Меркатор, А.Ортелий). В XVII в. в ряде европейских стран были начаты детальные съемки местности.
В связи с развитием знаний о природе Земли представления о ее форме продолжали совершенствоваться. В конце XVII в. на основании работ Ньютона возникло предположение о том, что ввиду осевого вращения земной шар должен быть сплюснут у полюсов.
Последующими измерениями в XVIII в. было доказано, что Земля имеет форму сфероида или эллипсоида, сплюснутого (сжатого) вдоль оси вращения. Это сжатие невелико: экваториальный радиус Земли длиннее полярного на 21,4 км (рис. 1).
Однако в XIX в. было установлено, что фигура Земли сложнее, отклоняется от правильной формы сфероида из-за неоднородного строения недр, неравномерного распределения масс. Истинная геометрическая фигура Земли была названа геоидом («землеподобным»). Геоид определяется как фигура, поверхность которой всюду перпендикулярна направлению силы тяжести, т.е. отвесной линии. Поверхность геоида совпадает с уровенной поверхностью Мирового океана. Поднятия и опускания геоида над сфероидом составляют от ±50 до ±100 м.
Истинная физическая поверхность Земли со всеми ее горами и впадинами не совпадает с поверхностью геоида и отступает от него на несколько километров (рис. 2). Сила тяжести все время стремится выровнять действительную поверхность Земли, привести ее в соответствие с уровенной поверхностью.
Разница между сфероидом и геоидом невелика, поэтому для геодезических и картографических работ в нашей стране приняты следующие величины земного эллипсоида Ф.Н.Красовского (назван в честь ученого, под руководством которого велись расчеты): экваториальный радиус а=6378,2 км, полярный радиус b=6356,8 км, полярное сжатие , длина меридиана 40008,5 км, длина экватора 40075,7 км, площадь поверхности Земли 510 млн. км2.
Благодаря искусственным спутникам Земли в настоящее время уточнены размеры эллипсоида вращения, получены данные, наиболее близко подходящие к реальной форме Земли.
В настоящее время научными доказательствами шарообразности Земли считаются следующие: фотографии и измерения из Космоса с искусственных спутников Земли с разных расстояний и точек траекторий полетов; градусные измерения на поверхности Земли и лунные затмения.
Постепенное появление предметов из-за горизонта, увеличение дальности (радиуса) видимого горизонта при подъеме, кругообразная форма видимого горизонта, изменение видимости звездного неба при движении по меридиану, освещение высоких частей предметов перед восходом и после захода солнца, кругосветные плавания доказывают лишь выпуклость, а не шарообразность Земли.
Форма и размеры Земли имеют большое географическое значение. Шарообразная фигура Земли обусловливает уменьшение угла падения солнечных лучей на земную поверхность от экватора к полюсам и, как следствие этого явления, образование нескольких тепловых поясов. Тепловые пояса, в свою очередь, наряду с другими факторами (размерами и массой Земли, определенного расстояния ее от Солнца) обусловливают закономерное изменение природных процессов и явлений в географической оболочке по направлению от экватора к полюсам.
Размеры и масса Земли предопределяют такую силу земного притяжения, которая удерживает атмосферу определенного состава и гидросферу, без которых невозможна жизнь. Важно и расстояние Земли от Солнца. При более близком положении Земли к Солнцу, чем теперь, она могла бы превратиться в раскаленную пустыню, при более отдаленном — приобрести постоянный ледяной панцирь. Таким образом, жизнь на Земле, возникновение и существование на ней географической оболочки в значительной мере зависят от формы и размеров нашей планеты, а также и расстояния от Солнца.
Вопросы и задания:
studfiles.net
Долгое время, пока господствовала мифологическая картина мира, Земля считалась плоским диском, стоящим на трех слонах, китах или черепахе и покрытым сверху полукруглым небесным сводом. Лишь в VI в. до н.э. один из основоположников античной науки Пифагор высказал мысль о шарообразности Земли. То, что Земля имеет шарообразную форму, доказал Аристотель вIV в. до н.э. В качестве аргументов он использовал лунные затмения, которые происходят из-за того, что Земля, встав между Солнцем и Луной, отбрасывает на Луну круглую тень. Кроме того, было известно, что в южных странах на небе появляются созвездия, невидимые на севере. Так, постепенно утвердилось представление о том, что Земля — это шар, неподвижно висящий в центре Космоса без всякой опоры, а вокруг него вращаются по идеальным круговым орбитам Луна, Солнце и пять известных тогда планет. Неподвижные звезды замыкали сложившуюся в античности геоцентрическую модель мира.
В 300 г. до н.э. географ Эратосфен достаточно точно определил размеры земного шара. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене Солнце находится в зените и освещает дно самого глубокого колодца. Затем он измерил угол падения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная расстояние между городами, Эратосфен вычислил длину окружности земного шара.
Тем не менее, представления о шарообразности Земли во многом вытекали из чисто умозрительных рассуждений об идеальных телах. В античности такими телами считались шар, сфера, круг, а потому в гармоничном соразмерном Космосе Земля должна иметь форму самой совершенной фигуры — шара. Ничем другим она просто не могла быть.
Лишь с началом эпохи Великих географических открытий шарообразность Земли была подтверждена на опыте. В 1522 г. португальский мореплаватель Фернан Магеллан завершил первое кругосветное путешествие, в ходе которого он обогнул Землю и доказал наличие единого Мирового океана.
Казалось бы, вопрос о форме Земли можно было считать закрытым. Но в это же время было опровергнуто античное учение об идеальных телах. Поэтому встал вопрос, насколько близка форма Земли к идеальной сфере. К концу XVII в. сложились две точки зрения по этому вопросу. С одной стороны, И. Ньютон считал, что Земля имеет форму сфероида, несколько сплющенного у полюсов, вследствие ее вращения и действия сил притяжения составляющих ее масс (напоминает тыкву). С другой стороны, Р. Декарт, основываясь на теории вихрей, утверждал, что Земля сплющена у экватора и удлинена по направлению к полюсам (похожа на дыню).
Чтобы решить этот вопрос, надо было измерить кусочки дуг меридиана на разных широтах и посмотреть, как соотносятся расстояния, приходящиеся на один градус. В 1735 г. Парижская академия наук отправила с этой целью две экспедиции: одну — в Перу, на экватор, а другую — в Лапландию, к полюсу. Восемь лет потребовалось ученым, чтобы измерить с помощью сосновых жердей с выверенной длиной в десять метров дугу длиной в три градуса восемь минут. Выяснилось, что чем ближе к полюсу, тем длиннее становился градус.
С тех пор форма Земли уточнялась еще несколько раз. С большой точностью ее удалось определить лишь в XX в. с помощью приборов, установленных на искусственных спутниках Земли. Сегодня точно известно, что Земля — не вполне правильный шар. Она немного сжата у полюсов и несколько вытянута к Северному полюсу. Эта фигура называется геоидом. Термин для обозначения фигуры Земли был введен в 1873 г. немецким физиком И. Листингом. Сжатие у полюсов объясняется вращением Земли вокруг своей оси. Вытянутость Земли к Северному полюсу до сих пор окончательного объяснения не получила.
Окружность Земли по экватору равна 40 075,7 км, окружность по меридиану — 40 008,5 км.
Масса Земли была вычислена на основе закона всемирного тяготения в опытах Г. Кавендиша с крутильными весами, на которых он измерял, с какой силой большой свинцовый шар притягивает к себе маленькие свинцовые шарики, а затем сравнивал эту силу с силой притяжения маленьких шариков Землей, т.е. с их весом. Этот опыт был поставлен в 1798 г. Масса Земли оказалась равной 5976 • 1021 кг.
Поверхность Земли составляет приблизительно 510 млн. км2, при этом на долю суши приходится 149 млн. км2, или около 29%, так что правильнее было бы назвать нашу планету не Землей, а Океаном.
www.ronl.ru
Форма и размеры Земли - раздел Астрономия, ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМЛИ
По современным космогоническим представлениям Земля образовалась примерно 4,6-4,7 млрд. лет назад из захваченного притяжением Солнца протопланетного облака. На образование первых, наиболее древних из изученных горных пород потребовалось 100-200 млн. лет.
Земля – третья планета Солнечной системы. Ее орбита находится между орбитами Венеры и Марса. Она движется вокруг Солнца со средней скоростью 29,765 км/с по эллиптической, близкой к круговой орбите (эксцентриситет 0,0167). Среднее расстояние от Солнца 149,6 млн. км, В перигелии оно уменьшается до 147 млн. км, а в афелии увеличивается до 152 млн. км. Период одного обращения по орбите 365,24 солнечных суток. Вращение Земли вокруг собственной оси происходит со средней угловой скоростью 7,3·10-5рад/с, что примерно соответствует периоду в 23 ч 56 мин 4,1 с. Линейная скорость поверхности Земли на экваторе – около 465 м/с. Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики под углом 66° 33′ 22′′. Этот наклон и годовое обращение Земли вокруг Солнца обуславливают исключительно важную для климата Земли смену времен года, а ее вращение вокруг оси – смену дня и ночи. Имеются и небольшие нерегулярные вариации продолжительности суток.
В целом по форме Земля близка к эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и растянутому в экваториальной зоне. В нашей стране принят термин «эллипсоид Красовского [Феодосий Николаевич]). Средний радиус Земли 6371 км, полярный – 6356 км, экваториальный – 6378 км. Масса Земли 5,976·1024 кг, средняя плотность 5518 кг/м3. Площадь поверхности Земли 510,2 млн. км2.
Фактически уровневая поверхность Земли не совпадает с поверхностью эллипсоида. Геоид – условное наименование истинной фигуры Земли, предложенное в 1873 г. немецким ученым И. Листингом (геоид – землеподобный). Геоид это геометрически сложная поверхность равных значений потенциала силы тяжести, совпадающая с невозмущенной поверхностью Мирового океана и продолженная под континентами. Он близок к эллипсоиду со сжатием 1 : 298,2.
Благодаря суточному вращению Земли существуют единственные неподвижные точки земной поверхности – географические полюса – это точки пересечения воображаемой земной оси с земной поверхностью. Положение географических полюсов меняется с периодом 434 суток с амплитудой 0,36′′. Кроме того, имеются и небольшие сезонные их перемещения.
По отношению к полюсам определяют экватор, проводят параллели и меридианы. Экватор – это линия на глобусе или карте, расположенная на одинаковом расстоянии от полюсов. Его длина 40076 км. Параллели – линии, параллельные экватору. Это круги мысленного сечения Земли плоскостями, перпендикулярными ее оси. По параллелям определяют географическую широту – расстояние в градусах от экватора до какой-либо точки. Она изменяется от 90º с.ш. до 90º ю.ш. Меридианы – линии, соединяющие полюса. Это круги, образованные пересечением земного шара плоскостями, проходящими через земную ось. По меридианам определяют географическую долготу – расстояние в градусах от начального меридиана до какой-либо точки. Долготы бывают западные и восточные и изменяются от 0 до 180°.
Представление о фигуре и размерах Земли создавалось постепенно, на основе наблюдений, измерений и расчетов.
Уже в VII в до н.э. древнегреческие ученые высказали предположение о шарообразности Земли. В IV веке до н.э. Аристотель собрал уже имеющиеся доказательства шарообразности Земли, дополнил и обосновал их (круглая тень Земли при затмениях, изменение вида звездного вида и т.д.). Эратосфен Киренский во II веке до н.э. определил близкую к действительной длину большого круга (40 000 км) и одного градуса меридиана (110,6 м. – действительная 111,2 м.).
Кругосветные путешествия только подтвердили доказательства шарообразности. С появлением точных методов измерений расстояний и углов (триангуляция) в 1669-70 гг. французские ученый Жан Пикар точно измерил длину меридиана и пришел к выводу, что Земля не идеальный шар с радиусом – 6371,7 км. Французский астроном Рише проделав опыты с маятником пришел к сходным выводам.
Ньютон сформулировал закон об обязательном отклонении фигуры вращающегося тела от шара. Одновременно с Христианом Гюйгенсом он определили полярное сжатие Земли.
allrefers.ru
Многочисленные исследования и измерения позволили установить, что Земля имеет форму неправильного в математическом отношении тела, называемого геоидом. Поверхность, образующая геоид, в отличие от физической поверхности Земли с ее неровностями (горы, впадины и т. п.) во всех своих точках горизонтальна, т. е. совпадает с нормалью к направлению силы тяжести и определяется как уровенная поверхность. В природе такая уровенная поверхность совпадает со средним уровнем воды океанов и открытых морей в спокойном состоянии, мысленно продолженным под все материки.
Теоретические исследования и результаты обработки астрономо-геодезических измерений показывают, что геоид близок к математически правильной фигуре — эллипсоиду вращения, образованному вращением эллипса вокруг его малой оси. Поэтому при производстве геодезических, картографических и других работ, требующих высокой точности, за фигуру Земли принимают эллипсоид вращения.
Величина отклонения по высоте поверхности геоида от поверхности земного эллипсоида, принятого в СССР и надлежащим образом подобранного по размерам и ориентированного в теле Земли, не превышает 100—150 м. Эллипсоид вращения практически отождествляется со сфероидом, представляющим фигуру равновесия вращающейся однородной жидкой массы. Отклонение по высоте поверхностей эллипсоида вращения и сфероида не превышает 2—3 м.
В разных странах представляют земной эллипсоид с размерами, принятыми для данной страны. Эллипсоид с определенными размерами, принятыми в конкретном государстве, называют референц — эллипсоидом.
Основными элементами, определяющими размеры земного эллипсоида, являются его полуоси: большая а и малая b. Кроме того, для характеристики земного эллипсоида, а также для некоторых расчетов применяются понятия: полярное сжатие α земного эллипсоида, выражаемое формулой:
α = (а – b) / a,
и его эксцентрицитет е, определяемый выражением:
e = .
Начиная с 1946 г. для всех геодезических и картографических работ на территории СССР принимался референц-эллипсоид Ф. Н. Красовского.
Его размеры:
— большая полуось а около 6, 38 тыс. км;
— малая полуось b около 6, 36 тыс. км;
— полярное сжатие α около 1: 3;
— квадрат эксцентрицитета е2=1:149,15.
Ориентирование в теле Земли земного эллипсоида с соответствующими размерами полуосей и сжатия характеризуется так называемыми исходными геодезическими датами. Исходными геодезическими датами называют координаты начального пункта триангуляции, определяющие его Широту, долготу, азимут на какой-либо смежный пункт и высоту поверхности геоида относительно поверхности референц-эллипсоида.
Эти даты принимаются за начальные при расчете координат всех других пунктов земной поверхности.
При пользовании иностранными. картами следует помнить, что в разных странах приняты различные исходные геодезические даты. Поэтому перенос места судна с одной карты на другую при плавании вблизи берегов следует производить не по географическим координатам, а по направлению и расстоянию до ближайшего опорного пункта, помещенного на обеих картах.
Географическая система координат.
Положение точки на любой поверхности или в пространстве определяется совокупностью конкретных величин, называемых координатами. Координаты могут выражаться как в линейной, так и в угловой мере; они определяют положение координатных линий относительно принятых за начало осей координат. Для определения положения точек на земной поверхности применяется географическая система координат.
Малая ось эллипсоида пересекает поверхность последнего в двух точках, которые называются северными и южным полюсами. Плоскости, проходящие через ось вращения Земли, называются плоскостями земных меридианов, которые в сечении с поверхностью Земли образуют большие круги, называемые меридианами. Плоскость, перпендикулярная земной оси и проходящая через центр эллипсоида, называется плоскостью экватора. Большой круг, образующийся от пересечения этой плоскости с поверхностью эллипсоида, называется земным экватором. Плоскости, параллельные плоскости земного экватора в сечении с поверхностью Земли, образуют малые круги, называемые земными параллелями.
Координатными осями системы географических координат приняты: экватор и один из меридианов, принимаемый за начальный; координатными линиями являются земные параллели и меридианы, а величинами, определяющими положение точек, т. е. координатами, географическая широта и географическая долгота.
Географической широтой точки на поверхности Земли называется угол между нормалью к поверхности эллипсоида в этой точке и плоскостью экватора. Географическая широта в судовождении обозначается греческой буквой φ (фи). Счет широт ведется от экватора к полюсам от 0 до 90°. Широты северного полушария считаются положительными и при аналитических расчетах они принимаются со знаком плюс. Северные широты обозначаются буквой N. Широты точек южного полушария, обозначаемые буквой S, считаются отрицательными и им приписывается знак минус.
Географическая широта определяет положение параллели, на которой находится определяемая точка.
Географической долготой точки называется двугранный угол, образованный плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через эту точку. Двугранный угол измеряется сферическим углом при полюсе между начальным меридианом и меридианом определяемой точки или численно равной ему дугой экватора, заключенной между названными меридианами.
За начальный меридиан в принципе может приниматься любой земной меридиан. По международному соглашению 1884 г. за начальный принят меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, расположенную около Лондона.
Счет географических долгот ведется к востоку и западу от Гринвичского меридиана от 0 до 180°. Географическая долгота в судовождении обозначается греческой буквой λ (лямбда). Долготы точек, находящихся в восточном полушарии, принято считать положительными (знак плюс), западные долготы считаются отрицательными (знак минус). При определении долготы той или иной точки земной поверхности обязательно указывают на ее наименование: восточной — Оst или, как сейчас принято, Е, западной — W.
www.ronl.ru
