Суточное вращение Земли вокруг оси и его следствия
Земля вращается с запада на восток против часовой стрелки, совершая полный оборот за сутки. Ось вращения отклонена на 23027/ от перпендикуляра к плоскости эклиптики.
Средняя угловая скорость вращения, т.е. угол, на который смещается точка на земной поверхности, для всех широт одинакова и составляет 150 за 1 час.
Линейная скорость, т.е. путь, проходимый точкой в единицу времени, зависит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там скорость равна нулю. На экваторе каждая точка проходит наибольший путь и имеет наибольшую скорость – 455 м/с. Скорость на одном меридиане разная, на одной параллели одинаковая.
Географическими следствиями суточного вращения Земли являются:
1. Смена дня и ночи, т.е. изменение в течение суток положения Солнца относительно плоскости горизонта данной точки (осевое вращение дает основную единицу времени – сутки). С этим изменением связаны суточный ритм солнечной радиации, интенсивность которой зависит от угла наклона земной оси, ритмы нагревания и охлаждения местной циркуляции воздуха, жизнедеятельности живых организмов.
Задание 1. Вычертить кривые полуденной высоты Солнца для периода равноденствий и солнцестояний.
| Широта | 21 марта | 22 июня | 23 сентября | 22 декабря |
| Северный полюс | 0º | 23,5º | 0º | – |
| Северный полярный круг (66,5º с.ш.) | 23,5º | 47º | 23,5º | 0º |
| Северный тропик (23,5º с.ш.) | 66,5º | 90º | 66,5º | 43º |
| Экватор | 90º | 66,5º | 90º | 66,5º |
| Южный тропик (23,5º ю.ш.) | 66,5º | 66,5º | 90º | |
| Южный полярный круг (66,5º с.ш.) | 23,5º | 0º | 23,5º | 47º |
| Южный полюс | 0º | – | 0º | 23,5º |
Масштаб:
горизонтальный: в 1 см 10º широты (справа от 0° – градусы северной широты, слева от 0° – градусы южной широты),
вертикальный: в 1 см 10º высоты Солнца
Для периода равноденствий вычерчивается одна кривая, так как угол падения солнечных лучей в период осеннего и весеннего равноденствий один и тот же. Все три кривых вычерчиваются на одном графике.
Задание 2. Дать анализ графика. Указать:
а) как изменяется (в град) высота Солнца над полюсами, полярными кругами, тропиками и над экватором;
б) какова амплитуда годовой высоты Солнца над тропиками и на всех широтах, расположенных к северу (в северном полушарии) и к югу (в южном полушарии) от тропиков;
в) сколько раз и когда Солнце бывает в зените над тропиками и над экватором, на широтах между тропиками;
г) вывести формулы для определения высоты Солнца над горизонтом в период равноденствий, в период летнего и зимнего солнцестояний для северного и южного полушарий.
h = 90° - φ ± φ С
Задание 3. Определить по графику самое высокое и самое низкое положение Солнца в столицах: Боливии, Анголы, Канады, Норвегии, Казахстана, Аргентины, Бангладеш, России, Мадагаскара.
Задание 4. Рассчитать широту местности (северное полушарие), если высота Солнца:
а) в день равноденствия: 43º, 15º, 18,5º,
б) 22 июня: 29º, 45º, 31º;
в) 22 декабря: 66,5º, 47º, 36º.
2. Различное в один и тот же момент местное время на разных меридианах (разница 4 мин. на каждый градус долготы).
Время: солнечное, поясное, декретное, летнее
Истинное солнечное время (ST) – это система счёта времени, в которое сутки равны интервалу между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через южную часть небесного.
Ввиду того, что эклиптика наклонена к небесному экватору под углом 23°26', а Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, скорость видимого движения Солнца по небесной сфере и, следовательно, продолжительность истинных солнечных суток будет постоянно изменяться на протяжении года: наиболее быстро вблизи точек равноденствий (март, сентябрь), наиболее медленно вблизи точек солнцестояний (июнь, январь).
Истинные солнечные сутки «длиннее» звездных на величину суточного изменения прямого восхождения Солнца (Δα), значение которой не постоянно:
22 декабря наблюдаются самые длинные в году истинные средние сутки, а 18 сентября истинные солнечные сутки самые короткие.
Для современного городского жителя истинное солнечное время – скорее астрономическая абстракция, которая не имеет большого значения в его жизни, поскольку оно неравномерно. Действительно, сложно сделать часы, которые идут с переменной скоростью в течение года. А вот обычное время, напротив, организовано равномерно (если не считать скачков на ± 1 ч. два раза в год) и точно и, значит, легче поддаётся учёту.
История
До ХVIII века жители земного шара жили по солнечному времени, ориентируясь на солнечный полдень для своей территории. С развитием науки и появлением первых механических часов стало очевидным, что истинное солнечное время – величина непостоянная, которая меняется каждые сутки в связи с наклоном земной оси, а также неравномерным вращением Земли. Тогда было выведено уравнение времени, которое остаётся актуальным до сих пор. С его помощью любой астроном может легко рассчитать среднее солнечное время для любой долготы.
Но время шло, и к 80-м годам ХIХ столетия, в период активного развития в Европе железных дорог, местное среднее солнечное время, своё для каждого меридиана Земли, стало неудобным из-за необходимости переводить стрелки часов при любом сколько-нибудь заметном перемещении на восток или на запад.
Тогда появилось «железнодорожное время», то есть время, по которому следовали поезда. Чаще всего оно отличалось от местного – российские поезда, к примеру, курсировали по cанкт-петербургскому времени, что создавало временную путаницу. Английские часовщики принялись даже выпускать часы с двумя часовыми стрелками, одна из которых показывала время на городской ратуше, а другая – на железной дороге.
Но это было не очень удобно. Требовалась унификация системы счёта времени, и такая система появилась.
В 1872 году профессор Чарльз Ф. Дауд, директор школы из Саратога Спрингс в штате Нью-Йорк (США), опубликовал брошюру под названием «Система национального времени для железных дорог», в которой предложил ввести поясное время, разделив всю Землю на 24 часовых пояса по 15 градусов в каждом, взяв за нулевую линию меридиан Вашингтона. Позже, приняв во внимание предложения, высказанные в ходе развернувшейся дискуссии, он заключил, что за нулевой следует принять Гринвичский меридиан.
Предложение заключалось в том, что время должно быть одинаковым всюду внутри каждого пояса, а на границе следует переводить стрелки часов на час вперёд или назад. При этом упрощался расчёт временных поправок, разница между двумя часовыми поясами всегда оставалась кратной целому часу, а отклонение от естественного солнечного времени не превышало 30 минут.
После нескольких лет дискуссий, которые велись на двух континентах, в ноябре 1883 года в Риме состоялась VII Международная геодезическая конференция, постановившая, что унификация долготы и времени весьма желательна не только в интересах науки, но и для навигации, коммерции и международных связей.
В том же 1883 году нововведение приняли правительства США и Канады, а в 1884-м на международной конференции в Вашингтоне соглашение о часовых поясах и поясном времени подписали уже 26 стран. Было решено, что границы поясов не обязательно должны проходить строго по меридианам, а в целях удобства согласовывались бы с государственными и административными границами.
В царской России не стали переходить на часовые пояса, так как это могло «потрясти основы святой самобытности».
В результате нашу страну разделили на 11 часовых поясов только по декрету В. Ленина, в 1919 году. Бóльшая часть границ поясов проходила тогда строго по меридианам.
Летнее время
Очень часто идею «подвинуть» стрелки часов вперёд приписывают государственному деятелю США Бенджамину Франклину. Однако на самом деле Франклин, побывав во Франции, жители которой вели активную ночную жизнь, только лишь посетовал на то, что они не ценят дневного света (долго спят утром) и не экономят на свечах.
А вот новозеландский почтовый служащий Джордж Хадсон, который в свободное от работы время увлекался энтомологией (ловил бабочек) и был очень недоволен тем, что летом солнце садится слишком рано, пошёл дальше и, выступив в 1895 году на собрании Веллингтонского философского общества, впервые публично огласил идею двухчасового перевода стрелок по весне. Учёные вежливо посмеялись над идеей увлечённого энтомолога, но общественность отреагировала бурно, поддержав идею Хадсона и всячески её распространяя.
Ещё одним инициатором, ратующим за перевод стрелок вперёд, стал англичанин Уильям Уиллет. Он не ловил бабочек, зато слыл заядлым игроком в гольф. И ему не нравилась ситуация, когда вечером из-за сумерек приходилось останавливать игру. Естественно, так обосновать свою идею он не мог и предложил правительству сэкономить с её помощью топливо. Но Британия не поддержала его идею, даже в целях экономии.
В итоге первопроходцем в переходе на летнее время стала Германия. На её территории первый перевод часов состоялся в 1916 году, в разгар Первой мировой войны. И цель у немцев была соответствующая: более эффективное ведение боевых действий. После этого, во время войны, вслед за Германией на летнее время перешли почти все страны Европы, кроме России.
Но вскоре после окончания войны летнее время почти во всех европейских странах отменили, и они вновь вернулись к своему поясному времени.
Следующий временной скачок страны Западной Европы сделали не по своей воле. Оккупированные в 1940 году фашистской Германией Франция, Бельгия, Нидерланды и Люксембург были переведены на берлинское, среднеевропейское время (+1 час к поясному) – для удобства управления ими. Тогда же Соединённые Штаты и Канада ввели у себя летнее время, а Великобритания - даже «двойное летнее» время.
Таким образом, мировая тенденция очевидна: в периоды, которые требуют большого напряжения сил и экономии, мировые державы склонны использовать «эффект летнего времени».
Сегодня летнее время используют 82 страны и 159 стран не используют. В Северном полушарии на летнее время переходят в некоторых штатах США, Канаде, Мексике, во всех странах Европы, кроме Исландии, а также в Марокко, Турции, Иране, Армении, Азербайджане, странах Ближнего Востока. В Южном полушарии летнее время вводят в Австралии (в ряде штатов), Новой Зеландии, Парагвае, Уругвае, Бразилии (в нескольких штатах), Чили, Намибии. Отказались от летнего времени Япония, Китай, Индия, Сингапур, а также республики бывшего СССР: Узбекистан, Таджикистан, Туркменистан, Грузия, Казахстан, Киргизия. При этом Туркменистан, Грузия, Киргизия и большая часть Казахстана и Узбекистана сохранили декретное время.
Между прошлым и будущим
После введения в нашей стране в 1919 году системы часовых поясов начались и опыты с переводом стрелок. Их хаотично двигали вперёд-назад вплоть до 1930 года. В 1930-м в стране ввели так называемое декретное время, то есть стрелки часов перевели на час вперёд относительно поясного. С тех пор до 1 апреля 1981 года наша страна уже, по сути, жила по летнему времени.
А в 1981 году постановлением Совета Министров СССР дополнительно ввели летнее время, уже относительно декретного, и с апреля по октябрь россияне жили «впереди планеты всей», опережая поясное время уже на два часа. В марте 1991 года на всей территории СССР отменили декретное время, однако уже в январе 1992 года в России декретное время возвратили по «просьбам трудящихся» и из соображений «экономии электроэнергии».
После многочисленных дебатов президент России Дмитрий Медведев принял решение с с2011 года не передвигать стрелки часов и круглогодично жить по летнему времени (+2 часа к поясному времени).
26 октября 2014 года в 2 часа ночи вступили в силу изменения в Федеральный закон «Об исчислении времени». Число часовых зон на территории России увеличилось с 9 до 11. Российская Федерация перешла с «постоянного летнего» на «постоянное зимнее» время. В большинстве регионов России стрелки часов были переведены на час назад. На территории Удмуртии, Самарской области, Кемеровской области, Камчатского края и Чукотского автономного округа часы не переводились. На территории Забайкальского края и Магаданской области часы были переведены на два часа назад.
Ли́ния переме́ны да́ты – условная линия на поверхности земного шара, проходящая от полюса до полюса, по разные стороны которой местное время отличается на сутки (или почти на сутки).
При пересечении линии перемены даты в направлении из Западного Полушария в Восточное, в счете календарных дат прибавляют один день (переходят к завтрашней дате); при движении же из Восточного в Западное – возвращаются на один день назад (переходят ко вчерашней дате).
Задание 5. Пароход отплыл из Токио в понедельник 6 июля 2009 г. и ровно через 12 суток прибыл в Лос-Анджелес. Какого числа и в какой день недели пароход прибыл в Лос-Анджелес?
Географический часово́й по́яс – полоса на земной поверхности шириной ровно 15° (± 7,5° относительно среднего меридиана). Средним меридианом нулевого часового пояса считается гринвичский меридиан.
Сейчас время устанавливается при помощи всемирного координированного времени (UTC). Часовые пояса вокруг земного шара выражаются как положительное и отрицательное смещение от UTC. (Отрицательные смещения у часовых поясов к западу от нулевого меридиана, положительные – к востоку.)
Следует помнить, что время по UTC не переводится ни зимой, ни летом. Поэтому для тех мест, где есть перевод на летнее время, смещение относительно UTC меняется.
Территории некоторых стран мира расположены сразу в нескольких часовых поясах:
· Россия расположена в 9 (до 28 марта 2010 года – 11) часовых поясах;
· Канада – в 6 часовых поясах;
· США – в 6 часовых поясах (включая Гавайи как штат США, исключая островные территории: Американское Самоа, Мидуэй, Виргинские острова, Пуэрто-Рико и т. д.);
· на автономной территории Дании – Гренландии – 4 часовых пояса;
· Австралия, Бразилия, Мексика, Индонезия и Кирибати – по 3 часовых пояса;
· Испания (включая Канарские острова), Португалия (включая Азорские острова), Казахстан, Монголия, Демократическая Республика Конго, Федеративные Штаты Микронезии – по 2 часовых пояса.
· Франция – в 1 часовом поясе, но, если включать помимо континентальной Франции также её заморские департаменты и прочие территории (Сен-Пьер и Микелон, Мартиника, Гваделупа, Французская Гвиана, Майотта, Реюньон, Южно-антарктические территории, Новая Каледония, Валлис и Футуна, Французская Полинезия, Клиппертон и ряд других обитаемых и необитаемых островов) – расположена в 12 часовых поясах.
Исключения
· Несмотря на то, что территория Китая расположена в пяти географических часовых поясах, на всей его территории действует единое Китайское стандартное время.
· Территории двух административно-территориальных единиц разделены более чем на два часовых пояса – Республики Саха (Якутия), являющейся субъектом Российской Федерации и канадской территории Нунавут (они имеют по 3 часовых пояса).
Задание 6. Владимир из Москвы хочет поздравить Сергея, находящегося в Иркутске, с наступлением Нового Года ровно в полночь по времени Иркутска. Определите, во сколько часов по московскому времени должен позвонить Владимир. Ответ запишите цифрами.
Задание 7. Определите, когда по московскому времени должен совершить посадку в Москве самолет, вылетевший из Читы (MSK+6) в 7 часов по местному времени, если расчетное время полета составляет 8 часов?
Местное время
При решении задач на время помнить:
разность любых местных времен на двух меридианах в один т тот же момент равна разности долгот этих меридианов, выраженных в часовой мере.
15º=1 час
1º= 4мин, 1 мин=15´
15´=1 мин
1´= 4 секундам
Задание 8. На начальном меридиане 16 ч. Сколько времени на 30° з. д., 75° в. д., 30в. д., 105°' в. д.,?
Задание 9. Определите географические координаты пункта в северном полушарии, если известно, что в дни равноденствия полуденное Солнце стоит над горизонтом на высоте 34°, а местное время опережает время Гринвичского меридиана на 2 часа 30 минут. Ход ваших рассуждений запишите.
Задание 10. На корабле заметили затмение одного из спутников планеты Юпитер в 10ч.45мин.18с вечера. Между тем известно, что это затмение видно по Гринвичу в 1ч.12мин.17с ночи следующего дня. Определите долготу местонахождения корабля
Задание 11. Определите, между какими парами городов, расположенных на экваторе, местное (среднесолнечное) время различается на большую величину, и рассчитайте разницу в местном времени с точностью до минут. Расстояние между городами А и Б, измеренное по карте М 1:12500000, равно 17,8 см, а расстояние между городами В и Г, измеренное по карте М 1:75000000, равно 4,3 см. Карты построены в проекции, не имеющей искажений длин линий.