5 Земля Движение Земли Гиенко Е Г

Скачать презентацию 5 Земля Движение Земли Гиенко Е Г

5_Земля и Луна.ppt

Количество слайдов: 57

5. Земля Движение Земли © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Земля - шар Доказательства шарообразности Земли: 1. … 2. … Самостоятельно … … … Астрономические доказательства: 1) Круглая тень Земли во время лунных затмений 2) Изменение вида звездного неба при движении вдоль меридиана (на север или юг) – см. теорему о высоте полюса Мира © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

5. 1 Доказательства суточного вращения Земли Линейная скорость вращения Земли на экваторе: Vэкв = 2 p. R /T, T = 24 часа, R =6400 км Vэкв ≈ 500 м/сек На широте f: Vf = Vэкв cos f © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

1. Маятник Фуко′ Массивный груз, подвешенный на длинной нити. Может качаться в любой плоскости. Плоскость качания маятника сохраняет неизменную ориентацию в пространстве. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

На подвижной Земле плоскость качания поворачивается с угловой скоростью: на полюсе 150/час на экваторе 0 на широте f (150 sin f)/час Маятник Фуко на Северном полюсе. Ось вращения Земли лежит в плоскости колебаний маятника © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Первый маятник сооружен французским физиком Фуко в Пантеоне в Париже в 1851 г. . Длина 67 м, масса груза 28 кг. Россия, до 1986 г действовал маятник Фуко в Исаакиевском соборе в Ленинграде. Длина 93 м, масса груза 54 кг © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Новосибирский астрофизический центр. Башня и маятник Фуко © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

2. Кориолисово ускорение - отклонение любого движения вправо в северном полушарии, и влево – в южном. Следствие: в северном полушарии левые берега рек более пологие, чем правые. (пример: р. Обь, р. Иня в районе разъезда “Иня”) 3. Отклонение падающих тел к западу © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

4. Суточный параллакс Параллакс – изменение направления на светило при наблюдении из различных точек пространства. При наблюдении в разное время суток с вращающейся Земли направление на светило изменяется. Суточный параллакс мал, для Солнца – 8, 8”, для Луны – 57 ’, для звезд – практически равен нулю. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

5. Суточная аберрация Изменение направления на светило в результате сложения скорости света со скоростью движения наблюдателя. Суточная аберрация звезд – 0. 32”. Аналоги: капли встречного дождя, стрельба по движущейся мишени с упреждением © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

5. 2 Доказательства годичного движения Земли Средняя скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца: V = 2 p⋅a/T, a = 1 a. e. = 149 600 000 км, T = 1 год, V ≈ 30 км/сек © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

1. Годичный параллакс Далекие звезды Близкая звезда ⊙ Изменение направления на звезду при наблюдении ее в разное время года из разных точек пространства 1838 г. , Фридрих Вильгельм Бессель, Германия: первое измерение параллактического смещения звезды 61 Лебедя: 0. 3” © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

2. Годичная аберрация См. “Суточная аберрация” Открыта англ. астрономом Брадлеем в 1728 г. Коэффициент годичной аберрации – 20, 5“ 3. Смещение в спектрах звезд Эффект Доплера: изменение частоты принимаемого сигнала при движении источника излучения удаляется Частота уменьшается, красное смещение ⊙ приближается Частота увеличивается, фиолетовое смещение © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

• Астрономические доказательства шарообразности Земли: • Доказательства суточного вращения Земли: • Как качается маятник Фуко на экваторе? • Если Земля вращается со скоростью 500 м/сек, то почему нет таких ветров навстречу? • Доказательства годичного движения Земли: • Почему явление аберрации было изучено раньше, чем измерение параллаксов звезд? • Что произойдет, если Земля вдруг остановит свое движение? © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

5. 3 Движение оси вращения Земли. Прецессия и нутация © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Прецессия Долгопериодические колебания оси Мира в пространстве R Период: ~ 26000 лет; 50, 3” за год PN Гиппарх, II в до н. э. , Греция Открыл явление прецессии e Ньютон, XVII в. Объяснил прецессию эклиптика PN – полюс мира, R – полюс эклиптики © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Причина прецессии: возмущающие действия сил тяготения масс Солнца, Луны и планет на вращающуюся эллипсоидальную Землю. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Следствия прецессии: 1. В разные эпохи в качестве Полярной служат разные звезды; 2. Перемещение точки g по эклиптике навстречу Солнцу; 3. Несовпадение астрологического знака и действительного созвездия, в котором находится Солнце; 4. Появление 13 -го созвездия (Змееносец) на эклиптике. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Нутация Короткопериодические колебания оси мира в пространстве Периоды: 18 ⅔ года и меньше Амплитуда: 7÷ 9 угловых секунд Открыл и объяснил явление: Д. Брадлей, Англия, 1747 г R P(t) P 0(t) Причина нутации: возмущающ действие тяготения Луны, P(t) – истинный полюс мира, Солнца и планет на Землю P 0(t) – средний полюс мира, (18 ⅔ года - период прецессии орбиты Луны) R – полюс эклиптики © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

5. 4 Движение земных полюсов. Неравномерность вращения Земли. Движение земных полюсов – изменение положения Земли относительно ее оси вращения. На поверхности Земли полюс описывает сложную кривую в пределах квадрата со стороной 26 метров. Периоды колебаний: - свободные колебания (по инерции) 14 мес - сезонные 6 и 12 мес - короткопериодические (до 1 сут) - вековое изменение положения полюса. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

-0. 5 Pi УЗП – условный Земной полюс – среднее положение полюса на некоторую эпоху Pi y O УЗП +0. 5 -0. 5 Pi +0. 5 x Движение полюса Земли: Pi – положения мгновенного полюса в разные эпохи; ось Ox направлена вдоль начального меридиана. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Неравномерность вращения Земли – изменение скорости ее вращения 1. Вековое замедление скорости вращения Земли (сутки увеличиваются на 0. 003 сек за 100 лет). Причина – тормозящее действие тяготения Луны (приливы). 2. Сезонные колебания скорости вращения Земли. Продолжительность суток изменяется на ± 0. 001 сек с периодами 6 и 12 мес. 3. Нерегулярные изменения скорости вращения Земли. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Изменение длительности суток в 2000 -2006 гг. График показывает отличие периода вращения Земли от 86400 с (секунд СИ), в миллисекундах. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и Хорошо видна сезонная неравномерность. гравиметрии СГГА

• Как называются долгопериодические и короткопериодические колебания оси Мира? • Периоды прецессии и нутации: • Влияет ли прецессия на смену времен года? • Изменяют ли прецессия и нутация координаты пунктов на Земле? • Свидетельствует ли уголь, обнаруженный в Антарктиде, что полюса Земли когда-то были совсем в другом месте? • Может ли движение полюсов привести к тому, что Сибирь окажется в тропиках? • Почему Земля замедляет свое вращение? © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

5. 5 Система Земля-Луна © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Движение Луны вокруг Земли Орбита Луны: эллипс, e=0, 055, a=384 400 км Наклон орбиты Луны к эклиптике: i = 50 09’ W’ WW’ – линия узлов пересечение плоскости орбиты Земля i Луны с эклиптикой W, W’ - восходящий, W заходящий узлы Видимое движение Луны происходит вдоль эклиптики, орбиты Эклиптика с запада на восток, © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и 13, 20 за сутки гравиметрии СГГА

Месяц – период оборота Луны вокруг Земли Сидерический (звездный) месяц 27, 32 ср. солн. сут. – период оборота Луны вокруг Земли относительно звезд Драконический месяц 27, 21 ср. солн. сут. – промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел орбиты. Неравенство длительности месяцев – из-за прецессии орбиты Луны – линия узлов поворачивается навстречу движению Луны, поэтому драконический месяц короче сидерического © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Смена лунных фаз Синодический месяц 29, 53 ср. солн. сут – период смены лунных фаз 4 1. Новолуние ◑ 1 ◑ ◑ 2 2. Первая четверть ◑ 4. Последняя 3 3. Полнолуние четверть Растущий месяц Старый месяц © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Найдите ошибки на рисунке © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Вращение Луны вокруг оси Луна совершает оборот вокруг оси за 27, 32 ср. солн. сут. – сидерический месяц, поэтому Луна обращена к Земле одной стороной С Земли наблюдается 0, 6 поверхности Луны. Причина – либрации (“покачивание)”. Либрация по долготе ± 7054’ – из-за эллиптичности орбиты Луны, Либрация по широте ± 6050’ – из-за наклона оси вращения Луны к орбите. 4 окт. 1959 г, советская АМС “ЛУНА-3” – облет Луны, фотографии ее обратной стороны. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Через какое время Земля полностью взойдет над Луной? © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Затмения Солнечные Лунные Схема затмения Солнце Луна Кольцеобразное солнечное затмение: видимый диаметр Солнца больше диаметра Луны полутень Тень Солнце Земля полутень Луна Земля Тень: полное затмение Полутень: частное затмение Условия наступления затмений: 1. Новолуние 1. Полнолуние 2. Луна вблизи узла орбиты (рядом с эклиптикой © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Наклон орбиты Луны к плоскости орбиты Земли © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Затмения Солнечные Лунные Продолжительность Полная фаза: не более 7 мин Все фазы: до 4, 5 час Полная фаза: до 1 ч 50 мин Все фазы: до 4 час Число затмений в году От 2 до 5 От 0 до 3 Общее число затмений – не более 7 Наблюдение затмений Из полосы лунной тени шириной около 200 км С половины земного шара, где Луна над горизонтом © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Сарос - период повторяемости затмений. 18 лет 11, 3 суток Эмпирически определен в Вавилоне, II тыс. лет до н. э. Содержит целое число драконических и синодических месяцев © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

• Почему солнечные затмения не происходят каждый месяц (каждое новолуние)? • Условия наступления Солнечных затмений • Условия наступления лунных затмений • Если в году 2 -5 солнечных затмений, то почему в одном и том же месте на Земле солнечные затмения наблюдаются редко? • Что такое Сарос? • Если сегодня лунное затмение, то когда можно ожидать ближайшее солнечное затмение? © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Научные задачи наблюдения солнечных затмений 1. Уточнение теории движения системы Земля-Луна 2. Изучение внешней атмосферы Солнца – хромосферы и короны 3. Проверка эффекта Эйнштейна – отклонения света в гравитационном поле Солнца 4. Изучение ионосферы Земли 5. Влияние затмения на живые организмы © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Научные задачи наблюдения лунных затмений 1. Шарообразная форма Земли 2. Изучение верхних слоев земной атмосферы по яркости и окраске Луны. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Приливы Деформация Земли и ее водной оболочки из-за притяжения Луны. Два приливных горба вдоль линии, соединяющей Луну и Землю. На суше – 0, 5 м, на морях/океанах – несколько м Приливы вызывают медленное торможение вращения Земли Изучая приливы, можно судить о твердости и упругости Земли Использование энергии приливов (электростанции) © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Определение радиуса Земли ЭРАТОСФЕН (ок. 275 -194 до н. э. ), один из самых разносторонних ученых античности. p B, f. B R экватор f. B - f. A D A, f. A Длина дуги меридиана D измеряется, широта f определяется по звездам или Солнцу p R = 1800⋅D/ ((f. B – f. A)0⋅p) © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Определение формы Земли (арбуз, мандарин или лимон? ) Градусные измерения – измерение длины дуги меридиана в 10. Ряд триангуляции Триангуляция: b Линейные измерения базисов b D~100 км на концах ряда, угловые измерения в ряде треугольников. Результаты: 1. Передача координат от одного края ряда к другому; 2. Длина ряда триангуляции D © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА b

Россия, середина XIX в, дуга Струве: градусные измерения дуги от Ледовитого океана до Черного моря, под руководством О. В. Струве, директора Пулковской обсерватории. Длина дуги в 10: в полярной области – 111, 7 км в южных областях – 110, 6 км Земля сплюснута у полюсов. Причина – вращение Земли вокруг оси. Экватор. радиус Земли a больше полярного b на 21, 4 км Сжатие Земли a = (a-b)/a ≈ 1/298 В настоящее время дуга Струве включена в мировое культурное наследие. © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

Геоид – уровенная поверхность, во всех точках перпендикулярная отвесной линии. Совпадает со средним невозмущенным уровнем океана. Мысленно продолжена под материками. Определение фигуры геоида (уровенной поверхности) методами космической геодезии: по изучению движения искусственных спутников Земли (ИСЗ) +20 км “Выпуклость” на Северном Геоид полюсе, “Выемка” на южном Земля – тыква! -30 км © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА

• • • Что такое градусные измерения? Что такое триангуляция? Чему равен экваториальный радиус Земли? Что короче: экватор или меридиан? Почему Земля сплюснута у полюсов? Геоид – это… © Гиенко Е. Г. , каф астрономии и гравиметрии СГГА