Земля во Вселенной

Краткое содержание статьи «Земля во Вселенной». Земля — одна из восьми планет, которые вращаются вокруг звезды по имени Солнце. Уникальность Земли состоит в том, что это единственная планета Солнечной системы, на которой существует жизнь. В течение года наша планета освещается Солнцем неравномерно. Для большинства точек на земной поверхности периоды с длинным световым днём сменяются периодами с коротким световым днём. В природе это проявляется в смене времён года: лета, осени, зимы и весны. Смена дня и ночи вызвана вращением Земли вокруг своей оси: на освещённой половине планеты — день, на теневой — ночь. Как ни велика Солнечная система, она всего лишь малая крупица в безграничной Вселенной. Человек сумел проникнуть только в ближний космос, но изучение космического пространства продолжается. Результаты космических исследований находят применение во всех областях человеческой жизни: от прогноза погоды до изучения законов развития нашей планеты.

Представления об устройстве мира

Слово «география» в переводе с греческого означает «землеописание». Земля — это мир человечества, наш мир. Однако она существует не сама по себе, а является частью космоса. И на Земле, и в космосе действуют одинаковые законы природы, а значит, Землю нельзя изучать в отрыве от космоса.

На протяжении веков люди вели спор о том, что находится в центре мира — Земля или Солнце. Сторонники геоцентрической модели (от греч. «гея» — земля) утверждали, что мир ограничен хрустальной сферой, на которой закреплены неподвижные звёзды (рис. 1, а). В центре мира находится Земля, вокруг которой вращаются Солнце, Луна и «блуждающие звёзды» — планеты (от греч. «планетес» — блуждающий). Геоцентрическую модель разработали древнегреческие учёные, самый известный среди них — Аристотель (384—322 до н. э.).

Сторонники гелиоцентрической модели (от греч. «гелиос» — солнце) в центр мира помещали Солнце, вокруг которого вращаются планеты, в том числе Земля (рис. 1, б). Гелиоцентрическая модель возникла тоже в Древней Греции, но учёные тогда не смогли подтвердить её ни с помощью наблюдений, ни с помощью расчётов. Научное обоснование эта модель получила лишь в XVI в. в трудах польского учёного Николая Коперника (1473—1543). Про него говорят, что он «остановил Солнце и сдвинул Землю».

Во времена, когда большинство учёных считало, что Земля — центр мира, трудно было объяснить ряд наблюдаемых явлений природы. Почему день и ночь в разное время года имеют разную продолжительность? Почему даже в одном месте в разное время года Солнце восходит и садится не в одной и той же точке? Эти и другие факты, установленные с помощью наблюдений, просто и красиво объясняла гелиоцентрическая модель.

Земля — одна из восьми планет, вращающихся вокруг Солнца. Солнце — звезда, одна из множества в нашем мире — Вселённой, или космосе. Вселенная безгранична, однако законы, определяющие её существование и развитие, одинаковы в любой её точке. Наша Вселенная имеет возраст: учёные считают, что она появилась 12—15 млрд лет назад из бесконечно малой точки и с тех пор увеличивается в размерах. Звёзды, планеты и другие объекты во Вселенной, как люди, рождаются, развиваются и подходят к своему концу. Можно сказать, что Вселенная — это беспрерывное движение и развитие.

Звёзды и галактики

Современные представления о звёздах сформировались не так давно — в начале XX в. Учёные считают, что звёзды — это раскалённые газовые шары. Звёзды светят потому, что в их недрах происходят реакции образования химических элементов, в результате которых выделяются свет и тепло.

Люди, все живые существа, наша планета, другие планеты, звёзды, все объекты Вселенной состоят из химических элементов. В настоящее время людям известно около 110 химических элементов. Нашу планету слагают соединения кремния и железа. Живые организмы, в том числе и человек, состоят в основном из соединений кислорода, углерода, водорода и азота. Все эти химические элементы появились в недрах звёзд. Так что все мы, человечество, — дети Солнца не только в переносном, но и в прямом смысле.

Расстояния до видимых звёзд были измерены при помощи специального метода. Оказалось, что все они по-разному удалены от Земли. Причём расстояния до звёзд настолько велики, что для них изобрели особую единицу измерения — световой год. Это то расстояние, которое свет от звезды проходит за год, двигаясь со скоростью 300 000 км/с — самой большой скоростью, возможной во Вселенной. Свет от Солнца идёт до Земли примерно примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд), так между ними 149 000 000 километров. Среднее расстояние от Солнца до Плутона приблизительно более 5 световых часов, а до ближайшей известной нам звезды — более четырёх световых лет.

Земля движется вокруг Солнца, делая один оборот за год, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что звёзды на небосводе перемещаются. Вычислив угол смещения звезды, можно определить расстояние до неё. Таким же образом определяют расстояния до труднодоступных объектов и на Земле.

Внешние признаки, по которым отличаются друг от друга звёзды, — это цвет, светимость, размеры. 

• Цвет звезды можно установить при наблюдении. Он зависит от температуры звезды. Самая высокая температура у голубых звёзд, самая низкая — у красноватых. Даже звёзды, имеющие самую низкую температуру, очень горячие: температура красных звёзд около +2500 °С.
• Светимость — это мощность излучения звезды. Её определяют, сравнивая звезду с Солнцем, светимость которого принята за единицу. Есть звёзды, светимость которых превышает солнечную в десятки, сотни и тысячи раз, а есть те, которые по этому показателю, наоборот, очень сильно уступают нашему светилу.
• Размеры звёзд, как их температура и светимость, тоже бывают самыми разными. Есть звёзды-карлики, есть гиганты и сверхгиганты. Диаметр карликов — тысячи километров, сверхгигантов — миллионы километров. Некоторые звёзды могут изменять свой размер.
  

Цвет, светимость, размер одной и той же звезды на разных этапах её жизни разные. Голубые звёзды — самые молодые, красные — самые пожилые. Наше Солнце, например, под конец жизни сначала увеличится и станет красным гигантом, а потом превратится в белого карлика. Продолжительность жизни звезды зависит от её массы: чем больше масса, тем короче время существования звезды, поэтому сверхгиганты живут миллионы лет, а звезды, подобные нашему Солнцу, — миллиарды.

Млечный Путь можно наблюдать в ясную безлунную ночь как туманную полосу, протягивающуюся через всё небо (Млечный Путь — Молочный Путь). В телескоп видно, что эта полоса состоит из звёзд. Млечный Путь — это галактика (от греч. «галактикос» — молочный, млечный). Солнце — одна из более чем 200 млрд звёзд Галактики Млечный Путь. Существуют галактики, содержащие триллионы звёзд.

Млечный путь с Земли. Авторство: Fresh.waffles. Собственная работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=80073959

Как только появились достаточно мощные телескопы, учёные убедились, что многие светила на самом деле являются огромными скоплениями звёзд — галактиками. Расстояние до Малого Магелланова Облака — одной из ближайших к нам галактик — 170 тыс. световых лет, до Туманности Андромеды — одной из самых известных галактик — 2 млн световых лет. От некоторых галактик свет к нам идёт миллиарды лет! Из-за расширения Вселенной расстояние между галактиками постоянно увеличивается, причём, чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от Земли.

Группа галактик, содержащая Млечный Путь и ещё более 80 галактик, называется Местной группой галактик. Её размер составляет 2—3 мегапарсека (1 парсек = 3,26 световых года). В Местную группу галактик входят: спиральные (Млечный Путь, Туманность Андромеды), эллиптические, карликовые эллиптические, карликовые сфероидальные и неправильные галактики. Сколько точно галактик входит в местную группу – сказать сложно, поскольку нам закрывает обзор центральная часть Млечного Пути.

Местная группа галактик, скопление галактик в Деве и несколько других скоплений и групп галактик гравитационно не связанных между собой образуют Местное сверхскопление галактик (Суперкластер Девы).

Кроме галактик Вселенная содержат огромные пространства глубочайшей пустоты. Например, к северу от галактической нити, содержащей в себе Местную группу галактик вместе с нашей Галактикой располагается Местный войд — гигантская область (диаметром не менее 45 мегапарсек), практически свободная от галактик.

В межгалактическом пространстве на расстоянии примерно 250 млн световых лет от Земли находится Великий аттрактор (Великий центр притяжения) — гравитационная аномалия, расположенная в межгалактическом пространстве. Средняя плотность вещества в районе Великого аттрактора ненамного больше средней плотности Вселенной, но за счёт гигантских размеров его масса оказывается настолько велика, что не только наша звёздная система, но и другие галактики и их скопления поблизости имеют пекулярные скорости, направленные на него.

Солнечная система

Вокруг Солнца обращается большое количество крупных и мелких космических тел, а также частиц космической пыли. Именно Солнце удерживает эти тела силой своего притяжения, поэтому все вместе они образуют Солнечную систему. На Солнце приходится более 99% массы Солнечной системы.

Учёные подразделяют восемь планет Солнечной системы на две группы. В первую вместе с Землёй входят Меркурий, Венера и Марс. Она называется земной группой. Во вторую группу — планет-гигантов — входят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Некоторые фильмы-катастрофы рассказывают об ужасных последствиях столкновения Земли с астероидом — космическим телом диаметром от 1 до 1000 км. Слово «астероид» означает в переводе с греческого «звёздоподобный»: так эти космические тела назвали потому, что из-за своих малых размеров даже в сильный телескоп они выглядели как звёзды, т. е., в отличие от планет, не имели заметного диска. Больше всего астероидов в Солнечной системе находится между орбитами Марса и Юпитера (рис. 7), однако есть и такие, орбиты которых подходят к орбите нашей планеты достаточно близко. Так что вероятность столкновения Земли с астероидом есть.

От ударов мелких космических тел земная поверхность защищена атмосферой: большинство из них сгорает в результате трения в атмосфере. Те тела, которые всё-таки долетают до земной поверхности, мы называем метеоритами. От их ударов остаются чашеобразные углубления — метеоритные кратеры (рис. 8, а).

Если астероидов землянам опасаться стоит, то кометы не представляют для людей серьёзной угрозы. Хотя наши предки так не думали: появление кометы они считали предвестником ужасных событий и даже конца света.

Учёные называют кометы «видимым ничто»: их огромные газовые хвост и голова настолько разрежены, что мы бы ничего не почувствовали, если бы Земля прошла через них. Единственная твёрдая часть кометы — это её ядро, состоящее из льда, пыли и камней. Учёные образно сравнивают ядро кометы с грязным мартовским сугробом. Кометы двигаются вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам: когда ядро оказывается вблизи Солнца, оно начинает испаряться, образуя голову и хвост, которые уменьшаются по мере удаления кометы от Солнца (рис. 8, б).

Все планеты Солнечной системы, их спутники, астероиды и кометы появились из газопылевого облака, вращавшегося вокруг молодого Солнца (рис. 9). Сталкиваясь друг с другом, пылевые частицы облака слипались, образуя более крупные сгустки. В этих сгустках — будущих планетах — благодаря силе притяжения оказалась основная масса газопылевого облака. Это произошло более 4 млрд лет назад.

Учёные надеялись обнаружить признаки жизни на других телах Солнечной системы, но пока этого не произошло. Условия, в которых могут существовать живые организмы, сложились только на планете Земля. Вот лишь некоторые из них.

• Условие первое: расстояние земной орбиты от Солнца. Оно определяет температуру на планете, а значит, возможность существования жидкой воды, без которой не может быть жизни. Чем меньше расстояние орбиты планеты от Солнца, тем больше света и тепла получает планета, тем выше температура на её поверхности. Если температура превышает 100 °С, жидкая вода превращается в пар. Если же орбита планеты находится от Солнца далеко и температура на её поверхности всегда ниже 0 °С, вода на ней существует в виде льда.
• Условие второе: размеры Земли. Наша планета достаточно велика, чтобы удержать силой своего притяжения газовую оболочку — атмосферу. Без атмосферы вода в жидком состоянии существовать не может. Также атмосфера защищает живые организмы от падения метеоритов, смягчает перепады температур на освещённой и теневой сторонах Земли.
• Условие третье: скорость вращения Земли вокруг своей оси. Земля делает один оборот вокруг оси примерно за 24 часа. Такая скорость вращения не позволяет одной стороне Земли слишком сильно нагреться, а другой — остыть.

Мы можем гордиться тем, что первооткрывателями дороги в космос были наши соотечественники. Они запустили первый искусственный спутник Земли, автоматическую межпланетную станцию «Луна-2», которая впервые достигла поверхности другого космического тела — Луны. Юрий Алексеевич Гагарин был первым человеком, совершившим космический полёт. День полёта Гагарина — 12 апреля 1961 г. — отмечается как День космонавтики. Алексей Архипович Леонов — первый космонавт, вышедший в открытое космическое пространство. Нашими соотечественниками были созданы орбитальные станции «Салют» и «Мир» — космические дома, где жили и проводили исследования многие экипажи. Сейчас в космосе действует Международная космическая станция, созданная специалистами разных стран.

Автоматические межпланетные станции, созданные людьми, побывали на поверхности Венеры и Марса, подлетали к Меркурию, пролетали через окрестности Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Сведения, переданные этими станциями, являются ценнейшим источником информации о Солнечной системе. Люди пока побывали только на одном внеземном космическом теле — Луне.

Луна — спутник Земли

У большинства планет Солнечной системы есть спутники. Спутник Земли — Луна. Луна обращается вокруг Земли и вместе с Землёй — вокруг Солнца. Луна — самое исследованное после Земли тело Солнечной системы. Вместе с Солнцем она оказывает на нашу планету наибольшее влияние. Поверхность Луны покрыта метеоритными кратерами. Они называются в честь великих землян: Архимед, Коперник, Ломоносов, Гагарин, Менделеев и др.

Первыми единицами измерения времени для человека были повторяющиеся в природе события: смена дня и ночи, времён года, лунных фаз (рис. 12). Древние, наблюдая за Луной, отметили, что полная смена её фаз происходит примерно за 29 суток. Этот период назвали месяцем и положили его в основу лунного календаря. За начало месяца принимали новолуние.

Луна, Земля, другие тела Солнечной системы образовались из газопылевого облака в одно время — более 4 млрд лет назад. Земля в 4 раза больше своего спутника. Маленькая Луна не удержала газовую оболочку, а значит, на её поверхности нет жидкой воды. В отсутствие атмосферы днём поверхность Луны прогревается до +130 °С, а ночью остывает до -150 °С. Такие условия привели к тому, что Луна безжизненна.

Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27 суток, 7 часов и 43 минуты. За это же время она совершает один оборот вокруг оси. Двигаясь вокруг Земли, Луна по-разному освещается Солнцем, поэтому её вид на небосводе меняется. Освещённую Солнцем часть Луны называют фазой Луны (см. рис. 12).

Луна — достаточно большой спутник, поэтому она оказывает заметное влияние на Землю. Притяжение Луны вызывает на нашей планете приливную волну: навстречу нашему спутнику выгибается и твёрдая земная поверхность, и поверхность океана, и газовая оболочка. Жители приморских районов хорошо знают, что два раза в сутки вода в океане отступает, а через некоторое время прибывает вновь. Такие колебания уровня океана называют отливами и приливами (рис. 13). Древние мореплаватели использовали приливы для входа в свои защищённые порты. В некоторых странах, в том числе в России, построены приливные электростанции, которые используют энергию движущейся океанской воды.

Луна является причиной солнечных затмений. Из-за того, что Луна гораздо ближе к Земле, чем Солнце, земному наблюдателю эти небесные тела кажутся одинаковыми. Когда Земля, Луна и Солнце оказываются на одной линии, земляне могут наблюдать солнечные затмения (рис. 14).

Земля — планета Солнечной системы

Земля делает полный оборот вокруг своей оси примерно за 24 часа, т. е. за одни сутки. На самом деле никакого стержня внутри нашей планеты нет. Земная ось — воображаемая линия, проходящая через центр Земли и пересекающаяся с земной поверхностью в точках, называемых Северным и Южным полюсами. На равном расстоянии от полюсов проходит экватор — воображаемая линия на поверхности Земли в виде окружности, которая условно делит земной шар пополам на Северное и Южное полушария.

Момент появления Солнца над горизонтом называют восходом, а когда оно опускается за горизонт — закатом. Солнце всегда восходит в восточной части небосклона, а садится в западной. Вращаясь вокруг своей оси с запада на восток, Земля подставляет Солнцу то один бок, то другой. Так происходит смена светлого и тёмного времени суток — дня и ночи.

Во всех областях Земли, за исключением экватора, в течение года день длится то меньше, то больше ночи. Зимой рано наступают сумерки. Зато летом тёмное время суток длится лишь несколько часов. Причина разной продолжительности светового дня в течение года в том, что ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты, поэтому при движении вокруг Солнца Земля «подставляет» ему то Северное полушарие, то Южное.

Чем длиннее день, тем больше солнечного тепла получает поверхность Земли. В природе изменение количества солнечного тепла вызывает смену времён года (рис. 16).

В Северном полушарии самый длинный день в году бывает 22 июня. Именно в этот день Северный полюс максимально развёрнут в сторону Солнца. 22 июня называют днём летнего солнцестояния. Через полгода, 22 декабря, в Северном полушарии наступает самый короткий день. 22 декабря называют днём зимнего солнцестояния. В Южном полушарии картина противоположная.

В день весеннего равноденствия — 21 марта — и в день осеннего равноденствия — 23 сентября — Северное и Южное полушария освещены одинаково, всюду на Земле день равен ночи.

За время одного полного оборота вокруг Солнца Земля успевает сделать 365 полных оборотов вокруг своей оси и повернуться ещё немного (на 6 часов). Конечно, люди никогда в конце года не переводили часы на 6 часов вперёд. Ещё в календаре, введённом римским императором Юлием Цезарем (102/100—44 до н. э.) эти часы придумали переводить в сутки, поэтому один раз в четыре года в году не 365, а 366 суток. Такой год называют високосным.

Сутки — период, за который Земля делает один оборот вокруг своей оси, и год — период, за который Земля делает один оборот вокруг Солнца, — это важнейшие единицы измерения времени. Если на земной поверхности провести линии от Северного полюса до Южного, то из-за вращения Земли на каждой из этих линий будет своё время суток. Для удобства люди разделили Землю на 24 часовых пояса и установили, что между соседними часовыми поясами время различается на 1 час.

В смотрели конспект урока по географии «Земля во Вселенной». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по географии
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по географии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по географии