Тропіки і полярні кола

Двічі на рік сонячні промені опівдні падають прямовисно (Сонце перебуває в зеніті) на екваторі та низьких (близьких до екватора) широтах. Однак є дві паралелі, на яких таке явище спостерігається тільки один день на рік. Ці паралелі називаються тропіками.

22 червня, коли вісь Землі північним кінцем нахилена до Сонця, його промені опівдні падають прямовисно на паралелі 23°5/ пн. ш., тобто на Північному тропіку (тропіку Рака). Цей день називають днем літнього сонцестояння.

22 грудня північний кінець земної осі відвернутий від Сонця, яке перебуває в зеніті на Південному тропіку або тропіку Козерога (23°5' пд. ш.). Це день зимового сонцестояння.

21 березня — у день весняного рівнодення і 23 вересня — у день осіннього рівнодення площина, що розділяє освітлену і затемнену частину земної кулі (термінатор), проходить через обидва полюси і поділяє всі паралелі навпіл. Сонце перебуває в зеніті над екватором. Північна і Південна півкулі у ці дні однаково освітлені й отримують однакову кількість тепла, а усюди на Землі день дорівнює ночі.

В усі дні, крім рівнодень, на всіх широтах, окрім екватора, день і ніч змінюють свою тривалість впродовж року. Між 66°33' пн. ш. і 66°33 пд. ш. протягом доби відбувається зміна дня й ночі. На паралелі 66°33'пн. ш. у день літнього сонцестояння Сонце не заходить, а зимового - не сходить. Північніше воно може не заходити або не сходити над горизонтом упродовж декількох діб, а на північному полюсі - майже півроку. Таку ніч або день які тривають понад однієї доби, називають полярними. А паралель 66°33' пн. ш., яка розділяє частину півкулі, де впродовж року усі доби мають звичайнігхоч і різної тривалості, ніч і день, з тією, де бувають полярні дні й ночі, називають Північним полярним колом.

На паралелі 66°33 пд. ш. (Південному полярному колі) полярний день і ніч також тривають тільки одну добу, але це спостерігається відповідно у дні зимового та літнього сонцестояння.

На широтах між полярними колами і полюсами полярні дні і ночі тривають від декількох місяців до декількох днів. Решту року там спостерігається звичайна зміна дня і ночі впродовж доби. На широтах, близьких до полярних кіл, улітку спостерігаються так звані білі ночі. Вони є світлими через те, що смеркання після заходу Сонця відразу переходить у світання перед його сходом.

Зі зміною висоти Сонця над горизонтом відбуваються зміни пір року та сезонні зміни в природі. Вони проявляються у зміні температур, вологості повітря та інших елементів погоди, у режимі водойм, у житті рослин, тварин тощо.

У результаті нахилу осі обертання до площини орбіти та річного руху на Землі утворилося п'ять поясів освітлення, обмежених тропіками і полярними колами. Вони відрізняються висотою полуденного Сонця над горизонтом, тривалістю дня, а відповідно й тепловими умовами.

Жаркий пояс, розміщений між Північним і Південним тропіками, займає близько 40% земної поверхні. Помірні пояси (два) розташовуються між тропіками і полярними колами. Загальна площа помірних поясів складає 52% земної поверхні. Холодні пояси (два) — від полярних кіл до полюсів, загальною площею 8% земної поверхні.

Історія географічних відкриттів

З початку III ст. до н.е. провідну позицію в науці займає Олександрія (Єгипет), де була велика наукова бібліотека. До олександрійської школи належить Евклід, Архімед, Гіппарх (математики і астрономи), географи Ератосфен, Страбон, Птолемей. це був період найбільшого розквіту елліністичної культури, Перед ученими стояло ряд питань – це положення ойкумени на сферичній поверхні Землі та розміри земної кулі. Торгові зв’язки вимагали точних даних про географічне положення гаваней, протяжність сухопутних і морських шляхів, природних умов та ресурсів різних районів обжитої Землі. Відповіді на ці питання намагався дати олександрійський вчений Ератосфен (276-194 рр. до н.е.). Ератосфен – один з найвидатніших представників географічної науки, видатний бібліотекар Олександрії. Ератосфен використавши наявні координати географічних пунктів, склав карту з градусною сіткою. Меридіани проводив з’єднуючи пункти, де полудень був в один і той же момент (тобто вони мали однакову довготу), а паралелі – з’єднуючи пункти, що мали однакову широту, тобто однакову висоту Полярної зірки над горизонтом. Ератосфен знав, що океани – це одне ціле, а материки розташовані в ньому як острови. Він відмічає аналогію морських припливів і відпливів Індійського і Атлантичного океанів і робить висновок про можливі плавання з Іспанії в Індію. Цей проект був здійснений пізніше Васко-да Гамою. Ератосфен розрізняє на Землі ще точніше ніж Арістотель кліматичні зони: дві холодні, межею яких є північне полярне коло і південне полярне коло, дві помірні зони – між полярними колами і тропіками і жарку – зона між тропіками.

Ератосфен виміряв довжину кола Землі. Він почав з припущення, що сонячні промені, які падають на землю паралельні між собою. Крім того, він помітив або дізнався, що в день літнього сонцестояння в Сієні (Асуан) опівдні стрілка сонячного годинника не дає тіні (Сонце також можна побачити з дна глибокої криниці). Це означає, що Сонце в зеніті. Отже, теоретично опівдні промінь Сонця пройшовши через Сієн, доходить до центра Землі. Сієн знаходиться на тому ж меридіані, що й Олександрія. Ератосфен виміряв тоді кут a, який опівдні того ж дня утворений променем Сонця і лінією, що йде від зеніту Олександрії до центру Землі. На основі теореми про пряму, що перетинає дві паралельні лінії під двома рівними кутами a=а₁ , вершина якого знаходиться в центрі Землі, а дві його сторони визначаються зенітом Сієна і Олександрії. Кут a₁ це 1/50 довжини меридіана 7012. Помноживши 50 на 5000 стадіїв (792 км) (віддаль між Сієном і Олександрією) отримав довжину меридіана 40050 км. Ератосфен помилився лише на 50 км. Це тому, що Сієн і Олександрія не знаходяться точно на одному і тому ж меридіані та й віддаль не точно виміряна. Але сам метод досить точний. Свої географічні пошуки Ератосфен виклав у праці "Географія", яка втрачена.   Ератосфен винайшов календар, його ввів Ю.Цезар у 1 столітті. Календар базується на році в 365 діб, 6 годин і з високосною системою.   Ератосфену належить ідея і перша спроба фізико-географічного районування. Отже, Ератосфен поєднав у географії дані математики, фізики, історії, природознавства і зробив географію точною наукою. Довгий час картографічні та географічні ідеї Ератосфена служили основою для дальніших поколінь вчених. Саме він твердив, що пливучи на захід від Піренейського півострова, можна досягнути Індії. Цією ідеєю керувався через 1700 років Х.Колумб.

Літочислення

Історія не зберегла нам докладних відомостей про найперший календар людства. Одним із перших календарів, відомості про який дійшли до наших днів, був єгипетський календар. За ІІІ тисячоліття до Різдва Христова тут був створений сонячний календар. Жителям Стародавнього Єгипту необхідно було знати заздалегідь про початок розлиття Нілу, щоб до цього дня очистити канали, відремонтувати греблі. Єгипетські жерці підмітили, що під час літнього сонцестояння, після самої короткої ночі, веред світанком, з'являється на небі яскрава зірка Сотіус (Сіріус). Того дня починалось розлиття Нілу. Єгиптяни підрахували, що від появи Сіріуса до його другої появи проходить 365 днів. Вони розділили їх на 12 частин, по З0 днів у кожній, а залишок 5 днів помістила в кінці року.

З історичних джерел про Древній Рим довідуємось, що в часи легендарного засновника Риму Ромула (VIII ст. до Різдва Христова) існував календар, який складався з 10 місяців, що налічував 304 дні. Місяці не мали своїх назв і зазначились під номерами від одного до десяти. Такі назви місяців залишились у багатьох мовах і зараз, хоч вони не відповідають тепер їх порядковому числу. За Ромула всі десять місяців мали по 30 і 31 дню. Наступник Ромула Помпілій, щоб урівняти календарний рік із місячним, додав ще два місяці на початку і в кінці року. З тих часів наш календар став із "плутаниною". Отже, з VII століття до Різдва Христова римляни користувалися місячно-сонячним календарем, за яким рік складався з 12 місяців із непарною кількістю днів у кожному (римляни боялися парних чисел) і становив 355 днів: мартіус (31 день) (названий на честь бога війни Марса); апріліус (29) (сонячний, розкриття бруньки); маюс (31) (на честь богині Майї, матері бога Меркурія); юніус (29) (на честь богині Юнони, дружини Юпітера); квінтіліс (31) (п'ятий); секстиліс (29) (шостий); септембер (29) (сьомий); октобер (31) (восьмий); новембер (29) (дев'ятий); децембер (29) (десятий); януаріус (29); фебруаріус (23+5).

Рік починався 1 березня. За рішенням верховного жерця після 23 лютого епізодично встановлювався додатковий місяць - мерцедоній (23 дні.). Римський календар не знав порядкової лічби днів у місяці. Відлік вівся за кількістю днів до трьох певних моментів всередині кожного місяці: календи - 1-е число місяця, що збігається з появою молодика: нони - 5 або 7 число, день першої чверті місяця: іди - 13-е або 15-е число - повний місяць.

45 року до Різдва Христова на честь видатних військових заслуг Юлія Цезаря сенат перейменував п'ятий місяць (квінтіліс) на "іюль". А 46 року до Різдва Христова Гай Юлій Цезар зробив докорінну реформу календаря. За порадою єгипетського астронома Созігена запроваджувалось сонячне літочислення, за яким три роки вважалися по 365 днів, четвертий - 360. У новому календарі (нащадки назвали його Юліанським) зберігся лише один додатковий день, що містився після 23 лютого. Початок року переносився на 1 січня. Поступово юліанський календар був прийнятий в усіх країнах, де панувала християнська релігія.

У 8 році до Різдва Христова на честь римського імператора Августа шостий місяць (секстиліус) було перейменовано на "август". Кількість днів у місяцях стала майже такою, як нині. Але й юліанський календар виявився неточним. Помилку помітили аж у XVI ст. (до 1582 року різниця з сонячним календарем становила 10 діб). Тому Римський Папа Григорій XIII видав декрет, за яким лік днів було пересунуто на 10 діб наперед, і день після четверга 4 жовтня 1582 року став п'ятницею 15 жовтня 1582 року. Юліанським календарем користувались в Европі більше 1600 років.

Григоріанський календар одразу ж був прийнятий католицькими країнами. Православна ж церква його не прийняла.

Новий стиль в Україні був заведений Центральною Радою 1 березня 1918 року для цивільного вжитку (різниця між старим і новим стилем становила 13 днів), і таким чином після 1 березня 1918 року настало 14. А в православних церквах літочислення і нині ведеться за старим стилем, тобто відставання йде на 13 діб.

Надзвичайна плутанина панувала у святкуванні Нового року. У Східній і Західній Україні русичі з часу введення християнства, як і в часи язичництва, святкували Новий рік з 1 березня, але Московський собор 1492 року ухвалив святкувати його відповідно до грецького літочислення з 1 вересня.

Петро І, який був прихильником багатьох нововведень, прийняв указ про святкування Нового року з 1 січня 1700 року. Він же ввів із цього часу нове літочислення (7208 рік від "створення світу" став 1700 р. від "народження Христа").

Різниця між григоріанським та юліанським календарями зростає: для 17 ст. - 10 днів, для 18 ст. -11 днів, для 19 ст. - 12 днів, для 20-21 ст. - 13 днів, у 22 ст. становитиме 14 днів.

Сучасні природничі науки літочисленням називають систему рахунку тривалих проміжків часу (або Календар). Свою назву він одержав від латинського слова "календе" (calendae), яким у Древньому Римі позначали перший день кожного місяця року. В історії найбільш відомі єгипетський, древньогрецький, римський, юліанський, григоріанський, магометанський, китайський, республіканський календар якобінської революції та інші.

Основою любого календаря є тривалі проміжки часу, що визначаються за періодичним явищем природи - зміною фаз Місяця, зміною сезонів року. Календарі, що засновані на зміні фаз Місяця називаються місячними, а ті, що засновані на зміні сезонів року сонячними, а на обох цих явищах - місячно-сонячними.

Запитання і завдання

1. Як змінювалися уявлення про форму Землі?

2. Назвіть докази куля­стості Землі.

3. Які величини використовують для визначення розміріві відстаней у Всесвіті, Галактиці, Сонячній системі?

4. Яке значення має куляста форма Землі для нагрівання її поверхні?

5. Чому ми не відчуваємо обертання Землі наколо уявної осі?

6. Скільки екваторів можна провести на глобусі?

7. Скільки паралелей і меридіа­нів можна провести на глобусі?

8. Наведіть докази обертання Землі навколо осі. Поясніть за допомогою телурія, чому відбу­вається зміна пір року.

9. Чому тривалість дня і ночі змінюється протягом року?

10. Назвіть місця, де день дорівнює ночі протягом усього року.

11. Чи може людина відвідати інші зірки?

Теми рефератів, доповідей

1. Основні астрономічні показники планети Земля.

2. Причинно-наслідкові процеси пов`язані з формою Землі: пояси освітленності.

3. Обертання Землі навколо своєї осі. Зміна дня і ночі.

4. Обертальні рухи Землі.

5. Порівняння геоцентричної та геліоцентричної системи світу.

6. Космічні тіла та їх вплив на Землю.

7. Історія вивчення космосу у прізвищах.

8. Геоцентрична картина світу Клавдія Птолемея.

9. Геліоцентрична гіпотеза М.Коперніка.

10. Назви планет, легенд та міфи.

11. Знаки зодіаку .

12. Зоряне небо в уявленні українського народу.

13. Чи існують інші цивілізіції?

14. Досягнення людства в освоєнні космосу

Тема №3.

ПЛАН МІСЦЕВОСТІ І ГЕОГРАФІЧНА КАРТА

План лекції:

1. Поняття про план місцевості.

2. Орієнтування.

3. Шкільні картографічні твори. Роль і значення картографічних творів у викладанні природознавства.

4. Особливості шкільних карт.

5. Педагогічна мета роботи з картою.

6. Розвиток картографічних знань в шкільній картографії.

7. Масштаб та його види.

8. Абсолютна та відносна висоти точок місцевості.

9. Карти в житті та господарській діяльності людини.

10.Що таке комп'ютерна карта?

Основні поняття: азимут, компас, основні і проміжні сторони горизонту, карта, глобус, план, умовні картографічні знаки.

Поняття про план місцевості

План місцевості — це креслення невеликої ділянки місцевості у великому масштабі за допомогою умовних знаків. На плані, на відміну від карти зображуються невеликі ділянки земної поверхні: шкільне подвір'я, присадибна ділянка тощо. На відміну від аерофотознімка, на якому також може бути знята невелика ділянка земної поверхні, предмети на плані показуються умовними знаками і мають написи.

Плани складають зазвичай у великому масштабі (1 : 5000 і більших). Місцеві предмети на ньому позначають більш детально, ніж на карті. При кресленні плану кривизна земної поверхні не враховується, допускається, що зображувані ділянки плоскі.

Якщо на картах відображають картографічну сітку, за допомогою якої визначають сторони горизонту і координати будь-якої точки на ній, то на планах її немає.

На планах напрямком на північ вважається напрямок уверх, на південь — униз, на захід — ліворуч, на схід — праворуч. Його показують додатково стрілкою з позначенням Північ — Південь. На картах напрямок Північ — Південь визначають меридіани, а Захід — Схід — паралелі. Вони можуть бути не тільки прямими лініями, але й дугами різної кривизни залежно від проекції карт.