§ 24. Абсолютна і відносна висота місцевості
Ви вже знаєте, що земна поверхня нерівна. На ній є відносно рівні ділянки, є підняття і зниження — горби, гори, яри. Щоб уявляти нерівності земної поверхні й показати їх на плані або карті, потрібно знати висоту підвищень і глибину знижень поверхні.
ЯК ВИМІРЮЮТЬ ВІДНОСНУ ВИСОТУ. Щоб визначити на місцевості висоту, наприклад, горба, потрібно виміряти відстань по вертикалі від його підошви до вершини. Це можна зробити за допомогою нівеліра. Нівелір — простий прилад у вигляді вертикальної рейки заввишки 1 м і горизонтальної планки з виском (тягарцем).
Шкільний нівелір
Спосіб вимірювання ним висоти зображений на мал. 87. Спочатку встановлюють нівелір біля підошви горба. За виском перевіряють його вертикальність. Горизонтальну планку нівеліра спрямовують на схил. У напрямку планки «прицілюються» і помічають точку на схилі, в яку вона спрямована. Там забивають кілок. Якщо висота нівеліра дорівнює 1 м, ця точка буде на 1 м вищою від того місця, де стоїть нівелір. Після цього нівелір переносять до кілка і «прицілюються» на іншу точку вище по схилу. Друга точка вже буде на 2 м вищою від підошви. Так послідовно переставляють нівелір кілька разів уздовж схилу. Досягнувши вершини, за кількістю кілків визначають висоту горба в метрах.
Мал. 87. Вимірювання відносної висоти
Таким чином дізнаються, на скільки метрів одна точка (у нашому прикладі — вершина горба) вища відносно іншої (підошви горба). Перевищення однієї точки земної поверхні над іншою називається відносною висотою.
Вимірювання висоти точок земної поверхні називають нівелюванням (мал. 88). За допомогою нівеліра можна виміряти висоту берега річки над водою, висоту схилу яру над його дном тощо. Відносну висоту потрібно знати науковцям, будівельникам, туристам.
Мал. 88. Нівелювання
ЯК ВИЗНАЧАЮТЬ АБСОЛЮТНУ ВИСОТУ. Якщо ви уважно розглянете мал. 88, то побачите, що на одному схилі горба нівелір ставили чотири рази, на схилі з іншого боку — п’ять разів. Це означає, що підошва горба з одного боку може бути нижчою, ніж з іншого. Тому й відносна висота вершини, виміряна з різних боків горба, може бути неоднаковою.
Щоб уникнути неузгодженості у висотах, на планах і картах позначають не відносну висоту, а абсолютну. Її відлічують від єдиного рівня — від рівня моря, який прийнято вважати за нуль. Отже, абсолютна висота — це перевищення точки земної поверхні над рівнем моря, що позначається 0. Проте різні моря мають різний рівень. Від якого з них вести відлік? В Україні, як і в інших країнах (Росії, Білорусі, Молдові та ін.), прийнято вести відлік абсолютної висоти точок поверхні від рівня Балтійського моря (мал. 89).
Мал. 89. Відлік абсолютна висоти
Щоб визначити абсолютну висоту точок, не обов’язково їхати до його берегів. У різних місцях на місцевості ставлять спеціальні знаки — репери (мал. 90). На них зазначено висоту цієї ділянки над рівнем Балтійського моря. Від цього знака нівелюванням можна визначити висоту будь-якої точки. Наприклад, абсолютна висота Києва (найвищої його частини — Печерська) — 190 м.
Мал. 90. Репер
На планах і картах абсолютну висоту окремої точки місцевості позначають крапкою. Біля неї пишуть висоту в метрах. Це позначка висоти (мал. 92).
Мал. 91. Зображення горба на плані
Мал. 92. Позначки висоти на плані
ЯК ЗОБРАЖУЮТЬ НЕРІВНОСТІ ПОВЕРХНІ ГОРИЗОНТАЛЯМИ. Нерівності земної поверхні на планах і картах зображують горизонталями. Горизонталі — це лінії на плані або карті, що з’єднують точки земної поверхні з однаковою абсолютною висотою. Вони окреслюють форми нерівностей земної поверхні. Так, відмітки абсолютних висот горба переносять на план і з’єднують їх лініями з іншими такими самими відмітками висоти (мал. 93, 94).
Мал. 93. Зображення нерівностей поверхні на площині за допомогою горизонталей
На плані горизонталі зображують лініями рожевого або коричневого кольорів. Проводять їх через певні проміжки. Наприклад через кожні 5, 10, 20, 50, 100 або 200 м. На лінії-горизонталі цифрою позначають абсолютну висоту.
Мал. 94. Зображення горизонталей на плані
Зверніть увагу: відстань між горизонталями залежить від крутизни схилів. Якщо схил крутий, горизонталі на плані буде проведено близько одна від одної, якщо пологий — на більшій відстані. Маленькі рисочки, проведені перпендикулярно до горизонталі, називають бергштрихами. Вільним кінцем вони вказують, у якому напрямку схил знижується. Горизонталями на планах зображують не тільки підвищення, а й западини. Тоді бергштрихи будуть спрямовані вільним кінцем усередину контуру.
Зображення бергштрихів на горизонталям
За горизонталями на плані можна вирішити практичні питання. Наприклад, варто лише поглянути на план, щоб визначити, у якому напрямку місцевість підвищується, який схил горба крутіший, чи видно з тієї або іншої точки певний об’єкт.
На картах горизонталі проведені не через кілька метрів як на плані, а через сотні метрів і через різні проміжки висоти (на карті півкуль — 0, 200 м, 500 м, 2000 м і т. д.). Для більшої наочності ділянки між горизонталями зафарбовують різними кольорами. Ділянки з абсолютними висотами від 0 до 200 м зафарбовані зеленим кольором, від 200 до 500 м — жовтим, понад 500 м — відтінками коричневого. Так само горизонталями й відтінками блакитного кольору показано глибини океанів і морів. Як ви вже знаєте, кольори, що використані на карті, пояснює шкала висот і глибин.
РЕКОРДИ СВІТУ ЛЮДЕЙ І ПРИРОДИ
Зважаючи на відносну й абсолютну висоти, найвищою горою в світі є не Еверест (8850 м), а вулкан Мауна-Кеа на Гавайських островах. Його абсолютна висота — 4205 м (над рівнем моря), а відносна — 9705 м (від підніжжя на дні океану до вершини).
ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ
• Відносна висота — це перевищення однієї точки земної поверхні над іншою.
• Абсолютна висота — це перевищення точки земної поверхні над рівнем моря.
• Горизонталі — це лінії на плані або карті, що з’єднують точки з однаковою абсолютною висотою.
• Бергштрих — це риска, що проведена перпендикулярно до горизонталі її указує вільним кінцем, у якому напрямку схил знижується.
ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ
- 1. Чим відносна висота відрізняється від абсолютної?
- 2. Що означає позначка висоти на плані?
- 3. Що зображують горизонталі на плані?
- 4. Визначте, на якій відстані одна від одної проведено горизонталі на мал. 93.
- 5. Яка залежність між крутизною схилу і відстанню між горизонталями?
- 6. Чим відрізняється на плані зображення горба від западини?
- 7*. Обчисліть відносну висоту горба, якщо його абсолютна висота дорівнює 487 м, а горизонталь біля підошви проведена на висоті 230 м.
- 8*. Як змінилася б абсолютна висота гори Говерли, якби рівень води в Балтійському морі підвищився на 10 м?
ПРАКТИЧНА РОБОТА 4
Тема: Визначення за картами абсолютної і відносної висоти місцевості.
1. Користуючись фізичною картою півкуль, за шкалою висот визначте:
- а) абсолютну висоту Бразильського плоскогір’я і його висоту відносно Амазонської низовини;
- б) абсолютну висоту Уральських гір і їх висоту відносно Західносибірської рівнини.
2. Користуючись фізичною картою півкуль, за відмітками висоти визначте:
- а) абсолютну висоту вулкана Кіліманджаро, що в Африці;
- б) абсолютну висоту гори Джомолунгми (Еверест), що в Азії.
Величні гори і неозорі рівнини, високі конуси вулканів і глибокі міжгірні долини, піщані горби і яри — такі різноманітні форми є на земній поверхні. Нерівності материкової та океанічної земної кори дуже різні. Їх розрізняють за формою, розмірами, походженням, віком. Є опуклі форми (горби, гори), увігнуті (яри, долини, западини), плоскі й горбисті. Сукупність форм земної поверхні називається рельєфом. Різноманітний рельєф — це результат взаємодії внутрішніх процесів, що створюють нерівності, й зовнішніх, які намагаються їх вирівняти.
Якщо уявити поверхню планети без океанічної води, то побачимо найбільші форми рельєфу земної кори: западини океанів і материки, що височіють над ними. Ці нерівності визначають «обличчя» планети, тому їх називають планетарними формами рельєфу (найбільші). І на материках, і на дні океанів основними формами рельєфу (великі) є рівнини і гори. Їх ускладнюють менші форми — горби і долини, пагорбки і яри та ін. (мал. 95).
Мал. 95. Поділ форм рельєфу
§ 33. Різноманітність хмар
Хмари та їх види. Вам відомо, що в результаті охолодження водяної пари на висоті в атмосфері утворюються дрібні краплі води або кристали льоду. Вони настільки малі, що висхідним потокам повітря насилу вдається підтримувати їх, не дозволяючи впасти на землю.
Скупчення дуже дрібних крапель води або кристалів льоду на великій висоті над землею внаслідок охолодження насиченою водяною парою повітря називають хмарами.
Мал. 87. Купчасті хмари
Мал. 88. Шаруваті хмари
Утворення хмар залежить від висоти та температури. Вам уже відомо, що з висотою температура знижується. Досягаючи на певній висоті точки роси, повітря не може утримувати вологу, і вона починає конденсуватися. При температурі нижчій від 0 °С краплинки води замерзають, утворюючи кристалики льоду.
Краплинки води конденсуються здебільшого навколо дрібних частинок пилу, диму, кіптяви — так званих ядер конденсації.
За формою та висотою утворення існує кілька видів хмар. Розглянемо найпоширеніші з них.
Купчасті та купчасто-дощові хмари мають білі куполоподібні вершини та пласку сірувату або синювату основу (мал. 87). Висота основи купчастих хмар зазвичай не перевищує 1-2 км. Опади з купчастих хмар не випадають.
Швидкий розвиток купчастих хмар призводить до утворення купчасто-дощових хмар, верхні частини яких можуть проникати в найвищі шари тропосфери. Купчасто-дощові хмари супроводжуються зливами, а влітку часто грозами (мал. 89).
Шаруваті хмари дістали свою назву через те, що щільним темно-сірим шаром укривають небо, часто утворюючи суцільну хмарність. Висота шаруватих хмар різна — від 200 до 2000 м. Вони є причиною дрібних затяжних опадів у вигляді дощу або снігу (мал. 88).
Шаруваті хмари — це однорідний шар сірого кольору, подібний до туману, що піднесений над поверхнею Землі. Зазвичай вони закривають усе небо. Основа цих хмар розміщується на висоті кількох десятків або сотень метрів; іноді вони зливаються з туманом на землі. Товщина їх невелика — десятки й сотні метрів.
Мал. 89. Схема утворення опадів у купчасто-дощовій хмарі
Мал. 90. Перисті хмари
Шарувато-купчасті хмари утворюють великі й досить низько розміщені хвилі, гряди або глиби, що розташовуються правильними рядами. Іноді між ними бувають проблиски блакитного неба. Щільні шарувато-купчасті хмари дуже часто спостерігаються в негоду.
Перисті хмари утворюються на значній висоті — 6000-10 000 м. Вони мають форму тонких білих волокон, паралельних смуг, завитків, пухнастих хвостів, пластівців тощо (мал. 90). Такі хмари складаються з дрібних кристаликів льоду й опадів не дають. Поява на небі перистих хмар віщує наближення циклону.
Величезне значення мають спостереження за хмарністю з космосу.
Як визначають хмарність? Ступінь покриття неба хмарами називають хмарністю. Хмарність визначають візуально (на око) за 10-бальною шкалою. Повна хмарність — 10 балів, відсутність хмар — 0 балів.
Ви вже знаєте, що на карті погоди інформацію показують за допомогою умовних знаків.
Хмарність зазначають у балах і відповідно до них заштриховують кружечок пункту спостереження. Наприклад, повністю заштрихований кружечок відповідає суцільній хмарності (10 балів, або 100 %).
Над кружечком розміщують умовні знаки хмар верхнього та середнього ярусів, а під ним — умовні знаки хмар нижнього ярусу та вертикального розвитку із зазначенням висоти їх нижньої межі.
У середньому над нашою планетою половина неба затягнута хмарами. Найбільше хмар спостерігається в місцях із зниженим тиском, де тепле вологе повітря піднімається вгору.
Хмари затримують і розсіюють частину сонячного випромінювання. Удень хмари затіняють поверхню Землі, знижуючи цим температуру, а вночі, навпаки, утримують тепло біля поверхні, перешкоджаючи його переходу в космічний простір.
Практична робота 6 (продовження)
Складання графіка зміни температури повітря, діаграм хмарності й опадів, рози вітрів, їх аналіз
Складіть діаграму хмарності за даними власних спостережень.
ПОВТОРИМО ГОЛОВНЕ
- Водяна пара, конденсуючись у повітрі, утворює хмари.
- Хмари бувають різних видів: купчасті, купчасто-дощові, шаруваті, шарувато-купчасті, перисті. Утворення хмар залежить від висоти, температури, вологості, атмосферного тиску.
- Хмари є джерелом опадів, вони утримують тепло біля земної поверхні й частково затримують сонячне випромінювання.
Ключові терміни і поняття
Хмари, хмарність, ядра конденсації.
Запитання та завдання
- 1. Як утворюються хмари?
- 2. Від чого залежить утворення хмар?
- 3. Назвіть основні види хмар.
- 4. Що називають хмарністю? Як вона визначається?
- 5. Яка роль хмар в атмосфері Землі?
- 6. Назвіть зазначені нижче хмари в порядку підвищення їх нижньої межі: висококупчасті, перисті, шарувато-купчасті, шарувато-дощові хмари.
- 7. Чому над містами спостерігається збільшення хмарності?
Установіть, яка хмарність у Мюнхені, Берліні та Братиславі, використовуючи умовні позначення на фрагменті карти Європи. Які види хмар переважають у цих містах?
Які види хмар переважають у вашій місцевості взимку? Складіть атлас хмар, що спостерігаються у вашій місцевості, за допомогою фотографій.
СКАРБНИЧКА ДОСЛІДНИКА
Перисті, перисто-шаруваті та перисто-купчасті хмари складаються переважно з крижаних кристалів і є хмарами верхнього ярусу, висота якого коливається від 5 до 13 км. Часто ці хмари нагадують гігантські пір’їни. З них випадають опади, що випаровуються, не досягаючи поверхні Землі.
До хмар середнього ярусу відносяться висококупчасті та високошаруваті хмари. Вони утворюються на висоті від 2 до 7 км і складаються з дрібних сніжинок і крапель води. Висококупчасті хмари, зазвичай, утворюють смуги, пасма або хмарні шари з проблисками блакитного неба.
§ 11. Рух штучних супутників Землі. Система «Земля-Місяць»
Космічні швидкості. У § 5 ми розглядали рух тіла, якому на висоті h над землею надано початкову швидкість в горизонтальному напрямку. Тіло рухається по вітці параболи й падає на Землю. При цьому ми вважали поверхню Землі плоскою. Таке спрощення допустиме за невеликих швидкостей, коли дальність польоту незначна.
Насправді одночасно з польотом вздовж траєкторії тіло дещо віддаляється від поверхні Землі (мал. 47).
Мал. 47 Віддалення тіла від поверхні Землі
Можна визначити таке значення швидкості тіла, за якого поверхня Землі, внаслідок своєї кривизни, віддалятиметься від тіла на стільки, на скільки тіло наближатиметься до неї внаслідок притягання. У такому випадку тіло рухатиметься на постійній висоті h над поверхнею Землі, тобто по колу радіусом RЗ + h, перетворившись на штучний супутник Землі (ШСЗ).
Визначимо цю швидкість. Рухаючись рівномірно по колу радіусом RЗ + h, тіло має доцентрове прискорення
Його надає тілу сила тяжіння Землі, модуль якої
де MЗ — маса Землі, m — маса тіла.
За другим законом Ньютона
Таким чином, якщо надати тілу довільної маси на висоті h над Землею швидкості, що визначається за цією формулою, воно стане штучним супутником Землі.
Швидкість, яку потрібно надати тілу для того, щоб воно стало штучним супутником Землі, називають першою космічною швидкістю. Перша — тому, що існують друга і третя космічні швидкості.
Обчислимо першу космічну швидкість для ШСЗ, який запускається майже з поверхні Землі (h ≈ 0). У цьому разі
Підставивши у формулу значення g = 9,81 м/с 2 і R = 6,4 • 10 6 м, отримуємо
Таким чином, тіло, якому на невеликій висоті від поверхні Землі надається швидкість близько 7,9 км/с, напрямлена горизонтально відносно поверхні Землі, стає штучним супутником, що рухається по коловій орбіті.
Швидкість, яку потрібно надати тілу, щоб воно, подолавши притягання планети, стало супутником Сонця, називають другою космічною швидкістю.
Виведення формули для її визначення за допомогою законів Ньютона досить громіздке, оскільки необхідно враховувати залежність сили тяжіння від висоти. Використання ж закону збереження енергії дає змогу зробити це досить просто.
Вважаємо, що двигуни ракети практично біля поверхні Землі надають ракеті необхідної початкової швидкості та відключаються. Тоді кінетична енергія ракети в момент запуску дорівнює
а потенціальна поблизу поверхні Землі — mgR. Повна механічна енергія відповідно
(вважаючи за нульовий рівень нескінченність).
У кінцевому положенні, коли ракета віддаляється від поверхні Землі на нескінченність, її потенціальна енергія дорівнює нулю. Очевидно, що необхідна початкова швидкість буде найменшою, якщо в кінцевому стані швидкість ракети також буде нульовою. Тобто в кінцевому стані повна механічна енергія дорівнює нулю, тобто
Якщо значення швидкості більше за 7,9 км/с, але менше від 11,2 км/с, то орбіта супутника Землі є еліптичною. Розвинувши швидкість 11,2 км/с, тіло почне рухатися по параболі й більше не повернеться до Землі (мал. 48).
Мал. 48. Траєкторії руху космічних апаратів
Наведемо деякі особливості руху штучних супутників Землі. У найпростішому випадку колової орбіти, якщо висоти супутників над поверхнею Землі — 220 км, 562 км і 1674 км, періоди їх обертання становитимуть 89 хв, 96 хв і 120 хв відповідно. Дуже цікавим є випадок, коли супутник рухається на висоті 35 800 км. Тоді його період обертання становить 23 год 56 хв 04 с. А це час, за який Земля здійснює оберт навколо власної осі. Тому, якщо орбіта такого супутника лежить у площині земного екватора і він рухається в напрямку обертання Землі, то супутник увесь час перебуватиме над певною точкою земного екватора. Таку орбіту називають геостаціонарною.
Найбільша відстань, на якій супутник усе ще буде обертатися навколо Землі, — 1,5 млн км. Якщо ж супутник опиниться на більшій відстані, то тяжіння з боку Сонця збурюватиме його рух — або повертаючи на менші висоти, або перетворюючи на штучну планету.
Штучні супутники Землі виводять на орбіту за допомогою багатоступеневих ракет-носіїв, які піднімають їх на відповідну висоту над поверхнею Землі й розганяють до першої космічної швидкості або дещо більшої (але не більш ніж у 1,4 раза) за першу космічну швидкість.
Шлях, що називається траєкторією виведення ШСЗ на орбіту, становить зазвичай від декількох сотень до двох-трьох тисяч кілометрів. Ракета стартує, рухаючись вертикально вгору, розвертається приблизно горизонтально й розганяється до так званої розрахункової швидкості. Космічний апарат, що є метою запуску, несе остання ступінь ракети; він автоматично відділяється від неї й починає свій рух по певній орбіті відносно Землі, перетворюючись на штучне небесне тіло.
Розвиток і вдосконалення ракетної техніки визначили й основні напрями освоєння космосу:
1. Запуски штучних супутників Землі (ШСЗ) на геостаціонарні орбіти.
За метою і завданням ШСЗ поділяють на дві великі групи — науково-дослідні та прикладні. Науково-дослідні супутники призначені для одержання наукової інформації про Землю, навколоземний простір, з біології та медицини. Прикладні супутники призначені для задоволення практичних потреб людини, одержання інформації в інтересах народного господарства.
Супутники зв’язку призначені для передавання телевізійних програм, забезпечення радіотелефонного та телеграфного зв’язку між наземними пунктами, розміщеними на великих відстанях один від одного.
Метеорологічні супутники регулярно передають на наземні станції зображення хмарного, снігового й льодового покриву Землі, відомості про температуру земної поверхні та різних шарів атмосфери тощо.
Супутники дистанційного зондування Землі використовують для вивчення природних ресурсів Землі. Апаратура цих ШСЗ передає інформацію, важливу для різних галузей народного господарства: для прогнозування врожаїв сільськогосподарських культур; визначення районів, перспективних для пошуку корисних копалин; для контролю забруднення природного середовища (атмосфери, водойм).
Навігаційні ШСЗ дають змогу швидко й точно визначати місцезнаходження морських кораблів у будь-якій точці Світового океану, незалежно від погодних умов.
2. Створення пілотованих космічних станцій.
Для вивчення космосу були створені орбітальні космічні станції (мал. 49); на таких станціях забезпечені умови, необхідні для життя людини та її активної дослідницької діяльності, подібні до звичайних. На навколоземній орбіті працювали такі станції: «Салют», «Скайлеб», «Мир», «Тяньгун». Космонавтів і космонавток на ці станції доставляли космічні кораблі одно- та багаторазового використання.
Мал. 49. У космічному просторі: а — орбітальна станція «Тяньгун» (Китай); б — телескоп «Габбл»
3. Дослідження далекого космосу і планет Сонячної системи.
Космічні апарати побували на Місяці, Венері, Марсі, долетіли навіть до віддалених Юпітера й Сатурна та передали на Землю відомості про природу цих планет.
Значні досягнення в дослідженні Місяця одержані завдяки пілотованим польотам за космічною програмою США «Аполлон», під час яких астронавти неодноразово виконували дослідження на місячній поверхні.
З 1990 р. допомагає досліджувати космос унікальна багатоцільова орбітальна обсерваторія, найбільша серед запущених у космос у XX ст., — телескоп «Габбл». За роки роботи на навколоземній орбіті «Габбл» отримав близько мільйона зображень понад 20 000 небесних об’єктів — зір, туманностей, галактик, планет. Близько 4000 астрономів мали можливість застосовувати його для спостережень.
Система «Земля — Місяць». Земля й Місяць, унаслідок дії взаємного тяжіння, як показав Леонард Ейлер, рухаються навколо спільного центра мас по еліпсах, причому розміри земного еліпса невеликі. Центр мас системи, своєю чергою, рухається по орбіті навколо Сонця. Отже, орбітальний рух Землі ускладнюється: протягом однієї половини синодичного місяця вона опиняється ближче до Сонця, ніж спільний центр, а протягом другої половини — навпаки. Крім того, вона трохи відхиляється то на схід, то на захід. Унаслідок цього довгота Сонця та близьких світил періодично змінюється на певну величину.
Система «Земля — Місяць» деякими вченими розглядається не як система «планета-супутник», а як подвійна планета, оскільки розмір і маса Місяця досить великі. У результаті цього обертання системи «Земля — Місяць» відбувається не навколо центра Землі, а навколо центра мас системи «Земля — Місяць», розташованого на відстані 1700 км над поверхнею Землі (мал. 50).
У цьому центрі сили притягання й відцентрові сили зрівноважуються. У всіх інших точках їх взаємодія веде до утворення припливів і відпливів.
Мал. 50. Система «Земля — Місяць»
Якщо уявити, що вся поверхня Землі вкрита океаном, то ділянки води, найближчі до Місяця, у певний момент притягуються сильніше, а ділянки, найвіддаленіші від нього, — слабкіше, порівняно з ділянками в центрі Землі. Як наслідок, водна оболонка набирає форми еліпсоїда, витягнутого в напрямку до Місяця.
Земля обертається навколо осі, а тому припливні виступи пересуваються вздовж поверхні морів та океанів услід за Місяцем зі сходу на захід зі швидкістю 1800 км/год. Над кожним пунктом припливна хвиля проходить двічі на добу. У відкритому морі рівень води піднімається на 1-2 м, а біля узбережжя, особливо у вузьких затоках чи бухтах, рівень води піднімається значно вище — на 4-5 м. Найбільші припливи — близько 18 м — спостерігаються на узбережжі Канади, де берег порізаний вузькими глибокими фіордами.
Тяжіння Місяця створює припливні деформації не тільки в гідросфері, а й в атмосфері, викликаючи двічі на добу зміну тиску повітря на кілька міліметрів ртутного стовпчика, і в літосфері, викликаючи підйом та опускання поверхні Землі.
Оскільки Земля обертається швидше від Місяця, то приливна хвиля зміщується вперед у напрямку обертання Землі, випереджаючи Місяць. Наслідком такого випереджання є те, що значна частина маси океанських вод (і частина маси всієї Землі) зміщується вперед з лінії, яка з’єднує центри мас Землі та Місяця. Ця зміщена вперед маса притягує до себе Місяць, створюючи силу, що діє перпендикулярно лінії «Земля — Місяць». У результаті на Місяць діє момент сили, що прискорює його обертання по орбіті навколо Землі. Це прискорення супроводжується віддаленням Місяця від центра Землі, що згодом може призвести до втрати Місяця.
Зворотним наслідком усього цього є те, що на береги материків, коли вони «набігають» на припливну хвилю, діє протилежно спрямована сила, яка «гальмує» їх. Таким чином Місяць створює прикладений до планети момент сили, який уповільнює обертання Землі. Раніше вона оберталася набагато швидше.
На Місяць припливні сили впливають ще більше, адже Земля набагато масивніша й більша. Саме цим пояснюється встановлена рівність періодів обертання Місяця навколо своєї осі та навколо Землі.
Сонячне тяжіння також спричиняє припливи і відпливи, але через значно більшу віддаленість Землі від Сонця вони у 2,2 раза менші, ніж місячні.
ЗНАЮ, ВМІЮ, РОЗУМІЮ
- 1. Чому для польотів у космос використовують лише апарати з реактивними двигунами?
- 2. Як має бути напрямлена швидкість тіла в момент його виходу на колову орбіту, щоб воно стало штучним супутником Землі?
- 3. Як напрямлене прискорення штучного супутника Землі? Чи можна вважати рух штучного супутника Землі рівноприскореним?
- 4. Для чого досліджують космос? Які головні напрями дослідження космосу?
- 5. Які особливості взаємодії між Землею і Місяцем? Які природні явища є наслідком цієї взаємодії?
1. Обчисліть першу космічну швидкість для Місяця, якщо радіус Місяця становить 1700 км, а прискорення вільного падіння тіл на Місяці дорівнює 1,6 м/с 2 .
2. Місяць рухається навколо Землі зі швидкістю близько 1 км/с. Відстань від Землі до Місяця дорівнює 3,8 • 10 5 км. Визначте масу Землі.
3. Яку швидкість повинен мати штучний супутник, щоб обертатись по коловій орбіті на висоті 600 км над поверхнею Землі? Яким буде період його обертання? Радіус Землі становить 6400 км.
4. Доведіть, що період обертання штучного супутника по коловій орбіті визначається за формулою:
(де М — маса планети, r — відстань супутника від її центра).
5. У скільки разів період обертання супутника, який рухається на висоті 21 600 км над поверхнею Землі, більший, ніж у супутника, що рухається на висоті 600 км?
6. Середня відстань від супутника до поверхні Землі становить 1700 км. Визначте його лінійну швидкість і період обертання.
7. Супутник рухається навколо деякої планети по коловій орбіті, радіус якої 4,7 • 10 9 м, зі швидкістю 10 4 м/c. Яка середня густина планети, якщо її радіус 1,5 • 10 8 м?
8. На яку висоту над поверхнею Землі потрібно запустити супутник, щоб він залишався нерухомим відносно неї?