Тема: "Что такое орбита Земли?"

Что такое орбита Земли?

II. Оргмомент

Учитель: Рассказывают, что во время одного из своих плаваний к берегам Америки знаменитый мореплаватель Христофор Колумб потерпел кораблекрушение вблизи острова Ямайка. Участники экспедиции, высадившись на берег, вскоре оказа­лись в тяжелом положении: местные жители отказались снаб­жать их пищей и водой. Приближалось I марта 1504 г., а Ко­лумб знал, что в этот день должно произойти полное лунное затмение. И тогда он пригрозил туземцам, что отнимет у них Луну. Вожди туземцев сначала не поверили, но, когда нача­лось затмение, и на покрасневшую Луну стала наползать полу­круглая темная тень, они не на шутку испугались. Вожди при­казали немедленно обеспечить людей Колумба пищей и всем необходимым и пообещали и впредь делать это, а Колумб сде­лал вид, что прощает туземцев и возвращает им Луну.

Люди давно знали о лунных и солнечных затмениях и даже предсказывали их на много лет вперед, но не умели дать им объяснение.

Еще 2 тыс. лет назад древние греки заметили, что во время лунных затмений земная тень на Луне всегда имеет круглую форму. А какую форму может иметь предмет, всегда отбрасы­вающий круглую тень? Конечно, форму шара. И они сделали правильный вывод: Земля — шар.

II. Изучение нового материала

Учитель: Как люди определили форму Земли? Земля, как и все остальные планеты Солнечной системы, это огромный шар. Однако люди не сразу догадались об этом по рис. 17 учебника посмотрите, как в древности представляли люди Землю. Но даже тогда многие народы знали, что Земля не плоская. Древние ученые Пифагор и Аристотель уже считали Землю шаром. Аристотель заметил, что во время лунных затмений на Луне виден круглый край земной тени. Таким образом, доказательства шарообразности Земли лю­ди накапливали постепенно.

- Ребята, а какое самое убедительное доказательство шарообразности Земли можно привести сегодня?

Ученик: Самое убедительное из этих доказательств — наблюдения, снимки и измерения Земли, сделанные из космоса (рис. 18 учебника).

Учитель: Действительно, дру­гие доказательства (кругосветные путешествия, форма земной те­ни на Луне) свидетельствуют лишь о том, что нагла планета вы­пуклая, а не плоская. Вавилоняне и древние индийцы заме­тили, что на открытой местности ви­димая часть земной поверхности (го­ризонт) имеет форму круга. Его ве­личина увеличивается с подъемом наблюдателя вверх. Поэтому они счи­тали Землю выпуклой.

Доклад ученика: КАК ЛЮДИ УЗНАЛИ, ЧТО ЗЕМЛЯ— ШАР

Известно, что правильное представление людей о фор­ме Земли сформировалось еще в IV в. до н. э., когда знаменитый древнегреческий ученый Аристотель научно доказал, что Земля — шар.

Дальнейшее доказательство шарообразности Земли бы­ло получено учеными при наблюдении за Луной во время полных лунных затмений. А предсказывать сроки их на­ступлений на много лет вперед люди научились очень дав­но. Вспомните, как умело воспользовался знанием сроков наступления полного лунного затмения знаменитый мо­реплаватель Христофор Колумб, 1 марта 1504 г, «отняв», а затем милостиво «возвратив» ночное светило перепуган­ным туземцам и таким образом добившись от них помо­щи, в которой нуждалась его голодающая команда, потер­певшая кораблекрушение вблизи острова Ямайка.

Что же собой представляет затмение Луны? Оно про­исходит тогда, когда тень Земли падает на Луну. Являясь спутником Земли, Луна вращается вокруг нее. И Земля, и Луна собственного света не излучают, но, ос­вещенные Солнцем, они, как и любой непрозрачный предмет, отбрасывают тень. Периодически Луна попадает в тень Земли, и тогда мы видим, как ее диск начинает по­степенно затемняться с восточной стороны. Когда Луна попадает в тень Земли полностью или частично, происхо­дит полное или частичное затмение Луны. Лунные затме­ния бывают до трех раз в году и только в полнолуние. На расстоянии, равном расстоянию от Земли до Луны, зем­ная тень имеет диаметр около 9000 км. Диаметр же Луны составляет всего 3400 км. Поэтому лунные затмения мо­гут продолжаться 2—3 часа, так как необходимо время на то, чтобы Луна полностью оказалась в тени Земли (полностью исчезла), а потом полностью вышла из нее.

Известно, что каждый предмет отбрасывает тень та­кой формы, какую имеет сам. А так как тень Земли, ко­торую она отбрасывает на Луну во время лунных затме­ний, всегда круглая, то Земля имеет шарообразную фор­му. К этому выводу пришли и древние греки.

Учитель: Сегодня мы с вами узнаем, какая же наша Земля с математической точки зрения. Откройте учебники на стр. 21, рис. 19 Размеры Земли.

Точные измерения показали, что Земля — не идеальный шар. Из-за вращения вокруг своей оси она немного сплюснута у полюсов.

- Чему равно расстояние от центра Земли до северного полюса? (6357 км).

- Чему равно расстояние от центра Земли до экватора?(6378км).

- Определите, на сколько расстояние от центра планеты до Се­верного полюса меньше расстояния от центра до экватора? (21 км)

Учитель: Ребята, у меня в руках исторический документ, рассказывающий о научном споре, который продолжался 50 лет!

До второй половины XVII в. считалось, что Земля имеет форму правильного шара. Но потом были обнаружены факты, заставившие усомниться в истинности подобного представления. Стали выдвигаться научные гипотезы, в ко­торых доказывалось, что этого быть не может. Невероятно продолжительный по времени (50 лет!) научный спор отно­сительно формы Земли разгорелся между знаменитым английским ученым Исааком Ньютоном и хорошо извест­ными в ученом мире директорами Парижской обсерватории, отцом и сыном Джованни и Жаком Кассини. Причем каждый из ученых приводил веские аргументы в доказа­тельство того, что Земля не может иметь форму шара.

(В руках свиток, из него зачитывается)

Ньютон утверждал, что Земля у полюсов сплюснута, а по экватору вытянута, т. е. имеет форму сфероида (шара, слегка приплюснутого с полюсов), так как ее фигура созда­ется под действием сил двоякого рода: во-первых, сил тя­готения, которые на Земле в сотни раз больше, чем сцепле­ние у стали, во-вторых, центробежной силы, возникаю­щей в результате вращения Земли вокруг своей оси.

Для проверки правильности утверждения Ньютона Французская академия наук поручила Джованни Кассини измерить дугу меридиана на севере и на юге Франции длиной в 1°. Северная дуга у него оказалась короче юж­ной. Получалось, что Земля не сплюснута, а, наоборот, вытянута с полюсов, подобно лимону. Защищая мнение отца, Жак Кассини, ставший после его смерти директо­ром Парижской обсерватории, написал книгу, в которой пытался доказать, что Земля имеет форму лимона.

Чтобы решить, кто же из ученых прав, Французская академия наук снарядила в 1735 г. две экспедиции: одну к Северному полярному кругу, в Финляндию и Швецию, другую к экватору, в Перу. В результате тщатель­ной восьмилетней работы экспедиций, в ходе которых было проведено очень точное измерение длины градуса, меридиана, выяснилось, что прав был Ньютон. Земля — сфероид, или эллипсоид, т. е. фигура, полученная враще­нием эллипса на малой оси. Очевидно, что у сфероида ме­ридианы — не круги, а эллипсы, и экваториальный ради­ус больше полярного, правда, всего на 21,4 км. После­дующие, еще более тщательные измерения позволили обнаружить, что Земля — тело геометрически непра­вильное, которое назвали геоидом.

С конца XVII в., когда стало ясно, что Земля не является правильным шаром, а имеет форму сфероида или эл­липсоида вращения на малой оси, получили широкое при­менение методы точных градусных измерений на местнос­ти. На их основании и были вычислены размеры Земли.

Наиболее правильное и точное определение размеров и формы земного эллипсоида было проведено крупней­шим советским ученым-геодезистом Ф. Н. Красовским и его сотрудниками на основании данных, полученных при обработке градусных измерений СССР, Западной Евро­пы и США. Размеры земного эллипсоида такие:

• экваториальный радиус, или большая полуось — 6378,160 км (а);

• полярный радиус, или малая полуось — 6356,777 км (б);

• разность между экваториальным и полярным радиу­сами (а - б) — 21,4 км;

• средний радиус Земли, за который принято считать радиус шара, одинакового по объему со сфероидом Земли — 6371,032км;

• площадь поверхности земного сфероида — 510,2 млн. км²;

• объем Земли — 1083 млрд. км³;

• длина окружности по экватору — 40 075,7 км;

• длина окружности по меридиану — 40 008,5 км.

Современная фигура Земли соответствует современно­му состоянию ее развития. По всей вероятности, образо­вавшаяся из холодных и твердых частиц Земля первоначально имела неправильную форму, лишь при­близительно напоминавшую шарообразную. Позднее, в процессе вращения, сопровождавшегося перемещениями земного вещества, форма ее становилась все правильнее, хотя и к настоящему времени она не стала еще точным сфероидом. Тщательные градусные и гравиметрические измерения (измерения силы тяжести в различных точ­ках земной поверхности) позволили определить, что Зем­ля — тело геометрически неправильное. Это тело, истин­ная форма которого и до сих пор неизвестна, назвали гео­идом. Но геоид так мало отличается от сфероида, а сфероид от окружности, что во многих случаях можно пренебречь этими отклонениями и рассматривать Землю как шар.

Поэтому длина окружностей, которые можно провести на ней, в отличие от шара, разная. Самая большая из них — экватор.

Экватор — это воображаемая окружность на поверхности Зем­ли, проведенная на равном расстоянии от Северного и Южного полюсов.

Учитель: Как форма и размеры Земли влияют на жизнь планеты.

Благодаря своим размерам Земля обладает достаточной силой притяжения для того, чтобы удержать воздух и воду. Без них жизнь на планете была бы невозможна. Из-за того, что Земля — шар, солнечные лучи падают на ее поверхность под разным углом. Вблизи Экватора земная поверхность нагревается силь­нее, а у полюсов — слабее. Поэтому на Земле наблюдается смена природных условий при движении от экватора к полю­сам.

III. Закрепление.

1. Какое доказательство шарообразности Земли наиболее убедительно?

2. Почему Земля – не идеальный шар?

3. Какова роль формы и размеров Земли в жизни планеты?

IV. Домашнее задание: