Енергія Сонця та коливання клімату Землі. Засідання клубу ерудитів

В. Г. Гаращенко, В. І. Скрипник, ЗШ № 4, м. Нікополь, Дніпропетровська обл.


Загальновизнаною ідеєю сучасного навчання вважають його відповідність розвитку науки, а також тим методам пізнання, які є в науці вирішальними. Я. А. Коменський наголошував, що вчителю «всіма можливими способами потрібно запалювати в дітях гаряче прагнення до знання, до навчання». Позакласна робота підвищує інтерес учнів до навчальних предметів, сприяє успішності навчання, є надзвичайно важливим фактором для розвитку креативного мислення школярів. Обдарованих учнів слід залучати до науково-дослідницької роботи, участі в інтелектуально-творчих марафонах, конференціях, турнірах з різних навчальних предметів, оскільки в процесі виконання їхніх завдань в учнів розвиваються гнучкість, образність, креативність мислення, логіка, уява, а головне — здібності до самостійного вибору і ухвалення рішень. Як результат — учні отримують потужний стимул до саморозвитку, творчого пошуку та розширення кругозору.

 

Мета:

  • навчальна: виробляти в учнів уміння бачити в навколишньому світі взаємозв’язки явищ, що вивчають різні науки, та пояснювати їх; розширити уявлення учнів про сучасну наукову картину світу; дати можливість учням перевірити себе в різних сферах знань та застосовувати знання, отримані під час вивчення різних навчальних предметів; удосконалювати навички роботи на контурній карті, уміння систематизувати явища та дії, пов’язані з логічним мисленням;
  • виховна: виховувати в учнів наполегливість у досягненні мети, заохочувати дружню взаємодопомогу, стимулювати творчу активність та кмітливість, розвивати культуру спілкування; у процесі підготовки до заходу формувати навички самоосвітньої роботи з літературою, комп’ютером; привчати учнів виступати перед аудиторією;
  • розвивальна: розвивати експериментальні вміння та дослідницькі навички, пізнавальний інтерес під час вивчення географії, фізики, астрономії; навчити учнів застосовувати набуті знання в новій ситуації, надати учням можливість зробити серйозний крок до інтелектуального і особистісного зростання.

Тип позакласного заходу: засідання клубу ерудитів.

Обладнання: мультимедійний проектор, контурні карти, фізична карта півкуль, кольорові олівці, лінійка.

Міжпредметні зв’язки: фізика, географія, астрономія, математика, біологія, екологія.

Учасники позакласного заходу: учні 7–11 класів.

 

Перебіг заходу

 

І. Організаційний етап

 

ІІ. Мотиваційний етап

Прослуховування фонограми пісні «Расскажите, птицы» у виконанні А. Пугачової.

? Вступне слово вчителя географії

Нехай ця пісня буде лейтмотивом нашого засідання клубу.

Ми живемо в бурхливому світі, що постійно змінюється, коли кожний день з екранів телевізорів, шпальт газет лише інформація про численні катаклізми природи: про цунамі та землетруси, виверження вулканів, торнадо, засухи та повені, кліматичні несподіванки… Що це? З чим це пов’язано? Невже раніше всього цього не було? Невже раніше річки не виходили з берегів, не бушували урагани та цунамі, раніш квітучі землі не перетворювались у пустелі, не висихали моря та не зникали гори?... Було… Усе це було і раніше… Ось тільки люди стали задумуватись над цим порівняно недавно. Що спричиняє всі ці природні явища, які несуть розруху та самозникнення? З’ясувалось, все не так і складно! Основна причина багатьох змін — це клімат нашої планети. Про минуле, сьогодення та майбутнє ми і поговоримо сьогодні.

? Вступне слово вчителя астрономії

За сучасних умов бурхливого індустріально-інформаційного розвитку суспільства збереження життя на Землі, виживання людства і гарантований екологобезпечний розвиток є пріоритетною загальнолюдською потребою виживання. Життя та вищий його витвір — людське суспільство — не випадкове явище на нашій планеті, а необхідний елемент еволюції Землі та Космосу. Майбутнє суспільство має базуватись на можливості гармонійного спільного розвитку суспільства та природи в цілому, гуманістичному орієнтуванні не тільки на людину, суспільний прогрес, а й на систему оптимального розвитку Життя, Розуму, Всесвіту. Всесвіт невичерпний. Невтомною є і спрага знань, що змушує людей ставити все нові і нові питання про світ і наполегливо шукати відповіді на них.

На сьогоднішньому засідання клубу ми розглянемо, що відбувається, якщо зміниться нахил осі обертання Землі, як зміниться клімат Землі, якщо зміниться форма земної орбіти, а кут нахилу осі обертання до площини орбіти залишиться незмінним; які будуть відбуватись процеси у разі сповільнення обертання нашої планети навколо власної осі, що буде із Землею без тепла і світла Сонця.

 

ІІІ. Інформаційний етап

? Повідомлення учнів

 

1-й учень. У ХVІ ст. великий польський учений М. Копернік «зрушив» Землю з місця та спростував думку про її центральне положення у Всесвіті. Він ґрунтовно довів, що Земля — це лише одна з планет, що обертається навколо Сонця. Одночасно вона обертається навколо власної осі. Щоденне сходження Сонця над горизонтом на сході та зникнення у вечірній заграві на заході пояснюється лише тим, що сама Земля щодоби обертається із заходу на схід. Річний рух Сонця по небесній сфері — це відображення руху Землі навколо Сонця.

Земна вісь — це пряма лінія, навколо якої обертається Земля. Вона перетинається з поверхнею Землі в двох точках, які називаються полюсами. Час повного оберту Землі — 23 год 56 хв 4 с — це і є доба.

Спостерігаючи уявне добове обертання зоряного неба, можна помітити, що небесна сфера обертається навколо осі, яку назвали віссю світу. Вона перетинає небесну сферу в двох точках, які називають Північним та Південним полюсами світу. Біля Північного полюса світу знаходиться Полярна зірка, по якій можна орієнтуватися на місцевості.

Площина, перпендикулярна вісі світу, яка проходить через око спостерігача, називається площиною небесного екватора. Унаслідок добового обертання небесної сфери кожне світило, описує на небі коло — чим менше, тим ближче світло до полюса світу. Цей рух зірок є відображенням обертання Землі навколо своєї осі.

Знання небесної сфери має важливе значення для географічної науки, оскільки дозволяє визначити положення на земній кулі будь-якої точки, тобто географічну широту та довготу. Висота Полярної зірки над площиною горизонту, виражена в кутових одиницях — це і є географічна широта місцевості. Визначення географічної довготи тієї чи іншої точки Землі завдання більш складне, але і воно базується на спостереженні небесних світил.

2-й учень. Земля рухається навколо Сонця по замкнутій кривій — еліпсу, який нагадує коло.

Еліпс, по якому рухається Земля навколо Сонця, називають орбітою Землі. У еліпса є центр, де перетинаються велика та мала вісь. На великій осі по обидві сторони від центра, на однаковій відстані знаходяться особливі точки, які називаються фокусами. В одному з фокусів розташоване Сонце, тому відстань від Землі до Сонця постійно змінюється. Точка орбіти, де планета Земля, наближається на найменшу відстань до Сонця, називається перигелієм. У цій точці Земля перебуває 3–4 січня на відстані 147 млн км від Сонця. Найвіддаленіша від Сонця точка земної орбіти називається афелієм. У цій точці Земля перебуває 3–4 липня на відстані 153 млн км від Сонця. У липні Земля рухається повільніше, тому тривалість літа в Північній півкулі більша, ніж у Південній. Це одне з пояснень того, що середньорічна температура Північної півкулі Землі вища, ніж Південної.

3-й учень. Екватор Землі похилений до її орбіти під кутом 23°5?. Тому сонячні промені протягом року по-різному освітлюють Північну та Південну півкулі. На Землі внаслідок нерівномірності освітлення та нагрівання Сонцем відбуваються сезонні зміни погоди, які ми називаємо зміною пір року. В один і той же час року в Північній та Південній півкулях наступають різні календарні терміни.

У Північній півкулі астрономи початком літа вважають 22 червня — день літнього сонцестояння. У цей час вісь Землі розташована так, що Північна півкуля нахилена до Сонця, а Південна півкуля — від Сонця. За такого положення Землі найбільше освітлюється та нагрівається Північна півкуля. Південна півкуля «скривджена» Сонцем: там 22 червня — початок зими. Протилежну картину можна спостерігати через півроку — 22 грудня. У цей час Земля, рухаючись по орбіті, буде перебувати в точці, протилежній тій, у якій вона була 22 червня. Тепер Південна півкуля буде більшою мірою освітлюватись Сонцем і отримає більше тепла та світла. У Південній півкулі 22 грудня розпочинається літо, а в Південній — зима.

У Північній півкулі 22 червня — тривалість дня найдовша, а ночі — найменша; а 22 грудня — тривалість дня найменша, а ночі — найбільша. Усе навпаки в Південній півкулі.

Два рази в рік — 21 березня (початок астрономічної весни в Північній півкулі та астрономічної осені в Південній півкулі) та 23 вересня (початок астрономічної осені в Північній півкулі та весни в Південній півкулі) — Земля займає таке положення, що Сонце однаково освітлює дві півкулі Землі, коли на всіх материках однакова тривалість дня — 12 годин. В інші місяці тривалість дня більше чи менше за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження.

Найбільше сонячної енергії поверхня Землі отримує опівдні, найменше — вранці та ввечері. Уночі Земля тільки охолоджується, тому середня температура поверхні залежить від тривалості дня і ночі.

4-й учень. Пори року — чотири періоди, на які поділений річний цикл обертання Землі навколо Сонця

Календарні пори року — у більшості країн світу прийнято поділ року на чотири сезони, по три календарних місяці в кожному.

Астрономічні пори року мають відлік від точок літнього сонцестояння — 22 червня (початок астрономічного літа в Північній півкулі); зимового сонцестояння — 22 грудня (початок астрономічної зими в Північній півкулі); весняного рівнодення — 21 березня (початок астрономічної весни в Північній півкулі); осіннього рівнодення — 23 вересня (початок астрономічної осені в Північній півкулі).

Кліматичні пори року визначаються тривалістю і початком кожної пори року відповідно до природних явищ, тобто кожна пора має характерні для неї погодні та температурні умови.

 

У середніх широтах використовують формальний, календарний поділ року на чотири наближено рівних періоди.

У більшості країн Північної півкулі прийняті такі початки та закінчення пір року:

весна — 21 березня–21 червня;

літо — 22 червня–22 вересня;

осінь — 23 вересня–21 грудня;

зима — 22 грудня–20 березня.

В Україні прийнято такі дати:

весна — 1 березня–31 травня;

літо — 1 червня–31 серпня;

осінь — 1 вересня–30 листопада;

зима — 1 грудня–28(29) лютого.

Навколо Північного та Південного полюсів розташовані холодні пояси. Межа їх — уявна лінія на широті 66,5° від екватора. Ці лінії називаються полярними колами — Північним та Південним.

Уявна лінія на відстані 23,5° від екватора називається тропіком. У Північній півкулі така лінія, що відділяє жаркий пояс від помірного, називається Північний тропік, у Південній півкулі — Південний тропік.

 

IV. Експериментальний етап

Завдання № 1

Екватор Землі нахилений до площини його орбіти під кутом 23,5°.

1) нанесіть на контурну карту широти, якими визначається положення границь; кліматичних поясів (жаркого, помірних і холодних) на земній поверхні;

2) проаналізуйте кількість сонячної енергії, що поступає на Землю в дні літнього та зимового сонцестоянь, порівняно з максимальною енергією на екваторі, у різних кліматичних поясах;

3) проаналізуйте різницю між найдовшим та найкоротшим днем, якщо прямувати від екватора до полюса;

4) укажіть границі областей, у яких Сонце кілька місяців не сходить або не заходить;

5) з’ясуйте, яка тривалість полярного дня та полярної ночі на полюсах Землі.

 

Пояснення

Межі жаркого кліматичного поясу визначаються розташуванням тропіків — Північного на географічній широті 23,5º пн. ш., та південного — на широті — 23,5º пд. ш. Холодний кліматичний пояс у Північній півкулі визначається географічною широтою 66,5º пн. ш., у Південній півкулі — 66,5º пд. ш. Між тропіками та полярними колами розташовані помірні кліматичні пояси.

Найбільше сонячної енергії поверхня Землі отримує опівдні, коли Сонце стоїть найвище над горизонтом, а найменше — вранці та ввечері. Уночі Земля охолоджується, тому середня температура поверхні залежить від тривалості дня і ночі. Улітку (Північної півкулі) Земля віддалена від Сонця на більшу відстань, ніж узимку, але кількість енергії залежить перш за все від кута падіння сонячних променів на поверхню Землі та тривалості дня. Так, на широті міста Нікополя 47º43? пн. ш. кількість енергії, що отримує місцевість за тривалий літній день, досягає 26,6·106 Дж/м2, що навіть більше від тієї сонячної енергії, яку отримує поверхня на екваторі, де цілий рік тривалість дня становить 12 годин.

Узимку коротка тривалість дня та невелика висота Сонця над горизонтом призводить до значного зменшення сонячної енергії, що обігріває поверхню Землі. Так, на наших широтах, у грудні, кількість енергії, яку отримує одиниця поверхні протягом дня, майже в 7 разів менша, ніж у літній день. І це притому, що відстань від Землі до Сонця найменша.

На екваторі цілий рік тривалість дня становить 12 годин. Якщо прямувати до полюсів, то тривалість дня буде зменшуватись. Поблизу полюсів є області, де Сонце кілька місяців не заходить за горизонт — тоді влітку спостерігають полярний день. Навпаки, узимку у таких полярних районах Сонце по кілька місяців не сходить — настає полярна ніч. Межі таких полярних областей визначаються полярними колами, які розташовані на географічній широті 66,5º в обох півкулях.

На самих полюсах полярний день триває півроку і стільки ж триває полярна ніч. На Північному полюсі Сонце сходить 21 березня і заходить 23 вересня. На Південному полюсі — навпаки.

 

Завдання № 2

Яким, на вашу думку, був би клімат на землі, якби вісь обертання була нахилена до площини земної орбіти під кутом 50°?

1) Нанесіть на контурну карту географічні широти, якими визначаються границі кліматичних поясів у цьому випадку;

2) проаналізуйте, чи проходило б Північне полярне коло через Україну, а Північний тропік — через Чорне море;

3) визначте, як зміниться кількість сонячної енергії, що падає на поверхню України, та критична температура влітку та взимку;

4) яка екологічна катастрофа спіткала б у цьому випадку Україну?

 

Пояснення

Якби вісь обертання Землі була нахилена до площини орбіти під кутом 50º, то Північний тропік проходив би біля Чорного моря (через Туреччину), а Північне полярне коло — через Україну, причому на лінії полярного кола чи поряд опинились би такі міста, як Київ, Львів, Харків. На широті 50º тривалість найдовшого дня 22 червня становитиме 16 год 20 хв, та найкоротшого дня 22 грудня — 8 год, тобто в 2 рази менше за тривалість найдовшого дня.

За розрахунками на наших широтах улітку протягом місяця Сонце не заходило б за горизонт, а опівдні знаходилось у майже зеніті. Літня температура на поверхні України досягла б критичних для життя меж +60 ºС. Узимку була б протилежна ситуація, тобто протягом календарного року спостерігалися б різкі перепади температур.

Враховуючи, що і нині значна частина України перебуває в зоні ризикованого землеробства, не важко спрогнозувати екологічні наслідки такого кута нахилу осі обертання Землі до площини її орбіти: Україна поступово перетворилась би на пустелю з розжареною Землею влітку, переохолодженою взимку. Природні запаси води неминуче б випаровувались. Рослинний світ збіднів, основні види тварин вимерли.

 

Завдання № 3

Друга планета в Сонячній системі — Венера — має вісь обертання, яка майже перпендикулярна до площини її орбіти. А яким на вашу думку, був би клімат на Землі, якби вісь обертання планети була б перпендикулярна до площини земної орбіти?

1) Чи можна нанести на контурну карту географічні широти, якими визначаються границі кліматичних поясів у цьому випадку?

2) Як зміниться кількість сонячної енергії в Північній та Південній півкулях нашої планети на різних географічних широтах та відповідно до цього температурний режим?

3) Спрогнозуйте, які зміни відбулися б у житті людини на різних географічних широтах.

 

Пояснення

Якби вісь обертання Землі була б перпендикулярна до площини орбіти, то тропіки — Північний і Південний — будуть Збігається з екватором, а полярні кола перетворяться в точки Північного та Південного полюса. Зміни пір року взагалі не буде.

Найбільше сонячної енергії поверхня Землі отримувала б на екваторі, найменша в районах розташованих поблизу полюсів. Тривалість дня і ночі на всіх географічних широтах була б однаковою. Залежно від положення на орбіті змінювалася температура поверхні Землі. У перигелії Земля отримувала б найбільше енергії і температура була б найвищою, в афелії — найнижчою.

Територія Європи отримувала б значно менше енергії і тому перетворилась би на холодну напівпустелю типа тундри.

 

Завдання № 4

1781 року англійський астроном В. Гершель відкрив сьому планету Сонячної системи Уран. Нахил її осі обертання до площини орбіти становить 98°, тобто Уран рухається навколо Сонця, «лежачи на боку». А яким, на вашу думку, був би клімат на Землі, якби вона, «лежачи на боку» оберталась навколо Сонця?

1) Чи можна нанести на контурну карту полярні кола та тропіки, якими визначаються положення кліматичних поясів?

2) Укажіть тривалість дня та ночі у півкулях Землі. Як це вплине на температурний режим?

3) Яка тривалість пір року буде на Землі та на яких географічних широтах вони будуть спостерігатись?

 

Пояснення

За такого кута нахилу осі Землі до площини орбіти тропіки будуть розташовані на полюсах, а полярні кола — Північне і Південне — збігається з екватором.

За перебування Землі в афелії в Північній півкулі буде полярний день, у південній — полярна ніч. Лінія екватора буде термінатором, тобто межею дня і ночі. Унаслідок того, що відстань від Землі до Сонця найбільша, а швидкість руху найменша, тривалість полярного дня в Північній півкулі буде більшою, ніж тривалість полярного дня в Південній півкулі, коли Земля буде перебувати в діаметрально протилежній точці, тобто перигелії. Сонце освітлює один з полюсів нашої планети половину календарного року, у той час як на іншому полюсі стільки ж триває полярна ніч. Денна температура в Північній півкулі буде вища, ніж у Південній. Якщо прямувати від полюса, то жаркий кліматичний пояс буде переходити в помірний, а помірний у холодний. Коли Земля буде перебувати в точках весняного (21 березня) та осіннього рівнодення (23 вересня), то Сонце буде освітлювати обидві півкулі Землі. Тривалість дня і ночі на всіх географічних широтах — 12 годин. Найвища температура буде на екваторі, найнижча на полюсах. Коли Земля буде перебувати поблизу перигелія Північна півкулі, почнеться полярна зима, у Південній — полярне літо. Якщо рухатись до точки весняного рівнодення в Північній півкулі, то там буде наступати весна, в Південній півкулі — осінь. Якщо рухатися до точки осіннього рівнодення в Північній півкулі, там наставатиме осінь, у Південній — весна. Хоча така зміна пір року буде для нас незвичайна.

 

V. Інформаційний етап

5-й учень. Одна з особливостей планет земної групи (Меркурій, Венера, Земля, Марс) полягає в тому, що вони досить повільно обертаються навколо своїх осей порівняно з планетами-гігантами (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун).Планети рухаються в цілому під дією гравітаційного притягання іншого тіла так, якби вся сила притягання була прикладена до центра планети. Однак окремі частини планети розташовані на різній відстані від джерела притягання, тому гравітаційне прискорення в них буде різним, що приводить до виникнення сил, які намагаються деформувати планету. Різниця прискорень, які викликає гравітація другого тіла у даній точці та в центрі планети, називається припливним прискоренням.

Розглянемо систему Земля — Місяць. Один і той же елемент маси в центрі Землі буде притягуватися Місяцем слабкіше, ніж на стороні, зверненій до Місяця, і сильніше, ніж на протилежній стороні. У результаті Земля передусім водна оболонка Землі злегка витягуються в обидві сторони вздовж лінії, яка з’єднує центри Землі та Місяця. У точках, які лежать на лінії Земля — Місяць, рівень води вище — там припливи. Уздовж кола, площа якого перпендикулярна напрямку лінії Земля — Місяць і проходить через центр Землі, рівень води нижче за все — там буде відплив. За добового обертання Землі в полосу припливів почергово потрапляють різні місця Землі.

Сонце також спричиняє на Землі припливи та відпливи, але внаслідок значної відстані до Сонця, вони менші, ніж місячні, і менш помітні.

З припливами переміщається значна маса води. Вісь припливних виступів направлена до Місяця. При обертанні Земля намагається повернути водяний припливний виступ. Оскільки Земля обертається навколо своєї осі швидше, ніж Місяць обертається навколо Землі, то Місяць відтягує водяний горб до себе. Виникає тертя між водою і твердим дном океану. Урезультаті цього виникає так зване припливне тертя. Саме воно гальмує обертання Землі, і тривалість доби стає більшою. Дослідження річних кілець у коралів дозволило встановити, що близько 500 млн років тому тривалість земної доби становила приблизно 21 годину. Підраховано, що обертання Землі сповільнюється внаслідок «припливного тертя» в середньому на 0,0024 секунди на століття.

Припливи, які спричиняє Земля, настільки загальмували обертання Місяця, що він завжди обернений до Землі тільки однією стороною.

 

VІ. Аналітичний

Завдання № 5

Скласти прогноз (теоретичний): що відбудеться, якщо планета Земля раптом перестане обертатись навколо своєї осі. Розглянути два випадки: а) різке гальмування; б) плавне гальмування.

Пояснення

а) Різко зупинити обертання Землі навколо своєї осі можливо тільки в тому випадку, коли в неї вдарить великий астероїд, який рухається до неї в зустрічному напрямку. Але навіть і в такому випадку Земля не зупиниться швидко. Припустимо все-таки гіпотетично, що Земля різко перестала обертатись. Що в цьому випадку буде з нами?

Згадайємо внутрішню будову Землі, з якою ми ознайомились на уроках фізичної географії. Під літосферою — твердою оболонкою Землі розташована рідка магма та ядро, які також перебуває в стані обертання. За різкого гальмування вся ця рідка речовина по інерції продовжить обертання, руйнуючи земну кору. У результаті цього на поверхні Землі відбудуться настільки сильні землетруси, виверження вулканів, що на нашій планеті навряд чи щось залишиться живе. Крім цього, навколо Землі повертається атмосфера з величезною швидкістю. Такий вітер знесе все, що якимось чином уціліло після землетрусів. При цьому також відбудеться часткова втрата атмосфери.

Можливий і таких хід подій, до банального простий — велика кінетична енергія планети, інерційні сили розірвуть її і відбудеться великий вибух. І частини — великі і маленькі шматки колись прекрасної планети, — розлетяться по всій Сонячній Системі.

б) Якщо Земля зупиниться плавно, то відбудеться — так: материки і океани поміняють своє розташування. Оскільки зникнуть доцентрові сили, то вода не буде прямувати до екватора і туди змістяться материки. Південні та північні області будуть повністю затопленими, за рахунок чого утворяться два великих океани. А в районі екватора сформує один великий материк, який буде опоясувати Землю. При цьому доба на Землі буде тривати цілий рік, поки планета плавно не здійснить один оберт навколо Сонця. Замість зміни пори років буде зміна часу дня — ніч, ранок, день і вечір. Зміниться також клімат — день буде тропічним, а ніч — арктична. Щоправда, рух атмосферного повітря дещо пом’якшить клімат, але не суттєво. Полярні океани будуть не такими теплими і сприятимуть холоду. Так буде тривати, поки Земля повністю не зупинить своє обертання. Ось такий прогноз, який зробили американські спеціалісти.

 

Завдання № 6

Як зміниться клімат Землі, якщо мала піввісь земної орбіти зменшиться, а велика піввісь залишиться такою, як зараз? Вважати, що кут нахилу осі обертання до площини земної орбіти залишиться незмінним.

Пояснення

Оскільки нахил осі обертання Землі до площини орбіти не зміниться, то спостерігатиметься зміна пір року в традиційному розумінні. Кількість сонячної енергії, що падає на поверхню Землі, зміниться залежно від положення планети на орбіті. Оскільки в перигелії та афелії відстань до Сонця не зміниться, то кількість сонячної енергії, яку отримує Земля також не зміниться. Але прямуючи від афелія до перигелія чи навпаки по орбіті, відстань від Землі до Сонця зменшиться, як наслідок, кількість енергії, що отримує Земля на одиницю поверхні збільшиться, а значить зросте і середньодобова температура. Астрономічна теорія коливань клімату,яку було створено у 20-х роках ХХ ст., доводить що зміна форми орбіти при незмінному куті нахилу осі обертання до площини орбіти може призвести до різниці кількості сонячної енергії, що падає на поверхню Землі, на 25% за рік. Оскільки Земля проходитиме перигелій взимку для Північної півкулі, то збільшення потоку сонячної енергії призведе до загального потепління на планеті.

Завдання № 7

Виникнення життя, поява людини і цивілізації на Землі стали можливими завдяки Сонцю. Життя рослин, тварин і людини без нього не можливе.

Спрогнозуйте, що буде із Землею без тепла і світла Сонця.

Пояснення

Теоретичні розрахунки показують, що така зоря, як Сонце, може світити 1010 років. За допомогою радіоактивного розпаду важких хімічних елементів визначили приблизний вік Землі — 4,5 млрд років. Якщо допустити, що Сонце та планети Сонячної системи формувались одночасно, то Сонце може світити в майбутньому ще 5 млрд років. Тому настання кінця світу нам ще не загрожує, тому наш прогноз чисто теоретичний, але тим не менше страшний для людини як істоти мислячої.

Щохвилини на Землю разом зі світлом потрапляє лише одна двомільярдна частка від колосальної енергії, що її випромінює Сонце. Після згасання Сонця ще 500 секунд ми будемо спостерігати його на небесній сфері, а потім наступить суцільна ніч. У мороці ночі Земля швидко втратить отримане від Сонця тепло. Спочатку припиниться випаровування води, пройдуть останні дощі, впаде останній сніг, і атмосфера стане сухою і прозорою. Сувора полярна ніч запанує над планетою. А якщо згадати, що запаси кисню в атмосфері Землі поповнюються завдяки зеленим рослинам та водоростям за безперервній участі в цьому процесі зеленого пігмента хлорофілу та сонячної енергії, то чи треба пояснювати, що відбудеться на Землі з тваринним та рослинним світом з настанням цілодобової ночі. Стихнуть усі вітри, оскільки внаслідок вирівнювання температури в атмосфері Землі зникне меридіональна та зональна циркуляція повітря, вирівняється атмосферний тиск. Без дощів, танення снігу і льоду зникне вода у всіх річках. Товстий шар льоду покриє усі моря та океани, а потім вони перетворяться у суцільний лід. Нарешті зникне і атмосфера, оскільки гази її перетворяться спочатку в рідину, а потім затвердіють. Температура планети впевнено прямуватиме до абсолютного нуля температури.

 

VІІ. Заключний етап

? Заключне слово вчителя географії

Упродовж геологічної історії Землі її клімат неодноразово змінювався (хоча в загалом ці зміни не виходили за межі умов, за яких можливе існування життя). Геологічні дані вказують на чергування холодних періодів, коли великі ділянки суші вкривали льодовики, а рівень Світового океану знижувався, з періодами значного потепління, коли за Північним полярним колом буяла рослинність. Сьогодні можна впевнено стверджувати, що різкі зміни орієнтації геомагнітного поля Землі пов’язані з різкими коливаннями клімату — чи то появою льодових масивів, чи потепліннями, які охоплювали Землю загалом. Механізм цього взаємозв’язку поки що не розкрито. Значний вплив на клімат має стан атмосфери, активне горотворення і переміщення земної кори внаслідок глобальних тектонічних процесів.

Сучасна географічна наука досліджує ці та багато інших проблем. І будемо сподіватись, що людство завжди буде вирішувати їх позитивно. А те, що ми сьогодні розглянули, повинно вас надихнути на творчу працю, оскільки невирішених проблем дуже багато.

? Заключне слово вчителя астрономії

Незаперечно, що стан атмосфери має безпосередній вплив на клімат Землі. Але у всепланетному масштабі на клімат Землі мають найбільший вплив зовнішні, астрономічні фактори — зміна потоків сонячної радіації внаслідок непостійної сонячної діяльності та зміни параметрів земної орбіти.

А стосовно енергії Сонця для нас, землян, то хотілось би навести слова К. Е. Ціолковського, які він висловив у своїй книзі «Мрії про небо та землю» (розділ VІІІ книги «Енергія променів Сонця»):

«Ми говорили, що коли уявити собі Землю горошинкою, то Сонце буде великим кавуном, розміщеним від горошини — Землі на відстані 180 кроків. З цього видно, яка порівняно дуже мала кількість сонячної енергії припадає на долю Землі. А енергія всіх променів, випромінюваних Сонцем, така величезна, що коли б перетворити її повністю в механічну роботу, то вона, долаючи потужне притягання частин планети, розкладала б їх механічно на туман протягом дуже малого проміжку часу. Ця енергія спроможна прогріти до центра холодну (за припущенням) земну кулю на 3000 °С і потім перетворити в пару протягом 4 год.

Його тридобова енергія відповідає енергії вугілля, яке за об’ємом дорівнює земній кулі, коли воно згоряє в кисні. За одну секунду сонячна енергія дає більше сили, ніж та, яку дає їжа, заготовлена для годування 2 мільярдів осіб на 25 мільйонів років. Тут мимоволі вигукнеш: які багатства розливає щосекунди наше світило, але ми не вміємо ним користуватись, і вони йдуть повз наші руки!»

Ці слова, написані Ціолковським 1895 року, актуальні й до сьогодні. До того ж розв’язати проблему використання сонячної енергії для широких потреб людини доведеться обов’язково.

Dounload PDF

Відгуки читачів