О чем свидетельствует сплющенность земли
Тот, кто сплюснул планету
Для того чтобы выяснить, сплющена ли наша планета у полюсов или имеет форму правильного шара, нужно было сравнить длину отрезка меридиана около экватора с длиной такого же отрезка как можно ближе к полюсу, И в 1735—1736 гг. две французские экспедиции отправились в разные концы земного шара, чтобы провести эти измерения.
Форма Земли – неправильный шар несколько сплюснутый «сверху» и «снизу» в результате вращения
Значительная часть экватора проходит по океанским водам, а подобные измерения на воде в XVIII в. учёные вести не умели. В Восточном полушарии по суше экватор проходит через Африку с её джунглями, которые тогда ещё ни разу не посещались европейцами, и через остров Борнео (Калимантан), где сохранялось людоедство. Пришлось остановиться на Западном полушарии, освоенном цивилизацией. Туда отправилась экспедиция во главе с астрономом Шарлем Кондамином.
Кондамин и его спутники в 1736 г. высадились на тихоокеанском побережье Южной Америки, в тогдашней испанской колонии Перу. Вскоре они углубились в горную страну Анд и, проводя тщательные измерения, стали продвигаться к самому экватору. По дороге путешественникам пришлось пробираться через непроходимые тропические леса и преодолевать бурные реки. Высокая влажность, жара и лихорадка досаждали учёным, покинувшим уютные парижские кабинеты ради познания планеты, на которой мы живём.
В горах исследователей ждал мир вечных снегов и льдов. Путешественники мёрзли, порой из-за метели они неделями вынуждены были не выходить из палаток, оставаясь без огня и горячей пищи.
В довершение бед индейцы приняли их за авантюристов, искателей клада, будто бы спрятанного в здешних краях от алчных испанских завоевателей. Столкновение было нешуточным: один из исследователей погиб под градом камней, которыми их забросали туземцы. Учёным не давали шагу ступить без повседневного надзора испанских офицеров, но как раз в это время Англия вступила в войну с Испанией, и военных «надзирателей» отозвали в действующую армию, так что научные работы надолго прервались. Словом, на всё это ушло более восьми лет.
Участники экспедиции возвращались в Европу порознь. Неугомонный Кондамин решил всесторонне и исчерпывающим образом изучить неизведанные края, до которых он добрался. Он проплыл на плоту по великой Амазонке чуть ли не от самых истоков и вплоть до её впадения в Атлантический океан!
Чего только не привёз учёный с собой во Францию. Например, образцы каучука и описание того способа, которым индейцы делали из него непромокаемую обувь. Собранные Кондамином гербарии, коллекции бабочек и чучела неведомых зверей произвели в Париже настоящую сенсацию. Книга, в которой учёный описывал свои приключения, была переведена на многие языки и повсеместно вызывала большой интерес.
Направившаяся в холодную Скандинавию экспедиция во главе с Пьером Луи Мопертюи также не обрела там райской жизни. На берегах негостеприимной реки Торнио, отделяющей Швецию от Финляндии, болотистые зыбкие трясины, ледяной непрестанный дождь, непроглядный туман, таёжное бездорожье и тучи мошки надолго стали повседневными условиями их работы.
Короткое северное лето быстро кончилось, река, по которой двигались путешественники, стала замерзать. Началась долгая полярная ночь с невиданным для южан северным сиянием.
Полгода работы в таких условиях показались вечностью. На обратном пути пришлось задержаться в крошечном шведском посёлке не берегу Ботнического заливе, пока туда не зашёл парусник и не взял путешественников на борт.
Зато в Париже их ждал подлинный триумф. Ещё бы: наконец была окончательно доказана правота Ньютона — Земля действительно оказалась сжатой с полюсов. Остроумный Вольтер, к которому прислушивалась вся образованная Европа, «присвоил» мужественному Мопертюи почётное «звание» — «Тог, кто сплюснул планету». Учёного даже изобразили на специально отчеканенной медали — в меховрй одежде, в одной руке держит палицу Геракла, а в другой — сплющенную Землю.
. Может возникнуть недоумение: что же это, просто конец схоластического спора, не имеющего никакого практического значения? Всё это любопытно, но какой от этого прок? Ответ был готов у того же Мопертюи: «Если построить карту по градусам, вычисленным в своё время Кассини и другими сторонниками «лимоноподобной» Земли, то мореплаватель, который, пользуясь ею, пересечёт Тихий океан по экватору, ошибётся на. 300 км. А сколько случилось кораблекрушений и вследствие куда меньших ошибок».
Итак, форма Земли — не правильный шар и не вытянутая к полюсам «дыня», а сфера, несколько сплюснутая «сверху» и «снизу» в результате вращения.
О чем свидетельствует сплющенность земли
Одним из наиболее существенных возмущений орбит спутников Земли являются возмущения, источниками которых служат отклонения земного поля тяготения от сферического. Как известно, Земля не имеет формы шара: в первом приближении она представляет собой эллипсоид вращения, напоминающий «сплюснутый у полюсов шар», у которого полярный радиус на 21 км короче экваториального. В небесной механике Землю иногда представляют в виде шара с надетым на него на экваторе массивным обручем. Вместо полярного сжатия рассматривают «экваториальное вздутие» Земли.
Посмотрим, как влияет экваториальное вздутие на круговую орбиту спутника.
Наиболее сильно оно сказывается на положении плоскости орбиты. Эта плоскость не остается неизменной, а непрерывно поворачивается в пространстве. Если провести перпендикуляр к этой плоскости из центра Земли, то он будет описывать конус вокруг земной оси (рис. 24), напоминающий конус описываемый прецессирующим волчком.
Рис. 24. Прецессия плоскости орбиты
Рис. 25. Смещение восходящего узла за один виток
Поэтому поворачивание плоскости орбиты называется ее прецессией В результате прецессии линия узлов непрерывно отступает, вращаясь в сторону, противоположную движению спутника, т. е. навстречу ему; поэтому при прямом движении спутника он, совершив один оборот, пересекает экватор западнее, чем раньше, даже если предположить, что Земля не вращается (рис. 25). Происходит регрессия (отступление) восходящего узла. При обратном движении восходящий узел отступает с запада на восток.
Плоскость полярной орбиты неподвижна (это очевидно из соображений симмегрии), и восходящий узел в этом случае также неподвижен. Для круговых орбит, близких к экваториальной, отступление восходящего узла происходит быстрее всего. Для низких орбит оно составляет 0,6° по экватору за один виток, т. е. примерно 9° в сутки. При этом за один виток спутник смещается на 
в направлении, перпендикулярном к плоскости орбиты. Возмущение от экваториального вздутия быстро падает по мере увеличения радиуса круговой орбиты. Для спутника в районе орбиты Луны смещение узла составляет 
за один виток, а боковое смещение 
Смещение узла для первых советских спутников составляло около четверти градуса за сутки полета.
Прецессия плоскости орбиты спутника должна, естественно, учитываться при планировании научных экспериментов. Известно, что в начале космической эры важную роль играли визуальные наблюдения спутников. Если спутник запускался таким образом, что совершал первые витки примерно над линией разграничения дня и ночи, т. е. над полосой сумерек (сумеречный или терминаторный спутник 12.2]), то условия его визуального наблюдения были особенно благоприятны. Однако движение Земли вокруг Солнца заставляет повернуться в пространстве плоскость окружности разграничения дня и ночи, а сплюснутость Земли — повернуться плоскость орбиты. Вообще говоря, спутник при этом перестает быть сумеречным и начинает заходить в тень. Но если все точно рассчитать и подобрать такую орбиту, чтобы прецессия орбиты компенсировала эффект движения Земли вокруг Солнца, то спутник будет непрерывно купаться в солнечных лучах, что особенно важно, когда он оснащен солнечными батареями (плоскости солнечных элементов при этом должны быть ориентированы на Солнце). Подобная орбита называется солнечно-синхронной. Нетрудно сообразить, что она должна быть обратной (наклонение обычно 
и настолько близкой к положению, при котором лучи Солнца падают на ее плоскость перпендикулярно, насколько позволяет необходимая скорость прецессии. Примером может служить астрономический спутник 
запущенный 12 марта 1972 г. Западноевропейской организацией по космическим исследованиям на орбиту высотой от 541 до 
наклонением 97,5° и периодом обращения 97 мин; в течение первых 230 сут своего движения он не заходил в тень. Другим примером служит американский космический аппарат «Серт-2», который не должен был
заходить в земную тень в течение многомесячных испытаний ионных двигателей, черпавших энергию от солнечных батарей (§ 8 гл. 5).
На положении плоскости экваториального спутника сжатие Земли, естественно, не сказывается (перпендикуляр к орбите совпадает с осью Земли). Говорить о смещении узла не имеет смысла, так как исчезает понятие узла. Теперь эффект сжатия Земли заключается в убыстрении движения спутника — спутник ощущает «лишнюю» экваториальную массу. Поэтому, если спутник движется над экватором по фактической круговой орбите, его скорость должна быть больше круговой скорости, вычисленной по формуле 
которая верна для невозмущенного кеплерова движения. Значит, оскулирующая орбита в любой точке фактической (возмущенной) орбиты будет эллипсом, расположенным вне круговой орбиты (вспомним рис. 16 в § 5 гл. 2).
Рис. 26. Наглядное объяснение возмущений от несферичности Земли.
Помимо прецессии, экваториальное вздутие Земли вызывает незначительные колебания плоскости орбиты спутника. Дважды в течение каждогс оборота плоскость орбиты как бы «вздрагивает» в тот момент, когда спутник пересекает экватор. Эти колебания, как и прецессию, можно объяснить тем что прямой спутник, испытывая дополнительное притяжение со стороны экваториального вздутия, при приближении к экватору спрямляет свой путь к нему, поворачивая влево (рис. 26) [2.2], в результате чего наклонение увеличивается. После пересечения экватора спутник под действием экваториального вздугия поворачивает вправо, вследствие чего плоскость орбиты принимает прежнее положение. Поскольку экваториальное вздутие Земли не слишком велико, подобное покачивание орбиты происходит, конечно, более плавно, чем это мы для наглядности изобразили. Из рис. 26 видно, что восходящий узел перемещается навстречу спутнику.
Наконец, экваториальное вздутие заставляет большую ось орбиты непрерывно поворачиваться в плоскости орбиты, так что перигей орбиты все время перемещается. Если при запуске спутника, например, перигей был расположен в северном полушарии, то в конце концов он может оказаться в южном. При малом наклонении (меньше 63,4°) перигей смещается в сторону движения спутника, при большом (больше 63,4°) — в противоположном.
Наблюдающиеся отклонения движения спутника от того, каким оно должно быть в предположении, что Земля — правильный эллипсоид вращения, помогают уточнить истинную форму Земли, т. е. решить основную задачу геодезии. Математические расчеты
при этом могут отразить истинное положение дел, если неправильности в движении спутника не затушеваны посторонними влияниями, в частности вторым по важности фактором после сплющенности Земли — сопротивлением атмосферы. Для указанной цели поэтому подходят спутники, летающие выше сколько-нибудь плотных слоев атмосферы и все же не слишком далеко от Земли (на больших расстояниях влияние экваториального вздутия делается несущественным).
Наблюдение движения крохотного американского спутника «Авангард-1» (перигейная высота 650 км, апогейная 3968 км) обнаружило такие неправильности, которые можно было объяснить лишь тем, что Северный полюс Земли находится на 
дальше, а Южный на 
ближе к центру Земли, чем полюсы симметрично сплюснутой Земли [2.3]. Впрочем, вывод о так называемой «грушевидности» Земли еще нуждается в дополнительной проверке.
На движении не слишком высоко летающих спутников Земли должны отражаться также аномалии силы тяжести, происходящие от более или менее значительных неоднородностей в распределении массы земного шара. Спутник должен по-разному «ощущать» материк и океан, над которыми он пролетает, «чувствовать» горные хребты и, возможно, даже залежи полезных ископаемых. В связи с последним обстоятельством на точные наблюдения искусственных спутников в свое время возлагались особые надежды. Сейчас более перспективными считаются наблюдения земной поверхности из космоса (см. § 3 гл. 6).
Возмущения, происходящие от несферичности Земли, имеют свойство накапливаться, если спутник движется по кратно-периодической орбите (см. § 8 настоящей главы), благодаря возникающему резонансу [2.4].
Всем привет. Представляю вашему вниманию запись стрима, на котором я рассказал про историю того, как люди обнаружили и измерили сплющенность нашей планеты:
1) 1670-е, Жан Рише измеряет через параллакс Марса расстояние до Солнца;
2) конец 17 века, Ньютон трактует «странное» отставание хронометра вблизи экватора в сравнении с Парижем;
Исследователи космоса
10.5K постов 39.4K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Теория плоской Земли даёт возможность своим адептам понимать некоторые моменты в библии буквально и не оспаривать их.
Эратосфен первым вычислил окружность и Земли около 240 г. до н. э. Длина окружности Земли оказалась около 250 000 стадий (40 008 км).
Позднее полученное Эратосфеном число было увеличено до 252 000 стадиев. Определить, насколько эти оценки близки к реальности, трудно, поскольку неизвестно, каким именно стадием пользовался Эратосфен. Но если предположить, что речь идёт о греческом (178 метров), то его радиус земли равнялся 7 082 км, если египетским (157,5), то 6 287 км. Современные измерения дают для усреднённого радиуса Земли величину 6 371 км, что делает вышеописанный расчёт выдающимся достижением и первым достаточно точным расчётом размеров нашей планеты.
3 век до нашей эры, без космических кораблей, лазеров и всяких технологий человек достаточно точно измерил радиус Земли. В лучшем случае +/-1% в худшем +/-10%
Сейчас на тебя накинуться сторонники плоской земли😂
Земля против теории шароебста и стремится к плоскому виду!
не смотрел, но осуждаю этот околонаучный бред: Земля плоская. Плос-ка-я.
Прямой угол к окружности? это что новый вид геометрии?
Приближающийся к нам астероид (4660) Нерей (Nereus): насколько он опасен для Земли
Начнем с истории. Этот астероид был открыт 28 февраля 1982 года американским астрономом Элеанор Френсис «Гло» Хелин из Паломарской обсерватории в США, собственно, через месяц после своего очередного близкого пролета у Земли. Первоначально ему было присвоено обозначение 1982 DB, а потом и номер с собственным именем 4660 Нерей (Nereus) в честь древнегреческого бога водяной стихии и моря.
В своем перигелии Нерей сближается с орбитой Земли на минимальное расстояние около 496 тысяч километров, при этом в афелии Нерей проникает далеко за орбиту Марса. Таким образом, значение перигелия, то есть минимального сближения с Солнцем составит примерно 0,95 астрономической единицы, а афелия, то есть максимального удаления от нашего центрального светила – 2,02 астрономической единицы. Его орбита несколько вытянута, имея эксцентриситет примерно 0,35, но лежит практически в плоскости эклиптики. Угол ее наклона в чуть более 1,4 градуса.
Орбитальный период составляет 663,5 земных суток или 1,82 года. При таком значении астероид огромное количество раз приближался к Земле как до его открытия, так и добрых пару десятков раз после этого.
Да, Нерей классифицируют как астероид, потенциально опасный для нашей планеты, однако ничего экстраординарного до этого не произошло, не произойдет ничего необычного и 11 декабря 2021 года, когда Нерей в очередной раз прилетит на близкое рандеву с Землей. В этот раз нас и астероид будет разделять 3 934 250 километров, что более чем в 10 раз больше удаления от нас Луны.
Что касается размеров Нерея, то тут популярные СМИ изгалялись, как хотели, приводя размерные его параметры и в Эйфелевых башнях, и в футбольных полях, и в Статуях свободы, и даже в железнодорожных составах. Мы обратимся для оценки к старому доброму метру. Учитывая то, что форма Нерея далеко не сфероидальная, а скорее эллипсоидная, или даже яйцевидная, то его размеры, наверное, будет правильным указывать вдоль трех осей координат. А если так, то получаются габариты 510 на 330 на 241метр. При такой неправильности формы астероид не вращается, а скорее кувыркается в пространстве, при этом такой кувырок он делает за 15,1 часа.
В качестве вывода отмечается, что астероид 4660 Нерей или Nereus, невзирая на то, что является потенциально опасным для Земли, пока что, как ни парадоксально звучит, не несет для нее никакой угрозы, поэтому, как и ранее, спим в декабре спокойно и поменьше на сон грядущий читаем и смотрим популярные СМИ.
Комета C/2021 A1 (Leonard): где и как можно будет ее наблюдать (видео)
Сегодня мы попытаемся рассказать Вам как можно проще о том, где сейчас на нашем небосводе можно увидеть, пожалуй, самую яркую комету уходящего 2021 года C/2021 A1 (Leonard), которую уже успели окрестить Большой Рождественской кометой.
Подробно останавливаться на том, что собой представляет комета C/2021 A1 (Leonard), как она была открыта и в честь кого названа, мы не будем. Цель нашего сегодняшнего видео как можно проще рассказать Вам о том, где, когда и как ее стоит искать на небосводе.
Пока что комета Леонарда оправдывает возложенные на нее надежды сотен и тысяч астрономов-любителей со всего мира в плане обещанного зрелища. Объект стабильно набирает яркость. С 19-й примерно звездной величины на момент своего открытия, к концу ноября он достиг с незначительными плюсами и минусами видимую звездную величину на уровне +7. При идеальных условиях наблюдения объекты с такой яркостью уже можно разглядеть в ночном небе даже невооруженным глазом. Однако тут при условиях ясной погоды в расчет стоит брать световое загрязнение больших городов, которое существенно нивелирует видимость. Поэтому здесь на помощь приходят простые телескопы и даже бинокли.
В первые дни декабря наблюдатели из Северного полушария, которые встанут на рассвете, примерно в 5:30 утра по своему местному времени, должны сосредоточиться на восточном небе примерно на полпути от горизонта до точки зенита. Для ориентира ищите звезды примерно 3-й величины Альфу Гончих Псов или Сердце Карла в созвездии Гончих Псов и Эту Волопаса или Муфрид в вытянутой ноге пастуха.
Так вот примерно посередине мнимого отрезка от Сердца Карла до Муфрида и стоит в первых числах декабря до 4 числа включительно искать комету Леонарда, которая на момент выхода этого видео имеет примерно 6-ю звездную величину с тенденциями к увеличению яркости.
Даже если Вы ничего и не увидите невооруженным глазом, то при наличии бинокля сможете различить даже хвост кометы. Предполагается, что 6 декабря примерно в 5 градусах от Арктура Вы сможете увидеть комету на уровне 5,5 звездной величины, может быть, даже получится ее разглядеть и без бинокля.
Комета будет смещаться по небосводу ниже к горизонту, двигаясь через поля созвездий Волопаса и Змеи. К утру 12 декабря яркость кометы Леонарда должна увеличиться до +4,3 звездной величины. Но в то же время в начале предрассветной темноты она будет находиться всего лишь на 10 градусов выше над восточным горизонтом где-то в районе границы созвездий Змеи, Змееносца и Геркулеса. Для ведома, Ваш сжатый кулак на вытянутой к небосводу руке составляет примерно также 10 градусов. Тут с яркими ориентирами не задалось. Попробуйте отыскать относительно яркую звезду примерно 2,6 звездной величины слегка красноватого цвета. Это будет Альфа Змеи, которую называют еще Сердцем Змеи (по латыни – Cor Serpentis). 12 декабря комета Леонард должна находиться примерно в 2 градусах к востоку от Альфы Змеи и ближе к горизонту.
17 декабря комету Леонарда можно будет наблюдать на 5 градусов или на пол вытянутого кулака ниже ослепительной Венеры очень низко к юго-западному горизонту примерно через час после захода Солнца.
Комета, вероятно, будет потеряна из виду, окончательно уйдя за горизонт Северного полушария, после Рождества, то есть примерно 25-26 декабря, а по факту в высоких и умеренных широтах и ранее того, достигнув еще до 20 декабря поля созвездия Стрелец и двигаясь далее к Микроскопу.
Солнечное затмение 4 декабря 2021 года: где и как его можно будет наблюдать (видео)
То, что довольно незначительной, а может даже правильнее сказать, ничтожно малой части человечества, посчастливится наблюдать в этот день, считается полным солнечным затмением 152 сароса.
Оно представляет собой повторение через сарос полного солнечного затмения, которое наблюдалось 23 ноября 2003 года. Добавим к этому то, что следующее затмение данного сароса произойдёт 15 декабря 2039 года.
К сожалению, как было сказано выше, это астрономическое событие смогут наблюдать очень мало людей, и вот почему. Все дело в том, что в своей максимальной фазе оно будет доступно только обитателям Антарктиды и Антарктических островов, а это, как Вы все понимаете, только лишь персонал двух научных станций в этой части земного шара: британской Сигню на одноименном острове и аргентинской Оркадас на острове Лори. Хотя если брать погоду в это время на Южный Оркнейских островах, в состав которых входят острова Сигню и Лори, то шансы на нормальное наблюдения уменьшаются до ничтожно малых.
Полоса полной фазы затмения начнётся в южной части акватории Атлантического океана чуть к востоку от Фолклендских островов в точке с координатами примерно 52° ю. ш. и 51° з. д. Оттуда тень Луны будет двигаться сначала в юго-восточном направлении через часть уже упомянутого Южного Оркнейского архипелага, а затем изменит направление на южное через море Уэдделла и вступит в материковую Антарктиду. Однако незадолго до этого в точке с координатами 76,8° ю. ш. и 46,2° з. д. в 7 часов 34 минут 38 секунд по Всемирному времени наступит максимальная фаза затмения. В Антарктиде полоса полного затмения пройдёт через шельфовый ледник Ронне, постепенно изменяя своё направление на северо-западное, затем пройдет через Землю Мэри Бэрд и западнее мыса Дарт покинет Антарктический континент, выйдя в акваторию Тихого океана, где и закончится в точке с координатами примерно 66,5° ю. ш. и 135° з. д.
Как ни прискорбно это констатировать, но, видимо, от данного затмения эстетическое удовлетворение получат разве что моржи с тюленями да пингвины, кои в этих местах обитают в изобилии.
Что касается частных фаз этого солнечного затмения, то они будут видны во всей Антарктиде и островам Антарктики, на юге Африки, на крайнем юго-востоке Австралии, а это штат Виктория и остров Тасмания, а также в южных частях акваторий Атлантического, Индийского и Тихого океанов.
Приморский край наблюдает лунное затмение 19.11.2021.
Вот бы на Хэллоуин такого Джека Скеллингтона!
Лунное затмение 19 ноября 2021 года можно будет наблюдать над Восточной частью Евразии, Австралией, Северной и Южной Америками, а также над Западной Европой и Гренландией. Как вы все поняли жителям европейской части России, Украины, Беларуси, Прибалтики, как, собственно, и стран Южной Европы можно расслабиться. К сожалению, они на этот раз лунного затмения либо не увидят совсем, либо увидят частично, а поэтому не совсем ярко. А жаль!
Это последнее лунное затмение в 2021 году и самое продолжительное частное лунное затмение за более чем 500 лет. Кроме этого, оно ознаменует начало, так называемого, коридора затмений, который продлится солнечным затмением 4 декабря, и будет сопровождаться полнолунием, называемым в этом месяце Бобровым.
Фаза частичного затмения продлится 3 часа 28 минут и 24 секунды, полного затмения — 6 часов и 1 минуту. Отметим, что это также самое длинное частное лунное затмение с 1440 по 2699 года. Луна начнет погружаться в полутень Земли в 06:02 по Гринвичу, а момент наибольшего затмения произойдет в 09:02 также по Гринвичу, это за 1,7 дня до того, как Луна достигнет своего апогея, что и объясняет такую значительную по времени продолжительность явления. Предполагается, что максимальное покрытие лунного диска нашей планетой составит 97%, что также довольно значительно.
Теория о Плоской Земле. До того, как это стало мейнстримом
Коротко и понятно о том, как видел Землю, Солнце и Луну древнегреческий философ Анаксимандр Милетский, ученик Фалеса Милетского.
Путешествие в космос #1 (О-о-очень длинная картинка)
Привет, друзья! Сегодня я подготовил новую партию интересностей. В этот раз мы поговорим о высоте. В трех частях этой темы, мы преодолеем все слои атмосферы, окажемся в космосе, выйдем на орбиту, а потом и вовсе улетим подальше от Солнца.
Иллюстрация от Where.is.Pluto (да, я сам рисовал😏), но сначала немного текста для любителей текста.
0 км – высота уровня моря.
2 км – до этой отметки проживает 99% всего населения Земли.
3 км – первые проявления «горной болезни» у неподготовленных людей.
5 км – всего лишь 50% от привычного атмосферного давления.
5,1 км – самый высокогорный населенный пункт Ла-Ринконада (Анды, Перу).
5,65 км – гора Эльбрус. На это высоте яркость неба в зените вполовину меньше, чем на высоте уровня моря.
6 км – граница обитания человека. Временные поселения шерпов (Гималаи).
8,2 км – граница смерти без кислородной маски. Любой, даже самый тренированный альпинист, не сможет находиться длительное время на этой высоте без специального оборудования.
8,85 км – гора Эверест. Самая высокая точка Земли. Предел «пешего путешествия в космос». На этой высоте яркость неба в зените составляет лишь четверть от привычной нам.
10-12 км – конец тропосферы.
12 км – верхняя граница полета пассажирских авиалайнеров. 15-20 секунд без кислородной маски и человек теряет сознание.
15 км – лишь 10% от атмосферного давления. Небо над головой темно-фиолетовое.
19 км – линия Армстронга. Начиная с этой высоты, нахождение без герметичного костюма или скафандра невозможно. Из-за низкого давления, вода закипает при температуре тела человека. Яркость неба в зените лишь 5% от той, что мы видим на уровне моря. Самые яркие звезды видны даже днем.
22 км – граница биосферы. Предел подъема ветром спор и бактерий.
26 км – максимальная высота полета реактивных самолетов.
34,4 км – давление у поверхности Марса соответствует этой земной высоте.
35 км – вода закипает при 0°С и дальше не существует в жидком виде. Только в виде газа или льда.
41,4 км – рекорд высоты прыжка с парашютом.
48 км – атмосфера больше не защищает от УФ-излучения Солнца.
Мезосфера и термосфера
55 км – начало мезосферы. Атмосфера больше не защищает от космической радиации.
70 км – верхняя граница появления метеоров.
75 км – высота появления серебристых облаков.
80 км – начало перегрузок при спуске космонавтов.
85 км – конец мезосферы, начало термосферы.
90 км – граница взаимодействия атмосферы с заряженной магнитосферой Земли.
100 км – Линия Кармана – официальная международная граница между атмосферой и космосом. Здесь заканчивается воздушная территория всех государств. Рубеж между аэронавтикой и космонавтикой. Выше этой отметки, летающий корпус и крылья не имеют смысла.
Осеннее равноденствие
Да — это сегодня — 22 сентября.
Равноденствие — особенная дата. Вблизи неё день и ночь сравниваются по продолжительности на всей Земле — на всем Земном шаре. И уже на следующий день что-то одно — день или ночь — в разных районах планеты вновь начинают различаться по продолжительности. И чем дальше, тем сильнее. Но здесь есть два значимых исключения.
1. На экваторе планеты продолжительность дня и ночи всегда равны — в любой день календаря. 2. На полюсах в момент равноденствия наступает полярный день, либо полярная ночь — до следующего равноденствия.
Есть смысл помнить, что 22 сентября осеннее равноденствие только для северного полушария. А в южном оно — весеннее. То есть в Австралии, Южной Америке, Южной оконечности Африки и Антарктики после 22 сентября день будет длиннее ночи, Солнце будет подниматься над горизонтом выше, погода будет все теплее (в среднем по полушарию). Если говорить совсем просто, там наступает весна. Ну, а у нас — осень.
Существует несколько условных сезонных разграничений.
Общепринятое — календарное — подразумевает, что осень наступает 1 сентября. В астрономии началом осеннего сезона считается именно осеннее равноденствие. И до этого дня у астрономов все еще продолжалось лето. Но большинство людей предпочитают жить по погоде, и правильно делают. Ни календарные даты, ни звезды не дадут вам правильной рекомендации относительно того, в чем выходить на улицу и брать ли с собой зонт. Хотя стоит отметить, что именно астрономические причины (положение Земли на орбите вокруг Солнца) являются основными в объяснении смены сезонов.
Из-за чего наступает осень?
Вопреки тому, что Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, разность расстояний от Земли до Солнца на погоде практически не сказывается, и причиной смены сезонов быть не может. В действительности, за год дистанция между Землей и Солнцем меняется незначительно — в пределах 3%.
В июле Землю и Солнце разделяют 152 миллиона километров, а в январе — 147. Обратите внимание на то, что зимой мы к Солнцу ближе. Хотя стоит отметить, что речь о той зиме, которая в северном полушарии. А в южном полушарии Земли в это время лето.
И вот сейчас мы вроде бы немного приближаемся к Солнцу, а за окном холодает. Как это можно объяснить?
Объясняется смена сезонов на нашей планете наклоном её оси вращения по отношению к плоскости земной орбиты.
Я прекрасно понимаю, насколько заумным кажется предыдущее предложение. Именно поэтому в школах на уроке природоведения использовали не словесное объяснение, а демонстрацию явления смены сезонов с помощью несложного прибора — теллурия. Лучше один раз увидеть.
Теллурий — модель системы “Солнце — Земля”. Он показывает, каким образом Солнце освещает Землю, какое из полушарий Земли — северное или южное — освещается интенсивнее. Поскольку использовать этот прибор во время чтения статьи не представляется возможным, нам придется ограничиться рисунками. Надеюсь, они будут достаточно наглядными.
Первое, что надо уяснить — ось суточного вращения Земли направлена в сторону Полярной звезды, расположенной в созвездии Малой медведицы. А ось земной орбиты направлена в сторону головы Дракона в одноименном созвездии. Между этими направлениями 23,5 градуса.
Обращаясь вокруг Солнца Земля сохраняет направление оси вращения в пространстве. И в течении года — за счет упомянутого наклона — наша планета как будто поочередно подставляет солнечным лучам то северное полушарие, то южное. В промежуточные моменты — таких два — оба полушария освещаются одинаково.
В величине угла падения солнечных лучей.
Лучи падающие перпендикулярно поверхности Земли, нагревают её сильнее, а падающие вскользь, едва ли способны нагреть что-то. И дело тут не в свойствах лучей, или их нежелание делиться энергией с косо подставленными поверхностями, а в количестве этих лучей.
Лучи считать мы не будем.
Само слово “лучи” — фигура речи.
Вместо них правильно говорить и световом потоке. Чем шире поток, тем больше в нем энергии.
Давайте посмотрим, сколько (сравнительно) энергии достается единице площади, на которую поток падает перпендикулярно, и — под некоторыми углами. Примем ширину потока, падающего на нашу эталонную площадку перпендикулярно за 100%. Тогда на ту же площадку, но под углом, например, 45 градусов падает поток в полтора раза более узкий. Разница заметная — это не те 3%, в пределах которых меняется интенсивность солнечного излучения для самой близкой и самой дальней точек орбиты Земли.
Примечание: на самом деле не 3% — зависимость от расстояния квадратичная и обратная. То есть, в наиболее удаленной точке своей орбиты Земля получает от Солнца не на 3% тепла меньше, а на 6,5%.
100 х ( 1 — ( 147 / 152 )^2 )
Но дальше мы увидим, что сезонные различия интенсивности получаемой от Солнца энергии, вызванные разницей угла падения солнечных лучей, гораздо более существенные.
Солнце бывает в зените только в экваториальной полосе Земного шара, ограниченной северным и южным тропиком. Сами эти линии на глобусе Земли — северный и южный тропик — обозначают широту, на которой Солнце может наблюдаться в зените (точно над головой, и на высоте 90 градусов над горизонтом) в дни зимнего и летнего солнцестояний.
К северу или к югу от этой зоны, ограниченной линиями тропиков солнце в зените не бывает. А поскольку территория России лежит вне линии тропиков, то нигде в нашей стране (и даже на территории бывшего СССР) Солнце не поднимается в Зенит. Увы, мы довольно северная страна. И хотя люди иногда говорят (особенно во время летнего зноя), что “Солнце в зените”, но это не более, чем преувеличение.
В каких же пределах изменяется высота Солнца в течении года в разных районах России?
Самая южная точка России расположена на границе с Азербайджаном, в горах Кавказа — вблизи вершины Базардюзю (4466 метров). Широта этих мест составляет приблизительно 41 градус. Небесный экватор здесь поднимается над точкой юга на высоту 49 градусов. А Солнце в день летнего солнцестояния еще на 23,5 градуса выше. Получается 72,5 градуса. До зенита не хватает еще 17,5. Но для большинства людей такая высота над горизонтом — Солнца или Луны — любого небесного объекта — будет восприниматься как “прямо над головой”. Неподготовленные наблюдатели не способны измерять зенитное расстояние точно.
В самых северных районах России и акватории Северного Ледовитого Океана (она тоже значительной своей частью — вплоть до Северного полюса — принадлежит нашей стране) может не взойти вовсе. Это называется полярной ночью. Вопреки распространенным заблуждениям, длится полярная ночь полгода лишь точно на полюсе. А в остальных районах внутри полярного круга — значительно меньше. На самом полярном круге (широта 66,5 градусов) полярная ночь длится лишь одни сутки. И то — определенной долей условности. Но её продолжительность возрастает по мере приближения к полюсу.
Летом на Северном полюсе Солнце поднимается на высоту 23,5 градуса (в день летнего солнцестояния), а в день осеннего равноденствия оказывается точно на горизонте, после чего прячется за него, чтобы появится вновь в день весеннего равноденствия — через те самые полгода.
В городах, расположенных за полярным кругом — например, в Мурманске (расположенном на широте 69 градусов) — Солнце уходит в зимнюю спячку чуть более, чем на полтора месяца — с конца ноября до середины января. И летом солнце в этих суровых краях не поднимается выше 45 градусов.
Но это — экстремальные примеры. Для большинства городов России и их жителей высота солнца и интенсивность солнечного тепла меняется в иных пределах. И наиболее характерные значения соответствуют столице России — Москве.
В Москве 21 июня — в день летнего солнцестояния высота Солнца над горизонтом достигает 57,5 градусов. И именно об этом некоторые москвичи говорят “Солнце в зените”, хотя до зенита ему еще довольно далеко.
Зимой же — в день зимнего солнцестояния — 21 декабря высота солнца не превышает 11 градусов. Разница существенная.
Давайте теперь сравним, сколько солнечной энергии (в процентах, конечно), получает столица России в сравнении с теми местами, где Солнце в зените, и его лучи падают совершенно отвесно — перпендикулярно поверхности Земли.
Оказывается, в самый солнечный день поток солнечного излучения на широте Москвы (56 градусов) составляет 80% от максимально возможного. Летом мы почти на экваторе, если применимо такое сравнение. Но только вблизи дня солнцестояния.
Зимой же жители средней полосы России получают что-то около 20% от “экваториального тепла” — в 5 раз меньше!
И вот это существенно. Это не 6% разницы за счет расстояния. Это более чем в 5 раза меньше солнечного тепла за счет наклона оси вращения. Прибавьте к этому короткую продолжительность зимнего дня — всего 6 часов против 17 часов летом, и частую густую облачность.
Вот теперь вы понимаете, почему сезонные изменения столь значительны.
Впрочем, не везде они таковы.
В упомянутой уже экваториальной зоне Земного шара никаких сезонных изменений нет. Там Солнце каждый день поднимается на значительную высоту над горизонтом. И день практически равен ночи в течении всего года.
Давайте теперь посмотрим на ситуацию со стороны. Ведь, до этого момента мы принимали различные высоты Солнца над горизонтом как данность. Но за счет чего это происходит?
Обратимся к нашему “теллурию” вновь, и рассмотрим подробно каждое из его сезонных положений.
Вот, день осеннего равноденствия, который мы встречаем сегодня. Мы видим Землю со спины, но даже так заметно, что она полюса — северный и южный — несмотря на наклон оси вращения Земли, имеют равнозначное положение по отношению к световому потоку, идущему от Солнца — он касается того и другого полюса вскользь, северное и южное полушария освещены равнозначно.
Через три месяца, двигаясь по орбите, наша планета достигнет точки зимнего солнцестояния. На этом изображении видно, что северное полушарие отвернуто от Солнца, а вместе с ним и территории России располагается так, что солнечные лучи касаются её вскользь. Нетрудно догадаться, что согреть её солнечным лучам не удастся. Зато прекрасно видна освещенная солнцем Антарктида — у пингвинов самые разгар антарктического лета. Между прочим побережье Антарктиды лежит в тех же широтах, что и средняя полоса России, только — в южном полушарии. И можно даже предположить, что в нашем климате пингвины чувствовали себя просто замечательно.
Три месяца спустя день вновь догоняет ночь по продолжительности — наступает равноденствие, но на этот раз весеннее. Вновь отчетливо видно, что северное и южное полушария освещены Солнцем примерно одинаково. Солнце одновременно освещает и Северный ледовитый океан, и Антарктиду. Но в Антарктиде наступает полярная ночь, а в акватории Северного ледовитого океана — полярный день.
И вот мы добрались до лета — Земля оказалась в той точке своей орбиты, в которой наклон оси вращения способствует интенсивному освещению солнечными лучами северного полушария планеты. Видна европейская часть России, обращенная к солнцу — его лучи падают на поверхность в направлении близком к перпендикулярному. Это день летнего солнцестояния, который для астрономов является и началом астрономического лета.
По календарю лето наступает 1 июня, но земная атмосфера инертна — она успевает прогреться лишь к июлю месяцу. А в августе, увы, она уже начинает остывать. Хотя даже в октябре еще случаются довольно теплые дни, ведь нередко в наши северные широты залетают ветры из южных стран, принося с собой приятные сюрпризы.
Ведь в южном полушарии нашей планеты сезоны полностью противоположны. Когда к нам приходит осень, по ту сторону экватора наступает весна. А когда у нас сугробы и метель, в Австралии и Аргентине царит жаркое лето.
И все это — благодаря наклону оси вращения нашей планеты — 23,5 градуса.
Будь он чуть меньше, и никакой ярко выраженной смены сезонов на Земле не было бы — всюду была бы примерно одинаковая погода. И если бы при этом жизнь на нашей планете появилась и достигла в своем развитии интеллектуальных высот, это были бы совсем другие — непохожие на нас — существа.
А если бы наклон оси вращения был бы — наоборот — чрезмерно большим, как у планеты Уран?
Тогда одно из полушарий практически полгода освещалось отвесными лучами Солнца, в то время как другое находилось бы полгода в тени. Климат был бы очень жесткий, с высоким контрастом температур — испепеляющая жара сменялась бы лютым холодом, а сокрушающие все на своем пути ветры в короткое межсезонье устремлялись через экватор в противоположное полушарие, порождая чудовищные штормы планетарного масштаба.
Но мы имеем то, что имеем. И — хоть это и удивительно — Вселенная создала для нас очень благоприятные условия. Бывает, что осенью мы грустим из-за затяжных дождей, но наша грусть в полной мере компенсируется мягкостью искрящегося на Солнце снега, весенним щебетанием птиц и летним теплом и благоуханием природы.
В Солнечной системе есть только одна планета, на которой в некоторой степени происходят похожие на земные сезонные изменения. Это планета Марс. И хотя сейчас она непригодна для жизни, но по ряду своих особенностей она похожа на Землю. Сутки на Марсе длятся лишь на полчаса дольше земных, а наклон оси вращения составляет 25 градусов. Благодаря этому на Марсе есть смена сезонов — тают полярные шапки, меняется цвет ряда областей, очевидно под влиянием высвобождения из грунта углекислоты и воды. В атмосфере появляются облака — они, как и на земле состоят из микроскопических кристаллов водяного льда. Температурный амплитуды на Марсе в разы больше земных. И если на Земле между жарким летним днем и морозной зимней ночью может быть разница в 60 градусов (что само по себе уже немало), то на Марсе это будет все 120. Но даже в этом суровом мире холодных красных пустынь летом на экваторе температура может достигать вполне земных +30.
Глядя на Марс в телескопы, изучая его с помощью автоматических станций, мы видим очень много процессов родственных земным. Смена сезонов на красной планете — одна из тех параллелей, которые сближают наши миры. Увидев, как это происходит на Марсе мы можем быть уверены, что причины смены сезонов на Земле мы разгадали правильно.
Теперь на очереди понять, что привело марсианский климат к практически непригодному для жизни состоянию. Это для нас тоже важно, ведь при всей стабильности космических орбит и умеренности солнечной активности, климат на Земле в последние годы заметно меняется. И это уже не только сезонные изменения. Узнать причины этих изменений для человечества очень важно. Без этих знаний мы рискует однажды оказаться в положении гипотетических марсиан, не сумевших сохранить равновесие своего мира.
Но пока мы имеем перед собой два примера — пример равновесия природных процессов на Земле, и пример некогда нарушенного равновесия на Марсе, — нам есть из чего выбирать.
Времена года — не моя музыкальная тема. И все же у меня есть есть очень осенний альбом, который полон созвучных шелесту рыжей листвы настроений. Я писал его осенью 2015 года, но завершить работу смог только ближе к осени 2020.
Но независимо от этих философских раздумий и по-осеннему печальных настроений, в мир обязательно придет весна.