Geografia:Gimnazjum/Ruch obrotowy Ziemi i jego następstwa

Edytuj
Komentarze              Archiwum wersji (wszystkie edycje)

Skopiowano ze stron roboczych projektu Wolne Podręczniki

Ziemia, tak jak i pozostałe planety Układu Słonecznego, znajduje się w ciągłym ruchu. Obiegając Słońce, wiruje jednocześnie wokół własnej osi. Efektem tych ruchów są cykliczne zmiany w świecie przyrody. Regulują one funkcjonowanie organizmów żywych - zarówno roślin, jak i zwierząt.

Dobowy rytm życia jest efektem ruchu obrotowego Ziemi. Wynika to z faktu, że czas pełnego obrotu naszej planety wokół własnej osi trwa około 24 godziny. Podczas tego ruchu Ziemia obraca się z zachodu na wschód. Od strony bieguna północnego jest to ruch przeciwny do ruchu wskazówek zegara.

Warto wiedzieć!

W rzeczywistości czas pełnego obrotu Ziemi wynosi 23 godziny 56 minut i 4 sekundy. Wyznacza on tzw. dobę gwiazdową. Aby łatwiej było funkcjonować, czas ten został zaokrąglony do 24 godzin. W rezultacie ustanowiona została doba cywilna, która trwa od północy danego dnia do północy dnia następnego.

Zapamiętaj

Następstwa ruchu obrotowego Ziemi: 1. występowanie dnia i nocy 2. dobowy rytm przyrody 3. pozorna wędrówka Słońca w ciągu dnia i sfery niebieskiej w ciągu nocy 4. spłaszczenie Ziemi przy biegunach 5. siła Coriolisa

Spis treści

NASTĘPSTWA RUCHU OBROTOWEGO

Ruch obrotowy Ziemi.png

W stosunku do wszystkich planet Układu Słonecznego Słońce jest obiektem nieruchomym. Mimo to w ciągu dnia widzimy jego pozorną wędrówkę po nieboskłonie. Kierunek ruchu tej wędrówki jest przeciwny do kierunku ruchu obrotowego Ziemi. Słońce wschodzące obserwujemy na wschodzie, w ciągu dnia przemieszcza się ono nad widnokręgiem i zachodzi na zachodzie. Moment, w którym osiąga najwyższy punkt na nieboskłonie nazywamy południem słonecznym. Wyjątkiem są obszary okołobiegunowe, gdzie dzień i noc trwać mogą maksymalnie pół roku. O tym, dlaczego tak jest, przeczytasz w następnym rozdziale.

Wirowanie Ziemi wokół własnej osi wpływa też na kształt kuli ziemskiej. Z ruchem wirowym wiąże się siła odśrodkowa, a w tym przypadku jej wartość jest różna na różnych szerokościach geograficznych. Im bliżej równika, tym większa siła odśrodkowa. Konkretne obszary w zależności od położenia geograficznego poruszają się w różnym tempie. Te znajdujące się w strefie międzyzwrotnikowej w tym samym czasie przemieszczają się na znacznie większe odległości niż te w okolicach biegunów. Obiekty umiejscowione na równiku pokonują podczas jednego obrotu Ziemi ponad 40 000 km, a w ciągu godziny 1666,6 km. Tymczasem na biegunie, który jest punktem, pozostają one w jednym miejscu (0 km/h). Właśnie dlatego wielkość siły odśrodkowej na niskich szerokościach geograficznych jest znacznie większa. Z tego też powodu promień równikowy Ziemi jest o ponad 20 km dłuższy od promienia biegunowego i mówimy o spłaszczeniu Ziemi na biegunach.

Karuzela1.jpg

Na co dzień również możemy doświadczalnie zbadać działanie siły odśrodkowej. Wyobraź sobie, że jesteś w wesołym miasteczku i siedzisz na krzesełku karuzeli. Gdy karuzela nie porusza się, łańcuchy na których uczepione są krzesełka wiszą swobodnie. Siła odśrodkowa nie oddziałuje na Ciebie – jeszcze się nie pojawiła. Gdy karuzela zaczyna wirować, odczuwasz siłę, która oddziałuje od środka na zewnątrz tak, jakby chciała wyrzucić Cię z karuzeli. To właśnie siła odśrodkowa. Jest ona tym większa, im szybciej karuzela się obraca.

Działanie siły Coriolisa

Inną siłą pojawiającą się w efekcie ruchu obrotowego Ziemi jest siła Coriolisa. Powoduje ona odchylenie kierunku ruchu ciał przemieszczających się niezgodnie z osią wschód-zachód. Na półkuli północnej następuje odchylenie w prawo od kierunku ruchu, na południowej – w lewo od kierunku ruchu. Siła ta decyduje o sposobie przemieszczania się wyżów i niżów barycznych, wpływa na kierunek wiatrów, przebieg prądów morskich oraz intensywność niszczenia podmywanych przez rzeki brzegów.

RACHUBA CZASU

Podstawową jednostką czasu wyznaczaną przez ruch obrotowy Ziemi jest doba (24h). Na podstawie położenia Słońca na nieboskłonie w czasie wykonywania ruchu wirowego wyznaczony został czas słoneczny, określany inaczej jako czas miejscowy. Jest on jednakowy dla wszystkich punktów leżących na tym samym południku (miejscach o jednakowej długości geograficznej).

Rachuba czasu wynikająca z ruchu wirowego Ziemi:
  • 360° - 24 godziny (1 pełny obrót)
  • 15° - 1 godzina (360° : 24)
  • 1° - 4 minuty (gdyż 60 minut : 15)
  • 15’ (sekundy w mierze kątowej – ¼ stopnia) – 1 minuta

Ponieważ Ziemia obraca się z zachodu na wschód, w miejscach położonych na wschodzie Słońce pojawia się nad linią horyzontu wcześniej. Według czasu słonecznego punkty położone na zachodzie mają w tym samym momencie wcześniejszą godzinę niż te położone na wschodzie.

Czas sloneczny.png


Określanie czasu na podstawie położenia Słońca nad linią horyzontu przestało być użyteczne wraz z rozwojem komunikacji. Dokonano podziału kuli ziemskiej na 24 strefy, wyznaczając w ten sposób czas strefowy. Według kryteriów podziału:

  • Zasięg strefy obejmuje pas o szerokości 15 stopni - różnicę jednej godziny według czasu słonecznego. Jest to pas znajdujący się w odległości 7°30’ w kierunku wschodnim i 7°30’ w kierunku zachodnim od południka środkowego, który wyznacza daną strefę czasową.
  • Podstawą wyznaczenia czasu strefowego jest czas słoneczny na południku 0°. Południk ten przechodzi przez dzielnicę Londynu - Greenwich. Uznany został powszechnie za południk początkowy. Wyznacza on strefę czasu uniwersalnego (UT) i obejmuje swym zasięgiem pas globu położony pomiędzy 7°30’W a 7°30’E. Jeżeli w tej strefie jest 12.00, to w kolejnych strefach położonych na wschód (do 180°) jest o godzinę później (13.00 – 15°E, 14.00 – 30°E, 15.00 – 45°E itd.), zaś w strefach położonych na zachód (do 180°) o godzinę wcześniej (11.00 – 15°W, 10.00 – 30°W, 9.00 – 45°W itd.);
  • Wszystkie punkty położone w tej samej strefie czasowej mają jednakowy czas zgodny z czasem słonecznym południka środkowego danej strefy.


Strefy czasowe Europy.png
Czas urzędowy w Europie


  • W Europie obowiązują cztery strefy czasowe:
  • Czas uniwersalny (UT) – według południka 0°, zasięg strefy – 7°30’W a 7°30’E
  • Czas środkowoeuropejski – według południka 15°E, zasięg strefy – 7°30’E a 22°30’E
  • Czas wschodnioeuropejski – według południka 30°E, zasięg strefy – 22°30’E a 37°30’E
  • Czas moskiewski – według południka 45°E, zasięg strefy – 37°30’E a 52°30’E

Granice nawet niewielkich państw nie pokrywają się często z granicami stref czasowych. W przypadku Polski większość terytorium położona jest w strefie czasu środkowoeuropejskiego. Wschodnie krańce znajdują się jednak poza długością geograficzną 22°30’ i należą do strefy wyznaczonej przez południk 30°. Dlatego też czas strefowy okazał się być niepraktyczny z punktu widzenia funkcjonowania wielu krajów. Wprowadzono więc czas urzędowy, nazywany inaczej umownym, obejmujący obszar całych państw, a w przypadku krajów o bardzo dużej rozciągłości równoleżnikowej, jednostki administracyjne niższego rzędu (np. poszczególne stany w przypadku USA, Kanady czy Australii).

W większości państw świata (w Europie wyjątkiem jest Islandia) następuje zmiana czasu co pół roku. W półroczu chłodnym obowiązuje czas zimowy, zaś w ciepłym – czas letni. Przesunięcie wskazówek zegara o godzinę do przodu (przejście z czasu zimowego na czas letni) następuje w całej Europie w ostatnią niedzielę marca. O jedną godzinę godzinę wstecz (zmiana czasu letniego na zimowy) przesuwamy zegarki w ostatnią niedzielę października. Tak więc Polska w okresie zimowym funkcjonuje według czasu środkowoeuropejskiego (15°E), natomiast latem - według czasu wschodnioeuropejskiego (30°E). Według wyliczeń zmiany czasu pozwalają efektywniej wykorzystywać światło słoneczne i zmniejszać zapotrzebowanie na energię elektryczną. Niemniej jednak generują też straty wynikające z istnienia problemów w komunikacji funkcjonującej według określonego rozkładu jazdy czy konieczności dostosowywania systemów informatycznych.

Konsekwencją wyznaczenia stref czasowych jest ustanowienie międzynarodowej linii zmiany daty. Przekraczając ją ze wschodu na zachód należy dodać jedną dobę, natomiast przy przemieszczaniu się z zachodu na wschód - odjąć jedną dobę. Linia zmiany daty przebiega generalnie wzdłuż południka 180° (południka przeciwległego do południka zerowego) i pokrywa się z nim na otwartym oceanie. Jednakże w przypadku, gdy południk ten dzieli terytorium jakiegoś państwa, przebieg linii dostosowany będzie do granic kraju. Taką sytuację widać na poniższej mapie ilustrującej przebieg linii zmiany daty wokół Kiribati.

Przebieg Międzynarodowej Linii Zmiany Daty na otwartym oceanie
Przebieg Międzynarodowej Linii Zmiany Daty wzdłuż granic państwowych - przykład Kiribati


OBLICZANIE RÓŻNICY CZASU - SPOSOBY ROZWIĄZYWANIA ZADAŃ

Zapamiętaj

Pierwszym krokiem przy rozwiązywaniu zadań jest sprawdzenie, który czas - słoneczny (miejscowy), strefowy, czy urzędowy (umowny) należy wziąć pod uwagę. Przy obliczaniu różnicy czasu do rozwiązania zadania potrzebna jest informacja o długości geograficznej

Przykład 1

OBLICZANIE CZASU SŁONECZNEGO: W Warszawie (52°N, 21°E) jest godzina 13.00 według czasu słonecznego. Która godzina według czasu słonecznego jest w tej samej chwili w Paryżu (49°N, 02°30'E), w Nowym Jorku (40°42'N, 74°00'W) W i w Sydney (33°52'S, 151°E)?

Metoda rozwiązania zadania:

  1. Sporządź schematyczny rysunek południków. Zaznacz na nim wartości długości geograficznych miast oraz przebieg południka 0°.
  2. Oblicz różnicę w odległości pomiędzy miastami (rozciągłość równoleżnikową). Jest to różnica wartości długości geograficznych.
  3. Przelicz otrzymaną wartość kątową na jednostkę czasu.
  4. W zależności od położenia miejsca dla którego masz obliczyć czas słoneczny, uwzględnij otrzymaną wartość różnicy czasu. Dla miejscowości położonej na wschód dodaj ją (późniejsza godzina), zaś dla miejscowości położonej na zachód - odejmij (wcześniejsza godzina).
Zadania z czasu slonecznego.png
  • Warszawa-Paryż

Ponieważ obydwa miasta leżą na tej samej półkuli (półkula wschodnia), wartości długości geograficznych trzeba od siebie odjąć:

21°-2°30'=18°30' -> wartość tę przeliczasz następnie na różnicę w czasie:

Wiedząc, że 15°- 1 godzina, a 1°-4 minuty

- 18°30'= 15° + 3°30' -> 15° - 1 godzina; 3°30' (3°+1/2°) - 3 x 4 minuty + 2 minuty = 14 minut
- różnica w czasie pomiędzy dwoma miastami wynosi 1 godz. 14 minut

Paryż położony jest na zachód od Warszawy, więc według czasu słonecznego jest tam wcześniejsza godzina:

13.00 - 1 godzina 14 minut -> 11.46 (czas słoneczny w Paryżu)

Odpowiedź: W Paryżu jest godzina 11.46 według czasu słonecznego

  • Warszawa-Nowy Jork

Obydwa miasta leżą na różnych półkulach (półkula wschodnia i zachodnia) więc wartości długości geograficznych trzeba do siebie dodać:

21°+74°=95° -> wartość tę przeliczasz następnie na różnicę w czasie:

Wiedząc, że 15°- 1 godzina, a 1°-4 minuty

- 95°= 90° + 5° -> 90°:15 - 6 godzin; 5° - 5 x 4minuty = 20 minut
- różnica w czasie pomiędzy dwoma miastami wynosi 6 godz. 20 minut

Nowy Jork także położony jest na zachód od Warszawy, więc według czasu słonecznego jest tam wcześniejsza godzina:

13.00 - 6 godzin 20 minut -> 6.40 (czas słoneczny w Nowym Jorku)

Odpowiedź: W Nowym Jorku jest godzina 6.40 według czasu słonecznego.

  • Warszawa-Sydney

Ponieważ obydwa miasta leżą na tej samej półkuli (półkula wschodnia), wartości długości geograficznych trzeba od siebie odjąć:

151°-21°'=130° -> wartość tę przeliczasz następnie na różnicę w czasie:

Wiedząc, że 15°- 1 godzina, a 1°-4 minuty

- 130°'= 120° + 10° -> 120°:15 - 8 godzin; 10° - 10 x 4minuty + = 40 minut
- różnica w czasie pomiędzy dwoma miastami wynosi 8 godz. 40 minut

Sydney położone jest na wschód od Warszawy, więc według czasu słonecznego jest tam późniejsza godzina:

13.00 + 8 godzin 40 minut -> 21.40 (czas słoneczny w Sydney)

Odpowiedź: W Sydney jest godzina 21.40 według czasu słonecznego.

Przykład 2

OBLICZANIE CZASU STREFOWEGO: Jaka jest różnica według czasie strefowym pomiędzy Warszawą (52°N, 21°E) a Nowym Jorkiem (40°42'N, 74°00'W)?

Obliczanie czasu strefowego.png

Metoda rozwiązania zadania:

  1. Sporządź schematyczny rysunek południków. Zaznacz na nim wartości długości geograficznych miast oraz przebieg południka 0°.
  2. Wyznacz południki środkowe odpowiadających obu miastom stref czasowych.
  3. Oblicz różnicę odległości pomiędzy tymi południkami (rozciągłość równoleżnikową). Jest to różnica wartości ich długości geograficznych.
  4. Podziel otrzymaną wartość przez 15. W ten sposób otrzymasz informację o liczbie stref czasowych znajdujących się pomiędzy miejscowościami. Jako że czas w każdej kolejnej strefie czasowej różni się o 1 godzinę, jest to także różnica czasu strefowego pomiędzy nimi.
  • Warszawa-Nowy Jork
Warszawa - 21°E; Nowy Jork - 74°W

Znajdź południki środkowe stref czasowych, w których znajdują się oba miasta. Wartość ich długości geograficznej jest wielokrotnością 15°.

Warszawa - południk 15°E (strefa obejmuje pas zawierający się pomiędzy 7°30'E a 22°30'E)
Nowy Jork- południk 75°W (strefa obejmuje pas zawierający się pomiędzy 67°30'W a 82°30'W)

Rozciągłość równoleżnikowa wynosi: - 75°+15°=90°

90°:15 -> 6 (6 godzin - różnica w czasie strefowym pomiędzy miejscowościami).


Przykład 3

OBLICZENIA - CZAS URZĘDOWY: Jeśli w Warszawie w dniu 10 lipca zegary wskazują godzinę 11.30, która godzina według czasu słonecznego jest w tym momencie w Pekinie (40°N, 116°30'E)?

Przeliczanie czasu urzedowego.png

Uwaga!

  • Sformułowanie: zegary wskazują godzinę 11.30 wskazuje, że jest to czas urzędowy.
  • Data: 10 lipca - oznacza, że jest to czas letni. Wówczas funkcjonujemy według czasu wschodnioeuropejskiego, dla którego południkiem środkowym jest południk 30°E.
  • Pamiętaj, że czas urzędowy na południku wyznaczającym strefę jest taki sam jak czas słoneczny.

Wiadomo wtedy, że na 30°E jest godzina 11.30 według czasu słonecznego. Skoro masz obliczyć czas słoneczny w Pekinie, to w dalszej części należy postąpić w sposób, który został opisany w Przykładzie 1.

Przykład 4

MIĘDZYNARODOWA LINIA ZMIANY DATY Tahiti jest wyspą zlokalizowaną na półkuli zachodniej na Oceanie Spokojnym. Stolica Nowej Zelandii - Wellington, leży na półkuli wschodniej. Statek wypłynął z portu na Tahiti w dniu 10 stycznia o godzinie 5.00 rano czasu słonecznego. Po drodze przekroczył międzynarodową linię zmiany daty. Wiedząc, że czas rejsu do Wellington trwał 42 godziny, oblicz, którego dnia i o której godzinie czasu słonecznego statek dotarł do portu w Wellington.

Zmiana daty zadanie.png

Metoda rozwiązania zadania:

  1. Określ kierunek przemieszczania się przez Międzynarodową Linię Zmiany Daty. Jeśli masz do czynienia z przemieszczaniem się z półkuli wschodniej na zachodnią - musisz odjąć 24h, jeśli z zachodniej na wschodnią - dodać 24h.
  2. Uwzględnij czas trwania ruchu, powiększony bądź pomniejszony o dobę. Przy krótkiej podróży zdarzyć się może, że dotrzemy na miejsce o godzinie wcześniejszej w stosunku do czasu, w którym ją zaczęliśmy.
  • Statek płynął z półkuli zachodniej na półkulę wschodnią -> +24 godziny.
  • Czas rejsu - 42 godziny -> uwzględniając zamianę czasu przy przekraczaniu międzynarodowej linii zmiany daty - 66 godzin.
  • Oznacza to, że statek dopłynął po dwóch dobach i osiemnastu godzinach -> 12 stycznia, godzina 23.00

Odpowiedź: Statek dopłynął do Wellington 12 stycznia o godzinie 23.00

SPRAWDŹ SIĘ!

Zadanie 1. Oblicz rozciągłość południkową i równoleżnikową obiektów geograficznych, których punkty krańcowe sięgają: a) A = 7°04’N, B = 5°34’S, C = 119°19’E, D = 108°47’E b) A = 51°04’N, B = 42°21’N, C = 7°41’E, D = 4°47’W Podaj nazwę wyspy a i kraju b.

Zadanie 2. Oblicz długości geograficzne miejsc, dla których różnica czasu w stosunku do czasu słonecznego południka 15°W wynosi 3 godziny 30 minut.

Zadanie 3. Mamy dwie miejscowości leżące na tej samej szerokości geograficznej: miasto Winnipeg (50°N, 97°W) oraz miasto Kraków (50°N, 20°E). Przeprowadź obliczenia i uzupełnij zdanie: Słońce wschodzi wcześniej w mieście …………… o …… godzin …… minut.

Zadanie 4. Nowy Jork (40°42’N, 74°00’W) leży na wschodzie USA, a Los Angeles na zachodnim wybrzeżu kraju. Różnica czasu słonecznego między tymi miastami wynosi 2 godziny 57 minut. Oblicz długość geograficzną Los Angeles.

Zadanie 5. W Lagos (6°30’N, 3°30’E) jest południe słoneczne. Oblicz, która godzina czasu strefowego jest w następujących miejscowościach: a) Ułan Bator (48°N, 107°E) - ………… b) Rzym (42°N, 12°30’E) - ………… c) São Paulo (23°30’S, 46°30’W) - ………… d) Vancouver (49°N, 123°W) - …………

Zadanie 6.

a) Po zwycięstwie w Willingen (51°18’N, 8°36’E) Adam Małysz udał się na kolejne zawody Pucharu Świata do Sapporo (43°04’N, 141°21’E). Wystartował 2 stycznia o godzinie 20.00 czasu miejscowego i leciał 12 godzin 30 minut. Oblicz datę i godzinę lądowania samolotu w Sapporo według czasu miejscowego. b) Następne zawody Pucharu Świata odbywały się w Salt Lake City (40°45’N, 111°53’W). Adam Małysz dotarł tam 12 stycznia o godz. 7:20 czasu miejscowego po 10 godzinach 15 minutach lotu. Którego dnia i o której godzinie czasu strefowego Adam Małysz odleciał z Sapporo?