Теория для подготовки учащихся к ОГЭ по географии на тему "ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ"

Приступим к разбору темы "ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ". ЧАСТЬ 1. 
Начнем с самого простого. 
Надеюсь, вам известно, что земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5 градусов. 
Именно этот наклон и приводит к неравномерному освещению и нагреву земной поверхности, потому что Земля, вращаясь по орбите, поворачивается к Солнцу то одним боком (южным полушарием), то другим боком (северным полушарием). 
А теперь представьте, что земная ось к плоскости орбиты расположена перпендикулярно, т.е. под углом 90 градусов. В этом случае зенит всегда бы был на экваторе, и оба полушария освещались бы равномерно. На Земле не было бы ни полярного дня, ни полярной ночи, всегда бы был день равноденствия. 
Угол наклона солнечных лучей в полдень уменьшался бы на 1 градус, отдаляясь от экватора на 1 градус, т.е. на параллелях 1 ю.ш. и 1 с.ш. угол наклона солнечных лучей в полдень был бы равен 89 градусам, на параллелях 2 ю.ш. и 2 с.ш. - 88 градусам, на параллелях, к примеру, 30 ю.ш. и 30 с.ш. - 60 градусов. В России бы, к примеру, в умеренных широтах никогда бы не было полноценного лета. 

НО Земля наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5 градусов. 
В географической науке рассматривают положение Земли в 4 "знаковые" даты: 
1) 21 марта и 23 сентября - дни равноденствий. 
2) 22 июня - день летнего солнцестояния. 
3) 22 декабря - день зимнего солнцестояния. 
Прежде, чем начать характеризовать каждый "знаковый" день, запомним общую закономерность определения ВЫСОТЫ ПОЛУДЕННОГО СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ (угла наклона солнечных лучей в полдень): отдаляясь от зенитальной параллели на 1 градус к северу или к югу, высота полуденного Солнца (угол падения солнечных лучей) уменьшается на 1 градус. (описала эту закономерность выше с примерами).

"ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ". ЧАСТЬ 2. 
ДНИ РАВНОДЕНСТВИЙ - 21 МАРТА И 23 СЕНТЯБРЯ. 
Солнце в зените на экваторе. 
Оба полушария освещены одинаково. На всей планете продолжительность дня = продолжительности ночи = 12 часов. 
Т.к. Солнце в зените на экваторе, то все жители северного полушария видят полуденное Солнце с юга (т.к. зенитальная параллель к югу от них), а все жители южного полушария видят полуденное Солнце с севера (т.к. зенитальная параллель к северу от них). 
Угол наклона солнечных лучей в полдень определяется очень легко: 
90 - градус параллели 
Например, на параллелях 35 ю.ш. и 35 с.ш. угол падения солнечных лучей в полдень равен: 
90 - 35 = 55 градусов, т.к. мы отодвинулись от экватора (зенита) на 35 градусов и угол падения солнечных лучей уменьшился на 35 градусов по сравнению с зенитальной параллелью.

"ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ", ЧАСТЬ 3. 
22 ИЮНЯ - ДЕНЬ ЛЕТНЕГО СОЛНЦЕСТОЯНИЯ. 
Солнце в зените на северном тропике - 23,5 с.ш. 
Вопрос: как же оно туда попало, ведь последний раз мы говорили о зенитальном положении Солнца 21 марта? 
Здесь нужно подробнее остановиться на понятии "граница освещенности". 
В дни равноденствия граница освещенности проходит через полюса, поэтому и говорят, что оба полушария освещены одинаково, нет ни полярного дня, ни ночи. Но потом Земля начинает, двигаясь по орбите, поворачиваться к солнцу либо южным, любо северным полушарием. Например, 21 марта - день весеннего равноденствия, зенит на экваторе. А уже через пару дней Земля повернется к солнцу больше северным полушарием (лишь на 1 градус), но это приведет к смещению границы освещенности: она уже не будет проходить через полюса (она сместится так, что северный полюс будет освещен круглые сутки, а южный полюс круглые сутки будет за пределами освещености) и в северном полушарии на сАмом полюсе начнется полярный день, который будет длиться полгода, до 23 сентября. А на южном полюсе начнется полярная ночь, которая тоже будет длиться полгода. Так будет меняться и зенитальная параллель: через несколько дней после 21 марта Земля начнет медленно поворачиваться к Солнцу северным полушарием и зенит уйдет с северное полушарие на 1 с.ш., еще через несколько дней на 2 с.ш. и так и будет двигаться на 1 градус, отдаляясь от экватора и приближаясь к северному тропику, чтобы к 22 июню максимально повернуться к Солнцу северным полушарием, и Солнце в зените будет наблюдаться на 23,5 .ш. Также будет двигаться и граница освещенности: на севере, вблизи северного полюса эта граница будет сдвигаться на юг, и все большие области (широты) вокруг полюса будут освещены круглые сутки (у них будет полярный день). У южного полюса ситуация будет обратная: все большие области (широты) будут попадать в зону НЕосвещенности, т.е. граница освещенности будет сдвигаться к северу. 22 июня, в день максимального обращения северного полушария к Солнцу, граница освещенности будет проходить от северного полярного круга до южного полярного круга (см. рисунок), т.е. на несколько дней полярный день установится на северном полярном круге (66,5 с.ш.), а на южном полярном круге (66,5 ю.ш.) установится полярная ночь. 
В этот день (22 июня) в северном полушарии самая короткая ночь и самый длинный световой день. И чем ближе к северному полярному кругу (там, где круглые сутки Солнце не заходит за горизонт), тем продолжительность светового дня больше, т.е. Солнце рано поднимается из-за горизонта, и поздно садится за горизонт. У южного полярного круга обратная ситуация: в южном полушарии самый короткий день и самая длинная ночь. И чем ближе к южному полярному кругу (там, где Солнце в течение суток не поднимается над горизонтом), тем продолжительность светового дня меньше, т.е. Солнце поздно поднимается над горизонтом и рано садится за горизонт. 
Через несколько дней после 22 июня Земля начнет постепенно двигаться по орбите так, чтобы к 23 сентября граница освещенности опять проходила через полюса, равномерно освещая оба полушария, а зенит был на экваторе. Это движение, а следовательно, смещение зенитального положения Солнца от северного тропика к экватору и смещение границы освещенности от положения 22 июня, будет происходить постепенно, на 1 градус за 2-3 дня. Т.е. через 2-3 дня зенит будет на 22,5 с.ш. (приблизится к экватору на 1 градус), область, в пределах которой наблюдался полярный день тоже уменьшится на 1 градус - граница освещенности будет проходить не через 66,5 с.ш., а через 67,5 с.ш., постепенно сдвигаясь к северу; область, в пределах которой наблюдалась полярная ночь, тоже уменьшится на 1 градус - границе НЕосвещенности будет проходить не через 66,5 ю.ш., а через 67,5 ю.ш., постепенно сдвигаясь к югу. 
Так как зенит на северном тропике, то все живущие к северу от северного тропика (от северного тропика до северного полюса) будут в полдень видеть Солнце с юга, т.к. зенит расположен к югу от них. 
Все живущие к югу от северного тропика (НО до южного полярного круга), будут видеть полуденное Солнце с севера, т.к. зенитальная параллель к северу от них. 
Определение высоты полуденного Солнца над горизонтом (угла наклона солнечных лучей) 22 июня. 
Воспользуемся общим правилом: отдаляясь от зенитальной параллели на 1 градус к северу или к югу, высота полуденного Солнца (угол падения солнечных лучей) уменьшается на 1 градус. 
Следовательно, на параллелях 24,5 с.ш. и 22,5 с.ш. высота полуденного Солнца над горизонтом будет равна 89 градусам. 
на параллелях 25,5 с.ш. и 21,5 с.ш. высота полуденного Солнца над горизонтом будет равна 88 градусам и т.д. 
Значит, если мне нужно определить высоту полуденного Солнца 22 июня на параллели, к примеру, 45 с.ш., то я должна определить, на сколько градусов я отдалилась от зенитальной параллели (сев.тропика): 45 - 23,5 = 21,5 градус. Следовательно, и высота полуденного Солнца на параллели 45 с.ш. будет на 21,5 градус меньше, чем на северном тропике: 90 - 21,5 = 68,5 градусов. 
Если мне нужно определить высоту полуденного Солнца, к примеру, на параллели 15 ю.ш., то я опять же должна определить, на сколько градусов я отдалилась от зенитальной параллели (сев.тропика): 
23,5 (расстояние до экватора) + 15 = 38,5 градусов. Следовательно, и высота полуденного Солнца на параллели 15 ю.ш. будет на 38,5 градусов меньше, чем на северном тропике: 90 - 38,5 = 51,5 градус.

"ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ", ЧАСТЬ 4. 
22 ДЕКАБРЯ - ДЕНЬ ЗИМНЕГО СОЛНЦЕСТОЯНИЯ. 
Солнце в зените на южном тропике - 23,5 ю.ш. 
Вопрос: как же оно туда попало, ведь последний раз мы говорили о зенитальном положении Солнца 23 сентября? 
Нам уже известно, что после дня равноденствия 23 сентября, когда граница освещенности проходит через полюса, Земля начинает ПОСТЕПЕННО поворачиваться южным полушарием к Солнцу: ГРАНИЦА ОСВЕЩЕННОСТИ постепенно (на 1 градус за 2-3 дня) сдвигается (южный полюс теперь освещен круглые сутки - полярный день, а северный полюс не попадает в зону освещенности - начинается полярная ночь). И эта граница освещенности будет сдвигаться все дальше на север от южного полюса, вовлекая все большие области (широты) вокруг южного полюса в полярный день. На северном полюсе происходит обратное: граница НЕосвещенности сдвигается все дальше к югу от северного полюса, вовлекая все большие области (широты) в полярную ночь. Зенит тоже начинает постепенно перемещаться от экватора в южное полушарие (за 2-3 дня меняя свое положение на 1 градус), стремясь к концу декабря достигнуть южного тропика. 
22 декабря Земля максимально поворачивается южным полушарием к Солнцу, и Солнце в зените наблюдается на южном тропике - 23,5 ю.ш. 
22 декабря, в день максимального обращения южного полушария к Солнцу, граница освещенности будет проходить от южного полярного круга до северного полярного круга (см. рисунок), т.е. на несколько дней полярный день установится на южном полярном круге (66,5 ю.ш.), а на северном полярном круге (66,5 с.ш.) установится полярная ночь. 
В этот день (22 декабря) в южном полушарии самая короткая ночь и самый длинный световой день. И чем ближе к южному полярному кругу (там, где круглые сутки Солнце не заходит за горизонт), тем продолжительность светового дня больше, т.е. Солнце рано поднимается из-за горизонта, и поздно садится за горизонт. У северного полярного круга обратная ситуация: в северном полушарии самый короткий день и самая длинная ночь. И чем ближе к северному полярному кругу (там, где Солнце в течение суток не поднимается над горизонтом), тем продолжительность светового дня меньше, т.е. Солнце поздно поднимается над горизонтом и рано садится за горизонт. 
Через несколько дней после 22 декабря Земля начнет постепенно двигаться по орбите так, чтобы к 21 марта граница освещенности опять проходила через полюса, равномерно освещая оба полушария, а зенит был на экваторе. Это движение, а следовательно, смещение зенитального положения Солнца от южного тропика к экватору и смещение границы освещенности от положения 22 декабря, будет происходить постепенно, на 1 градус за 2-3 дня. Т.е. через 2-3 дня зенит будет на 22,5 ю.ш. (приблизится к экватору на 1 градус), область, в пределах которой наблюдался полярный день тоже уменьшится на 1 градус - граница освещенности будет проходить не через 66,5 ю.ш., а через 67,5 ю.ш., постепенно сдвигаясь к югу; область, в пределах которой наблюдалась полярная ночь, тоже уменьшится на 1 градус - границе НЕосвещенности будет проходить не через 66,5 с.ш., а через 67,5 с.ш., постепенно сдвигаясь к северу. 
Так как зенит 22 декабря на южном тропике, то все живущие к северу от южного тропика (от южного тропика до северного полярного круга) будут в полдень видеть Солнце с юга, т.к. зенит расположен к югу от них. 
Все живущие к югу от южного тропика (до южного полюса), будут видеть полуденное Солнце с севера, т.к. зенитальная параллель к северу от них. 
Определение высоты полуденного Солнца над горизонтом (угла наклона солнечных лучей) 22 декабря делается аналогично 22 июню. 
Воспользуемся общим правилом: отдаляясь от зенитальной параллели на 1 градус к северу или к югу, высота полуденного Солнца (угол падения солнечных лучей) уменьшается на 1 градус. 
Следовательно, на параллелях 24,5 ю.ш. и 22,5 ю.ш. высота полуденного Солнца над горизонтом будет равна 89 градусам. 
на параллелях 25,5 ю.ш. и 21,5 ю.ш. высота полуденного Солнца над горизонтом будет равна 88 градусам и т.д. 
Значит, если мне нужно определить высоту полуденного Солнца 22 декабря на параллели, к примеру, 45 ю.ш., то я должна определить, на сколько градусов я отдалилась от зенитальной параллели (юж.тропика): 45 - 23,5 = 21,5 градус. Следовательно, и высота полуденного Солнца на параллели 45 ю.ш. будет на 21,5 градус меньше, чем на южном тропике: 90 - 21,5 = 68,5 градусов. 
Если мне нужно определить высоту полуденного Солнца, к примеру, на параллели 15 с.ш., то я опять же должна определить, на сколько градусов я отдалилась от зенитальной параллели (юж.тропика): 
23,5 (расстояние до экватора) + 15 = 38,5 градусов. Следовательно, и высота полуденного Солнца на параллели 15 с.ш. будет на 38,5 градусов меньше, чем на южном тропике: 90 - 38,5 = 51,5 градус.

"ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ", ЧАСТЬ 5. 
ПОНЯТИЕ ПОЛУДЕННОГО МЕРИДИАНА. 
Полуденный меридиан - это меридиан, на котором в данный момент 12:00 и, следовательно, наибольшая высота Солнца над горизонтом для данной широты. 
Пример: даны точки, лежащие на полуденном меридиане, 22 декабря. Где большая высота Солнца над горизонтом? 
ответ: 22 декабря, большая высота на южном тропике (зенит), следовательно, в точке, ближе всего расположенной к 23,5 ю.ш., высота полуденного Солнца будет наибольшей. 

Как найти полуденный меридиан? 
Обычно дано время на Гринвиче (0 меридиан). Следовательно, нужно найти разницу в часах между полуднем и временем Гринвича, затем эту разницу умножить на 15 градусов. 
почему на 15 градусов? потому что за сутки (24 часа) Земля делает полный оборот вокруг своей оси (360 градусов). Следовательно, за час Земля поворачивается на 360/24 = 15 градусов. 
Пример 1. Допустим, известно, что на Гринвиче 5:00. Найдем полуденный меридиан. 
1) определим разницу в часах =12-5 = 7 часов 
2) определим градус полуденного меридиана = 7*15= 105 градусов. 
Какой долготы - западной или восточной? 
Земля вращается вокруг Солнца с запада на восток, мы видим, что Солнце идет по небосводу с востока на запад. Следовательно, на ВОСТОКЕ ВРЕМЯ БОЛЬШЕ, ЧЕМ НА ЗАПАДЕ. 
В нашем примере на Гринвиче 5:00, следовательно, полуденный меридиан - 105 в.д. 
Пример 2. Допустим, на Гринвиче 16:00. Найдем полуденный меридиан. 
1) определим разницу в часах =16-12 = 4 часа 
2) определим градус полуденного меридиана = 4*15= 60 градусов. 
Какой долготы - западной или восточной? 
Западной, т.к. на Гринвиче время больше полудня, следовательно, полдень (меньшее время) западнее Гринвича. 
60 з.д.