Примерно то же самое происходит и с Землей. Земной шар действительно ни на чем не держится, а не падает только потому, что быстро, не останавливаясь, движется вокруг Солнца, делая виток за витком, – каждый виток за один год. Конечно, никакой веревкой Земля к Солнцу не привязана. Да веревка здесь и не нужна, потому что и без нее Солнце притягивает к себе Землю и другие планеты. Земля как бы одновременно падает на Солнце и улетает от него, а в результате уже миллиарды лет движется вокруг Солнца, не падая и не улетая…
Если бы Солнце вдруг перестало притягивать Землю, она сразу же унеслась бы куда-нибудь в космическое пространство. А если бы вдруг Земля почему-то остановилась, она немедленно упала бы на Солнце. Хорошо, что ни того, ни другого не может быть!
Ну а раз Земля ни на секунду не останавливается, а все время летит и летит, то и мы летим с ней.
Земной шар не только движется вокруг Солнца, он еще и вращается вокруг собственной оси. Один оборот – одни сутки. Поэтому мы живем как будто бы на карусели, поворачиваясь вокруг своей оси. Земля подставляет Солнцу то одну, то другую стороны. Именно поэтому происходит смена времен года, и день сменяется ночью.
Земля совершает два вида движения. Она вращается вокруг собственной оси, а также по орбите вокруг Солнца.
Первым движением Земли, которое открыл человек, было движение вокруг своей оси. От этого движения зависит смена дня и ночи, восход и закат солнца, Луны и звезд. Время поворота на 360° (полный поворот Земли вокруг своей оси) составляет 23 часа 56 минут 4,091 секунды.
Считалось, что скорость вращения Земли никогда не менялась или была постоянна, по крайней мере, в течение тысячелетий. Но очень небольшие отклонения все-таки наблюдались. В связи с трением, возникающим при морских приливах, и с изменениями в земной коре, наш день становится длинней на 1/1000 секунды в столетие. Ученые следят за этими незначительными изменениями и измеряют их.
Земля движется также вокруг Солнца. В некоторых точках своей орбиты она ближе к Солнцу, чем к другим планетам. Когда она приближается максимально к Солнцу, это положение называется «перигей», а когда Земля максимально удаляется от Солнца, это называется «апогей». Земля, как и другие планеты, движется по определенной орбите со скоростью, которая зависит от расстояния планеты до Солнца. Планета движется быстрее, чем ближе к Солнцу она находится. Таким образом, она движется быстрей всего в перигее, а медленней в апогее. Так как расстояние от Земли до Солнца все время разное, орбитальная скорость постоянно изменяется.
В перигее Земля движется по орбите со скоростью 30,2 км/с. А в апогее ее скорость составляет 29,2 км/с.
Толщина внешней части земной коры в разных местах составляет от 15 до 50 километров, причем ее температура растет по мере приближения к центру Земли.
Примерно через каждые 40 метров она увеличивается на один градус. На глубине трех километров настолько жарко, что если опустить туда стакан с водой, то вода начнет кипеть! Если бы было возможно опуститься на 50 километров вглубь земной поверхности, то термометр показал бы 1 100 °C. В таких условиях начинают плавиться даже скалы. Как считают ученые, в центре Земли температура достигает 5 500 °C.
Земная кора состоит из двух слоев. Верхний – это гранитные плиты континентов. Под ним находится толстый слой очень твердой черной каменной породы, называемой базальтом. Он образует океанские впадины, и на нем покоятся материки. Центр Земли, по мнению ученых, представляет собой раскаленный шар из жидкого железа диаметром около 6 500 километров.
Почему дело обстоит именно так? Согласно большинству научных теорий, Земля некогда отделилась от Солнца. Она была огненной массой из газообразных, жидких и твердых веществ, когда начала вращаться вокруг Солнца. С течением времени эта масса несколько остыла и уменьшилась в объеме, постепенно, за счет постоянного вращения, приняв форму чуть приплюснутого у полюсов шара.
Наконец она остыла настолько, что на ее поверхности образовалась твердая кора. Никто не может сказать, как долго длился этот процесс, однако имеющиеся факты свидетельствуют о том, что, по всей видимости, ядро Земли, спрятанное под твердой оболочкой, по-прежнему остается той самой первоначальной огнедышащей массой.
Вы, конечно, видели глобус – это модель Земли – и, наверное, обратили внимание, что на глобусах Землю всегда изображают в наклонном положении. У нашей планеты ось действительно наклонена, и это имеет большое значение. Только не подумайте, что ось Земли похожа на ось глобуса или ось велосипедного колеса. Земная ось – это прямая линия, которую мысленно можно провести через Северный и Южный полюсы планеты.
Так вот, из-за того, что земная ось наклонена, у нас существует четыре времени года: лето сменяется осенью, осень – зимой, зима – весной, весна – летом.
Чтобы убедиться в этом, проделайте опыт, где глобус будет Землей, а настольная лампа – Солнцем. Если вы с глобусом в руках начнете двигаться вокруг лампы, то увидите, что Солнце неодинаково освещает северное и южное полушария Земли.
Когда хорошо освещено северное – там лето, когда южное, то лето – в южном полушарии, а в северном – зима.
Глобус и лампа помогут вам понять и смену дня и ночи. Найдите на глобусе место, в котором вы живете, воткните булавку и, вращая перед лампой глобус, смотрите, как в том месте, где вы живете, наступает то день, то ночь.
Живя на Земле, мы не замечаем ее движения. Но когда наблюдаем за Солнцем, за звездами, то видим, что они восходят и заходят.
Мы видим, как Солнце проходит свой земной путь от восхода до захода – от восточной стороны небосвода до западной. Теперь вы знаете, что нам лишь кажется, будто Солнце движется по небосводу с востока на запад. На самом деле это земной шар вращается вокруг своей оси с запада на восток.
Этот вопрос способен вызвать недоумение: ведь всегда на одной стороне Земли день, на другой – ночь; какой же смысл имеет наш вопрос? На первый взгляд, кажется, никакого. Однако это не так. Спрашивается ведь не о том, когда вся Земля перемещается скорее, а о том, когда мы, ее обитатели, движемся скорее среди звезд. А это уже вовсе не бессмысленный вопрос. В Солнечной системе мы совершаем два движения: вращаемся вокруг Солнца и в то же время обращаемся вокруг земной оси. Оба движения складываются. Но результат получается различный, смотря по тому, находимся ли мы на дневной или ночной половине Земли. В полночь скорость вращения прибавляется к поступательной скорости Земли, а в полдень, наоборот, отнимается от нее. Значит, в полночь мы движемся в солнечной системе быстрее, нежели в полдень.
Знаете ли вы, почему летом жарко, а зимой холодно? Это происходит потому, что положение земной оси по направлению к Солнцу изменяется во время ее вращения вокруг Солнца. Это изменение очень мало, если взять во внимание огромное расстояние между этими небесными телами. Но этого изменения достаточно, чтобы мы почувствовали жару летом и холод зимой.
Можете ли вы представить, какой бы была жизнь, если бы расстояние от Земли до Солнца изменилось намного? Если бы мы отодвинулись дальше, жизнь стала бы невозможной из-за холода. Если бы мы намного приблизились, то сгорели бы от сильной жары. На самом деле расстояние от Земли до Солнца все время почти одинаково, и оно составляет около 148 миллионов километров.
Но орбиты планет, вращающихся вокруг Солнца, не совсем круглые, и поэтому у многих других планет расстояние до Солнца значительно меняется в течение года.
Например, Плутон, дальше всех расположенный от Солнца, имеет менее круглую орбиту, чем другие планеты. Расстояние от Венеры до Солнца колеблется от 107 до 108 миллионов километров.
Марсу требуется 687 дней для обращения вокруг Солнца. Во время этого путешествия расстояние до Солнца изменяется, но в среднем оно составляет около 226 720 000 километров.
Юпитер, третья планета от Солнца после Земли и Марса, является примером планеты, чье расстояние до Солнца изменяется значительно. Итак, мы видим, что при обсуждении расстояния от планеты до Солнца берется средняя величина. Причина возникновения колебаний заключается во взаимном притяжении планет Солнечной системы.
Еще несколько столетий назад люди верили, что Земля неподвижна, а Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг нее. Легко понять, почему люди так думали. По крайней мере, именно так все выглядело. И никто не мог почувствовать, что Земля вращается. Если Земля вращается, почему предметы не улетают с нее?
Сегодня мы, конечно, знаем, что Земля вращается в двух направлениях. Она движется вокруг Солнца и вращается вокруг собственной оси. Причина того, почему мы не чувствуем этого, – в том, что мы движемся вместе с поверхностью Земли. Нас, как и воду в океанах, на поверхности Земли удерживает гравитация.
Вращение Земли известно нам по многим вещам, которые мы наблюдаем и чувствуем. Именно вращение вызывает смену дня и ночи. Если бы Земля не вращалась, то на стороне, обращенной к Солнцу, всегда был бы день, а противоположная сторона всегда находилась бы в темноте. Но каждая точка Земли в течение 24 часов находится сначала на освещенной стороне, а затем на темной. Другое важное движение Земли, которое мы не можем «чувствовать», но которое меняет нашу жизнь, – это вращение Земли вокруг Солнца. Именно это движение является причиной смены времен года, а вы знаете, как меняется наша жизнь каждый сезон. Это путешествие вокруг Солнца происходит за 365,25 дня, то есть за год.
Существование четырех времен года вызвано наклоном земной оси. Он составляет 23,5° по вертикали. Каждый полюс наклонен к Солнцу в течение полугода и отклонен от него в течение второй половины. Поэтому 6 месяцев северная часть Земли получает больше солнечного света и тепла, а в течение других 6 месяцев она получает меньше солнечного света.