Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Мая 2013 в 19:00, реферат
Ритмичность природных процессов однозначно показывает, что Вселенная построена по единому принципу. «Конструкция» элементов Вселенной особенно отчетливо свидетельствует об этом. Такие элементы отмечены всеми науками и прежде всего проявляются в ритмическом развитии природы. (Максимов Е. В.)
Основоположником учения о ритмах в природе является Арсений Владимирович Шнитников. Обобщив материалы по колебаниям общей увлажненности, состояниям уровней водоемов и горных ледников, он создал стройную теорию внутривековых и многовековых ритмов, суть которой заключается в следующем.
Введение
1. Понятие ритмов в природе
2. Ритмы Земли и Луны
3. Ритмы Земли и Солнца : Орбитальное вращение Земли. Сезонные изменения. Климат. Магнитное поле Земли и его изменения
4 .Ритмы и физические поля организма
5. Функциональное состояние биологических ритмов человека
Заключение
Список литературы
На тему: Космические ритмы земли и луны.
Содержание
Введение
1. Понятие ритмов в природе
2. Ритмы Земли и Луны
3. Ритмы Земли и Солнца : Орбитальное вращение Земли. Сезонные изменения. Климат. Магнитное поле Земли и его изменения
4 .Ритмы и физические поля организма
5. Функциональное состояние
Заключение
Список литературы
Ритмичность природных процессов однозначно показывает, что Вселенная построена по единому принципу. «Конструкция» элементов Вселенной особенно отчетливо свидетельствует об этом. Такие элементы отмечены всеми науками и прежде всего проявляются в ритмическом развитии природы. (Максимов Е. В.)
Основоположником учения о ритмах в природе является Арсений Владимирович Шнитников. Обобщив материалы по колебаниям общей увлажненности, состояниям уровней водоемов и горных ледников, он создал стройную теорию внутривековых и многовековых ритмов, суть которой заключается в следующем. Существуют две категории ритмов: космические ритмы взаимодействия, ритмы среды. Набор космических ритмов крайне ограничен, ритмы среды бесчисленны. Первые, касаясь природы Земли и Космоса в целом, заслуживают особенно пристального внимания, вторые представляют лишь относительный интерес.
Космические ритмы проявляются неопределенно долгое время и носят универсальный характер. Природа космических ритмов до сих пор не установлена. Мы будем рассматривать космические ритмы прежде всего с точки зрения космическо-земных связей. В конце XXв. естествознание приблизилось к пониманию механизмов взаимосвязи космических явлений и функционирования человеческого организма.
1. Понятие ритмов в природе
Наш космический дом- планета Земля- обладает собственным гравитационным и магнитным полем, сама является источником электромагнитного излучения (по большей части искусственного происхождения). Обитатели Земли живут в сложном переплетении гравитационных и магнитных полей, днем и ночью их пронизывают потоки частиц космического происхождения (так называемых космических лучей, состоящих из атомных ядер и элементарных частиц), волны электромагнитного излучения. Эти потоки, волны и поля действуют постоянно. На постоянную составляющую гравитационного и магнитного полей, электромагнитного излучения (радиации) и потоков частиц (космических лучей) накладываются циклические составляющие, изменяющиеся в определенных ритмах.
Есть изменения сравнительно быстрые, происходящие в короткой временной шкале - короткопериодические, а есть крайне медленные, накапливающиеся столетиями и тысячелетиями, долгопериодические изменения.
Живой организм- тончайший прибор, улавливающий малейшие изменения (прежде всего короткопериодические) электромагнитных, гравитационных и магнитных полей, потоков энергичных частиц и чутко реагирующий на эти изменения. Так, при помощи вестибулярного аппарата организм тонко чувствует направление, силу и вариации гравитационного поля. Замечательный пример чувствительности живого организма к внешним (прежде всего, магнитным) полям - явление «хоуминга», когда животные находят «дорогу домой», птицы совершают трансконтинентальные перелеты, а рыбы регулярно мигрируют на огромные расстояния по одним и тем же маршрутам.
Долгопериодические изменения влияют на погоду и климат на Земле, а через это и на всю среду обитания.
Эти ритмы мы сгруппируем по их характерному периоду в две группы.
К первой группе отнесем ритмы, действующие в антропной шкале времени, то есть в шкале, соизмеримой с жизнью человека.
Это, прежде всего, суточный, месячный и годичный ритмы. Из-за многочисленных вращений- Земли вокруг своей оси, Луны вокруг Земли, Земли вокруг Солнца, Солнца вокруг своей оси- изменяются физические условия и характеристики физических полей на поверхности Земли. Эти вопросы будут рассмотрены в и .
В суточном и годичном ритмах изменяются освещенность, создаваемая Солнцем на поверхности Земли, температурный режим и ряд физических параметров атмосферы и гидросферы. В результате происходит смена дня и ночи, смена времен года. Суточные и месячные вариации гравитационного поля на поверхности Земли, связанные с приливным воздействием Луны и Солнца, создают сложное явление океанских приливов, сыгравшее значительную роль в происхождении и развитии жизни. С такими же периодами (сутки и месяц) происходят вариации магнитного поля Земли. Изменения ориентации земной магнитосферы относительно потока солнечного ветра задает суточный ритм магнитного поля. Вращение Солнца, а вместе с ним межпланетного магнитного поля, имеющего характерную секторную структуру, задает 27-дневный ритм вариаций магнитного поля Земли. Вспышка на Солнце- внезапное, непериодическое высвобождение магнитной энергии- вызывает резкие изменения магнитной и радиационной обстановки на Земле. Источник радиации- потоки энергичных частиц, выброшенных Солнцем во время вспышки. Последствия одной вспышки (магнитная буря, полярное сияние, нарушение радиосвязи) быстро проходят, но частая повторяемость вспышек в период повышенной активности Солнца приводит к устойчивым эффектам в биосфере Земли. Периоды максимальной активности Солнца подчиняются 11-летнему ритму. Такой же ритм отчетливо проявляется во многих биологических и социальных процессах на Земле.
Ко второй группе мы отнесем ритмы, действующие в геологической шкале времени, то есть на протяжении очень длительных периодов, несоизмеримых с жизнью человека.
26 тыс. лет- период прецессии оси вращения Земли, так называемый Большой Платонический Год; 41 тыс. лет- с таким периодом происходят вариации угла наклона оси вращения Земли к эклиптике; 100 тыс. лет- характерный период изменения величины эксцентриситета земной орбиты. Совместное действие этих космических факторов, их наложения, взаимные усиления приводят к не вполне регулярным долгопериодическим изменениям климата Земли- ледниковым периодам.
От сотен тысяч до миллионов лет- характерные периоды, в течение которых общее магнитное поле Земли сохраняет свою ориентацию (полярность). Изменение знака магнитного поля ( «переключение» полярности на противоположную) происходит за короткий по геологическим меркам срок. При этом на время исчезает магнитное поле Земли, «снимается» защитный экран магнитосферы, который задерживает энергичные космические лучи от проникновения в атмосферу и к поверхности Земли. Космические лучи значительно ослабляют озоновый слой, защищающий биосферу Земли от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Это вызывает катастрофические изменения в биосфере- от усиления мутаций на клеточном уровне до вымирания многих видов живых организмов, населявших Землю.
Самый большой из известных периодов- галактический год, равный примерно 250 млн. лет. Это период вращения Солнца в Галактике.
2. Ритмы Земли и Луны
Большинство изменений в окружающих нас полях происходит в суточном ритме, который возникает из-за вращения Земли в пространстве. Период вращения Земли есть промежуток времени, за который она делает один оборот относительно определенного направления. Если фиксировать направление на неподвижные звезды, получаются звездные сутки. Направление на Солнце дает солнечные сутки. Длительность звездных и солнечных суток различается потому, что Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается вокруг Солнца. Продолжительность солнечных суток (как промежутка времени между двумя одинаковыми положениями Солнца на небе) в течение года слегка варьируется, поскольку орбита Земли не окружность, а эллипс. Поэтому, исчисляя время, пользуются понятием средних (за год) солнечных суток.
Вращение Земли не является идеально равномерным. Неравномерность эта очень мала, ее можно заметить только при помощи тонких астрономических наблюдений. Слегка изменяются и скорость вращения, и направление оси вращения. И в том и в другом случае есть изменения медленные, регулярные (их называют вековыми), а есть быстрые, нерегулярные.
Медленные изменения скорости и направления оси вращения вызваны гравитационным влиянием Луны и Солнца, но прежде всего Луны.
Одно из них- прецессия оси вращения Земли с периодом 25800 лет. Если бы Земля была идеально круглой, прецессии не возникало бы. Причина прецессии- гравитационное притяжение к Луне экваториальных утолщений земной фигуры. «Лишняя» масса на экваторе Земли притягивается Луной. Создается момент сил, стремящихся развернуть волчок, уменьшить наклон оси вращения Земли. Но, по законам вращающихся тел, вместо этого возникает медленное вращение самой оси вращения- прецессия.
Если бы Луны не было, земная ось все равно прецессировала бы под аналогичным воздействием Солнца и планет, но период прецессии был бы тогда не 25800 лет, а в несколько раз больше (около 100 тыс. лет).
Установлено, что вращение Земли постепенно замедляется. Причиной замедления является Луна, ее приливное воздействие на Землю.
Ответ на вопрос о причине этого явления был дан в конце XVII в. Ньютоном, объяснившим происхождение приливов и создавшим их первую теорию. Причина приливов и отливов- гравитационное влияние Луны и Солнца, точнее то возмущение, которое вносят Луна и Солнце в гравитационное поле Земли.
Гравитационное поле Земли в первом приближении можно представить как поле массивного шара. При этом на каждое тело, находящееся на поверхности Земли, действует сила притяжения, направленная к центру Земли. Эта сила зависит от массы тела и называется весом этого тела. Притяжение Луны действует таким образом, что создает добавку к весу тела. Эта добавка называется приливной силой и может быть направлена как к центру Земли (тогда вес тела увеличивается), так и от центра (вес тела уменьшается).
Аналогично действует Солнце. Оно неизмеримо массивнее Луны, однако приливная сила Солнца из-за его удаленности оказывается вдвое меньше лунной. Приливные силы Луны и Солнца складываются по правилу сложения векторов. Сумма максимальна, когда они находятся на одной линии или близко к тому, то есть в периоды новолуний, полнолуний и особенно затмений.
Приливные силы слегка вытягивают атмосферу Земли в сторону Луны. Они вызывают деформацию твердого тела Земли. Однако наиболее заметно откликается на приливное воздействие океан. Приливные силы, направленные по касательной к поверхности Земли, то есть горизонтальные, сгоняют в океане воду в направлении подлунной и противоположной ей точек, образуя в них поднятие воды (прилив). В открытом океане высота поднятия воды немного меньше одного метра. Вращение Земли и движение Луны непрерывно смещают подлунные точки и заставляют приливную волну бежать вслед за Луной, встречая препятствия в виде материков. Вблизи берегов, в заливах и узких проливах приливы достигают большой высоты, а иногда становятся грозным явлением. Рекордная разность между высокой и низкой водой (19,6 м) регистрируется в заливе Фанди (Bay of Fundy) в Канаде.
Солнечные приливы бывают два раза в сутки, то есть чередуются с периодом 12 ч. Для того чтобы найти период лунных приливов, необходимо кроме вращения Земли учесть и орбитальное движение Луны вокруг Земли. Из-за него период лунных приливов удлиняется на 26 мин., то есть составляет 12 ч 26 мин.
Накладываясь один на другой, лунные
и солнечные приливы могут
взаимно усиливаться или
Как уже отмечалось, максимальные приливы бывают в периоды новолуний и полнолуний, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются вдоль одной линии.
Таким образом, приливы и отливы, подчиняясь в основном суточному ритму (два прилива в сутки), изменяют свою амплитуду в ритме лунного месяца. Лунный месяц- период между двумя одинаковыми фазами Луны, скажем, от полнолуния до полнолуния, составляет 29 суток 14 часов 6 часов.
Итак, приливы стремятся затормозить вращение Земли и в конечном счете повернуть Землю одной стороной к Луне. Луна уже повернулась к Земле одной стороной, поскольку земные приливы на поверхности Луны значительно сильнее, чем лунные на поверхности Земли (в первом случае приливная сила в 36 раз больше, чем во втором).
Другая двойная планета
Вращение Плутона и Харона полностью и навечно синхронизовано, периоды осевого вращения равны между собой и равны периодам обращений одного вокруг другого по относительным орбитам, так что планета и спутник всегда «смотрят» друг на друга одной стороной.
3 . Ритмы Земли и Солнца: Орбитальное вращение Земли. Сезонные изменения. Климат. Магнитное поле Земли и его изменения
Одним из главных глобальных ритмов Земли, определяющих огромную совокупность явлений ее внешних оболочек (в том числе, разумеется, биосферы), является годичный ритм.
Смена времен года есть следствие двух вращений планеты- вокруг собственной оси и по орбите вокруг Солнца- и, что очень важно, их взаимной ориентации (наклона оси вращения к плоскости орбиты). Смены времен года не происходит на Юпитере- ось вращения Юпитера почти перпендикулярна плоскости его орбиты. Напротив, в утрированном виде происходит смена времен года на Уране, который вращается «лежа на боку»: зима при таком вращении усугубляется полярной ночью на всем полушарии, а лето совпадает с полярным днем.
Понятие о климате было введено еще в Древней Греции, а само это слово означает «наклон». Действительно, главную составляющую в климат каждой местности вносят условия согревания земной поверхности солнечными лучами, условия освещенности.
Сегодня под словом «климат» подразумевается понятие более широкое, чем вкладывалось в это слово древними греками. Климат Земли- это вся совокупность усредненных по времени погодных данных- температуры, давления, влажности, направления ветров и течений- во всех точках планеты для каждого дня года. Обычно в качестве такого срока выбирается декада, треть месяца. Рассмотрим, к примеру, среднюю температуру за одну декаду, скажем, с 1 по 10 мая. Если взять средние декадные температуры с 1 по 10 мая за разные годы, то они не совпадут точно, их расхождение может достигать десятка градусов. Если же взять их среднее значение за 10 лет, то такое же среднее за другое десятилетие будет отличаться от первого всего на несколько градусов. Эти отличия говорят об изменениях погоды.