§ 4. Земля имеет форму шара

Определения и обозначения

Земля шарообразна — значит, в целом наша планета имеет форму, близкую к шару, а не плоского диска. На небольшом участке поверхность может казаться ровной, но на больших расстояниях её кривизна становится заметной. Это представление помогает объяснить наблюдения за удалёнными предметами и путешествия вокруг планеты.

Горизонт — видимая граница между небом и землёй или водой. Он кажется круговым, потому что поверхность вокруг наблюдателя изгибается, а дальние участки постепенно скрываются за её кривизной. Понятие горизонта нужно, чтобы описывать, как видны удалённые предметы.

Глобус — уменьшенная модель Земли в форме шара. На нём можно показать взаимное расположение разных частей поверхности, например материков и океанов. Глобус нужен, чтобы представить Землю объёмной, а не плоской.

Кругосветное путешествие — путешествие вокруг Земли, при котором можно вернуться к исходному месту, двигаясь всё время в одном направлении. Оно показывает, что планету можно обогнуть. Понятие помогает связать форму Земли с реальными маршрутами путешественников.

Как это устроено

На маленьком участке земной поверхности её кривизна почти незаметна. Это происходит потому, что Земля очень велика: небольшой отрезок её поверхности похож на часть огромного шара, которая для наблюдателя выглядит ровной. Поэтому человек может стоять на земле и видеть вокруг себя сравнительно плоскую местность, хотя вся планета имеет округлую форму.

Корабль, удаляясь от берега, постепенно уходит за горизонт: сначала наблюдатель перестаёт видеть корпус, а затем мачты. Если бы поверхность была плоской, корабль только становился бы меньше, но его части оставались бы видны одновременно, пока предмет не стал бы слишком мелким. На округлой Земле поверхность между наблюдателем и кораблём постепенно заслоняет его снизу вверх. Поэтому порядок исчезновения частей говорит о кривизне поверхности.

Во время лунного затмения Земля проходит между Солнцем и Луной и отбрасывает на Луну тень. Эта тень выглядит округлой, потому что Земля сама закрывает солнечный свет. Наблюдение повторяется при затмениях, и оно согласуется с округлой формой планеты. Само по себе оно не описывает все свойства Земли, поэтому его сопоставляют с другими свидетельствами.

Кругосветное путешествие возможно, потому что путешественник может двигаться вокруг поверхности Земли в одном направлении и в итоге вернуться к месту старта. Такой маршрут показывает, что поверхность не обрывается краем, как у плоского диска. Современные наблюдения из космоса дают прямое подтверждение: можно увидеть Землю целиком и заметить её шарообразность. Путешествия и космические наблюдения дополняют друг друга: первые подтверждают возможность обогнуть планету, вторые позволяют рассмотреть её форму непосредственно.

Глобус используют потому, что шарообразную Землю трудно без искажений изобразить на плоской поверхности. На глобусе форма планеты сохраняется, а части поверхности расположены относительно друг друга так, как на Земле. Плоская карта удобнее, когда нужно показать большой участок на листе, но при переносе шара на плоскость неизбежно меняются очертания или размеры объектов. Поэтому глобус помогает представить общую форму планеты, а карта — рассматривать отдельные территории.

Наблюдения и выводы о форме Земли

В таблице сначала найдите наблюдение, затем посмотрите, что именно замечают, и прочитайте вывод. Сравните разные способы проверки: одни позволяют судить о форме по косвенным признакам, а космические наблюдения показывают планету целиком. Несколько независимых свидетельств вместе дают более полное представление о форме Земли.

Разбор задач

Задача 1. Корабль удаляется от берега. Какая его часть скроется за горизонтом первой и что это говорит о поверхности Земли?

1. Представим наблюдателя на берегу и корабль, который постепенно удаляется. Между ними всё большее расстояние, поэтому часть поверхности Земли оказывается на пути взгляда.
2. Сначала этот изгиб заслоняет нижнюю часть корабля — корпус. Мачты находятся выше и остаются видны дольше.
3. Если бы корабль только уменьшался из-за расстояния, все его части были бы видны вместе, пока он не стал бы слишком маленьким. Порядок исчезновения значит, что корабль закрывает кривизна поверхности.

Ответ: первой за горизонтом скрывается нижняя часть корабля, корпус, затем мачты. Это свидетельствует о кривизне земной поверхности.

Задача 2. Во время лунного затмения на Луне видна округлая тень. Какой вывод о форме Земли можно сделать?

1. При лунном затмении Земля располагается между Солнцем и Луной и закрывает солнечный свет. Поэтому на Луне появляется тень, отбрасываемая Землёй.
2. Наблюдаемая тень имеет округлую форму. Это указывает на округлость Земли, которая её отбрасывает.
3. Чтобы рассуждение было полным, сопоставим это наблюдение с другими свидетельствами, например с исчезновением корабля за горизонтом. Они по-разному показывают, что Земля не плоская.

Ответ: округлая тень на Луне служит свидетельством округлой формы Земли. Вывод становится убедительнее, когда его подтверждают и другие наблюдения.

Задача 3. Путешественник всё время движется в одном направлении и возвращается в исходный пункт. Объясните, почему такой маршрут возможен и какая модель лучше всего показывает его путь.

1. Если поверхность Земли шарообразна, на ней можно двигаться вокруг планеты, не упираясь в край. Продолжая путь в одном направлении, путешественник со временем обогнёт Землю.
2. Возвращение в исходный пункт показывает, что маршрут проходит вокруг планеты. Это называют кругосветным путешествием.
3. Чтобы наглядно представить такой путь, используем глобус. На шарообразной модели можно проследить маршрут вокруг Земли и увидеть, как он соотносится с расположением частей поверхности.

Ответ: такой маршрут возможен, потому что Землю можно обогнуть. Путь лучше всего показывает глобус — уменьшенная модель планеты, сохраняющая её шарообразную форму.

Типичные ошибки

Считать Землю плоской, потому что на небольшом участке она выглядит ровной, — значит делать вывод по слишком маленькой части планеты. Так думают, поскольку на привычных расстояниях кривизна почти неразличима. Проверьте себя: учтите огромный размер Земли и рассмотрите наблюдения на большем расстоянии, например исчезновение корабля за горизонтом.

Можно решить, что корабль просто уменьшается и поэтому исчезает целиком. Такое объяснение кажется правдоподобным, если думать только о расстоянии, но оно не объясняет, почему первыми пропадают нижние части. Проверьте порядок: корпус скрывается раньше мачт — так наблюдается влияние кривизны поверхности.

Округлую тень на Луне иногда считают доказательством лишь округлой формы Земли в одном направлении. Такое сомнение возникает, если рассматривать единственное наблюдение отдельно от остальных. Сопоставьте тень с другими свидетельствами: кругосветным путешествием, кораблём у горизонта и наблюдениями из космоса.

Глобус иногда принимают за точную копию Земли. Но это уменьшенная модель: она передаёт форму и расположение объектов, а не все детали поверхности. Проверить себя просто: глобус помогает увидеть материки и океаны в целом, но по нему нельзя рассмотреть каждую неровность и подробность земной поверхности.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что такое горизонт и как наблюдатель видит удалённые предметы. Это помогает заметить, почему корабль скрывается постепенно, а не исчезает весь сразу. Дальше представление о форме Земли пригодится при изучении глобуса, карт, материков и океанов. Оно также помогает обсуждать, как меняется видимое положение небесных тел при наблюдении с Земли.

Что запомнить

• Земля имеет шарообразную форму.
• На небольшом участке земная поверхность кажется плоской из-за огромных размеров Земли.
• Удаляющийся корабль скрывается за горизонтом постепенно.
• Округлая тень Земли на Луне служит свидетельством её шарообразности.
• Кругосветное путешествие показывает, что Землю можно обогнуть.
• Глобус — модель Земли, сохраняющая её шарообразную форму.