G.F.G. curs 8 - Pamantul si Luna

Partea 3

PĂMÂNTUL ŞI LOCUL SĂU ÎN UNIVERS  

 

1.PĂMÂNTUL ŞI SISTEMUL GEOGRAFIC GLOBAL

 

          Terra este a treia planetă a Sistemului Solar în raport cu distanţa medie faţă de Soare (149.598.000 km). Prin dimensiuni este o planetă mică (suprafaţa 510.200.000 km2; volumul 1083 mild. km3, masa 59, 75X1023 kg, raza medie 6370 km). Are un satelit natural (Luna) şi împreună cu întregul Sistem Solar realizeză o mişcare, în cadrul Galaxiei, în 220 mil. ani.

 

1.1. FORMA PĂMÂNTULUI ŞI CONSECINŢELE GEOGRAFICE

          De-a lungul secolelor, au fost emise diverse păreri asupra formei Pământului, în concordanţă cu nivelul cunoştinţelor ştiinţifice şi cu concepţiile filozofice ale celor care le-au susţinut.

 

1.1.1. Pământul este o sferă

          Reprezintă concepţia care s-a conturat încă din antichitate şi care s-a păstrat până în secolul XVIII. Ea are la bază o suită de observaţii:

  • Luna, Soarele şi celelalte planete au formă sferică, deci şi Pământul nu poate fi decât tot o sferă;
  • navă pe măsură ce se depărtează de ţărm devine tot mai mică, dar dispare treptat de la bază către vârful catargului, situaţie care se explică doar prin deplasarea ei pe o suprafaţă curbată;
  • În timpul eclipselor de Lună, umbra Pământului pe aceasta este circulară, formă pe care nu o poate realiza decât proiecţia unui corp sferic;
  • Navigatorii observă Steaua Polară (indicator al Polului Nord) la Ecuator, la nivelul orizontului.Pe măsura deplasării la latitudini tot mai mari, steaua va fi observată pe bolta cerească tot mai „sus” (la poli se află la Zenit, la verticală), situaţie care impune acceptarea formei sferice a Pământului.

           

1.1.2. Pământul este un elipsoid (sferoid de rotaţie)

          Concepţia că Pământul nu este o sferă, a început a fi revizuită în a doua parte a secolului XVII. Jean Richet, trimis guvernator în Guyana a constatat că pendulul acestuia (lung de 99,4 cm) era reglat pentru Paris; la Cayenne, el rămânea în urmă, în 24 de ore, cu 2 minute şi 28’; funcţionarea pendulului avea la bază relaţia: t = k √l/g, unde t = durata unei oscilaţii; l = lungimea pendulului; g = acceleraţia gravitaţiei; k = constantă.

          Deci „t” nu corespundea ca mărime între Paris şi Cayenne (k este constant, l este neschimbat), iar factorul care determină schimbarea lui era gravitaţia.O oscilaţie mai înceată a pendulului presupunea o reducere a forţei de gravitaţie posibilă în condiţiile în care mărimile razei Pământului la Ecuator şi Paris nu sunt egale.

          • I. Newton avansează ideea că Pământul este turtit la poli datorită rotaţiei, prin analogie cu turtirea observată la Jupiter; calculează pentru Pământ o turtire de 1/231 (cea reală 1/298)

          • S-au organizat expediţii în diferite regiuni ale Globului pentru a determina mărimea unui arc de 10 latitudine (în Laponiaîn 1736, Peru 1735-1743) în urma cărora s-a constatat existenţa unor diferenţe care confirmau ideile anterioare.

          Deci, forma Pământului nu este o sferă, ci o sferă turtită la poli şi bombată la Ecuator (sferoid de rotaţie).Această formă s-ar datora mişcării de rotaţie care face ca forţa centrifugă să aibe o valoare maximă la Ecuator şi să fie nulă la poli, iar forţa centripetă (gravitaţia) să crească treptat de la Ecuator spre poli.

          Formei de sferă de rotaţie i s-a dat denumirea de elipsoid (fig.33). Ea se caracterizeză prin:

          - meridiane sub formă de elipse;

          - lungimi deosebite ale razei Pământului, în raport cu diferitele puncte aflate pe suprafaţa terestră;

          - creşterea mărimii forţei de gravitaţie de la Ecuator la poli;

          - creşterea mărimii unui arc de 10 de meridian plecând de la Ecuator spre poli (măsurătorile au indicat: la Ecuator 10 = 110,6 km; la latitudinea de 200 = 110,7 km; la 400 = 111 km; la 600 = 111,4 km; la 800 = 111,7 km).

          • În secolul XX, pe baza tuturor acestor măsurători, s-au imaginat modele ale elipsoidului de rotaţie (Hayford, Krasowski, Cook) şi s-au făcut calcule privind parametrii principali.

          • În 1964, Uniunea Astronomică Internaţională a adoptat pentru elipsoid valorile care sunt sintetizate în tabelul de mai jos:

 

Tabel 1

Parametru

Valoarea

raza ecuatorială (a)

6378,160 km

raza polară (b)

6357,778 km

diferenţa dintre ele

20,382 km

turtirea sferoidului (a – b/a)

1/298,257

raza medie a Pământului (raza unei sfere ce are acelaşi volum ca cel terestru)

6371,110 km

lungimea circumferinţei unui meridian

40.008,540 km

lungimea circumferinţei Ecuatorului

40.075 km

 

1.1.3. Pământul este  un geoid

- Modelul de elipsoid folosit în măsurătorile geodezice are ca idee de bază o sferă turtită alcătuită din materie omogenă. În realitate, materia din care este formată planeta nu este omogenă nici din punct de vedere chimic, fizic şi nici ca distribuţie pe verticală sau orizontală.Această caracteristică a condus spre un model nou care a fost numit de Listing, în 1873, geoid. Acesta ar corespunde suprafeţei de nivel „0” a oceanului liniştit neafectată de maree şi valuri mari, o suprafaţă continuă, închisă, fără muchii care este orizontală pentru orice punct de pe Glob şi, în acelaşi timp, perpendiculară pe verticala locului (pe direcţia forţei de gravitaţie). Deci, ea reprezintă o suprafaţă echipotenţială a gravitaţiei care se continuă de la nivelul oceanelor – prin masa continentală – fiind reperul măsurătorilor de înălţime şi adâncime.

          - Elementul comun este între cele două modele – elipsoid şi geoidvolumul identic. Diferenţele principale sunt legate de: suprafaţa geoidului care se află deasupra celei a elipsoidului în regiunile continentale şi invers în regiunea bazinelor oceanice (fig.34).

          - Forma geoidului poate şi ea să se modifice datorită schimbării vitezei de rotaţie a Pământului (valul de flux impus de maree o frânează) şi modificărilor survenite în distribuţia materiei grele şi uşoare în alcătuirea structurală a Pământului sub efectul gravitaţiei

            - Calculele rezultate din măsurători au dovedit că la nivelul suprafeţei apar unele deosebiri regionale.Astfel, la Polul Sud există o diferenţă de – 30 m, la Polul Nord ea este bombată (+ 10 m), la latitudini tropicale sudice sunt unele ridicări de până la 10 m, iar la latitudini temperate din Emisfera nordică unele restrângeri de până la – 5 m. Acestui model („o pară” alungită la Polul Nord, umflată în Emisfera sudică, dar „scobită” la Polul Sud) ceva mai complex, i s-a dat numele de terroid sau telluroid .

         

1.3.4. Consecinţele geografice ale formei Pământului

 

Forma aproape sferică impune variaţia zonală a cantităţii de radiaţie solară ce ajunge pe suprafaţa terestră, ceea ce determină deosebiri mari în regimul de încălzire al acesteia şi de aici diferenţieri în dinamica multor procese naturale.

•Turtirea determină: arce de meridian de 10 cu mărimi deosebite la latitudini diferite; distanţe inegale de la suprafaţă către centrul Pământului pentru diferite puncte (la poli este depărtarea cea mai mică, iar la Ecuator cea mai mare); valoarea gravitaţiei creşte de la Ecuator (978 cm/s2) spre poli (la 450 – 980,6 cm/s2, la 900 – 983,2 cm/s2).

•Cele trei tipuri de suprafeţe impun tot atâtea puncte de referinţă pe suprafaţa fizică. Astfel, pe suprafaţa reală, cu toate neregularităţile reliefului, se realizează măsurătorile geodezice; la nivelul suprafeţei geoidului se raportează toate măsurătorile geodezice (Vf. Chomolugma – Everest care are 8848 m; Vf. Omul – 2505 m; oraşul Bucureşti se desfăşoară între 60 şi 80 m); la suprafaţa elipsoidului se calculează valorile fizice ale Pământului (suprafaţă, volum, raze).

 

1.2. MIŞCĂRILE PĂMÂNTULUI

         

          Pământul realizează mai multe tipuri de mişcări care au consecinţe geografice diferite, unele sesizabile, altele cu reflectare în procese de durată.

 

1.2.1. Caracteristicile mişcării de rotaţie

          - Este mişcarea globală pe care o face Pământul în jurul axei polilor într-un interval de 23 ore, 56 minute, 4,09 secunde; este numită „zi siderală” şi corespunde timpului dintre două situări consecutive a unei stele de pe bolta cerească la meridianul locului.

          - Rotaţia se face de la vest la est (sens direct) ceea ce crează (pentru un observator de pe suprafaţa terestră) impresia unei deplasări false a bolţii cereşti (stele, Soare, Lună, planete) de la est la vest. Diferitele puncte situate pe suprafaţa Pământului vor înregistra viteze de rotaţie deosebite întrucât cercurile paralele pe care se înscriu au mărimi variate, iar durata este aceeaşi (ex. la Ecuator, unde cercul acestuia este de 40075 km, viteza este de564m/s, la latitudinea de 45° cercul de peste 28080km este parcurs cu o viteză de 328m/s iar la Cercul polar-latitudine de 66° cei aproape 20 km sunt străbătuţicu o viteză de 230 m/s).

          - Mişcarea de rotaţie este argumentată prin:

          • toate planetele, sateliţii, Soarele au această formă de mişcare;

          • forma Pământului de sferă turtită la poli nu poate fi explicată decât admiţând această mişcare;

          • corpurile în cădere liberă nu ajung la baza verticalei, ci la o anumită depărtare întrucât punctele extreme (de plecare şi de sosire) descriu în acelaşi timp cercuri cu mărimi diferite şi viteze deosebite;

            • experienţa fizicianului francez Foucault (1851) în cupola Pantheonului din Paris. Pendulul căruia i s-a imprimat o deplasare constantă a trasat pe suprafaţa de sub el urme succesive în sensul deplasării acelor de ceasornic. Conform legilor mecanicii, axul pendulului îşi păstrează planul de oscilaţie. Deci, ceea ce s-a deplasat a fost suprafaţa pe care au fost lăsate urmele. Ea s-a mişcat de la est la vest ceea ce s-a reflectat în succesiunea urmelor în sens invers (fig.35).

          - observaţiile şi fotografiile realizate de pe sateliţi artificiali.

 

1.2.2. Consecinţele geografice ale mişcării de rotaţie      

          - Mişcarea de rotaţie – în jurul axei polare N-S – impune forţa centrifugă care a determinat turtirea Pământului la poli şi bombarea la Ecuator.

          - Mişcarea de rotaţie determină succesiunea în 24 de ore a unei perioade de lumină şi a alteia de întuneric, cu consecinţe în regimul bilanţului radiativ, în regimul termic diurn, în desfăşurarea proceselor biotice, geomorfologice etc.

          - Rotaţia Pământului asigură transmiterea impulsului mareelor sub forma unui „val de flux” care se manifestă de la est la vest.

          - Mişcarea de rotaţie face ca masele aflate în deplasare pe suprafaţa terestră să sufere o abatere spre dreapta în Emisfera nordică şi spre stânga în Emisfera sudică. Cauza este legată de faptul că pe parcursul deplasării se trece prin zone latitudinale în care viteza de rotaţie este diferită (din ce în ce mai mică plecând de la Ecuator spre poli) (fig.36).

 

1.2.3. Mişcarea de rotaţie şi aprecierea timpului.

          • Mişcarea de rotaţie a Pământului face ca Soarele în deplasarea sa aparentă pe bolta cerească să se afle, pentru fiecare punct de pe Glob, o singură dată într-o poziţie maximă pe boltă. Acest moment coincide cu situarea lui la meridianul locului. Astronomii numesc acest moment miezul zilei. În cealaltă emisferă (unde este noapte) pe antemeridian este – miezul nopţii. Intervalul de timp dintre două siturări consecutive ale Soarelui la meridianul locului este numit zi solară adevărată. Mărimea ei, pe parcursul anului, este diferită întrucât Pământul parcurge o orbită eliptică în jurul Soarelui (distanţa faţă de acesta este deosebită), cu viteze ce sunt cuprinse între un maxim de periheliu şi un minim la afeliu. Pentru eliminarea acestui inconvenient s-a adoptat o durată medie a situaţiilor extreme; aceasta este de 24 ore şi este numită zi solară mijlocie. Ea începe şi se sfârşeşte o dată cu trecerea Sorelui la meridianul locului (orele 12) fapt ce creează inconvenientul că în intervalul de lumină a zilei ar exista două date calendaristice (una până la orele 12 şi alta după aceasta). Pentru a evita acest neajuns, în anul 1925 s-a convenit adoptarea zilei civile al cărei început corespunde orelor 24 (miezul nopţii).

            • Aprecierea timpului pe parcursul unei zile se raportează la câteva tipuri de unităţi. Dacă 24 de ore corespund intervalului în care se parcurg 3600 de longitudine (o rotaţie completă), atunci într-o oră Pământul va expune spre Soare un arc de cerc cu longitudine de 150. Suprafaţa Pământului este astfel împărţită în 24 de sectoare cu valoare egală de longitudine care au fost numite fusuri orare. S-a convenit în 1884, ca pe întreaga suprafaţă a unui fus să existe aceeaşi oră, iar valoarea acesteia să fie dată de ora meridianului din centrul său. S-a stabilit ca primul fus să se desfăşoare de-o parte şi de alta a meridianului 00, de origine (Greenwich), adică între 7030’ longitudine vestică şi 7030’ longitudine estică.

          • Numerotarea fusurilor se realizează spre est (în sensul mişcării de rotaţie a Pământului), astfel că cel de-al doilea se află între 7030’ şi 22030’ longitudine estică, al treilea între 22030’ şi 37030’ longitudine estică ş.a.m.d.

          • Diferenţa orară între fusuri succesive este de o unitate, iar între primul şi ultimul de 24 ore. În raport de acestea s-a ajuns la stabilirea orei legale. Aceasta este ora oficială pentru toate activităţile ce au loc pe teritoriul unui stat. Ea corespunde orei fusului orar în care se află capitala statului respectiv.Europa se desfăşoară în cadrul a patru fusuri orare (până la fluviul Ural).

          • România se află la contactul dintre fusurile al doilea şi al treilea, dar capitala este în ultimul. Deci pe teritoriul României, ora oficială va fi cea din fusul al treilea. Dacă 150 de longitudine se parcurg într-o oră (60 de minute), atunci unui grad de longitudine îi revin patru minute. România se desfăşoară în longitudine pe 9025’44’’ ceea ce în timp, între momentul situării Soarelui la meridianul Sulinei şi cel al meridianului Beba Veche, revine o diferenţă de 38 minute. Deci dacă la Sulina este ora 12, la Beba Veche va fi 11,22’, iar la Bucureşti 11 şi 46’.Situaţiile sunt uşor de sesizat la ivirea zorilor şi la înserare (în vest, în raport cu estul ţării, cele două momente vor fi întârziate cu 38’). Acestea corespund orelor locale ce pot fi calculate pentru orice aşezare în raport de ora oficială şi longitudine.

          • Există însă cazuri când alături de ora oficială se utilizează şi ora locală.Este cazul statelor cu desfăşurare mare în longitudine (Federaţia Rusă se întinde pe 11 fusuri orare, S.U.A. pe şapte, iar Canada pe şase fusuri orare). La acestea există o oră oficială pentru activităţi ce implică întreg teritoriu statului federal (navigaţia aeriană, circulaţia trenurilor) şi ore locale folosite pentru activităţi curente în aşezările din fiecare fus orar (de exemplu, ora Moscovei este ora oficială, iar în Kamceatka se va folosi şi ora fusului orar în care aceasta se desfăşoară).

            •Linia internaţională de schimbare a datei.Meridianele de 00 şi 1800 împart Globul în două emisfere: estică şi vestică. Când la Greenwich este miezul zilei (orele 12) pe antemeridian este miezul nopţii (orele 24).Este singurul moment când pe tot Globul este aceeaşi zi calendaristică (luni 5 mai). În minutele următoare, în Emisfera estică începe o zi nouă (marţi 6 mai), care se va derula treptat spre vest, pe măsură ce ziua anterioară se va micşora teritorial. După 12 ore, la Greenwich este miezul nopţii, în emisfera de est se derulează prima parte a zilei de 6 mai iar în Emisfera de vest ultima parte a zilei de 5 mai. După încă 12 ore, la Greenwich este ora 12, în emisfera de est orele cresc până la 24 (meridianul 1800).Se ajunge la situaţia în care pe tot Globul există o singură dată calendaristică (marţi 6 mai).

 

Exerciţiu:

  • Consultaţi un Atlas general. Dacă la Londra este ora 8.00, la Bucureşti ce oră oficială este? Dar la Paris şi Manilla?
  • La Bucureşti este ora 14.00. Care va fi ora oficială la Beba Veche şi Sulina.

 

1.3. MIŞCAREA DE REVOLUŢIE

          Pământul, la fel ca şi celelalte planete din Sistemul Solar, realizeză o mişcare în jurul Soarelui pe o orbită. Este ideea de bază a concepţiei heliocentrice fundamentată de N. Copernic.

1.3.1. Caracteristicile mişcării de revoluţie

             - Faptul că orbita este o elipsă face ca distanţa dintre Pământ şi Soare, pe timpul parcurgerii sale, să fie diferită situându-se între 147,1 mil.km (la periheliu- 3 ianuarie) şi 152,1 mil.km (la afeliu- 6 iunie). Viteza medie a deplasării Pământului pe orbită este 29,7 km/s (maximă la periheliu de 30,27km/s). Planul Ecuatorului terestru realizează cu cel al orbitei Pământului, un unghi de 23°26'21" (oblicitatea), dar în timp de mii de ani oscilează între 21°59' şi 24°36'.

          - Perioada în care Pământul îşi parcurge orbita (980 mil.km) este de un an. Mărimea acesteia este diferită în funcţie de elementul care este luat drept reper al perioadei de revoluţie. Astfel, anul sideral corespunde timpului necesar (365 zile, 6ore, 9 minute, 55 secunde sau 365,256361 zile), între două treceri ale Pământului (în mişcarea sa pe orbită) prin acelaşi punct în raport cu o anumită poziţie a unei stele; anul tropic constituie perioada necesară (365 zile, 5 ore, 48 minute, 46 secunde sau 365,2422 zile) trecerii succesive prin punctul corespunzător echinocţiului de primăvară (punctul vernal). Diferenţa dintre cele două perioade este determinată de mişcarea de precesie a Pământului.

            - Datorită oblicităţii, axa polilor Pământului realizează cu planul orbitei un unghi de 660½. Aceasta face ca pe parcursul mişcării de revoluţie, planul ce conţine acestă axă să înregistreze, în raport cu Soarele, poziţii diferite din care patru au semnificaţie deosebită, ele împărţind anul în tot atâtea intervale de timp caracteristice.

  • Solstiţiul din 22 decembrie. Planul axei realizează cu cel al orbitei un unghi obtuz şi, ca urmare, razele Soarelui cad perpendicular pe Tropicul Capricornului şi sunt tangente la cercurile polare. Emisfera sudică este mai apropiată de Soare, în raport cu cea nordică; aici fiind vară, iar în cealaltă iarnă. Cercul care separă emisfera luminată de cea întunecată determină (fig.38) următoarele diferenţe diurne în mărime, în sens latitudinal, al acestora.

          - La Ecuator cele două intervale sunt egale (12 ore).

          - În emisfera nordică, intervalul nocturn este mai mare, decât cel cu lumină şi creşte de la Ecuator spre Cercul Polar de la care spre Polul Nord este de 24 ore.Soarele se află cu mult sub nivelul liniei de orizont (noapte poalară).

          - În emisfera sudică, intervalul cu lumină este mai mare, decât cel nocturn, creşte continuu de la Ecuator spre Cercul Polar, iar de aici la Polul Sud are 24 ore.Soarele descrie un cerc pe boltă (zi polară).

            Poziţia Soarelui pe boltă, la meridianul locului (orele 12) este diferită. La Ecuator face un unghi de 23° ½. În Emisfera sudică, Soarele va fi la 90° la Tropicul Capricornului şi 23° ½. la Polul Sud, iar în Emisfera nordică la 43° la Tropicul Racului şi 0° la Cercul polar dincolo de care va fi sub linia orizontului.

 

  • Solstiţiu din 22 iunie (fig.39). Relevă aspecte inverse în raport cu situaţia anterioară. Emisfera nordică este orientată spre Soare, razele acestuia cad perpendicular pe Tropicul Racului şi sunt tangente la cercurile polare.Astrul va fi deasupra orizontului la Polul Nord şi sub acesta la Polul Sud.În Emisfera nordică este vară, iar în cea sudică iarnă (fig.39). Cercul de lumină determină intervale de noapte şi de zi diferite ca mărime.La Ecuator, ele sunt egale (12 ore). În emisfera sudică, noaptea creşte fiind de 24 ore la sud de Cercul polar antarctic (noapte polară). În emisfera nordică, durata zilei o depăşeşte pe cea a nopţii, iar de la Cercul polar arctic spre pol ea va fi de 24 ore (zi polară). Înălţimea Soarelui pe boltă va fi inversă în raport cu situaţia de la solstiţiul din 22 decembrie.

 

  • Echinocţiile de primăvară (21 martie) şi toamna (23 septembrie). Razele Soarelui sunt perpendiculare pe planul axei şi pe Ecuator şi tangente la poli. Ca urmare, cercul care separă cele două emisfere – luminată şi întunecată – trecând prin poli asigură pe toată suprafaţa terestră, indiferent de latitudine, o durată egală a zilei şi nopţii (12 ore).

Poziţia Soarelui pe boltă va fi egală peste tot cu valoarea mărimii colatitudinii locului deci 90° la Ecuator, 66° ½ la tropice, 45° în România şi 23° ½ la Cercurile polare, 0°la poli.

 

  • Situaţii între cele două poziţii:

În orice loc de pe suprafaţa terestră, în fiecare zi, punctele corespunzătoare răsăritului, apusului şi înălţimii Soarelui pe boltă la miezul zilei sunt diferite. Poziţiile extreme vor fi la solstiţii, iar cele medii la echinocţii. La latitudinea de 450 (ţara noastră), în această mişcare aparentă în spirală, Soarele se va situa la meridianul locului în poziţii care variază între 21½º (solstiţiu de iarnă) şi 680 (solstiţiu de vară) fiind la echinocţii la 45°.

 

Exerciţiu

Care este durata zilei şi a nopţii în România la data de 22 decembrie? Dar la 21 martie?

 

1.3.2. Consecinţele geografice ale mişcării de revoluţie

          Mişcarea de revoluţie în strânsă legătură cu înclinarea axei terestre determină o serie de consecinţe în regimul de manifestare a o serie de procese fizice, biotice, geografice etc.Între acestea mai însemnate sunt:

          - Inegalitatea duratei zilelor şi nopţilor pe parcursul anului. Aceasta se constată diferit la orice latitudine în afară de Ecuator unde atât ziua, cât şi noaptea permanent au câte 12 ore. În general, între Ecuator şi cercurile polare ziua cea mai scurtă va fi solstiţiul corespunzător sezonului de iarnă din fiecare emisferă (22 decembrie, în cea nordică şi 22 iunie, în cea sudică). Ulterior, ziua va creşte ritmic până la solstiţiul de vară când va avea valoarea maximă. La 21 martie şi 23 septembrie, ziua va fi egală cu noaptea. În aceste situaţii se pot separa două intervale între echinocţiul de primăvară şi cel de toamnă când durata zilei o va depăşi pe cea a nopţii şi între echinocţiul de toamnă până la cel de primăvară când noaptea va fi mai lungă decât ziua. Între cercurile polare şi poli apar două sezoane distincte: în Emisfera nordică noapte polară (23 IX – 21 III) şi ziua polară (21 III – 23 IX); invers în cea sudică.

          - Încălzirea inegală a suprafeţei Pământului. Mai întâi faptul că orbita Pământului este o elipsă: impune o diferenţă în mărimea intensităţii radiaţiei înregistrată între poziţiile extreme (periheliu şi afeliu) care se ridică la aproape 7%. În al doilea rând, apar deosebiri importante, cu caracter sezonier, în cantitate de radiaţie primită de suprafaţa terestră şi de aici diferenţele nete în regimul temperaturilor aerului, apei, solului şi al multiplelor procese (geomorfologice, biotice, climatice) care se leagă de acestea.

         - Formarea şi alternanţa anotimpurilor. Încălzirea inegală, ca urmare a unei distribuţii sezoniere diferită a radiaţiei solare, determină caracteristici climatice distincte în cadrul unor intervale de timp deosebite şi ca număr.Acestea se răsfrâng în dinamica peisajelor de la diferite latitudini după cum urmează:

            • Între cercurile polare şi poli există două zone geografice, în care condiţiile ce conduc la evoluţia peisajelor sunt distincte în cadrul a două sezoane (în Emisfera nordică, iarna polară între echinocţiul de toamnă şi cel de primăvară şi vara polară între echinocţiul de primăvară şi cel de toamnă; în Emisfera sudică, situaţia este inversă), unul foarte rece în care există noaptea polară şi unul rece în timpul zilei polare cu Soarele permanent pe bolta cerească.

            • Între cercurile polare şi tropice, deci la latitudini medii, se desfăşoară într-un an patru sezoane (anotimpuri) în care durata perioadei de lumină şi întuneric şi cantităţile de radiaţie solară sunt deosebite, iar componentele peisajului suferă modificări în ritm ciclic.

            • Între tropice şi Ecuator, razele Soarelui cad perpendicular sau aproape perpendicular pe suprafaţa terestră favorizând o încălzire puternică. Migrarea latitudinală a zone de convergenţă ecuatorială şi a celor de divergenţă tropicale impun două sezoane (anotimpuri) deosebite îndeosebi sub raportul cantităţii de precipitaţii (veri ploioase şi ierni aride) care se succed la echinocţii.

          - Dezvoltarea unor zone de complementaritate climatică. Forma Pământului a impus o diferenţiere latitudinală în distribuţia radiaţiei solare şi de aici separarea marilor zone climatice principale – caldă, temperate, reci. Pe suprafaţa terestră se vor individualiza şi zone secundare ce coincid cu arii latitudinale subpolare, subtropicale, subecuatorială, în care pendulează şi convergenţa sau divergenţa principală a maselor de aer. În aceste regiuni se succed sezonier caracteristici climatice apropiate de acelea specifice zonelor limitrofe, de unde caracterul de complementaritate climatică şi care se transmite şi la celelalte componente ale peisajului (evoluţia scurgerii apei râurilor, evoluţia vegetaţiei etc.).

          - Mişcarea de revoluţie şi măsurarea perioadei de realizare a ei (Calendarul). Aprecierea mărimii intervalului în care se produce o revoluţie terestră, precum şi a modului de secţionare a acestuia în perioade mai mici, cu anumite carcteristici (anotimpuri, luni, săptămâni) au fost două idei ce-au condus la întocmirea, de-a lungul secolelor, a diverselor calendare cu durate apropiate (365 zile cu diverse modificări la greci, romani, anul gregorian).

          - Inegalitatea duratei sezoanelor(anotimpurilor). Primăvara astronomică este de 93 de zile şi 19ore; vara astronomică este de 93 zile şi 15ore; toamna astronomică ţine 89 zile20 ore; iarna astronomică durează 90 zile.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. PROPRIETĂŢILE FIZICE ALE PĂMÂNTULUI

            Pământul este un sistem care s-a realizat prin concentrarea de materie cosmică în condiţiile unor raporturi bine definite, în primul rând cu Soarele şi apoi cu celelalte planete şi cu Luna. Evoluţia sa a însemnat un ansamblu de transformări de natură fizică, chimică a ale materiei cosmice, dar şi de schimburi energetice, toate conducând după 4,5 miliarde de ani la un anumit sistem fizic ce are caracteristici bine definite. Între acestea, unele au şi însemnătate în manifestarea diverselor fenomene geografice.

         

1.3.1. Gravitaţia                                                                                                         - Este o proprietate specifică oricărui corp cosmic, indiferent de mărime şi care se exprimă printr-o anumită forţă de atracţie. Ea a fost descoperită şi formulată la rang de lege (legea atacţiei universale) de către Isaac Newton.Se apreciază în gali (1 cm/s2).

- Asupra genezei gravitaţiei există diverse păreri dar se acceptă fie determinarea ei de către unele particule de materie –gravitoni- aflate în centrul planetei, fie raporturile care se stabilesc între particulele de materie şi antimaterie.

            - Pe Glob, valoarea gravitaţiei scade de la poli la Ecuator. Mişcarea de rotaţie impune o forţă centrifugă maximă la Ecuator orientată în sens invers forţei de gravitaţie.Ca urmare, rezultă turtirea Pământului, o diferenţă de cca 21 km între razele ecuatorială şi polară şi o mişcare a gravitaţiei cu cca 5 cm/s2 între Ecuator (978 cm/s2) şi poli (983 cm/s2).

            - Deosebiri în mărimea gravitaţiei apar şi între regiunile continentale (valori mai reduse întrucât există pătură granitică care este mai uşoară) şi cele oceanice (aici se află pătura bazaltică cu densitate mare). În cadrul continentelor valorile maxime sunt în podişurile bazaltice sau unde sunt concentrate zăcăminte de minereuri de fier, iar cele minime în regiunile unde abundă rocile sedimentare.

            - Consecinţele existenţei gravitaţiei sunt:

            • realizarea Sistemului planetar cu Soarele în centru (concentrează cea mai mare parte din masa lui) şi nouă planete, sateliţi asteroizi desfăşuraţi pe orbite la anumite depărtări de acesta, în raport direct cu relaţia maselor lor;

            • greutatea corpurilor ca expresie a forţei cu care acestea sunt atrase spre centrul planetei (F = m·g, în care m este masa corpurilor, g mărimea forţei de gravitaţie);

            • structurarea treptată a materiei terestre prin concentrarea elementelor grele în interior şi a celor uşoare la suprafaţă creând un nucleu şi două învelişuri (mantaua şi scoarţa);

            • forţa determinantă în producerea unor procese geomorfologice pe suprafaţa terestră (alunecări de teren, prăbuşiri, tasări, sufoziuni etc.);

            • menţinerea şi structurarea atmosferei terestre (concentrarea a peste 99% din masa ei în primii 35-40 km); dacă viteza de rotaţie a Pământulşui ar creşte de 17 ori, forţa centrifugă ar anula gravitaţia, iar atmosfera s-ar împrăştia în spaţiul planetar,

            • impune, prin intermediul pantei, curgerea apei râurilor şi o anumită mărime a energiei râurilor consumată în transportul apei, debitului solid şi în exercitarea eroziunii;

            • forma de geoid a Pământului, ca suprafaţă echipotenţială a gravitaţiei.

 

Exerciţiu

Ce s-ar întâmpla cu masele de aer, apa râurilor, poziţia şi mobilitatea corpurilor etc. dacă nu ar exista forţa de gravitaţie? Daţi exemple.

 

            1.3.2 Căldura internă (telurică)

            Radiaţia solară ce ajunge la suprafaţa terestră produce o încălzire a acesteia pe o adâncime limitată de la câţiva cm până la mai mulţi metri diferită ca mărime atât sezonier, cât şi în latitudine. Sub limita până la care se resimt în scoarţă variaţiile de temperatură există un orizont de câţiva metri în care temperatura este constantă (orizontul termic neutru). De aici către centrul Pământului, temperatura va creşte continuu, dar neuniform ca mărime atât pe verticală, cât şi pe lateral. Este căldura telurică impusă de comprimarea gravitaţională,impactul cu meteoriţii şi dezintegrarea componenţilor radioactivi. A avut un rol esenţial în primele etape ale evoluţiei Terrei când a determinat transformarea materiei într-o topitură generalizată. Rolul său a scăzut în timp ceea ce a favorizat constituirea litosferei solide.

            Pentru aprecierea variaţiei căldurii telurice se folosesc doi indicatori:

            - treapta geotermică ce corespunde distanţei pe verticală la care se înregistrează o creştere a temperaturii cu 10C; este apreciată la o mărime de 33 m;

            - gradientul termic care exprimă creşterea temperaturii la fiecare 100 m adâncime (circa 30C la 100 m).

            - Consecinţele existenţei căldurii interne sunt:

            • menţinerea la anumite adâncimi a materiei sub formă de topitură; diferenţele de potenţial geometric ce impun o anumită circulaţie a acestor topituri care atât în nucleul extern, cât şi în astenosferă pot îmbrăca forma „celulelor de convecţie”;

            • facilitarea diferitelor forme de metamorfism în litosferă ce duc la transformări ale rocilor;

            • dezvoltarea fenomenelor de magmatism şi vulcanism;

            • permite individualizarea în adânc a pânzelor de apă termală şi mezotermală care la suprafaţă generează izvoare termale, gheizere etc.

 

Exerciţiu

Ce s-ar întâmpla cu suprafaţa terestră dacă căldura telurică ar fi de 1000 de ori mai mare?

 

            1.3.3. Magnetismul terestru

            - Pământul, datorită acestei proprietăţi, se comportă ca un uriaş magnet. De aici şi denumirea de geomagnetism. În ultimile două secole s-au măsurat şi precizat, în diferite puncte de pe suprafaţa terestră, caracteristicile elementelor sale şi s-au emis idei referitoare la originea şi la cauzele variaţiei în timp şi spaţiu (fig.40).

            - Originea lui este pusă pe seama multor surse, unele cu caracter general (curenţi de convecţie termică din nucleul extern şi frecarea materiei topite din nucleu de partea inferioară a mantalei care este solidă), iar altele cu specific local (roci cu proprietăţi magnetice).

            - Mărimea câmpului magnetic terestru variază între 24A/m laecuator şi 48 A/m la poli. Axa geomagnetică nu coincide cu cea terestră, având în prezent polul nord în insula Bothurst (75°7' lat. nordică, 101°5' long. vestică) şi celsudic în Antarctida (65°5' lat. sudică şi 140°3'long.estică), nu trece prin centrul Terrei realizând cu axa Pământului un unghi de 11°. În raport de acestea s-a delimitat Ecuatorul, meridiane şi paralele geomagnetice. Ca urmare în orice punctde pe suprafaţa terestră va exista un unghi între direcţia meridianului geografic şi cel geomagnetic (indicat de busolă) numit declinaţie magnetică. Poziţia polilor magnetici variază anual (descrie o elipsă la 10-25 km în jurul unei poziţii medii) şi înintervalede milioane-miliarde de ani.

            - Magnetismul terestru prin liniile de forţă emise se resimte până la depărtări de 10-60 raze terestre constituind în jurul Terrei, aşa numita "magnetosferă". Este mai îngustă spre Soare (10 raze terestre) datorită presiunii exercitată de radiaţia solară (vântul solar) şi alungită în sens opus.

            - Consecinţele existenţei câmpului magnetic:

• folosirea busolei ca instrument absolut necesar în orientarea geografică, navigaţie, în ridicările topografice, cartografice, geologice etc.;

• existenţa vieţii, întrucât cea mai mare parte din radiaţiile solare şi cosmice nocive acesteia sunt respinse sau reţinute la nivelul exterior al magnetosferei;

• individualizarea ionosferei (între 60 km şi 1200 km), ca parte distinctă în cadrul atmosferei exterioare în care radiaţiile solare care pătrund în magnetosferă determină ionizarea atomilorde N, O, H, He proces urmat de generarea unor fenomene specifice (furtuni ionosferice, aurorele polare etc.)

 

            1.3.4. Electricitatea terestră

            Pământul are un câmp electric slab evaluat la zecimi de milivolţi. Există diverse surse de producere a lui aflate la nivelul diferitelor învelişuri. Curenţii de convecţie din nucleul extern reprezintă sursa profundă, de ea legându-se şi geneza magnetismului terestru.

            Surse aflate în scoarţă sau în bazinele acvatice (frecarea produsă în circuitul apei subterane, diferenţe de salinitate a apelor marine) aflate în mişcare. Sursa principală se află însă în ionosferă şi rezultă din procesele de ionizare ce au loc sub influenţa radiaţiilor solare.

 

            1.3.5. Densitatea

            Prin valoarea de 5,52 g/cm3, Pământul are cea mai mare densitate din întregul Sistem planetar depăşind de trei-patru ori mărimile specifice planetelor-gigant, dar fiind cu puţin mai ridicată decât a planetelor telurice.

            Distribuţia neuniformă a materiei de la o geosferă la alta, ca şi în cadrul fiecărui înveliş în parte, determină variaţii însemnate ale acestui parametru fizic. Astfel, cele mai ridicate mărimi la nivelul nucleului Pământului (12–17 g/cm3) unde există cea mai mare concentrare de elemente grele, iar cele mai mici în învelişurile exterioare (2 –3 g/cm3, în scoarţă, 1 g/cm3 la apă). În scoarţă, apar deosebiri între sectoarele dominant alcătuite din roci magmatice şi cele din roci sedimentare, între regiunile de scut şi cele de orogen.

            Diferenţele locale şi regionale au un rol însemnat în producerea deplasării materiei în tendinţa unei omogenizări a ei şi de aici dezvoltarea unor circuite locale, regionale, generale.

 

2. LUNA

 

2.1.REPERE GENERALE

          • Luna este singurul satelit natural al Pământului şi cel mai apropiat corp ceresc de Pământ

  -Distanţa medie P – L este de 384 403 km (60,13 raze medii terestre);

            -Masa de 7,3X1022 kg reprezintă 0,012 mase terestre; este al cincilea satelit în Sistemul Solar;

- Volumul este de 2,2X1016 km3 (0,02 din cel terestru);

- Raza medie este de 1738 km;

- Suprafaţa este de 3,79X107 km2;

            - Are o mişcare de rotaţie egală ca timp cu cel al mişcării de revoluţie; ca urmare, Luna va expune permanent spre Terra aceeaşi emisferă; viteza deplasării pe orbită este de 1,02km/s, iar durata de 27 de zile, 7 ore 43' şi 11,5 sec. dacă se raportează la poziţia ei în raport de Pământ şi 29 de zile, 12ore, 44'28"dacă ea se realizează faţă de Soare.

          - Planul Ecuatorului lunar face cu cel al orbitei sale un unghi care variază în timp între 6°31' şi 6°49'; la fel oscilează şi unghiul dintre planurile orbitelor Pământului şi Lunii (între 5°şi 5°18'). Ca urmare de pe Pământ suprafaţa vizibilă a satelitui este de 59%.

 

          2.2. Relieful lunar

          Este destul de accidentat rezultând îndeosebi în urma impactului cu meteoriţii.Discul lunar privit de pe Terra se remarcă prin zone închise la culoare numite mări, depresiuni şi zone strălucitoare care ar reprezenta continente, munţi (fig.41, 42) .

          • Mările sunt suprafeţe joase frecvent circulare (diametre între 400 şi 1600 km), plane pe ansamblu, dar şi cu denivelări regionale. Sunt alcătuite precumpănitor din bazalte. Periferic, sunt culmi şi creste alungite, dar şi sisteme de munţi formate din culmi lungi de mai mulţi kilometri, înalte de 100 – 300 m. Cele mai importante mări sunt: Imbrium, Crisium, Orientală, Nectaris, Smithi, Humorum, Tranquillitatis, Serenitatis, Fecunditatis, Nubium, Humboldtianum, Grimaldi.

          • Bazinele sunt depresiuni mari (diametre de peste 3000 km) rezultate prin impact cu bolizi sau asteroizi. Cele mai mari sunt: Procellarum (diametru de 3200 km, în emisfera vestică) şi Polul Sud-Aitkins (2500 km în emisfera invizibilă).

          • Şanţurile au desfăşurare arcuită, fund plat, versanţi abrupţi (înalţi de 50-230 m) şi drepţi.Au rezultat în mări şi bazine prin presiuni generate în timpul impactului cu meteoriţii.

          • Munţii reprezintă formele cele mai înalte, au lungimi de 700 – 9000 km şi se desfăşoară în jurul mărilor sau în jurul craterelor mari.Sunt alcătuite din roci bazice. Poartă numele unor sisteme terestre – Alpi, Apenini, Carpaţi, Caucaz etc.

          • Craterele sunt forme de relief complexe rezultate precumpănitor din impactul cu meteoriţii, unele au şi origine vulcanică. Au dimensiuni variate. Craterele mari (peste 100.000) au şi cratere secundare îngemănate ce aparţin unor faze ulterioare de evoluţie; în unele cratere, pe centru, sunt conuri mici.

           

          2.3. Alcătuirea petrografică

          Din punct de vedere geologic se deosebesc:

          - Roci magmatice rezultate din primele faze ale evoluţiei Lunii. Impactul cu meteoriţii au dus la topituri noi, dar şi la metamorfozarea celor prezente. În zona „mărilor” există bazalte, iar pe continente abundă gabbrourile.

          - Roci sedimentare care au rezultat din acumularea fragmentelor din meteoriţi şi a celor smulse şi împrăştiate din scoarţa lunară în timpul impactului cu meteoriţii.

          - Roci metamorfice sunt roci primare modificate prin creşterile accentuate ale temperaturilor provocate de şocurile generate de impacte.

          - Regolitul reprezintă o pătură formată din materiale dezagregate şi din elemente acumulate din dezintergrarea meteoriţilor. Are grosimi de mai mulţi metri (în jur de 10 m).

 

          2.4. Structura

          La baza stabilirii structurii Lunii a stat interpretarea datelor seismice înregistrate în timpul misiunilor Apollo.

          Au fost distinse următoarele învelişuri:

          - scoarţa cu o grosime medie de 60 km;

          - mantaua superioră ţine până la 500 km;

          - mezomantaua se dezvoltă între 500 şi 1000 km şi are elemente grele, feroase;

          - mantaua inferioară este la adâncimi de peste 1000 km şi are, în conţinut, elemente grele.

          - în centrul Lunii există un nucleu alcătuit dintr-o topitură de Fe.

 

          Proprietăţi fizice:

          • Acceleraţia gravitaţională este de 162,2 cm/s2 fiind de peste şase ori mai mică decât cea terestră.

          • Magnetismul lunar este slab şi variabil regional. Originea este legată fie de procese interne petrecute la începutul evoluţiei sale când avea un nucleu cu materie în stare de topitură, fie de influenţa câmpului magnetic, terestru sau a impactului cu meteoriţii.

            • Albedoul, în medie, are o valoare mică (0,07), dar este ceva mai mare în regiunile cu roci deschise la culoare (pe continente) în raport cu cele care abundă bazaltele (mări).

             •Seismicitatea este extrem de mică întrucât scoarţa lunară este consolidată, iar activitatea tectonică a încetat după aproape un miliard de ani de la începutul evoluţiei Lunii.

            • Densitatea medie de 3,34 g/cm3 (0,6 din cea terestră). Apar diferenţe regionale în funcţie de categoria de roci din care este alcătuită scoarţa.

          2.6. Originea Lunii

          Există mai multe ipoteze care au stat în atenţia oamenilor de ştiinţă; în acest sens, se disting două direcţii în interpretarea originii Lunii.

          -Originea terestră este presupusă de astronomul G. Darwin (1879). A rezultat prin desprinderea Lunii din Pământ la începutul evoluţiei acestuia când avea o rotaţie rapidă. E. Suess a indicat ca loc al desprinderii Oceanul Pacific, dar acesta are o vechime de cca 200 mil. ani, pe când Luna are 4,5 mild. ani. Wise (1960) şi O. Keefe (1960 – 1970) presupun apariţia unei protuberanţe terestre la începutul evoluţiei sale în condiţiile unei variaţii a vitezei mişcării de rotaţie.Ulterior, protuberanţa s-a rupt iar o parte din materie s-a concentrat dând satelitul.

          -Originea extraterestră este presupusă în două variante:

          • Corp ceresc (asteroid) captat de Pământ (explică deosebirile de alcătuire geologică dintre Lună şi Pământ), care îşi avea o orbită foarte apropiată de Pământ, iar acesta o forţă de atracţie mult mai mare. Se opune faptul că, masa tuturor asteroizilor cunoscuţi nu depăşeşte 50% din aceea a Lunii.

          • Aglomerarea materiei (O. Schmidt) dintr-un nor de corpuri şi particule existente în discul de acreţie din care a rezultat şi Pământul. Ipoteza nu explică diferenţele în alcătuirea chimică a rocilor şi cele ale densităţii celor două corpuri.

          2.7. Etapele de evoluţie

          Au fost distinse (Grasu C., Maftei Al., 1989) mai multe etape a căror denumire este legată de unele depresiuni, bazine, care au apărut în timpul acestora.

             − Etapa Pre-Nectariană – durează de la începutul formării Lunii (4,5 mild. ani) şi până acum 3,9 mild. ani când s-a format, prin impact, bazinul Nectaris. Îi sunt specifice: aglomerarea materiei din norul de acreţie; un intens bombardament meteoritic şi vulcanism activ. Din acestea, a rezultat un înveliş de material topit cu o grosime de 200 – 500km din care ulterior s-au separat scoarţa şi mantaua superioară. Wilhelms D (1987) consideră că în această fază au rezultat cca 30 de bazine de impact, între care şi cele mai mari (Procellarum şi Polul Sud-Aitkins) şi, legat de ele, crestele muntoase inelare.

             − Etapa Nectariană – ţine de la formarea bazinului Nectaris şi până la aceea a bazinului Imbrium (de la 3,9 mild. ani la 3,8 mild. ani). Au rezultat:

− 12 bazine mari (Nectaris, Crisium, Serenitatis, Humboldtianum, Korolev, Humorum) în urma unui intens bombardament cu meteoriţi şi asteroizi (diametre peste 100 km);

− s-au acumulat cele mai multe materiale expulzate în urma impactelor (ejecta);

− cratere mici din impact cu meteoriţi, cu diametre reduse;

− formaţiuni din această etapă sunt în vestul suprafeţei vizibile şi în nordul celei invizibile.

             − Etapa Imbriană – durează de la 3,8 mild. ani şi până la 3,2 mild. ani.

− La început a rezultat bazinul Imbrium (diametru peste 1160 km), numeroase cratere formate până la cca 3000 km de centrul bazinului, munţi cu dispoziţie inelară (Alpi, Caucaz, Apenini).

− Erupţiile bazaltice active (îndeosebi în emisfera vestică) legate de încălzirea de natură radioactivă din interior, au dus la topirea unei părţi din manta. Lava s-a întins în mări, bazine, cratere.

− Consolidarea bazaltelor a dus la încheierea procesului de formare a scoarţei. Ca urmare, în zonele continentale precumpănesc rocile primare, pe când în cele ale mărilor şi bazinelor, rocile bazaltice care alcătuiesc crusta secundară.

             − Etapa Eratostheniană – este cea mai lungă (peste 2,1 mild. ani); în cadrul ei semnificative sunt:

− acumularea în cratere a depozitelor din impact meteoritic;

− slăbirea treptată a evoluţiei tectonice pe măsura consolidării şi îngroşării

scoarţei.

             − Etapa Copernicană (cca 1,1 mild. ani) se remarcă prin:

− impacte meteoritice ce dau cratere mici şi adânci;

− cele mai noi efuziuni de lave bazaltice;

− răcirea materiei din interiorul Lunii care a dus la contractări însoţite de falii în scoarţă, la coborârea nivelului superior al astenosferei (sub 1000km) şi blocarea evoluţiei tectonice.

 

Exerciţiu

Întocmiţi pe baza consultării bibliografiei un tabel cu principalele momente ale derulării expediţiilor sovietice şi americane în cunoaşterea satelitului terestru.

 

3.FENOMENE DETERMINATE DE SISTEMUL PĂMÂNT-LUNĂ-SOARE

 

3.1.FAZELE LUNII

          Luna gravitează pe o orbită în jurul Pământului, iar acesta împreună cu satelitul său descrie o orbită în jurul Soarelui. Ca urmare, cele trei corpuri cereşti se află permanent în poziţii diferite care se transpun şi într-o modificare continuă a formei şi mărimii suprafeţei selenare receptată de pe Pământ. Acestea se înscriu într-un ciclu (revoluţie sinodică) cu o durată de 29,2 zile.

          Dacă se urmăresc în acest interval de timp, poziţiile Lunii la răsărit, în punctul maxim pe boltă şi la apus se constată că de la o zi la alta, ele se produc cu o întârziere de cca o oră (echivalentă cu un unghi de peste 170). Ca urmare, pe bolta cerească între poziţiile Soarelui şi Lunii, în raport cu Pământul, se înregistrează o diferenţă de cca 450 la 3 ¼ zile situaţii evidenţiate de o anumită configuraţie a suprafeţei Lunii. În acest sens se disting (fig.43):

  • Faza de Lună nouă – corespunde alinierii celor trei corpuri cereşti în poziţia Soare-Lună-Pământ (conjuncţie). Soarele şi Luna răsar în acelaşi timp.Luna va expune spre Pământ o suprafaţă neluminată; razele puternice ale Soarelui vor împiedica distingerea discului lunar.
  • Faza de Crai Nou – se produce după cca 3 ¾ zile, când între Lună şi Soare există o diferenţă de poziţie pe boltă de cca 450. Forma sub care apare Luna este de corn sau seceră (coarnele orientate spre stânga). Ea va fi văzută seara, după apusul Soarelui, când va avea şi o poziţie ridicată pe boltă.
  • Faza primului pătrar – se realizează după cca. 7½ zile când între direcţiile Pământ-Soare şi Pământ-Lună există o diferenţă de 900. Ca urmare, când Soarele apune Luna se va găsi în poziţia maximă pe boltă, dar conturul ei va fi slăbit de lumina amurgului. În orele următoare va deveni mult mai luminoasă şi se va observa tot mai bine jumătatea din dreapta discului lunar.
  • Faza de Lună convexă – se înregistrează după 11¼ zile, când unghiul dintre direcţiile de la Pământ la Soare şi Lună este de 1350, între trecerea lor la meridianul locului este o diferenţă de 9 ore. Luna se va vedea în poziţia maximă în jurul orelor 21, expunând cca 2/3din suprafaţa expusă.
  • Faza de Lună plină – se produce după 14½ zile, când cele trei corpuri cereşti sunt din nou pe aceeaşi linie numai că Pământul se va afla între Lună şi Soare.Seara, la apusul Soarelui, se produce răsăritul Lunii; punctul maxim pe boltă are loc la miezul nopţii, iar apusul ei va fi dimineaţa. Întreaga emisferă orientată spre Pământ va fi luminată de Soare şi va apărea ca un disc ce va străluci întreaga noapte.
  • Cea de-a doua fază de Lună convexă – are loc după 18¼ zile când între direcţiile de la Pământ la Soare şi Lună există un unghi de 2250. Ca urmare, Luna va răsări în timpul nopţii (în jurul orelor 21) şi va atinge punctul maxim în a doua parte a nopţii.Imaginea ei va fi biconvexă.
  • Faza ultimului pătrar – se produce după cca 21½ zile când între poziţiile de la Pământ la Soare şi Lună fac un unghi de 2700. Luna va răsări la miezul nopţii, se va situa la meridianul locului pe la orele dimineţii şi va fi văzută doar o jumătate din discul său lunar (cel din stânga).
  • Faza de corn – seceră – cu coarnele orientate spre dreapta se relizează după 25¼ zile.Luna răsare în a doua parte a nopţii, iar punctul maxim îl atinge la câteva ore după răsăritul Soarelui. Imaginea ei (destul de slabă) nu apare decât înainte de zori şi se va menţine doar câteva ore.

 

          3.2. ECLIPSELE

          Orice corp luminat dintr-o direcţie lasă în partea opusă o umbră. Dacă corpul este sferic umbra va căpăta forma unui con al cărui dimensiuni depind de distanţa dintre aceasta şi sursă dar şi de diametrul celui expus luminii. El va fi mic dacă distanţa şi diametrul vor fi reduse şi invers.

          În situaţia în care un al treilea corp trece prin conul de umbră atunci, pentru perioada traversării acestuia, corpul care produce lumina va dispare mai mult sau mai puţin observaţiei. Acest fenomen a fost denumit eclipsă.

          Transpunerea acestor idei la Sistemul Solar împinge spre următoarele situaţii:

  • corpul care lumineză este Soarele;
  • corpurile care produc conuri de umbră sunt planetele şi sateliţii acestora (Pământul cu Luna, Jupiter, Marte şi sateliţii lor);
  • producerea eclipselor se realizează în cazurile în care acele corpuri se află pe aceeaşi direcţie cu Soarele; în această poziţie ies în evidenţă două situaţii aparte:

          - când între Soare şi satelit se inteprune planeta; ca urmare, satelitul se va afla în conul de umbră al planetei, el nemaiputând fi observat de pe acesta (eclipsa satelitului);

          - când între Soare şi planetă se interpune satelitul şi ca urmare, observatorul de pe planetă (trece prin conul de umbră al satelitului), nu va observa Soarele sau părţi din acesta (eclipsa de Soare).

 

          Alte situaţii sunt legate de raportarea poziţiilor planetelor şi sateliţilor la celelalte stele. Distanţele enorme faţă de acestea nu permit realizarea unor conuri de umbră de către cele două corpuri opace. În schimb, ele vor deveni ecrane ce vor optura imaginea stelelor la intersectarea direcţiei dintre acestea şi observatorul de pe planetă şi satelit.Deci se vor produce doar eclipsări ale stelelor.

          Pentru înţelegerea fenomenelor respective se vor urmări cazurile concrete de eclipse realizate în Sistemul Soare-Pământ-Lună (numite eclipsa de Lună şi eclipsa de Soare).

 

          3.2.1.Eclipsa de Lună

          O eclipsă de Lună se produce când aceasta intră în conul de umbră al Pământului. Poziţia Soare-Pământ-Lună, pe aceeaşi direcţie, corespunde fazei de Lună plină, deci unei situaţii în care este luminată întreaga emisferă a Lunii orientată spre Pământ.

            Dacă eclipsele de Lună sunt legate de faza de Lună plină ar însemna că ele s-ar repeta periodic la 29,2 zile (perioada sinodică). Nerealizarea acestui lucru se datoreşte faptului că planul orbitei lunare face cu cel al Pământului un unghi în jur de 508’, la care se adaugă înclinarea diferită a planului orbitei Pământului cu cel al Ecuatorului terestru (23045’).

          Axa conurilor de umbră şi penumbră se află în planul orbitei terestre. Pentru ca eclipsa să aibă loc, trebuie ca faza de Lună plină să coincidă cu o poziţie a Lunii cât mai apropiată de acest plan. Momentul optim se realizează când cele trei corpuri sunt pe aceeaşi linie.Când corpurile se află în acelaşi plan, Luna intrând în întregime în conul de umbră se produce eclipsa lunară totală. Cu cât poziţia Lunei va fi mai depărtată de acest plan cu atât posibilitatea realizării unei eclipse totale scade (sunt eclipse parţiale când doar o parte a Lunii intră în conul de umbră). În ambele situaţii vor exista trecerile prin sectoarele conului de penumbră.

          La o eclipsă totală se pot separa fazele:

            •de la intrarea în conul de penumbră şi până la începutul pătrunderii în cel de umbră (cca o oră);

            • între intrarea în conul de umbră (ştirbirea circulară a conturului discului lunar) şi până la ieşirea completă din aceasta (dispariţia ştirbirii) cu o durată de 2 ore;

            • străbaterea în timp de o oră a restului conului de penumbră.

            În intervalul de timp când Luna se află în întregime în conul de umbră ea totuşi poate fi zărită. Apare ca un disc slab luminat roşiatic. Acest efect se datoreşte luminării ei de către razele solare reflectate de atmosfera terestră, ceea ce duce la diminuarea efectului de umbră totală.

          O eclipsă de Lună se manifestă la aceeaşi oră şi în aceleaşi faze pentru toate punctele de pe Glob care au Luna deasupra liniei orizontului.

 

          3.2.2.Eclipsa de Soare

          Se produc în condiţiile în care Pământul intră în conurile de umbră şi penumbră ale Lunii. Acestea se întâmplă când cele trei corpuri cereşti se află pe aceeaşi direcţie în poziţia Pământ-Lună-Soare (faza de Lună nouă).

          Orbita Lunii în jurul Pământului este o elipsă şi ca urmare distanţa dintre Pământ şi Lună variază între 363.300 km şi 405.500 km (valoarea medie este de 384.403 km). Ca urmare, lungimea conului de umbră al Lunii este în medie de 374.000 km (V.Ureche, 1982), dar variază în timp.

          Din raportarea acestor valori reies trei concluzii:

          - distanţa dintre Pământ şi Lună este mai scurtă decât mărimea lungimii conului de umbră lunar; sunt condiţii pentru o eclipsă totală de Soare, Pământul străbătând conul de umbră lunar;

          - distanţa dintre Pământ şi Lună corespunde cu lungimea conului de umbră.(Pământul se află în vârful conului); sunt condiţii pentru o eclipsă parţială de Soare;

          - distanţa dintre Pământ şi Lună este mai mare decât lungimea conului de umbră; Pământul se află în conul de penumbră; se produce o eclipsă inelară.

          Ca urmare a acestor condiţii, o eclipsă de Soare nu va putea fi observată decât pe o anumită porţiune de pe Terra ca eclipsă totală; în regiunile limitrofe situate în conul de penumbră se vor înregistra eclipse parţiale; în cele din afara conurilor nu se va înregistra nici un fenomen (discul solar va fi văzut în întregime).

          Durata fenomenului şi principalele faze de evoluţie.:

          - eclipsa totală durează efectiv în zona ecuatorială cca 8 minute, iar la latitudinile medii 6 minute;

          - eclipsa inelară durează la Ecuator 12 minute, iar la latitudinile medii 10 minute.

          La eclipsa totală de Soare se disting:

            - faza în care Luna începe să acopere discul solar (se dezvoltă forme cu concavitate orientată spre Lună);

            - faza de acoperire totală;

            - faza de restrângere treptată a suprafeţei acoperite până la revenirea la forma generală a disculu solar.

            Pe acest parcurs, mai întâi lumina şi temperatura slăbesc până în momentul fazei maxime când pe cer apar şi stelele mai strălucitoare. În faza maximă se observă coroana solară, cromosfera, protuberanţe. Nu se realizează un întuneric deplin.

          - fazele posterioare, lumina şi temperaturile cresc treptat.

            La eclipsa parţială, faza maximă va coincide cu acoperirea unui sector din discul solar; la eclipsa inelară faza maximă va coincide cu acoperirea unui sector din discul solar, iar în jurul porţiunii acoperite de umbra Lunii, rămâne un inel luminos.

          În perioada 1900 – 1999 s-au produs peste 80 de eclipse totale de Soare. La cea din urmă din11 august 1999 banda de totalitatea eclipsei de Soare a traversat România; atingând la noi o durată de 2 min. 22 sec.; la Râmnicu Vâlcea maximul de eclipsă totală a fost de 2 min. 23 sec (fig.).

 

3.3. MAREELE

          Reprezintă mişcări periodice ale exteriorului scoarţei terestre, a apei oceanice sau a atmosferei ca urmare a atracţiei reciproce dintre Pământ, Soare, Lună şi în secundar a planetelor din sistem. Atracţia cea mai puternică se exercită din partea Lunii întrucât distanţa Pământ – Lună (384.000 km) este foarte mică, în raport cu cea Pământ – Soare (1,5 mil. km), forţa de atracţie a Soarelui reprezintă cca 5/11 din cea a Lunii.

          3.3.1. Mareea terestră este extrem de mică ca valoare întrucât intervine rigiditatea materiei solide din care Terra este alcătuită. Mărimea ei este de cca 23 cm în zona caldă, 10-15 cm la latitudinile medii şi foarte mică în zona polară.

          3.3.2. Mareea atmosferică ar trebui, datorită naturii fizice a masei de aer, să aibă valori deosebit de mari. Gravitaţia şi presiunea puternică a vântului solar împiedică realizarea acestor mărimi. Ea totuşi se realizează în îndeosebi în troposferă (include peste 90% din masa atmosferei), unde mărimea acesteia la Ecuator atinge 16 – 18 km, în raport cu regiunile polare unde are 6-8 km.

          3.3.3. Mareele oceanice sunt active întrucât materia asupra cărei acţionează forţele de atracţie este labilă şi uşor deformabilă. Ele constau în ridicarea ş coborârea succesivă a apei de la suprafaţa Oceanului Planetar sub efectul conjugat al atracţiei exercitate de Lună şi Soare. Dacă în lungul oceanului ea apare ca o mişcare ondulatorie, cu amplitudine în general mică, în vecinătatea ţărmului, la adâncimi reduse, se transformă într-o mişcare de translaţie. La ţărmurile abrupte se produc ridicări şi coborâri ale nivelului apei cu valori ridicate, iar la cele joase se manifestă sub formă de îngresiuni (flux) şi regresiuni (reflux) pe ţărmurile joase.

          Fenomenul mareic nu este uniform în timp şi spaţiu. Acestea se datoresc modului diferit de îmbinare a celor două forţe de atracţie ale Soarelui şi Lunii şi a acţiunii forţei centrifuge, vizavi de forţa de gravitaţie şi intervenţiei unor factori regionali. (fig. 56).

          - În faza de Lună nouă (cele trei corpuri se află pe aceeaşi linie, în poziţia Pământ-Lună-Soare), atracţia exercitată de acestea este însumată. Ca urmare, ridicarea masei de apă va fi maximă la meridianul locului. În partea opusă, pe antemeridian, se va înregistra tot un flux maxim impus însă în forţa centrifugă care va acţiona mult mai intens, întrucât forţa centripetă este diminuată de atracţia pe direcţie opusă a celor două corpuri cereşti.

          - În faza de Lună plină (Pământul se va situa între Lună şi Soare), cele două corpuri vor exercita forţe de atracţie diferite ca sens şi intensitate (cea a Soarelui datorită distanţei foarte mari de 2,17 ori mai redusă decât aceea a Lunii). O echilibrare în mărimea fluxului care va fi tot mare la meridian şi antemeridian va fi realizată de forţa centrifugă.

          Mişcarea de rotaţie a Pământului (de la vest la est) face ca ridicarea nivelului apei oceanului la meridianul locului să se transmită treptat ca o „bombăre mareică” în deplasare de la est spre vest, însoţită ca reflex, la o distanţă de 45° latitudine, de o „coborâre mareică”. Deci în acelaşi moment, pe suprafaţa Globului sunt două bombări (la meridian şi la antemeridian) separate două zone de coborâre mareică, cu poziţie intermediară.

          Dar în timp ce Pământul execută o rotaţie completă şi Luna se deplasează pe orbită, aceasta face ca o nouă situare a Lunei la meridianul locului să se realizeze cu o întârziere de 50 de minute (deci, după 24 h 50’). De aici, rezultă pentru acelaşi loc de pe Terra, o amânare a producerii fluxului cu cca 50 de minute de la o zi alta.

          - Condiţiile regionale pot genera variaţii în producerea mareelor(fig.58). Importante sunt configuraţia ţărmurilor şi a şelfului. În largul oceanelor creşterile medii sunt de 0,5 – 1,5 m, iar amplitudinile mareelor nu depăşesc 3m. În zona ţărmurilor situaţiile sunt destul de variate. Amplitudini mari se realizează pe ţărmurile cu golfuri adânci, şelf extins şi cu guri de vărsare ale fluviilor (Baya Fundy, din estul Canadei -19 m; Strâmtoarea Magelan - 18 m; ţărmul Islandez - 16 m; Golful Arabiei - 13m;Golful Mezen din Marea Albă -12 m).

          Fluxul se transmite pe distanţe diferite de la un fluviu la altul (peste 1000 km pe Amazon, 120 km pe Dvina de Nord, 85 km pe Peciora); valul de flux are înălţimi de 4 – 5 m pe Amazon, 3 – 5 m pe Sena, 4 –5 m pe Chang Jiang); care scade din avale în amonte purtând denumiri ca pororoca (Amazon), bora (Tamisa), mascaret (Sena).

          - În desfăşurarea unei maree la un ţărm cu estuar se remarcă câteva momente:

          • bararea curentului de apă dulce şi întoarcerea lui în amonte pe măsura creşterii fluxului;

          • înaintarea masei de apă sărată de la gura de vărsare a fluviului în amonte (un curent cu viteză de 0,5 – 2 m) pe o anumită distanţă;

          • un moment de staţionare când se realizează echilibrul dintre forţa fluxului şi cea a curentului de apă;

          • retragerea apelor (viteză de 2- 6 m/s rezultată din cumularea forţei de rerflux cu cea a curentului de apă dulce).

          Existenţa curenţilor de maree implică probleme importante pentru navigaţie.

          Producerea mareelor determină probleme pentru navigaţie (activităţile portuare se corelează cu manifestarea fluxului şi refluxului), o anumită dinamică a proceselor de abraziune şi acumulare, iar în timp milenar frânarea vitezei mişcării de rotaţie a Pământului şi în lungirea duratei zilei.

          - În situaţiile dintre cele două poziţii ale celor trei corpuri cereşti, din compunerea forţelor ce acţionează vor rezulta amplitudini de fux şi reflux mai mici, minimele înregistrându-se la primul şi ultimul pătrar. Deci în 29 zile (durata revoluţiei lunare), pentru acelaşi loc de pe suprafaţa oceanelor se vor înregistra două momente de flux maxim în fazele de Lună nouă şi Lună plină (maree de sizigii) şi două momente în care valorile acestora vor fi minime (la pătrare-maree de cvadratură).

          Când, Luna în mişcarea sa pe orbită se va afla la perigeu (punctul cel mai apropiat de Terra), forţa de atracţie va fi mult mai mare şi fluxul va fi cu 15 – 20% mai înalt decât cel mediu.Peste 13¾ zile se va afla la apogeu când forţa va fi mică, iar înălţimea fluxului va scădea cu 20% (A.N. Strahler, 1973). Când coincid sizigiile cu perigenul, iar cvadratura cu apogeul vor rezulta mareele cu amplitudinile cele mai mari şi respectiv cele mai mici. Între aceste momente, în fiecare zi, amplitudinea mareelor (diferenţa dintre mărimea fluxului şi cea a refluxului) va înregistra valori care au o evoluţie în scădere (posterior unui maxim) sau în creştere (anterior maximului).

 

 

 

 

 

 

 

 

Pagină actualizată la 04 Decembrie 2012.