Я мерзлячка страшная. Не представляю, как бы мне пришлось жить в Лондоне, Петербурге или Новосибирске. Хочу жить в Греции… На берегу моря… Да, не зря ученые считают Средиземноморье оптимальной местностью для человеческого комфорта. А так как родилась я и живу в Украине, приходится иногда терпеть зиму. Хорошо, что она у нас малоснежная и не слишком холодная. Почти как на Средиземном море.
Смена погоды по адресу: орбита планеты Земля
Планета наша устроена так, что вращается вокруг своей оси и Солнца . Конечно, не так точно, как показывает нам глобус, но похоже.
И вот, она летит по орбите целый год . За это время вращается вокруг себя 364, с небольшим, раз. И отклоняется от оси к солнцу то южной, то северной частью .
Сезоны изменяются в средних широтах северного и южного полушарий . Например, когда у нас зима, в Австралии – лето. И наоборот. Полюсам, как обычно, солнечного тепла не достается. А на экваторе – вечный солярий.
Зима и лето
Смотрю «Игру престолов», поэтому сразу в голову приходит сочетание «Лед и Пламя». Уверена, вы знаете о чем я. Действительно огромной должна быть страна, чтобы в одно и то же время в разных ее уголках люди мерзли от холода в медвежьих шубах, а в другой – питались виноградом или изнывали на стройке под палящим солнцем .
По всей планете нет большей страны, чем Россия . Правда, здесь нет поселений афро-русских. Но эта страна охватывает людей, привыкших и к бесконечной зиме, и к знойному лету.
Тут родились и проживают представители европейского и азиатского типа : с большими глазами и светлой кожей или с узким разрезом глаз.
Особенности родного региона
Здесь, как и в моей стране, и в других государствах, расположенных в зоне умеренно-континентального климата, есть уникальное явление.
4 сезона во всей красе:
- мы знаем, как выглядит снег ;
- наблюдаем, как растет зеленая трава и появляются цветы на деревьях;
- летом купаемся в ласковом море ;
- осенью не можем налюбоваться живописными красками лиственного леса.
В моей стране хорошо растет пшеница, подсолнух, гречка. В каждой деревне есть хотя бы один пасечник, а на каждом огороде растет картошка, помидоры, баклажаны, огурцы, дыни...
Нам повезло, что летом планета поворачивается к солнцу стороной, где мы живем. И дает нам зиму, чтобы мы отдохнули от работы на земле и ценили теплые дни.
Как скучно было бы жить, если бы на смену морозной зиме не наступала бы юная и нежная весна, ее не сменяло бы лето с отпусками и свежими фруктами и овощами, а бархатная осень вообще любима многими людьми за ее спокойствие и красоту. Мы принимаем все времена года, радуемся им, и редко задумываемся, а почему происходит смена времен года. Это, оказывается, сложное природное явление, основанное на расположении планет – Солнца и Земли.
Годовой круг Земли
Если говорить о смене дня и ночи, то здесь понять намного легче. Повернулась Земля к Солнцу вашим городом, у вас день, отвернулась, смотрите вы в темный космос – у вас ночь. Обращается вокруг своей оси Земля за 24 часа. Причина смены времен года в том, что, кроме этого вращения, Земля совершает круговой путь вокруг Солнца. Проходит она этот круг за 365 дней и 6 часов, этот временной отрезок называется год. За 4 года накапливается 4 раза по 6 часов, и в календаре появляется високосный год, в котором 366 дней.
Как происходит смена времен года
Все дело в том, что Земля находится на орбите Солнца не прямо, а под наклоном, ось Земли и орбита Солнца образуют угол 23 градуса 27 минут. И получается, то одно полушарие всегда к Солнцу ближе, а второе дальше. Поэтому на одном лето, а на втором зима. Надо отметить, что для того, чтобы наступило лето, надо чтобы лучи Солнца попадали на Землю под прямым углом. Когда Земля поворачивается к Солнцу под наклоном по касательной, получается, что до южного и северного полушарий расстояние одинаковое, тогда наступает весна и осень. В году есть два дня, когда день равен ночи, и в северном и южном полушарии эти части суток сравниваются. Это происходит приблизительно 23 сентября и 21 марта. На экваторе всегда лето, потому что расстояние до солнца здесь не меняется, лучи всегда прямые, они и обеспечивают жару. Есть места, где всегда зима по той же самой причине. Солнечные лучи очень редко попадают на полюсы Земли под прямым углом, только по касательной. А, как мы знаем, скользящие лучи лед растопить не могут, они только освещают Землю. Стабильным всегда остается только одно – наклон оси Земли, она всегда направлена на Полярную звезду, которая указывает всегда на север.
Модель Земли и Солнца
Чтобы лучше понять, как происходит смена времен года, можно самостоятельно сделать модель Земли и Солнца. Возьмите настольную лампу и поставьте ее в центр стола. Теперь возьмите старый мяч, проткните его обычной вязальной спицей строго по центру. Так мы наглядно обозначили ось Земли. Наклоните ось примерно на 23-25 градусов, не дергайте рукой и не меняйте направление оси. Более освещенная половина шара сверху? Значит, там сейчас лето. Теперь вращайте мяч, передвиньте его на 90 градусов. Половина, ранее яркая, стала освещенной наравне со второй половиной. Следовательно, здесь наступила осень. Теперь двигайте еще на 90 градусов, наша половина мяча стала затемненной. Здесь теперь зима, лучи лампы попадают на нее только вскользь. Через следующие 90 градусов наша половинка будет освещена чуть ярче, и, вернувшись к прежнему положению, она опять станет самой светлой. Это прошел целый год!
Первопричина всего
Так устроен окружающий мир, смена времен года – это гениальная придумка природы, Вселенной. Именно она обеспечивает равновесие в пространстве, заставляет не только меняться времена года, но и циркулировать воду на планете, извергаться вулканы, перемещаться течения в океане. Все на Земле происходит именно благодаря этому, а именно – силам, обеспечивающим взаимодействие между планетами, а в нашем случае между Землей и Солнцем.
Скажите, как вы провели недавние выходные? Загорали, играли в снежки или шлепали по осенним лужам? А в чем вы выходите на улицу? Каждый наш день зависит от времени года. Зимой - катание на лыжах, летом - купание, осенью - поход за грибами, а весной мы снимаем теплую одежду и радуемся нежному Солнцу. Постараюсь объяснить, .
Год на Земле делится на четыре сезона . Зима - долгие вечера и короткие дни, лето - любимая пора большинства людей, дни самые длинные в году, а солнышко стоит высоко в небе. Есть и так называемые межсезонные - осень и весна . В эти промежутки происходит смена зимы на лето и наоборот. Каждый сезон привносит в природу свои правила:
- зима - время, когда природа «засыпает»;
- весна - период пробуждения и бурного роста;
- лето - время, когда большинство видов флоры и фауны вступают в фазу размножения;
- осень - постепенное увядание, замедление природных механизмов.
Почему происходит смена времен года
Для понимания принципа смены времен, необходимо представить себе нашу планету , и позволить воображению дорисовать траекторию движения Земли в открытом космосе . Земной шар совершает два движения: в течении суток вокруг своей оси , и вокруг нашей звезды - Солнца . Оборот вокруг светила равен 1 году , а траектория имеет форму эллипса .
Нередко можно услышать заблуждение, что смена времен происходит благодаря такой своеобразной орбите, однако это неверно. Главную роль играет угол наклона оси равный 23,5 градусам . Полушарие, находящееся ближе к Солнцу , Южное или Северное , будет получать почти в 3 раза больше тепловой энергии , и, следовательно, там и будет зеленеть лето . На противоположном будет царить зима, во всем своем белоснежном великолепии. Таким образом, если представить себе отсутствие угла наклона оси, то времен года не существовало бы в принципе, а прогревание воздушных масс происходило бы в равной степени.
Что было бы...
Интересный вопрос: что было бы, имей наша планета другой угол наклона оси, или не имей его вовсе ? Включив свое воображение, можно рассмотреть три случая:
- угол наклона равен 0 градусов ;
- угол составляет 45 градусов ;
- угол равен 90 градусов, Земля «на боку» .
Угол наклона равен 0 градусов. Сложись так, мы жили бы в условиях вечной весны или осени, дни были бы равны ночи, и похожи друг на друга как близнецы. На полюсах наблюдалось бы вечное утро, а климат был бы намного мягче.
Угол составляет 45 градусов. В этом случае, умеренного пояса не существовало бы, а холодный пояс примыкал бы к жаркому. В Москве на протяжении всего июня царил бы непрерывный день, а в зимние месяцы стояла бы сплошная ночь. На полюсах, относительно теплое лето, сменялось бы суровой зимой, а ледовые массивы Арктики заметно уменьшились бы в объеме.
Земля «на боку». На полюсах, в течении полугода царил бы день, а при смене на ночь, сумерки длились бы несколько дней. В средних широтах дни увеличивались бы с началом весны, а потом наступил бы день, длившийся несколько суток. Для широты Питера , например, такой день мог бы быть равен 130 суткам . Зимой наоборот - многосуточная темная ночь. В районе экватора день был бы равен ночи.
Полезно1 1 Не очень
Друзья, вы часто спрашиваете, поэтому напоминаем! 😉
Авиабилеты - сравнить цены от всех авиакомпаний и агентств можно !
Отели - не забываем проверять цены от сайтов бронирования! Не переплачивайте. Это !
Аренда авто - тоже агрегация цен от всех прокатчиков, все в одном месте, идем !
Меня, как жителя средней полосы, ничуть не удивляют такие перемены, как холодная зима и теплое лето. Я каждый раз с нетерпением жду прихода нового времени года. Мне нравится наблюдать за тем, как меняется природа, приобретая каждый раз привычный, но все же неповторимый облик.
Почему времена года меняются
Все знают, что из-за вращения Земли вокруг своей оси происходит смена дня и ночи. А вот то, что из-за ее вращения вокруг Солнца происходит смена времен года, представить сложнее.
Здесь нужно знать одну тонкость. Земная ось имеет наклон относительно плоскости орбиты. Он составляет 66,5 градусов. Экватор делит планету на Северное и Южное полушарие.
Находясь в точке афелия (наибольшее расстояние орбиты до Солнца), Земля поворачивается к Солнцу южным полушарием. В этот период оно освещается лучше, а за южным полярным кругом наступает полярный день. В это время во все Южное полушарие приходит лето.
Северное полушарие в большей степени отвернуто от Солнца, поэтому в полярной области наступает полярная ночь, а во всем полушарии - зима.
Через полгода, когда планета приближается к точке перигелия (наименьшее расстояние до Солнца), все меняется с точностью до наоборот. Поэтому времена года в Южном и Северном полушариях не совпадают.
Таким образом, причиной смены времен года являются наклон земной оси и вращение Земли вокруг Солнца.
Какими бывают времена года
Не всегда лето бывает жарким, а зима холодной.
В каждом климатическом поясе сезоны года имеют свои особенности и зависят от перемещения воздушных масс. Это ярко выражено в переходных поясах.
- Летом в субэкваториальный пояс экваториальный воздух приносит влагу, а зима здесь сухая из-за тропических воздушных масс.
- Летом тропический воздух устремляется в субтропики, там устанавливается жара. Зима здесь влажная из-за прихода умеренного воздуха.
- Холодный полярный воздух делает зиму в субполярных широтах суровой. С приходом умеренной воздушной массы наступает короткое прохладное лето.
Если бы земная ось не имела наклона, то у нас бы не менялись зима и лето, а царила бы вечная весна.
Полезно0 0 Не очень
Комментарии0
Зима близко, как мудро говорят в Винтерфелле. Всем нам, в отличие от персонажей Джорджа Мартина, повезло. Зима, да и другие времена года, длятся всего лишь по три месяца. И даже в зимнюю стужу нам не грозит встреча с ожившими мертвецами. И это плюс!
Нас зимой поджидают другие неприятности: холода, заносы и гололедица.
Но что найти проще: дракона или зимнюю обувь, которая не скользит?
На это вопрос ответить слишком сложно, да и ответ скорее всего будет неутешительным, поэтому я перейду к вопросу попроще (и поближе к теме). Почему же времена года сменяют друг друга и длятся именно по три месяца ?
Бесконечный вальс Земли и Солнца
Ну, по правде говоря, "вальсирует" именно наша планета, ведь это она кружится вокруг Солнца .
И в каждый новый отрезок времени (вот вам и время года) угол, под которым мы с вами находимся к Солнцу, меняется. Вот каждому участку земного шара и достается разное количество "солнца" в зависимости от этого угла . Когда лучи светила падают прямо, то тепла и света больше; когда под углом - меньше. Вот откуда берутся сезонные колебания температуры и длины светового дня .
"Другие" времена года
Порой кажется, что сложно найти хоть что-то необычное в столь привычном ежегодном круговороте.
- Декабрь, январь, февраль: Новый год, снеговики, крещенские морозы.
- Март, апрель, май: слякоть, почки, цветы и бабочки.
- Июнь, июль, август: жара, жара, чуть меньше жары.
- Сентябрь, октябрь, ноябрь: учебный год, кленовые листья, первые морозы.
Да и может ли быть по-другому?
Очень даже может!
Совершенно по-разному всё происходит:
- в районе Северного и Южного полюсов ;
- в экваториальном и субэкваториальном поясах;
- в умеренных широтах (где и находится средняя полоса Россия с ее выраженными зимой и летом).
В Арктике и Антарктике всегда холодно, хотя имеются настоящие зима и лето (но позагорать и искупаться там не выйдет даже летом), но большую роль играют ночь и день , которые здесь длятся по полгода.
На экваторе , который пролегает ровно по середине земного шара (угол его отношения к Солнцу практически не меняется), погода до скукоты постоянна - там всегда тепло. Но зато есть деление на два сезона : влажный и сухой.
Кстати говоря, оказывается, существуют не только привычные для нас календарные времена года .
От них немного отличаются астрономические , рубежами которых являются не даты на календаре, а зимнее и летнее солнцестояния , а также осеннее и весеннее равноденствия .
Полезно0 0 Не очень
Комментарии0
А какое ваше любимое время года? Может вы, как и я, больше всего любите весну? Время, когда природа пробуждается, обновляется. Деревья меняют свой облик, возвращаются птицы, дышать становится легче. В воздухе пахнет цветами. Больше всего мне нравится, что люди начинают улыбаться, словно расцветают вместе с почками на деревьях. Спешка сменяется прогулками по паркам. Одежда становится легче и ярче… Возможно, вы больше предпочитаете другой период и у вас наверняка найдутся на это свои причины. А вы задумывались, почему времена года приходят на смену друг друг у?
Весна, лето, осень, зима и снова весна
Ни для кого ни секрет, что у природы есть 4 времени года . Нам они известны еще со школьных времен. В средних широтах северного и южного полушария у разных сезонов есть особо-выраженные характеристики с изменениями в природе:
- Зима: период, когда температура воздуха достигает своей самой низкой отметки. Выпадает снег. Земля не плодоносит, а деревья сбрасывают листву. Природа засыпает.
- Весна: период пробуждения. Начинается оттепель, температура постепенно повышается. Деревья пускают листья и начинают цвести. Появляется зеленая трава и солнце начинает греть своими лучами.
- Лето: время тепла. Температура на градуснике самая высокая в этот период. Радует разнообразие фруктов и овощей. Время отдыха и отпусков.
- Осень: листва меняет краски и начинает опадать. Увеличивается количество дождей, а ветра становятся более холодными. Природа постепенно готовится ко сну.
Земля не стоит на месте
Почему же времена года меняются ? Все дело в том, что Земля не стоит на месте . Помимо того, что она совершает вращения вокруг своей оси, она также движется вокруг Солнца. Траектория движения имеет форму эллипса – немного сплющенного по бокам круга. Таким образом в разные временные промежутки наша планета находится на разном расстоянии относительно Солнца . Когда Земля приближается к нему ближе всего – наступает лето, а когда отдаляется – зима.
Времена года в разных странах
Не на всей поверхности Земли времена года проявляются одинаково. Например, в экваториальной зоне практически всегда по-летнему тепло. Отличаются смены сезонов лишь количеством осадков. На полюсах – ситуация противоположная. Там всегда зима , холод и обилие снега. Это также происходит из-за вращения Земли. Некоторые страны всегда находятся отдаленно от Солнца, и его тепло не достигает поверхности.
Полезно0 0 Не очень
Комментарии0
Я живу в пригороде, дорога к офису для меня начинается в семь часов утра, а заканчивается в девять. Сами понимаете, столица. Общественный транспорт утром просто переполнен. Но этой зимой произошло самое страшное: начальник накричал на меня и не в шутку пообещал оформить соответствующие документы, которые подтвердят факт моего увольнение. Обидно было до слёз, ведь я опоздала на работу не по своей воли!
Помешала стихия. Снегопад и град «застали» маршрутное такси на полпути. После напряженного дня, я всерьёз задумалась над вопросом: почему мы вынуждены терпеть перепады температур четыре раза год. Спешу озвучить вам свои выводы.
Почему происходит смена времен года
Жителям, которые переносят четыре поры года, очень не повезло. Гардероб смени, образ тоже, консервацией на зиму запасись. Как бы там не было, но после жаркого лета приходит степенная осень, и так по кругу потому что:
- Солнце переходит из южного полушария в северное .
- Солнце переходит из северного полушария в южное .
- Земля вращается по отношению к солнцу постоянно.
- Происходят процессы в космосе . Положение земли к солнцу меняется в течение года.
Существует масса заблуждений , которые внушают нам с детства. Например, что погода зависит от расстояния Земли к Солнцу. На самом деле, ближе всего Земля к солнцу (достигла перигелия) в феврале . Вспоминайте, было ли вам очень жарко , когда пришел третий месяц зимы?
Как смена времен года влияет на человека
«Голова болит на погоду» - хотя бы раз вы слышали подобное выражение. Особенно от пожилых людей. Это не выдумки, каждый человек метеозависим . Смена погоды или ближайшие перемены климата каждый чувствует на себе. Появляется плохое состояние здоровья, потому что меняется геомагнитный фон Земли . А солнышко проявляет свою активность. Состояние здоровья меняется и проявляются следующие симптомы :
- повышенное артериальное давление ;
- головная боль ;
- перемены настроения ;
- раздражительность ;
- сонливость или наоборот - бессонница ;
- наблюдаются изменения в гормональном фоне.
Организм особенно уязвимым осенью и весной . Но не стоит всё списывать на капризы погоды. Стоит посетить кабинет врача.
Полезно0 0 Не очень
Комментарии0
Изучать природу, нас окружающую, конечно же, очень и очень интересно. Смена времен года наблюдается на протяжении всей истории существования человечества, с моей точки зрения, углубиться в данный вопрос будет весьма увлекательно. Давайте для начала расскажу про тот аспект, что далеко не во всех точках Земли осень, весна, зима и лето протекают синхронно , например, в странах Южного полушария теплая пора наступает в конце декабря, что удивительно, не правда ли? Мы привыкли к тому, что этот месяц готовит нас к холодному, снежному, но такому ожидаемому празднику - Новому году. Кроме того, в некоторых регионах вообще отсутствуют привычные нам времена года, там они делятся на дождливые и засушливые , преимущественно, такая ситуация имеется в тропических местах обитания.
Почему происходит смена времен года
Чтобы четко обозначить картину смены времен года, сначала расскажу, что именно оказывает влияние на этот процесс:
- Эклиптика.
- Наклон оси вращения.
- Эллиптичность орбиты.
В целом, погода на нашей планете связана с циклом обращения ее вокруг центрального объекта системы - Солнца. Таким образом, в момент наступления весеннего равноденствия, люди Северного полушария встречают весну, а жители Южного радуются началу осени.
Причины климатических изменений
Климатические перемены напрямую связаны с тем, как в конкретный момент позиционирует себя Земля в космическом пространстве. Если северная ее часть находится ближе к Солнцу из-за наклонности оси, туда попадает больше света и тепла, соответственно, южная часть замерзает, спустя пол года ситуация изменяется на противоположную (см. изображение).
В этой связи интересно также упомянуть об экваторе . Вдоль этой условной линии сечения всегда жарко и царствует прекрасный климат, но почему так? В принципе, здесь нет ничего сложного, я постараюсь объяснить максимально доступно. Экватор проходит четко по середине между Северным и Южным полушариями, а значит, вне зависимости от расположения Земли, ее вращения вокруг своей оси и по орбите, он всегда обогревается Солнцем равномерно
Моё любимое время года - зима. Это не связано с тёплой одеждой, под которой можно спрятать недостатки фигуры.
Просто так совпало, что перед Новым Годом я познакомилась со своим мужем. Началась зимняя сказка: подарочно-конфетный период. После чего наступила жестокая реальность, я погрузилась в быт. Теперь воспитываю доченьку, которая не устает задавать мне вопросы. Очередной раз, когда я взяла курточку, чтобы идти гулять она спросила у меня: «почему на улице холодно, а когда мы едем к бабушке там жарко?» Пришлось освежить свои знания по географии, и открыть пыльную энциклопедию.
Почему происходит смена времен года: версии
В Средневековье люди стали уделять внимание этому вопросу. Нашли объяснение, почему после холода, снега природа постепенно просыпается и солнце светить ярко. Они толковали природные явления очень просто: высшие силы гневаются, а потом относятся снисходительно к людям.
Хорошую погоду принимали, как благодать. Потому что она приносила богатый урожай. Научное объяснение смены времен года не подтверждает смешную версию наших предков, которые были далеки от астрономии и географии. Времена года меняются в строгой очередности потому что:
- наша планета постоянно находится в движении , на протяжении года она обходит Солнце.
- Солнце достигает самой нижней точки на эклиптике начинается зима.
- Солнце переходит из южного полушария в северное - наступает день весеннего равноденствия (приходит настоящая весна).
- Солнце достигает самой высокой северной точки - астрономическое лето .
- Солнце пересекает небесный экватор сверху вниз и начинается осень.
Вышеперечисленные утверждения, обоснованы исследованиями, а значит - самой наукой. Но, в космосе происходят процессы, которые невозможно отследить, а тем более остановить . Поэтому, зима исчезнет (через 150 лет), на смену ей придет ещё одна весна..
Кто придумал времена года: тайна раскрыта
Название времен года начали придумывать древние римляне.
Они руководствовались своими наблюдениями. А календарный год начинался весной. Потому что это было время пробуждения от сна. Месяцы не имели названия, а были пронумерованы. Позже появился юлианский календарь. Потом, римским аббатом Дионисием Малым придумал современную систему летосчисления.
Для человека смена времен года - причина обновить гардероб. А для меня смена сезона служит поводом уйти на больничный.
Полезно0 0 Не очень
Инструкция
Как известно, Земля постоянно совершает два разных движения – вокруг собственной оси с периодом обращения 24 часа, и вокруг Солнца по эллиптической орбите, с цикличностью 1 год. Первое обеспечивает смену дня и ночи, второе – смену времен года. То, что орбита Земли имеет форму эллипса и она в своем годичном движении периодически оказывается на разных расстояниях от Солнца – от 147,1 в перигелии до 152,1 млн.км в афелии - на смену холодных и теплых периодов практически не влияет. В результате этой разницы Земля получает дополнительно всего лишь 7% солнечного тепла.
Ключевое значение имеет угол наклона оси планеты к плоскости эклиптики. Земная ось – это воображаемая линия, проходящая через центр планеты и ее полюса. Именно вокруг нее и происходит суточное вращение. Эклиптика – плоскость, в которой лежит орбита планеты. Если бы земная ось была перпендикулярна к плоскости эклиптики, смены времен года на планете не происходило бы. Их бы просто не существовало. Земная ось находится под углом 66,5° к плоскости эклиптики и отклонена от ее оси на угол 23,5°. Такое положение планета сохраняет постоянно, ее ось всегда «глядит» на Полярную звезду.
В результате движения Земли по орбите ее Северное и Южное полушария поочередно оказываются наклонены в сторону Солнца. Полушарие, находящееся ближе к Солнцу получает в 3 раза больше тепла и света, чем противоположное - в это время зима там лето.
Земля продолжает свое движение по орбите, сохраняя угол наклона оси, и положение дел меняется. Теперь другое полушарие наклонено к Солнцу и получает больше тепла и света. Наступает лето.
Но разница расстояний до Солнца тоже оказывает некоторое влияние на земной климат. Южное полушарие оказывается ближе к Солнцу в момент прохождения Землей перигелия - ближайшей к Солнцу точки на орбите планеты. Поэтому Южное полушарие несколько теплее Северного. В свою очередь Северное полушарие наклонено к Солнцу в афелии - самой дальней точке орбиты. Несмотря на то, что в это время в Северном полушарии лето, температура там ниже, в Южном.
В своем движении по орбите, 2 раза в год Земля находится в таком положении, когда солнечные лучи практически перпендикулярны ее поверхности и оси вращения. 21 марта и 23 сентября - дни весеннего и осеннего равноденствия, когда день и ночь практически равны по продолжительности. В это время Земля пересекает небесный экватор, и переходит из Северного полушария в Южное или наоборот. Именно на дни равноденствия приходится астрономическая смена времен года.
Моменты равноденствия ежегодно смещаются относительно начала суток. В обычный год оно наступает позже на 5 часов 48 минут 46 секунд относительно предыдущего года. В високосный - раньше на 18 часов 11 минут 14 секунд. Именно поэтому равноденствие иногда приходится не на указанные дни, а на соседние с ними календарные даты.
Почему зимой холодно, а летом тепло? Удивительно, но многие люди, даже взрослые, умные и образованные, не знают ответа на этот вопрос. Из-за движения Земли вокруг Солнца - конечно, но почему именно? Самый частый - неправильный - ответ такой: потому что зимой Земля дальше от Солнца, чем летом. Однако это не может быть объяснением: ведь в южном полушарии времена года меняются местами, в январе там жарко, а в июле - холодно! На самом деле Земля действительно движется вокруг Солнца не совсем по кругу, но всё ровно наоборот: когда у нас лето, Земля дальше от Солнца, а когда зима - ближе!
Между прочим, лето и зима к тому же бывают не везде. А где бывают, там проходят по-разному. Оказывается, важно не только то, что мы вертимся вокруг Солнца, но и то, как мы при этом крутимся вокруг собственной оси! Чтобы разобраться во всём этом, давайте решим несколько задачек, причём для начала попутешествуем по другим планетам и только потом уж вернёмся на Землю.
Как всегда, решить что-то самостоятельно куда полезнее, чем прочитать чужое решение, поэтому постарайтесь сами разобраться в каждой задаче. А уже если не получится, мы вам поможем. Вам может пригодиться мячик (а ещё лучше - глобус) и настольная лампа (лучше всего подошла бы лампочка без абажура). На мячике нужно нарисовать полюса и экватор - большой круг посередине между полюсами. Это будет планета; лампа будет Солнцем. Если лампочки нет, её можно заменить собственной головой: какую часть планеты вы видите - та освещается солнцем, там день; а какую не видите - там ночь. Ещё можно слепить пластилиновый шарик с двумя ручками-спичками, это будет местный житель. Воображаемых жителей планет (которых, увы, нигде, кроме Земли, не существует) будем называть человечками . Время, за которое планета делает оборот вокруг Солнца (оно у всех планет разное!), будем называть местным годом , а время, за которое планета оборачивается вокруг оси, - сутками .
Юпитер
У этой планеты ось вращения почти точно перпендикулярна плоскости, в которой она обращается вокруг Солнца. То есть если ваше Солнце лежит на столе, а ваш Юпитер ползёт по столу вокруг него, то один из полюсов Юпитера всегда направлен строго вверх - пусть это будет северный полюс. И ползёт Юпитер не просто так, а быстро крутясь вокруг своей (вертикальной) оси (рис. 1). На всякий случай уточним сразу ещё одну подробность: все планеты движутся вокруг Солнца против часовой стрелки (если смотреть с Полярной звезды) и почти все вертятся вокруг оси в ту же сторону.
Вводное упражнение. Найдите на вашем Юпитере место, где Солнце в данный момент находится в зените, то есть ровно над головой. А теперь найдите все такие места, где оно на горизонте (подсказка : эти точки на поверхности планеты образуют большой круг). В каких точках Юпитера сейчас происходит восход Солнца, а в каких - закат (потом сравните с рисунком 2 на следующей странице)? Поставьте человечка на широте примерно 45° (приблизительно посередине между северным полюсом и экватором), пусть он одну руку поднимет вверх, а другую вытянет на север. Поворачивайте планету (не наклоняя ось!) до тех пор, пока Солнце не окажется для вашего человечка как можно выше над горизонтом; у него наступил полдень. С какой стороны от него сейчас Солнце - на юге, на севере, на востоке? А что скажет об этом такой же человечек, живущий в южном полушарии?
Задача Ю1 . Представьте себе существо, живущее на экваторе Юпитера. Проследите, как для него движется по небу Солнце в течение суток. В какой стороне света (и даже точнее - в какой именно точке) оно восходит? Заходит? В каком месте неба это существо видит Солнце в полдень? Если бы оно, как древние люди, считало, что небо - твёрдая поверхность (сфера), по которой движутся светила, то как бы оно нарисовало наблюдаемую траекторию Солнца на этой поверхности?
Подвиньте теперь Юпитер по его орбите вокруг Солнца - пусть пройдёт, скажем, четверть юпитерианского года. Изменится ли что-нибудь у нашего человечка?
Задача Ю2 . Ответьте на те же вопросы, что в задаче Ю1, для человечка, живущего на северном полюсе.
На любой планете, как мы увидим дальше, могут быть такие места, где Солнце хоть когда-нибудь в течение года бывает в зените. Область, включающая в себя все такие места, называется тропической зоной . А бывают такие места, в которых хотя бы одни сутки в году Солнце не опускается под горизонт - то есть хотя бы на одни сутки в году наступает полярный день. Область, где бывает полярный день, называется полярной зоной (а её граница - полярным кругом ; там Солнце один раз в году касается горизонта, не опускаясь под него). Между прочим, там, где бывает полярный день, бывает и полярная ночь: скоро вы в этом убедитесь.
Задача Ю3 . Разберитесь, где на Юпитере тропическая и полярная зоны.
И, наконец, последняя задача про Юпитер.
Задача Ю4 . Попробуйте разобраться, как живётся человечку, находящемуся посередине между экватором и полюсом - на широте 45°. В каком месте горизонта восходит у него Солнце? Как оно движется дальше? На какую максимальную высоту поднимается?
Решения задач про Юпитер
Обратите внимание, что в задачах про Юпитер нигде не обсуждаются времена года. Их на Юпитере нет! При движении планеты вокруг Солнца для «местных жителей» ничего не меняется, каждый день у них происходит одно и то же.
(Ю1) Человечек, живущий на экваторе, видит восход Солнца точно на востоке (проверьте это, вытянув одну его руку на север, а другую на восток), потом Солнце поднимается прямо вверх и в полдень оказывается в зените, то есть прямо над головой. Дальше оно продолжает двигаться по тому же большому кругу, а ещё через четверть суток садится строго на западе. Ночь длится ровно половину суток. Весь год - одно и то же!
(Ю2) У человечка на полюсе жизнь ещё более однообразна. Солнце у него всё время на горизонте! Не рассвет, не закат - вечные полярные сумерки. Однако Солнце не стоит на месте - оно движется опять-таки по большому кругу, оставаясь всё время на горизонте. В этом можно убедиться, вытянув руку человечка в какую-нибудь сторону и вращая планету вокруг оси.
(Ю3) Мы уже видели, что у жителей экватора Солнце каждый день проходит через зенит. И только у них: чем севернее живёт человечек, тем меньше у него полуденная высота Солнца (и тем меньше оно нагревает поверхность планеты). См. рис. 3.
Поэтому тропическая зона на этой планете - это экватор. А полярная зона - и вовсе две точки: Солнце не опускается под горизонт только на полюсах (рис. 4).
(Ю4) Солнце у всех «наблюдателей» восходит ровно на востоке, а садится на западе. В течение дня оно движется по большому кругу, но круг этот наклонён к плоскости горизонта тем сильнее, чем меньше широта (рис. 5). Если широта 45°, то и Солнце поднимется над горизонтом на 90°−45° = 45°. В течение всего года Солнце движется каждый день по одному и тому же кругу.
Разобрались с Юпитером? Полетели теперь на другую планету!
Уран
Эта планета «ходит, лёжа на боку» - ось её вращения лежит ровно в плоскости её орбитального движения вокруг Солнца (рис. 6). Очень важно, что, как и всякий хорошо закрученный волчок, планеты ни за что не хотят менять направление своего вращения, и ось Урана «смотрит» всегда в одну и ту же сторону - на одну и ту же далёкую звезду! (А не поворачивается всё время к Солнцу, как можно было бы подумать.) Имея уже некоторый опыт изучения Юпитера, давайте исследуем эту планету. Обратите внимание, что теперь ситуация для каждого жителя планеты меняется в течение года! При решении задач рисуйте побольше рисунков, выбирайте удобный ракурс: иногда больше подходит вид сверху, иногда - сбоку.
Задача У1. Найдите (и нарисуйте) полярные и тропические зоны Урана. Обратите внимание, что нужное условие должно выполняться хотя бы раз в году.
Задача У2 . Начнём на этот раз с жителя полюса. Разберитесь, как у него меняется освещённость в течение года. Когда (в каком месте орбиты) у него лето, когда зима? Бывают ли дни, когда Солнце в зените - и сколько в году таких дней? Бывает ли полярный день и полярная ночь, и если да, то сколько времени (какую часть года) они длятся? Раскрасьте на орбите планеты (вид сверху или сверху-сбоку) соответствующие точки и области.
Задача У3. Те же вопросы для жителя экватора.
Задача У4 . Те же вопросы для жителя «тамошней Венеции» - на широте 45°.
И, наконец, самая сложная
Задача У5. Для каждого из героев задач У2–У4 нарисуйте (приблизительно) видимый путь Солнца на небе в течение года: для жителя Юпитера Солнце весь год крутится по одной и той же окружности. А здесь? Подсказка : бывает ли день, когда Солнце не движется?
Решения задач про Уран
(У1) Напомним, что тропики - это места, где Солнце бывает в зените. А это случается в любой точке Урана два раза в год, и только на полюсах - один раз в год (рис. 7).
Так что тропическая зона - везде, а её границы - тропики - на полюсах! Полярные зоны - тоже везде, потому что, например, в дни, когда ось планеты смотрит прямо на Солнце (слева и справа на рисунке 8), на половине планеты - полярный день, а на другой половине - полярная ночь. Только на экваторе Урана в эти дни - полярные сумерки: Солнце на горизонте; настоящего полярного дня или ночи на экваторе не бывает.
(У2) На полюсе полгода длится полярный день - Солнце не заходит, а описывает в течение суток круг практически на одной и той же высоте. Если бы Уран не был так далеко от Солнца, там в это время было бы очень жарко: в середине полярного дня Солнце стоит в зените! Причём когда на одном полюсе полярный день, на другом - полярная ночь (на рисунке 8 - «лето» и «зима»). Потом, после коротких полярных сумерек, наступает полярная ночь, которая тоже длится полгода.
(У3) Для жителей экватора Солнце проходит через зенит как раз тогда, когда на полюсах сумерки (верхнее и нижнее положения планеты на рисунке). Зато в полночь Солнце ровно «под ногами». А спустя четверть года (на рисунке - положения планеты слева и справа) оно весь день на горизонте - но не движется по кругу, как было на полюсе Юпитера, а стоит на месте! Проверьте это с помощью «человечка». Во все остальные сутки день и ночь на экваторе длятся поровну.
(У4) У «венецианцев» дни, когда Солнце в зените, отстоят друг от друга на четверть года (эти дни соответствуют положениям планеты, показанным на рисунке 8 красными линиями).
В те же дни Солнце касается горизонта, не опускаясь под него - а между ними всё лето (четверть года) длится полярный день. В середине лета Солнце не заходит, но и не поднимается так высоко. День, когда ось планеты смотрит точно на Солнце, на Уране с бо льшим правом, чем у нас, можно назвать солнцестоянием: Солнце в этот день буквально стоит в одной точке. Как мы уже видели, для жителей экватора эта точка - на горизонте, для жителей северного полюса - в зените. Для «венецианцев» Солнце зависает на высоте 45°, причём не на юге, как можно было бы подумать, а на севере. Вообще, летом Солнце у них всё время в северной части неба... Весной и осенью дни и ночи чередуются, как это происходит у нас. А зимой полярная ночь, которая, как и полярный день, длится четверть года.
Поскольку почти на всей планете долгие полярные дни и полярные ночи, на Уране самая скучная во всей Солнечной системе погода. Большие участки атмосферы прогреваются и остывают равномерно: ни перепадов температуры и давления, ни сильных ветров...
Не то что на Нептуне, хоть он и в полтора раза дальше от Солнца. Интересные для астрономов ураганы и циклоны бывают на Уране только весной и осенью, когда день чередуется с ночью «нормальным» образом.
(У5) Замечательно, что для всех человечков на планете видимый путь Солнца - одна и та же кривая, только смотрят они на неё под разными углами, так же как на Юпитере большой круг, по которому движется Солнце, был наклонён к горизонту для каждого наблюдателя по-своему. Начнём с северного полюса. В день солнцестояния (слева на рисунке 8) Солнце стоит в зените, потом начинает постепенно спускаться по спирали, делая каждые сутки один почти горизонтальный виток. Круги, описываемые Солнцем, всё ниже и всё шире; через четверть года очередной виток проходит уже по горизонту, и дальше в течение полугода спираль продолжается «под землёй». Солнце доходит до низшей точки - ровно под ногами - и возвращается обратно к горизонту, а затем - к зениту.
На экваторе всё ровно так же, только вся эта спираль «лежит на боку». Так что, если бы кто-то вздумал, живя на экваторе, весь год наблюдать Солнце лёжа (головой на север), причём отмечал бы положение Солнца не только над, но и под горизонтом - у него получилась бы ровно та же картинка, что и на северном полюсе.
Теперь уже совсем легко догадаться, как выглядит годовое движение Солнца на любой широте (рис. 9).
Теперь мы временно покидаем Солнечную систему, потому что в ней нет нужной нам сейчас планеты.
Планета Дзета - «золотая середина»
Эта воображаемая планета - «среднее» между Юпитером и Ураном. Ось её вращения наклонена к плоскости орбиты под углом 45° (рис. 10).
Задача Д1 . Как на этой планете выглядят полярные и тропические зоны?
Задача Д2 . Как в течение года движется Солнце для наблюдателя на полюсе? на экваторе? в «Венеции»? Бывает ли оно в зените, и если да, то когда? Каждые ли сутки опускается под горизонт, и если нет, то сколько времени длится полярный день?
Задача Д3 . Для каждого из этих мест нарисуйте видимый годовой путь Солнца на небе.
Решения задач про планету Дзету
(Д1) На Юпитере тропической зоной был один только экватор, на Уране - вся планета. Здесь - промежуточная ситуация: самые северные точки, в которых Солнце можно увидеть в зените, имеют широту 45°, то есть находятся ровно посередине между экватором и северным полюсом. На всей этой окружности (параллели) самый жаркий день наступает, когда направление оси планеты ближе всего к направлению на Солнце (рис. 11).
Этот же день и самый длинный: как видно из той же картинки, Солнце в полдень достигает зенита, а в полночь касается горизонта; стоит чуть-чуть сместиться к полюсу - и в этот день Солнце не сядет, но и до зенита не поднимется. Через полгода та же ситуация повторяется в южном полушарии. Итак, полярные зоны - это «шапки» вокруг обоих полюсов, а тропические - «пояс» вокруг экватора. Границы того и другого у Дзеты совпадают, это параллели 45° северной и южной широты. Они одновременно и тропики, и полярные круги (рис. 12).
(Д2) На полюсах Солнце по полгода не заходит (на северном полюсе - летом, на южном - зимой), а остальные полгода длится ночь. В течение суток Солнце делает круг, практически не меняя высоты над горизонтом. На максимальной высоте - 45° - оно бывает в середине полярного дня. Этот момент называется солнцестоянием - хотя Солнце, в отличие от Урана, и не стоит на месте. Всего солнцестояний два - одно летнее (когда день на северном полюсе), другое зимнее (когда на южном). А дни, когда ось планеты перпендикулярна направлению на Солнце (планета сверху и снизу на рисунке 10), называются равноденствиями. В эти дни на обоих полюсах - полярные сумерки. Как видно, между каждым равноденствием и солнцестоянием - ровно четверть местного года.
В пределах тропической зоны Солнце бывает в зените 2 раза в год, на экваторе это как раз дни равноденствий. Летом жители экватора видят солнце на севере, а зимой - на юге. На экваторе день всегда равен ночи, а Солнце поднимается от горизонта и опускается к нему строго по вертикали. Жители «Венеции» видят Солнце в зените только раз в год - в летнее солнцестояние. В этот же день оно не заходит, а только касается горизонта. Два раза в год - в дни равноденствий - день бывает равен ночи; полгода он длиннее ночи, полгода - короче. А в день зимнего солнцестояния Солнце не восходит - это самая короткая, но всё-таки полярная ночь.
(Д3) Как и на Уране, видимый годовой путь Солнца - спираль, для жителей разных мест планеты наклонённая по-разному. Но, в отличие от Урана, спираль не заполняет всю сферу. Легко убедиться в этом, рисуя путь Солнца на полюсе: там ось спирали вертикальна и Солнце не поднимается выше 45°.
Теперь уже не составит труда понять, как устроена смена времён года на Земле. На самом деле Земля очень похожа на Дзету, с одной только разницей: ось нашей планеты отклоняется от «вертикали» не на 45°, а всего на 23° над горизонтом. Так что по этому параметру мы чуть ближе к Юпитеру, чем Дзета. Из-за этого спираль у нас у же - больше сплюснута: самые дальние витки спирали отстоят от её середины на 23°. (Если бы кто-то стал «выправлять» нашу ось, приближая её к вертикали, то спираль сплющилась бы в круг, как у Юпитера.) От этого, например, Солнце на полюсах никогда не поднимается выше 23° над горизонтом. «Наклоняя» спираль, можно убедиться, что тропическая зона тоже у же, чем на Дзете, - широта тропиков у нас опять те же 23°. И на те же 23° отстоят от полюсов полярные круги. Например, Москва в промежуточной области между теми и другими: ни полярных ночей, ни Солнца в зените в Москве не бывает.
Напоследок для тех, кому понравилось путешествовать по планетам, добавим ещё несколько задач.
Художник Анна Горлач
