почему зимой холодно, а летом тепло? и получил лучший ответ
Ответ от Облом[гуру]
иза того что земля круглая и вертиться по оси вокруг солнца корочь почитай учебник
Ответ от Василек
[гуру]
Летом тепло, потому что все ходят легко одетые, некоторые в одних стрингах, от этого воздух нагревается, а зимой наоборот - понадевают шубы и воздуху неоткуда набраться тепла, вот и холодно становится...
Ответ от ***
[гуру]
Всё дело в том, что существует 4 времени года и их смена обусловлена вращением планеты Земля вокруг Солнца. Происходит это за 365(366) дней, однако при этом Земля ещё и умудряется каждые 24 часа делать оборот вокруг своей оси. Так сменяются сутки.
Если бы ось Земли (воображаемая линия от Северного к Южному полюсу) располагалась под прямым углом к орбите Земли вокруг Солнца, у нас не было бы времен года, а все дни были бы одинаковыми. Но ось Земли наклонена.
Дело в том, что на Землю действуют различные силы. Во-первых, это притяжение Солнца, во-вторых, притяжение Луны, в третьих, вращение самой Земли. В результате Земля вращается вокруг Солнца в наклонном положении. Это положение сохраняется круглый год, поэтому ось Земли всегда направлена в одну точку - на Полярную звезду.
Это означает, что часть года Северный полюс повернут к Солнцу, а вторую часть скрыт от него. Из-за этого наклона прямые лучи Солнца иногда освещают участок поверхности Земли к северу от экватора, иногда - на экваторе, иногда - к югу от экватора. Это различное воздействие прямых солнечных лучей на участки земной поверхности и вызывает смену сезонов в различных районах земного шара.
То есть зима наступает в Южном полушарии, если прямые солнечные лучи попадают на Северное и наоборот. Во время зимы солнце освещает оба полушария, однако часть лучей – рассеянные, поэтому они не способны прогревать полушарие в такой же степени. Это и обуславливает холод в зимнее время.
Не странно ли: когда в северном полушарии царит зима, Земля находится ближе к Солнцу на 4 500 000 км, чем когда там лето.
Дело в том, что в данном случае погоду определяет не расстояние от нашей планеты до Солнца, а наклон земной оси по отношению к плоскости земной орбиты. Угол этого наклона составляет 23,5 градуса.
Земля вращается вокруг солнца таким образом, что ее ось всегда направлена в сторону Полярной звезды. Поэтому одну половину года Северный полюс земли наклоняется к Солнцу, а всю другую - отклоняется от него. В первом случае в Северном полушарии царит лето, во втором - зима. В Южном, разумеется, все обстоит наоборот.
Погода в том или ином регионе земли зависит от угла, под которым солнечные лучи падают на данный участок земной поверхности. Зимой низкое солнце освещает землю скользящими лучами, а летом они падают отвесно. Скользящие лучи меньше нагревают поверхность Земли по двум причинам. Во-первых, потому что одно и то же количество тепла зимой распределяется на большей площади, чем летом. Во-вторых, в этом случае лучи проходят через более толстый слой воздуха земной атмосферы, что ведет к большим потерям их тепловой энергии.
Климат определяется не только количеством тепла, поступающий в тот или иной участок поверхности Земли от Солнца, но и другими факторами. Например, на просторах морей и в прилегающих к ним районах изменения температуры со сменой времен года не столь велики. Напротив, в глубине материков разница между температурой зимой и летом куда значительней. Это происходит в силу того, что земля остывает и нагревается гораздо быстрее, чем вода. Другим фактором, влияющим на погоду, является разность высот над уровнем моря. С увеличением высоты уменьшается плотность воздуха, а следовательно и его способность удерживать тепло. В результате в горных районах климат намного холодней, чем на равнине.
(краткий правильный ответ: потому что земная ось наклонена, и поэтому на одно из полушарий попадает гораздо больше света, чем на другое, и они плавно меняются местами через полгода)
Как-то раз мне задали этот вопрос на собеседовании (на программиста).
Несмотря на то, что учился на физфаке МГУ, ответа я не знал.
Так и сказал: "ммм... не знаю". Все ещё удивились, типа, никто до меня так не отвечал.
Вроде меня туда не взяли, или не писали потом, хз, давным-давно это было.
Пришёл домой, начал гуглить, изучать, и открыл для себя ответ на этот с виду простой, а на деле - просто замечательный и гениальный по своей простоте вопрос.
Выяснилось, что им можно весело тестировать людей: наблюдать за тем, как человек будет себя вести, когда задашь ему этот вопрос, причём на публике, чтобы остальные слышали, но не имели возможности вмешиваться.
Давно известно, что логика не работает у человека: каждый лишь подгоняет и тасует факты так, чтобы на выходе состряпать те ответы, решения и выводы, которые лучше всего подойдут ему самому, и не будут вызывать у него когнитивных диссонансов о том, что он не прав, что он плохой, что он слаб, что он ошибся, что его обманули, что он заблуждался, и тому подобное.
И убедительность речи окружающие воспринимают почти полностью на эмоциях, а не на фактах: без разницы, какую ахинею будет нести выступающий, если при этом он будет смотреться адекватным и "респектабельным", желательно с ворохом санов типа "Академик Такой-то Академии" или "Заслуженный Министр Того-то", и если будет казаться "уверенным в своих словах", и говорить в стиле "я принёс вам истину, уверуйте", если будет говорить напористо, и затмевать своей харизмой оппонентов, нейтрализуя их контраргументы всем известными риторическими приёмчиками и трюками типа аллегории, гиперболизации, перевода темы, перехода на личности, и тому подобными - тысячи их.
Итак, задаёшь человеку, такой, вопрос: "Василий, а вот как ты думаешь, почему есть лето и зима?".
Сначала человек обычно полностью уверен, что он знает ответ на этот вопрос, и начинает отвечать: "Ну как?! Что значит почему?! Это все знают: конечно же потому что ось Земли наклонена!".
В принципе, в этом ответе уже есть вся соль - слова "это все знают".
Тут работает классическая система школьной дрессировки: Маша "знает" ответ на вопрос, Маша получает пятёрку. На самом деле школа - это такой же религиозный зомбирующий институт, как и какая-нибудь церковно-приходская духовная семинария в средних веках.
Человек просто не так воспринимает вопрос.
Вместо "А знаешь, почему Что-то Такое-то?" он слышит "А вот не знаешь, как там нам обычно говорят, почему Что-то Такое-то?".
То есть, за реальное положение вещей человек принимает ту виртуальную реальность, которую ему навязало общество, и при этом свято в неё верит, и любое сомнение в ней автоматически (общество выработало этот рефлекс) считает ересью.
Очень смешно со стороны выглядит, например, когда у человека в голове полно заблуждений, которые он не ставит под сомнение, и свято в них верит, а когда попытаешься ему объяснить что-нибудь выходящее за рамки, или что-нибудь, оспаривающее его убеждения, то человек, в особо запущенных случаях, сразу начинает требовать "фактов", и не хочет ни слушать, ни тем более верить. Недаром говорят, что самый лучший раб - это тот, который полностью уверен в том, что он не является рабом. А если человек при этом попадётся невысоким в уровне развития (есть и такие люди, посмотрите хотя бы на сегодняшнюю сумасшедшую фашистскую Украину), то он и вовсе начнёт нападать на вас, давить, агрессивно и ревностно защищая собственную виртуальную реальность от уничтожения. Для аналогии, представьте себе раба, который уверен в том, что он свободен, и при этом ещё ревностно защищает своего хозяина-поработителя.
Это, конечно, не вина человека: люди так устроены, это их природа, и ничего постыдного в этом нету. И никто от такого не застрахован.
Возвращаясь к заданному вами вопросу, самое веселье начинается, когда вы отвечаете собеседнику, что он не может выстроить нормальную логическую цепочку от мантры от "наклоненной оси" до ответа на заданный вопрос, и что он, таким образом, не знает ответа на этот вопрос.
По реакции можно выносить суждения о самом человеке: поведёт ли он себя агрессивно в ответ, уйдёт ли в глухую оборону, недосягаемую для логики, и т.п. В особо сложных и редких случаях, после раскрытия вами правильного ответа, человек настолько боится быть неправым, что идёт на самообман, и уверяет как вас, так и самого себя, что он так с самого начала и говорил.
Страх ошибки запрограммирован в природе человека в качестве защиты, необходимой на ранних этапах развития сознания, но при этом он также является одним из основных факторов, сдерживающих развитие человека после прохождения начального этапа развития.
По поводу ответа на сам вопрос...
По интуиции, конечно, можно предположить (и принять на веру ту лапшу, которую всем где-то вешают на уши), что потому что один полюс из-за наклона Земли всегда находится дальше от Солнца, чем другой, и потому в одном полушарии лето, а в другом - зима.
И некоторые люди уверены, что именно это удаление и есть причина зимы и лета.На самом же деле, такое небольшое удаление одного полюса по сравнению с другим не способно обеспечить разности температур (и если вдруг такая разница есть, то она пренебрежительно мала).
Всё дело в том, что то полушарие, которое наклонено вовне, получает один и тот же свет, только под более скользкими углами к поверхности, а то полушарие, которое наклонено внутрь, получает свет под углами, более отвесными к поверхности Земли.
Поэтому на одну единицу площади земной поверхности в холодном полушарии приходится меньшее количество падающих солнечных лучей, чем на такую же единицу площади земной поверхности в жарком полушарии: например, на картинке ниже наглядно видно, что "синяя" часть света, которая приходится на холодное полушарие, почти в два раза меньше "жёлтой" части света, которая приходится на жаркое полушарие - именно поэтому (и ни почему другому) в жарком полушарии в это время года жарко, а в холодном в это время года - холодно.
Если вам знакомо понятие "телесного угла" (тот же геометрический двумерный угол, только расширенный на понятие трёхмерного пространства - получается такой как бы конус)
Если среди вас есть астрономы, которым нужны математические формулы, то вы можете их найти на этой странице : в разделе "интенсивность" сразу даётся формула, связывающая интенсивность излучения и телесный угол к площадке. Вот вам формула, для придания моей речи напыщенности и официозности, и для повышения "убедительности" моих рассуждений
Для опровержения заблуждения о том, что зима и лето есть, потому что одно полушарие из-за наклона получается чуть дальше другого, можете придумать какие-нибудь наглядные и очевидные опровержения в стиле "парадоксов".
Например, какова орбита Земли вокруг Солнца? Ваш собеседник, конечно же, ответит, что, естественно, эллипсоидная. И нарисует на бумаге эллипс, такой вытянутый. Где же находится Солнце внутри этого эллипса? Ваш собеседник, вероятно, скажет, что в центре (интуитивный ответ, так в детских книжках нам всем рисовали). Переспросите, точно ли оно находится именно там. Если он уверен, то заметьте, что, вообще-то, не в центре, а в одном из фокусов эллипса . Если эллипс нарисован сильно вытянутым, то Солнце будет сильно смещено в одну из сторон. Ок, если орбита Земли - это нарисованный вытянутый эллипс, и малая разница в расстояниях до каждого полушария из-за наклона оси вращения Земли так сильно влияла бы на температуру, то почему, когда мы проходим те две точки эллипса, которые ближе всего к Солнцу, всё живое на Земле не сгорает?
На самом деле, технически ваш собеседник обронил верную фразу: технически это приближённо эллипс. Хотя на самом деле я бы сказал, что от круга вы его вряд ли отличите, потому что эксцентриситет этого эллипса 0,0167, и наибольший его диаметр составляет 149,60 миллионов километров, а наименьший - 149,58 миллионов километров, то есть разница диаметров - всего около 20 тысяч километров, то есть чуть больше одной десятой процента.
Теперь можно прикопаться к разнице расстояний от Солнца до Земли летом и зимой (см. картинку). Спросите вашего собеседника, что если его теория верна, то почему в июле, то есть когда в нашем полушарии лето, Земля находится дальше от Солнца, а в январе, когда у нас зима, Земля, наоборот, находится ближе к Солнцу?
Далее, если посчитать: 152 100 000 км - 147 300 000 км =~ 5 000 000 км. Пять миллионов километров - такова разница расстояний от Земли до Солнца летом и зимой. Если ваш собеседник утверждает, что та мизерная разность расстояний, даваемая наклоном Земной оси, влияет как-то на температуру, то давайте посчитаем её - она будет уж точно не больше диаметра Земли, который равен 12 742 км. Теперь сравните расстояние в десять тысяч километров, которое якобы создаёт зиму и лето, и расстояние в пять миллионов километров, которое, в таком случае, заморозило бы всё в вечную мерзлоту или спалило бы всё живое. Десять тысяч километров и пять миллионов километров. Миллионов, Карл!
Вот ещё какая-то ссылка , из энциклопедии для детей.
Смена времен года – привычное явление. Перед наступлением зимы люди утепляют жилье, покупают теплую обувь, одежду для защиты от холодов, заготавливают продукты питания, чтобы лишний раз не выходить в магазин на мороз. Летом же все едут на пляжи, купаются, проводят много времени под вентилятором или кондиционером, стараясь охладиться и избавиться от сильной жары. Попробуем понять, почему зимой холодно, а летом жарко и, в чем причины изменения температуры воздуха.
Все планеты Солнечной системы вращаются вокруг небесного светила и своей оси. Их орбита не круглая, как считают многие, а овальная. По мере движения вокруг Солнца, Земля приближается к нему и отдаляется.
Минимальное расстояние между планетой и небесным светилом называется перигелией, а максимальное – афелией. В первом случае удаленность от Солнца составляет 147 000 000 километров, а во втором – 152 млн км. Когда планета удаляется от небесного светила на максимальную дистанцию, на ней наступает зима и становится холодно.
Во время вращения Земли вокруг Солнца 50% северного полушария наклонено к небесному светилу, а остальные 50% отдалены от него. Через полгода они меняются местами и там, где были низкие температуры, наступает потепление.
Летом теплее, чем зимой, потому что определенные участки Земли максимально приближаются к Солнцу. По мере приближения северного полушария к небесному светилу на него падает большое количество солнечных лучей. День становится продолжительнее, почва быстрее прогревается и накапливает тепло, а температура воздуха резко возрастает.
На скорость наступления жаркой поры года влияет угол падения солнечных лучей. При отдаленном северном полюсе они как бы скользят по поверхности планеты, а при приближенном они падают на Землю под прямым углом. Именно из-за этого почва и водоемы быстро нагреваются, а после высвобождают тепло. Это в сочетании с палящим солнцем создает сильную жару.
Меж тем глубокие слои Земли и океаны не успевают прогреться и остаются холодными. Конфликт горячих и холодных слоев приводит к парниковому эффекту. Пространство между земной корой и термосферой нагревается еще сильнее, из-за чего в некоторых регионах планеты температура воздуха достигает невероятных отметок.
Экватором называется воображаемая линия, разделяющая Землю на две половины – северное и южное полушарие. Она пересекает три океана (Атлантический, Тихий и Индийский) и 13 стран, среди которых:
На экваторе постоянное лето и сильная жара. Это объясняется тем, что в этой области планета получает самое большое количество солнечных лучей во время вращения вокруг своей оси. В отличие от северного полюса, экватор не отдаляется от небесного светила, поэтому холодов на нем не бывает.
Интересно!
На протяжении года температура воды на экваторе не меняется. Она удерживается на уровне 23-37 градусов выше нуля.
Минимальная температура на экваторе – 25°, а максимальная превышает отметку в 40° по Цельсию. Ночью, когда Солнце освещает другую сторону планеты, она снижается примерно на 10 градусов.
Когда на северном полушарии лето, на южном начинается зима. Это обусловлено тем, что оно становится отдаленным от светила и получает меньше солнечных лучей. После, когда ось планеты меняет свое положение, на южном полюсе начинает теплеть, а на северном холодает.
Известно, что наша планета имеет форму шара. Многие дети еще с детства узнают о том, что именно поэтому распределение тепла на нашей планете не равномерное. При этом все мы знаем, что наша планета постоянно вращается вокруг своей оси. Однако все же у многих возникает вопрос, почему же так получается, что не у всех жителей планеты летом становится тепло. Кроме того, непонятным остается тот факт, почему же зимой холодно в одних регионах, в то время как в других стоит неимоверная жара.
Многие не понимают, почему зимой в одной части планеты очень жарко, а в другой холодно. Как мы уже отметили в начале, помимо вращения вокруг Солнца, Земля совершает оборот вокруг своей оси. Когда времена года меняются, угол, который образуется между орбитой и осью, также совершает некоторые изменения. Этот угол равен 23 градусам и совершает незначительные отклонения в течение года.
В северных широтах с наступлением зимы лучи начинают как бы скользить по поверхности северного полушария. Другими словами, Солнце уже не находится по отношению к ним под прямым углом. Именно поэтому температура воздуха начинает падать. Наша страна находится на северном полушарии. Поэтому лето в регионах нашей страны наступает тогда, когда солнечные лучи падают на них под прямым углом.
Между тем, в некоторых регионах России, например в Краснодарском крае, теплая погода стоит почти круглый год. Это связано с тем, что Краснодарский край находится на другой широте.
Что же касается стран, где всегда стоит жара, даже в зимние месяцы, то их случай объясняется близким расположением к экватору. Солнечные лучи постоянно падают на них перпендикулярно. Стоит оговорится, что в странах с резко континентальным климатом погода зависит не от расположения на земном шаре и времени года, а в основном от активности воздушных потоков.
Солнце - это главный источник тепла и единственная звезда нашей Солнечной системы , которая, подобно магниту, притягивает все планеты, спутники, астероиды, кометы и прочих "обитателей" космоса.
Расстояние от Солнца до Земли более 149 миллионов километров. Именно эту удаленность нашей планеты от Солнца принято называть астрономической единицей.
Несмотря на значительное удаление, эта звезда оказывает огромное влияние на нашу планету. В зависимости от положения Солнца на Земле день сменяет ночь, лето приходит на смену зиме, возникают магнитные бури и образуются удивительнейшие полярные сияния . А самое главное - без участия Солнца на Земле невозможен был бы процесс фотосинтеза - основного источника кислорода.
Наша планета движется вокруг небесного источника света и тепла по замкнутой орбите. Этот путь схематично можно представить себе в виде вытянутого эллипса. Само Солнце располагается не в центре эллипса, а несколько в стороне.
Земля то приближается, то удаляется от Солнца, завершая полный оборот по орбите за 365 дней. Ближе всего к светилу наша планета находится в январе. В это время расстояние сокращается до 147 млн.км. Точка земной орбиты , ближе всего расположенная к Солнцу, называется "перигелий".
Чем ближе располагается Земля к Солнцу, тем больше освещается Южный полюс, а в странах южного полушария начинается лето.
Ближе к июлю наша планета максимально удаляется от главной звезды Солнечной системы. В этот период удаленность больше 152 млн.км. Самая далекая от Солнца точка земной орбиты получила название "афелий". Чем дальше земной шар находится от Солнца, тем больше света и тепла получают страны северного полушария. Тогда здесь наступает лето, а, например, в Австралии и Юной Америке господствует зима.
Освещение Земли Солнцем в разное время года напрямую зависит от удаленности нашей планеты в данный промежуток времени и от того, каким "боком" повернута Земля в этот момент к Солнцу.
Важнейший фактор, влияющий на смену времен года - земная ось . Наша планета, вращаясь вокруг Солнца, успевает в то же время поворачиваться вокруг собственной воображаемой оси. Эта ось расположена под углом в 23,5 градуса к небесному светилу и всегда оказывается направленной на Полярную звезду . Полный оборот вокруг земной оси занимает 24 часа. Осевое вращение обеспечивает также смену дня и ночи.
Кстати, если бы этого отклонения не было, то времена года не сменяли бы друг друга, а оставались постоянными. То есть, где-то царило бы постоянное лето, в других районах была постоянная весна, третья часть земли вечно бы поливалась осенними дождями.
Под прямыми лучами Солнца всегда оказывается земной экватор. Солнечные лучи, падающие отвесно, приносят больше света и тепла, они не рассеиваются в атмосфере. Поэтому жители стран, расположенных на экваторе, никогда не знают холода.
Полюса земного шара попеременно оказываются в лучах Солнца. Поэтому на полюсах полгода длится день, а полгода - ночь. Когда освещенным оказывается Северный полюс , то в северном полушарии наступает весна, сменяющая летом.
В следующие полгода картина меняется. К Солнцу оказывается обращенным Южный полюс. Теперь в южном полушарии начинается лето, а в странах северного полушария воцаряется зима.
Дважды в год наша планета оказывается в таком положении, когда солнечные лучи одинаково освещают ее поверхность от Крайнего севера до Южного полюса . Эти дни называются днями равноденствия. Весеннее отмечают 21 марта, осеннее -23 сентября.
Еще два дня в году получили названия солнцестояния. В это время Солнце оказывается или максимально высоко над горизонтом, или максимально низко.
В северном полушарии 21 или 22 декабря наступает ночь, длящаяся дольше всех в году - это день зимнего солнцестояния . А 20 или 21 июня, наоборот, день является самым длинным, а ночь самой короткой - это день летнего солнцестояния . В южном полушарии все происходит наоборот. Там в декабре длинные дни , а в июне - длинные ночи.
Должно быть, ученые мужи XVII века были сильно удивлены и испытали немало неудовольствия, ознакомившись с книгой Иоганна Кеплера «Новая астрономия». Еще бы, ведь немецкий математик призывал ни много ни мало отказаться от круговых орбит, по которым движутся планеты, и заменить их эллипсами! Астрономы еще не осмыслили до конца революционные идеи Коперника, поместившего в центр мира Солнце и низведя, таким образом, Землю до статуса рядовой планеты, как был нанесен второй удар по двухтысячелетней системе мира Птолемея.
Эллипсы! Это почти святотатсво! Круг - совершенная фигура, и как же еще двигаться телам в небесном мире , как не по круговым орбитам! Но теория Кеплера объясняла движение планет лучше, чем любая из теорий, использовавшая круговые орбиты. На ее основе можно было делать более точные предсказания , в какой точке неба окажется та или иная планета через год, десять, сто лет. Теория работала!
Земля, как и другие планеты, тоже движется вокруг Солнца не по круговой, а по эллиптической, вытянутой орбите . Это значит, что одну часть своего пути наша планета приближается к Солнцу , а другую часть - удаляется . Точка, когда Земля располагается ближе всего к звезде, называется перигелием , а наиболее удаленная от Солнца точка орбиты называется афелием . Как следствие, размеры Солнца на нашем небе должны меняться.
Разница в размерах Солнца, когда Земля находится в перигелии и в афелии. Фото: Raffaele Esposito
Раз Земля движется по эллипсу, ее движение неравномерно . Из-за того что сила притяжения уменьшается с увеличением расстояния между тяготеющими телами, вблизи афелия Земля должна двигаться медленнее , чем в перигелии. Разумеется, это находит отражение в движении Солнца по небу: светило движется на фоне звезд то быстрее, то медленнее (имеется в виду не ежедневное движение Солнца с востока на запад, а второе, годичное движение на фоне созвездий!). Должны иметь разную продолжительность и времена года, ведь тот сезон, в который Земля находится ближе к Солнцу, наша планета «проскакивает» быстрее, чем прочие.
Все вышеперечисленное - очевидные следствия трех законов Кеплера, но в обычной жизни они проходят обычно мимо нашего внимания. И это не удивительно - земная орбита почти круг, вытянутость ее невелика. Не проводя специальных наблюдений, заметить эффекты от движения Земли по эллипсу практически невозможно.
Это длинное предисловие было сделано для того, чтобы сказать о главном: сегодня, 4 января 2015 года, Земля находится в перигелии к Солнцу - в ближайшей к звезде точке своей орбиты. Точная дата события - 4 января в 06:36 по всемирному времени, или в 09:36 по московскому.
Именно сегодня Солнце ближе к Земле, чем в любой другой день года, а значит, именно сегодня Земля получит от Солнца наибольшее количество света и тепла в 2015 году!
Когда Земля ближе всего к Солнцу, в северном полушарии царит зима. Этот замечательный снимок солнечного гало сделан 2 января 2015 года на Аляске. © Tracey Mendenhall Porreca
Странно? Совсем нет! Вспомним, что времена года меняются не потому, что Земля находится то ближе, то дальше от Солнца, а потому, что ось вращения нашей планеты наклонена к плоскости земной орбиты. В результате Солнце полгода освещает в основном северное полушарие Земли, а другую половину года - южное. Поэтому в южном полушарии Земли сейчас царит самое настоящее лето!
Впрочем, как мы уже писали в прошлом году, полгода - это грубая прикидка. Посмотрим внимательнее.
Границами астрономических сезонов служат моменты равноденствий и солнцестояний. (Это не произвольно выбранные даты, а особые точки на орбите Земли, отмечающие ключевые «этапы» процесса освещения Земли Солнцем/) Например, астрономическое лето длится от момента летнего солнцестояния, которое в разные годы наступает 20, 21 или 22 июня, до осеннего равноденствия, наступающего 22 или 23 сентября. Таким образом, продолжительность лета равна 93,6 дня. Осень длится от осеннего равноденствия до момента зимнего солнцестояния, наступающего 21 или 22 декабря. Сосчитаем количество дней на календаре между этими датами и убедимся, что осень на целых 4 дня короче! - ее длительность равна 89,8 дней! Еще короче зима - только 89 дней. Наконец, продолжительность весны составляет 92,8 дней. Вот наглядное доказательство того, что Земля движется по эллипсу и зимой находится ближе к Солнцу, чем летом!
Впрочем, разница в расстояниях до Солнца летом и зимой невелика - всего около 5 миллионов км. Сегодня оно равно 147 миллионов 096 тысяч 204 километра. В афелии оно превысит 152 миллиона километров. Расстояние варьируется в пределах примерно 3%. Настолько же изменяется и размер Солнца на нашем небе - совершенно незаметно для невооруженного глаза!
Мы все отлично знаем, что в различные времена года Солнце ведёт себя по-разному. Летом оно восходит рано, идёт высоко по небу и заходит поздно. Зимой, наоборот, Солнце показывается над горизонтом поздно и, совершив низкий и короткий путь по небу, рано заходит. Летом день длинный, ночь короткая; зимой день короткий, ночь длинная. Весной и осенью день и ночь по продолжительности мало отличаются друг от друга. Чем всё это объяснить? Ведь мы знаем, что смена дня и ночи, то есть восход и заход Солнца, происходит оттого, что Земля вращается вокруг своей оси. Что же она не весь год вертится одинаково? А может быть, продолжительность дня и ночи зависит ещё от какой-нибудь другой причины?
Чтобы выяснить это, разберём подробнее, как ведёт себя Солнце в различные времена года и какая существует связь между поведением Солнца и изменениями погоды.
И летом и зимой Солнце восходит в восточной части горизонта, заходит в западной, а в полдень бывает на юге выше всего над горизонтом. Но летом Солнце восходит между востоком и севером, то есть на северо-востоке, а заходит между западом и севером, то есть на северо-западе. Благодаря этому его видимый путь по небу длинен, и должно пройти много времени, чтобы Солнце могло добраться до юга; в течение этого времени Солнце успеет подняться высоко. Зимой Солнце восходит между востоком и югом, то есть на юго-востоке, а заходит между западом и югом, то есть на юго-западе. Путь его по небу короче, чем летом. До юга Солнце доходит за сравнительно недолгое время и не успевает подняться на значительную высоту (рис. 5).
Рис. 5. Видимый путь Солнца над горизонтом в различные времена года
Возьмём, для примера, Москву. Летом в Москве, в конце июня, Солнце бывает над горизонтом приблизительно 17 с половиной часов, а зимой, в конце декабря, всего только 6 с половиной. В полдень, когда Солнце на юге, летом оно бывает в 5 с лишним раз выше над горизонтом, чем зимой.
Нетрудно понять, что именно благодаря такой разнице в поведении Солнца зимой и летом, зимой бывает холодно, а летом тепло. Ведь летом Солнце значительно дольше освещает поверхность Земли, чем зимой. А солнечные лучи дают Земле не только свет, но и согревают её.
Но ещё большее значение имеет разница в высоте пути Солнца над горизонтом. Когда Солнце стоит на небе низко, его лучам приходится проходить через толстый слой воздушной оболочки , который не только ослабляет свет Солнца, но и задерживает теплоту его лучей. Кроме того, солнечные лучи падают в этом случае на земную поверхность не прямо, а вкось, как бы скользя вдоль неё. В результате всего этого при низком положении Солнца солнечные лучи очень мало согревают почву.
Совершенно иное получается, когда Солнце стоит высоко над горизонтом. Тогда солнечные лучи проходят через сравнительно тонкий слой воздуха и падают на земную поверхность почти отвесно. Благодаря этому они сильно согревают почву.
Рис. 6. Путь солнечных лучей при низком и при высоком положениях Солнца
Посмотрите на рис. 6. В левой части рисунка показано, как падает на Землю пучок солнечных лучей, когда Солнце находится низко на небе. В правой части рисунка показан падающий на Землю пучок лучей от Солнца, когда оно стоит высоко в небе. Один и тот же пучок лучей в первом случае (когда Солнце низко) освещает значительно большую площадь на земной поверхности и проходит более толстый слой воздуха, чем во втором случае. Отсюда понятно, почему зимнее Солнце почти не греет, а летнее, наоборот, греет очень сильно.
Таким образом, мы видим, что зимние холода объясняются тем, что зимой Солнце бывает недолго над горизонтом и его лучи почти не согревают поверхность Земли. Летом же, наоборот, Солнце бывает над горизонтом долго, и его лучи сильно греют Землю. Поэтому-то летом и бывает тепло.
Сезонная температура – температура летом и зимой – зависит от количества тепла, которое получают разные регионы земли от Солнца. Чтобы температура в какой-то местности была постоянной, должен быть баланс между количеством тепла, которое она получает, и температурой, которое она излучает в космос. Если тепла получают больше, чем излучают, то становиться теплее. Если наоборот – холоднее. Почему количество энергии, которое получает данная местность от Солнца, изменяется в течение года.
Для объяснения различий температуры в разные сезоны года применяют две популярные теории.
Одна из них видит причиной того, что зимой холодно, а летом тепло, различиях в расстояниях от Земли до Солнца при ее движении по эллиптической орбите. Земля находится от Солнца на расстоянии (147,1 миллион километров при минимальном удалении – в перигелии и 152,1 миллион километров при максимальном удалении – в афелии).
Другая теория считает причиной времен года на Земле то, что земная ось имеет наклон относительно к плоскости орбиты.
Если бы первая теория была полностью справедливой, то в обоих полушариях земли – северном и южном – были бы одни и те же времена года. Однако, в целом этого не наблюдается.
Более того, Земля достигает перигелия – минимального удаления от Солнца как раз, когда в северном полушарии зима – в начале января, когда холодно, а максимального удаления – афелия – летом, в июле, когда тепло!
Вторая теория видит причину смен времен года – от зимы к лету и обратно – в том, что ось вращения Земли наклонена на 23,5 градусов по отношению к эклиптике – плоскости орбиты Земли вокруг Солнца. Эта ось всегда проходит через северный и южный небесные полюса Земли. Северный полюс направлен приблизительно на Полярную звезду.
Рисунок 1 – Северное полушарие Земли зимой
(кликнуть для увеличения - по всем рисункам)
Рисунок 2 – Северное полушарие Земли летом
Когда северное полушарие Земли наклонено в сторону от Солнца, то лучи Солнца ударяют в северное полушарие как бы «вскользь». А в южном полушарии лучи падают почти «в лоб». Тогда на северном полушарии наступает зима, а на южном – наоборот, лето.
Когда северное полушарие Земли наклонено в сторону к Солнцу, то наоборот лучи Солнца падают на северное полушарие «в лоб», а в южное – «вскользь». Тогда на северном полушарии наступает лето, а на южном – наоборот, зима.
Летом солнечные лучи падают об земную поверхность почти перпендикулярно, концентрируя тем самым энергию. Эта концентрированная энергия способна нагревать поверхность быстрее, чем в зимнее время , когда солнечные лучи падают на земную поверхность под более скользящим углом. Поэтому зимой холоднее, чем летом. Одна и та же энергия попадает на разные площади земной поверхности: летом меньше, зимой больше (рисунки 3 и 4). Другими словами: летом плотность солнечной энергии, которая попадает на земную поверхность больше, чем зимой.
Рисунок 3 – Малая плотность солнечной энергии зимой
Рисунок 4 – Большая плотность солнечной энергии летом
Кроме того, летом Солнце находится дольше над горизонтом и поэтому имеет больше времени, чтобы разогреть все вокруг до более высокой температуры , чем зимой (рисунки 5 и 6).
Рисунок 5 – Солнечный свет для северного полушария зимой
Рисунок 6 – Солнечный свет для северного полушария летом
Оси вращения большинства других планет Солнечной системы также наклонены по отношению к их орбитальным плоскостям. Поэтому они тоже имеют сезонные изменения своей температуры.
Меркурий, Юпитер и Венера имеют очень маленький наклон оси – не больше 3 градусов. Для этих планет в сезонных изменениях температуры значительно бОльшую роль может играть – в отличие от Земли – изменение их расстояния до Солнца. Однако, только Меркурий имеет большое различие между перигелием и афелием – максимальным и минимальным расстоянием до Солнца. Чрезвычайно «жидкая» атмосфера Меркурия не дает возможности сохранения на поверхности какой-либо солнечной энергии. Орбиты Юпитера и Венеры являются почти круговыми, а их атмосферы очень плотными. Поэтому сезонные изменения их температур почти равны нулю.
Марс, а также Сатурн и Нептун, имеют наклоны своих осей вращения похожие на земные. Однако Сатурн и Нептун имеют нулевые изменения температуры благодаря их очень плотным атмосферам, а также почти круговым орбитам.
Марс имеет весьма большие сезонные изменения температуры так как у него очень «жидкая» атмосфера, а орбита сильно эксцентричная. Южное полушарие находится ближе всего к Солнцу в течение своего лета и дальше всего – когда там зима. По тем же причинам северное полушарие Марса имеет более мягкие сезонные изменения, чем его южное полушарие. Поскольку планеты двигаются по своим орбитам медленнее всего, когда они дальше всего от Солнца, то на южном полушарии короткие, горячие лета и длинные, холодные зимы.
Времена года Урана – самые интересные, потому что он вращается вокруг Солнца, так сказать, на боку - ось Урана наклонена к плоскости орбиты на 98 градусов. Половина «уранского» года одно из его полушарий находится все время под солнечным светом , а другое полушарие – все время в тени. В другую половину года эти полушария меняются местами. Плотная атмосфера Урана распределяет солнечную энергию от одного полушария к другому весьма эффективно, так что сезонные изменения температуры там почти не заметны.
Ось Плутона также наклонена на большой угол – 122,5 градусов, его орбита – самая эллиптическая из всех планет. К тому же он имеет очень слабую атмосферу. Плутон всегда так далеко от Солнца, что находится в постоянной «заморозке» – при температуре около минус 220 градусов. Вот уже где, действительно холодно – и летом, и зимой.
