Почему наступают зима, весна, лето, осень? Почему происходит смена времен года? Чем отличаются времена года
Почему происходит смена времен года? Древние мыслители и астрономы Греции полагали, что смена времен года объясняется мистическими причинами, никак не связанными с движением планет в Солнечной системе.
Более того, для них вся остальная вселенная находилась в движении вокруг нашей планеты, а сама Земля оставалась неподвижной. Подобная модель сохранилась и в эпоху Средневековья, по религиозным соображениям.
Николай Коперник совершил переворот, доказав, что Земля и прочие планеты движутся вокруг Солнца, а, как мы увидим, именно этим движением объясняется смена времен года.
Движение вокруг Солнца — вот ответ на вопрос
Земля со спутника Электро-Л. На видео показано как менялась Земля с 1 января по 31 декабря 2012 года.
Наша планета имеет два постоянных движения: она движется вокруг своей оси, а так же оборачивается вокруг Солнца. Первым движением объясняется смена дня и ночи — один полный оборот происходит за 24 часа, мы называем это сутками. Второе движение является непосредственной причиной смены времен года.
Ось планеты находится под непрямым углом к падающим на нее солнечным лучам, если бы было иначе — смена времен года никогда бы не происходила, ночь и день всегда были бы одинаковыми и длились по 12 часов, как на экваторе, так и в Лондоне, и в заполярье.
Однако, ось наклонена по отношению к солнечным лучам и не составляет с ними прямого угла, поэтому в течении полугода северное полушарие получает большую часть солнечного тепла, предоставляя солнечным лучам большую поверхность, чем южное. То же самое происходит с южным полушарием в течении другой половины года.
Почему на Юге теплее круглый год
Поскольку во время движения по своей орбите Земля находится на разных расстояниях по отношению к Солнцу — лето в южном полушарии теплее, чем лето в северном. Это объясняется тем, что во момент, когда расстояние между Землей и Солнцем является минимальным — именно Южное полушарие находится ближе к Солнцу, чем северное.
Конечно, и в Южной Африке бывает зима и выпадает снег, но зима в ЮАР и в Австралии намного теплее, чем зима в России на полуострове Ямал или на архипелаге Новая Гвинея.
Смена времен года, смонтирована на основе изображений геостационарного спутника METEOSAT-9, полученных в период с 21 декабря 2010 по 20 сентября 2011 года.
Заключение
Итак, смена времен года происходит благодаря двум факторам: во-первых, это движение Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите, во-вторых, это непрямой угол между земной орбитой и солнечными лучами. Не будь одного из этих двух факторов — на Земле никогда не сменялись бы времена года.
Однако возникает вопрос: какое время года было бы в таком случае на Земле — вечная зима или вечное лето? Ответ: ни то, ни другое. Дело в том, что если бы земная ось не была бы наклонена — на экваторе, куда лучи падают под прямым углом, было бы вечное лето, а чем дальше от экватора — тем холоднее. Если же наша планета не двигалась бы вокруг Солнца, но ось была бы так же наклонена по отношению к солнечным лучам — в одном из полушарий было вечное лето, а в другом зима, в зависимости от расположения Земли относительно Солнца.
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
Перемещаясь в космическом пространстве, Земля совершает четыре вида движения. Она вращается вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики. Один такой оборот, называемый галактическим годом, наша планета вместе с Солнечной системой совершает за 280 млн лет.
Влияние этого движения на процессы, происходящие на Земле, пока не изучено. Земля вращается вокруг Солнца со скоростью приблизительно 30 км/с по орбите, имеющей форму эллипса, на среднем расстоянии от светила 150 млн. км. Если представить невероятное, что Солнце вдруг перестанет притягивать Землю, то наша планета умчится в космос со скоростью 30 км/с.
Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 365, 24 суток. Это время называется звёздным годом.
Земная ось постоянно наклонена к плоскости орбиты, по которой происходит движение планеты, под углом 66°33`22″. Ось не меняет своего положения при движении Земли, поэтому в течение года разные участки земной поверхности получают неодинаковое количество света и тепла. Наклон земной оси и обращение Земли вокруг Солнца являются причиной смены времён года.
Земля вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот за 23 часа 56 минут и 4,1 секунды - звёздные сутки. Благодаря этому движению на планете происходит смена дня и ночи.
Вместе со своим естественным спутником - , масса которой соизмерима с массой нашей планеты, Земля вращается вокруг общего с Луной центра масс, совершая один оборот за 27 суток и 8 часов. Земля и Луна считаются двойной планетой. В Солнечной системе только Плутон имеет спутник - Харон, масса которого соизмерима с массой этой планеты. У большинства планет Солнечной системы по нескольку спутников, и их массы намного меньше масс самих планет.
Смена времен года
С июня по август Земля находится в таком положении относительно Солнца, что Северное полушарие освещается больше и получает большее количество тепла. В это время земная ось наклонена северным концом к Солнцу и в Северном полушарии лето. 22 июня - в день летнего солнцестояния - Солнце стоит в зените над Северным тропиком. В Южном полушарии с июня по август - зима, потому что южный конец земной оси отклонён от Солнца. Южное полушарие как будто отвернулось от светила и поэтому получает меньше тепла и света. За Южным полярным кругом в это время стоит полярная ночь.
Земля постоянно движется по своей орбите вокруг Солнца. 23 сентября, в день осеннего равноденствия, Солнце стоит в зените над экватором, в Северном полушарии в это время осень, а в Южном - весна. Оба полушария освещены равномерно, и к ним поступает одинаковое количество тепла.
К декабрю Земля оказывается с другой стороны от Солнца - на противоположной стороне своей орбиты. Теперь полушария словно меняются местами: южный конец земной оси обращен к Солнцу и в Южном полушарии лето. 22 декабря, в день зимнего солнцестояния, Солнце стоит в зените над Южным тропиком.
В день весеннего равноденствия - 20-21 марта Солнце снова стоит в зените над экватором, день равен ночи и полушария равномерно освещаются и нагреваются. Затем дни в Северном полушарии начинают удлиняться, а в Южном становиться короче.
Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:
Поиск по сайту.
Скажите пожалуйста, как Вы провели эти выходные? Катались на велосипеде, загорали на солнышке или играли в снежки, лепили снежную бабу? А какую одежду вы надеваете перед выходом на улицу?
Оказывается, столько всего интересного мы делаем каждый день, исходя из времени года. Летом отдыхаем на природе, осенью собираем гербарий из листьев, зимой катаемся на коньках и лыжах, а весной сбрасываем теплую одежку и радуемся ласковому солнцу. Каждое время года приносит что-то другое и новое. Каждый сезон меняет наш образ жизни, вид одежды, влияет на прогулки и развлечения. Вспомните школьный урок на тему времена года по предмету природоведение.
Немного сложновато?
Тогда сюда: Времена года для детей +3 до>7
Четыре времени года:
Времена года состоят из четырех сезонов: лето, когда дни наиболее длинные, а солнце поднимается высоко над горизонтом; зима - дни короткие, а ночи длинные; межсезонные времена года весна и осень, на которые приходится период переходной смены сезонов лета и зимы.
(для умеренного пояса, центральной части России)
Лето, сменяет прохладная осень, потом наступает зимняя стужа и после приходит долгожданная весенняя оттепель - и так бесконечное количество раз, из года в год. В чём же таинство этого природного явления и почему происходит смена времен года на Земле?
Чтобы в полной мере визуально представить картину как это происходит, стоит рассказать, как движется земной шар в космосе.
Этих движений два:
- 1) Земля вокруг своей оси (условной линии, проходящей через центр северного и южного полюсов) совершает за сутки полный оборот. Благодаря этому астрономическому явлению день сменяет ночь. Когда на континентах, обращённых к Солнцу, горячий полдень, на неосвещаемых континентах - глубокая ночь.
- 2) Земля перемещается по эллипсовидной траектории вокруг Солнца, совершая полный оборот в течение 1 года.
От чего же происходит смена времен года?
Орбита Земли эллиптическая, а не круговая, и есть на этой орбите ближайшая к Солнцу точка (перигелий), где до Солнца примерно 147 млн км, и самая дальняя (афелий 152 млн км). Эти 3% разницы в расстоянии приводят к примерно 7% разницы в количестве солнечной энергии, которую Земля получает в перилегии и афелии. Однако есть большое заблуждение, что чем ближе Земля к Солнцу, тем теплее, и наоборот, чем дальше, тем холоднее. Это неправильно! Как раз на перигелий в Северном полушарии приходится январь, середина самого холодного время года зимы.
Интересно, что положение Земли вообще не имеет никакого отношения к смене времен года. Ключевую роль играет угол наклона оси Земли, который составляет 23,5°. При движении Земли вокруг Солнца в течение года оказывается обращено то Северное полушарие, то Южное. Именно на том полушарии, которое ближе обращено к Солнце наступает лето, так как оно получает в 3 раза больше солнечного света и тепла. А на другом, обращенном дальше от Солнца, и получающем меньше тепла и солнечных часов, в это время идет зима.
Если бы не было угла наклона и земной шар перемещался вокруг Солнца в строго вертикальном положении, времена года отсутствовали бы вовсе, поскольку любые точки земного шара на освещаемой стороне были бы одинаково удалены Солнца, вследствие чего и воздух бы прогревался равномерно.
Как выглядит смена времен года для северного полушария
Лето
Во время того как Земля перемещается в течение года по орбите, северное полушарие из-за угла наклона оси оказывается расположено ближе к Солнцу и там наступает сезон лета. Светлое время суток по продолжительности увеличивается, а в районах, расположенных ближе к полюсу, даже в полночь на улице светло.
Зима
Далее, в процессе своего перемещения по орбите Земля оказывается на другой стороне по отношению к Солнцу, и теперь уже угол наклона удаляет северное полушарие от тёплых солнечных лучей и там наступает зима. Тёмное время суток увеличивается, а световой день становится коротким. А в это время на континенты южного полушария приходит лето.
Вот как выглядит смена времен года на материках Земли:
Интересно, что жители экваториального и тропических поясов знают о наступлении холодов понаслышке. Здесь сезонные перемены происходят настолько плавно, что практически не ощущаются, потому что экватор в независимости от положения планеты на орбите практически всегда одинаково удалён от Солнца.
Периоды равноденствий:
- Весеннее равноденствие - 20 - 21 марта. Солнце переходит из южного полушария в северное.
- Осеннее равноденствие - 22 - 23 сентября. Солнце переходит из северного полушария в южное.
Именно поэтому сезоны для Северного полушария противоположны сезонам в Южном полушарии. В период между месяцами март и сентябрь в течение суток большую часть времени к Солнцу обращено Северное полушарие и оно получает больше тепла солнечных лучей, чем южное полушарие земли. Это период лета в Северном полушарии, когда дни становятся длиннее, а ночи короче.
Через полгода положение земли к солнцу меняется, а наклон остается. Теперь в Южных широтах полушария Земли дни становятся длиннее, а солнце поднимается выше, в то время, как в Северных широтах полушария наступает зима. Этого цикла времени в течение года хватает, чтобы нагреть или охладить определенные участки планеты. Именно поэтому сезоны постепенно изменяются и делятся на времена года.
Земля состоит из климатических поясов, которым соответствует определенный климат. Это связано с различными физическими свойствами поверхности земли и воды в различных участках земного шара. Поэтому на разных континентах климатические сезоны начинаются по-разному по отношению к астрономическим временам года.
Так, на одном континенте выпадение снега может приходиться на зиму, а дожди на лето, а на другом континенте и вовсе может не быть снега и дождей в течение большого промежутка времени, зато сезон проливных дождей будут приходиться на строго определенный сезон года.
Климатические пояса на Земле:
- Экваториальный пояс - на весну и осень приходятся сезоны засухи, в то время как лето и зима отличаются повышенной дождливостью.
- Тропический пояс - большую часть года держится сухая, жаркая погода и только в один раз в год, в сезон дождей, выпадает большое количество осадков. также этот сезон является относительно холодным сезоном года.
- Умеренный пояс (Западная Европа, Центральная часть России) весна и лето относительно сухие с кратковременным выпадением осадков, осень и зима характеризуются выпадением множества осадков и устойчивого снежного покрова.
- Арктика и Антарктида - времена года сменяются только в виде смены полярного дня и ночи, изменения погодных условий практически не прослеживается и температура остается всегда ниже нуля.
А вот так увидел времена года норвежский фотограф Eirik Solheim, совместив отснятые кадры с одного и того же места в 40 секунд уникального видео смены сезонов:
(One year in 40 seconds. Eirik Solheim )
Уникальный видеоролик про смену времен года. Все сезонные изменения природы за целый год всего за 40 секунд. Автор делал по одной фотографии почти каждый день в течении года, результатом стало сведение необычного эксперимента в короткий видеоролик, наглядно демонстрирующий, как меняется природа проходя через все четыре времени года.
Подытожим: лето наступает в тот момент, когда полушарие в котором мы живем больше обращено к Солнцу и получает больше тепла, а когда в нашем полушарии Солнце светит меньше, то идет зима. Это не зависит от расстояния Земли до Солнца, а происходит из-за наклона земной оси в 23,5°.
Привычная для нас смена времен года происходит не повсеместно. В школе про это не говорят, но факт остается фактом. Четыре периода, на которые условно разделен «наш» год, можно выделить лишь в пределах умеренного климатического пояса. В других географических поясах картина чередования погодных циклов значительно упрощена.
Например, в экваториальном климатическом поясе погода одинакова весь год – среднесуточные температуры равняются 24°C, а количество осадков зависит от расположения конкретного участка земной поверхности относительно океана, рельефа и господствующих ветров.
В тропическом климатическом поясе выделяют 2 сезона – сухой и жаркий, а потом сухой и очень жаркий сезон. В Антарктиде – тоже самое, только в другой тональности. Холодный и сухой и очень-очень холодный и сухой сезоны. Таким образом – Времена года доступны лишь жителям умеренного климатического пояса в обоих полушариях , а также в прилегающих к ним суб-поясах – субтропическом, субарктическом и субантарктическом, но в более смазанном и нивелированном варианте.
Материалы по теме:
Почему осенью возникает плохое настроение?
Почему происходит смена времен года?
Основная причина смены времен года это вращение Земли вокруг Солнца. Еще одна ключевая причина, которая максимально проявляет себя в умеренных широтах, является характерный наклон земной оси . По отношению к плоскости эклиптики она находится под углом 66,56°.
Поэтому именно на этой широте мы видим самую полноценную, полнокровную и яркую смену времен года, дни солнцестояния, равноденствия, полярный день-ночь.
Благодаря наклону земной оси Солнце всходит над землей на протяжении всего года под разными углами. Зимой – угол острее. Летом – тянется к прямому углу. Но не дотягивается. Полноценные 90° можно зафиксировать лишь на экваторе. А на полюсах солнечные лучи просто скользят, ограниченные максимальным значением угла падения в 27-30 °.
Для умеренного пояса время, когда планета максимально приближена и наклонена к Солнцу, будет именоваться «летом». Отдалена и отклонена по оси от плоскости эклиптики – «зимой». Правило действует лишь для одного полушария. Переходные процессы между двумя крайними точками назвали «осенью» и «весной».