Неравномерное освещение солнцем земли

§ 30. Распределение солнечного света и тепла на Земле (учебник)

§ 30. Распределение солнечного света и тепла на Земле

1. Вспомните, почему на Земле происходит смена дня и ночи и времен года.

2. Что называется орбитой Земли?

Изменение высоты Солнца над горизонтом в течение года. Чтобы понять, почему на протяжении года Солнце в полдень бывает на разной высоте над горизонтом, вспомните с уроков природоведения особенности движения Земли вокруг Солнца.

На глобусе видно, что земная ось имеет наклон. Во время движения Земли вокруг Солнца угол наклона не меняется. Благодаря этому Земля возвращается к Солнцу больше то Северной, то Южной полушарием. От этого изменяется угол падения солнечных лучей на земную поверхность. И соответственно больше освещается и нагревается то одна, то другая полушарие.

Если бы земная ось была бы не наклонена, а перпендикулярна плоскости орбиты Земли, то количество солнечного тепла на каждой параллели течение года, не изменялась бы. Тогда бы в своих наблюдениях за высотой полуденного Солнца, вы целый год записывали бы одну и ту же длину тени гномона. Это указывало бы на то, что в течение года продолжительность дня всегда равен ночи. Тогда земная поверхность нагревалась в течение года одинаково и пор года не существовало бы.

Освещение и нагрев поверхность Земли в течение года. По поверхности шарообразной Земли солнечное тепло и свет распределяются неравномерно. Это объясняется тем, что угол падения лучей на разных широтах разный.

Вы уже знаете, что земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом. Своим северным концом она направлена в сторону Полярной звезды. Солнце всегда освещает половину Земли. При этом более освещается то Северная полушарие (и день там длится дольше, чем в другом полушарии), то, наоборот, Южная. Дважды в год оба полушария бывают освещены одинаково (тогда и продолжительность дня в обоих полушариях одинакова).

Когда Земля обращена к Солнцу Северным полюсом, тогда оно больше освещает и нагревает Северное полушарие. Дни становятся длиннее ночи. Наступает теплое время года — лето. На полюсе и в приполярной части Солнце светит круглосуточно и не заходит за горизонт (Ночь не наступает). Это явление называется полярный день. На полюсе он длится 180 суток (полгода), но чем дальше на юг, тем его продолжительность уменьшается до суток на параллели 66,5 0 пн . ш. Эту параллель называют Северным полярным кругом. Южнее этой линии Солнце опускается за горизонт и смена дня и ночи происходит в привычном для нас порядке — ежесуточно. 22 июня — Солнечная лучи будут падать отвесно (под наибольшим углом — 90 0 ) На параллель 23,5 пн . ш. Этот день будет самым длинным, а ночь короткой в году. Эту параллель называют Северными тропиком, А день 22 июня — летним солнцестоянием .

В настоящее время Южный полюс отвлеченный от Солнца и оно меньше освещает и нагревает Южное полушарие. Там зима. На полюс и приполярной часть течение суток солнечные лучи совсем не попадают. Солнце не появляется из-за горизонта и день не наступает. Это явление называется полярная ночь. На самом полюсе она длится 180 дней, а чем дальше на север, тем становится короче до одних суток на параллели 66,5 0 ю. ш. Эту параллель называют Южным полярным кругом.Севернее от нее Солнце появляется на горизонте и смена дня и ночи происходит каждые сутки. 22 июня День будет кратчайшим в году. Для Южной полушарии он будет зимним солнцестоянием.

Через три месяца, 23 сентября, Земля займет такое положение относительно Солнца, когда солнечные лучи одинаково освещать как Северную, так и Южное полушарие. Отвесно солнечные лучи падают на экваторе. На всей Земле, кроме полюсов, день равен ночи (по 12 ч ). Этот день называют днем осеннего равноденствия .

Еще через три месяца, 22 декабря к Солнцу вернется Южная полушарие. Там наступит лето. Этот день будет самым длинным, а ночь — самой короткой. В приполярной области наступит полярный день. Лучи Солнца отвесно падать на параллель 23,5 0 ю. ш. Зато, в Северном полушарии будет зима. Этот день будет самым коротким, а ночь длинной. Параллель 23,5 0 ю. ш. называют Южным тропиком,а день 22 декабря — зимним солнцестоянием .

Еще через три месяца, 21 марта, опять обе полушария будут освещены одинаково, день будет равен ночи. Лучи солнца отвесно падать на экваторе. Этот день называют весенним равноденствием .

В Украине наибольшая высота Солнца в полдень – 61–69 0 (22 июня), наименьшая — 14-22 0 (22 декабря).

Занимательная география

Древние славяне бога света и Солнца называли Дажбогом . В известном литературном произведении «Слово о полку Игореве » наших предков — русичей назван внуками Даждьбога. Наряду с другими богами, поставленными князем Владимиром в Киеве, стоял и Дажьбог. По древним мифам его в небе сопровождают три солнечные собратья: Ярило — Бог весеннего равноденствия, Семиярило — Бог летнего солнцестояния и Коляда — Бог зимнего солнцестояния. Днем рождения молодого Солнца считался день зимнего солнцестояния. Опекуном этой светоносной тройке считался бог Троян — Владыка неба, земли и потустороннего царства.

Рис. Годовое движение Земли вокруг Солнца

Тепловые пояса Земли. Неравномерный нагрев земной поверхности обусловливает разные температуры воздуха на разных широтах. Широтные полосы с определенными температурами воздуха называются тепловыми поясами. Пояса различаются между собой количеством тепла, поступающего от Солнца. Их простирание зависимости от распределения температур хорошо иллюстрируют изотермы (От греческого » изо » — Одинаковый, » терма «- Тепло). Это линии на карте, соединяют точки с одинаковой температурой.

Жаркий пояс размещен вдоль экватора, между Северным и Южным тропиками. Он ограничен с обеих сторон изотерм 20 0 С. Интересно, что границы пояса совпадают с границами распространения пальм на суше и кораллов в океане. Здесь земная поверхность получает наибольшее солнечного тепла. Дважды в год (22 декабря и 22 июня) полдень солнечные лучи падают почти отвесно (под углом 90 0 ). Воздуха от поверхности сильно нагревается. Поэтому там жарко в течение года.

Умеренные пояса (В обоих полушариях) примыкают к жаркому поясу. Они протянулись в обоих полушариях между полярным кругом и тропиком. Солнечные лучи там падают на земную поверхность с некоторым наклоном. Причем, чем севернее, тем наклон больше. Поэтому солнечные лучи меньше нагревает поверхность. В результате меньше нагревается и воздух. Вот почему в умеренных поясах холоднее, чем в жарком. Солнце там никогда не бывает в зените. Четко выраженные времена года: зима, весна, лето, осень. При этом чем ближе к полярному кругу, тем зима длительная и холоднее. Чем ближе к тропика, тем продолжительнее и теплее лето. Умеренные пояса со стороны полюсов ограничивает изотерма теплого месяца 10 0 С. Она является пределом распространения лесов.

Холодные пояса (Северный и южный) обоих полушарий лежат между изотермами 10 0 С и 0 0 С самого теплого месяца. Солнце там зимой по несколько месяцев не появляется над горизонтом. А летом, хотя и не заходит за горизонт месяцы, однако стоит очень низко над горизонтом. Его лучи лишь скользят по поверхности Земли и нагревают ее слабо. Поверхность Земли не только нагревает, но и охлаждает воздух. Поэтому температуры воздуха там низкие. Зимы холодные и суровые, а лето короткое и прохладное.

Два пояса вечного холода ( северный и южный) оконтурюються изотермой с температурами всех месяцев ниже 0 0 С. Это царство вечных с нигив и льда.

Итак, нагрева и освещения каждой местности зависит от положения в тепловом поясе, то есть — от географической широты. Чем ближе к экватору, тем больший угол падения солнечных лучей, тем сильнее нагревается поверхность и высокая температура воздуха. И наоборот, с удалением от экватора к полюсам угол падения лучей уменьшается, соответственно температура воздуха снижается.

Важно помнить, что линии тропиков и полярных кругов за пределы тепловых поясов принимаются условно. Поскольку в действительности температура воздуха определяется еще и рядом других условий.

Рис. Тепловые пояса Земли

Вопросы и задачи

1. Почему высота Солнца в течение года меняется?

2. Какой полушарием будет обращена к Солнцу Земля, когда в Украине: а) на севере 22 июня; б) полдень 22 декабря?

3. Где средняя годовая температура воздуха будет выше: в Сингапуре или Париже?

4. Почему средние годовые температуры снижаются от экватора к полюсам?

5. В каких тепловых поясах находятся материки Африка, Австралия, Антарктида, Северная Америка, Евразия?

6. В каком тепловом поясе расположена территория Украины?

7. Найдите на карте полушарий город, если известно, что оно находится на 43 0 зх . д. и полдень 22 декабря Солнце там бывает над головой.

Источник

Тема
«Распределение солнечного света
и тепла на Земле»

Материалы для подготовки к уроку

Т.В. КОНСТАНТИНОВА
канд. пед. наук, старший преподаватель
Калужского государственного педагогического университета
им. К.Э. Циолковского

Средства обучения

Глобус, физическая карта полушарий, таблицы, схемы, теллурий (если есть).

Солнцестояние (летнее солнцестояние и зимнее солнцестояние) — моменты, когда высота Солнца над горизонтом в полдень наибольшая (летнее солнцестояние, 22 июня) или наименьшая (зимнее солнцестояние, 22 декабря). В отдельные годы солнцестояние смещается на 21-е число, так как продолжительность календарного года меняется (365 или 366 дней). В день летнего солнцестояния самая большая продолжительность дня в Северном полушарии, вся область за полярным кругом освещена, Солнце не заходит. В Южном полушарии в это время самый короткий день, вся область за полярным кругом в тени, Солнце не восходит. В день зимнего солнцестояния картина обратная: самый короткий день в Северном полушарии, самый длинный в Южном. В дни, близкие к солнцестоянию, мало изменяются продолжительность дня и полуденная высота Солнца, отсюда термин «солнцестояние».
Равноденствие (весеннее равноденствие и осеннее равноденствие) — моменты, когда солнечные лучи касаются обоих полюсов, а земная ось перпендикулярна лучам. Весеннее равноденствие бывает 21 марта, осеннее равноденствие — 23 сентября; в отдельные годы равноденствие смещается на 22-е число. Северное и Южное полушария освещены одинаково, на всех широтах день равен ночи, на одном полюсе Солнце восходит, на другом заходит. Фактически всюду день несколько длиннее ночи, так как Солнце видно с Земли не как точка, а как диск диаметром около 0,5°, а из-за преломления лучей в атмосфере Солнце кажется несколько выше над горизонтом, чем оно расположено на самом деле.
Тропики — Северный тропик и Южный тропик (от греческого tropikos kyklos — круг поворота) — параллели соответственно с северной и южной широтой около 23,5°. В день летнего солнцестояния (22 июня) Солнце в полдень стоит в зените над Северным тропиком, или тропиком Рака; в день зимнего солнцестояния (22 декабря) — над Южным тропиком, или тропиком Козерога. На любой широте между тропиками Солнце бывает в зените дважды в году; к северу от Северного тропика и к югу от Южного тропика Солнце в зените не бывает.
Пояса освещенности — части поверхности Земли, ограниченные тропиками и полярными кругами и различающиеся по условиям освещенности. Между тропиками расположен тропический пояс; здесь дважды в году (а на тропиках — раз в году) можно наблюдать полуденное Солнце в зените. От полярного круга до полюса
в каждом полушарии лежат полярные пояса; здесь бывают полярный день и полярная ночь. В умеренных поясах, находящихся в Северном и Южном полушариях между тропиком и полярным кругом, Солнце в зените не бывает, полярный день и полярная ночь не наблюдаются. Раньше пояса освещенности назывались тепловыми поясами. Сейчас термин «тепловые пояса» применяется для обозначения понятия «температурные пояса».
Полярные круги (Северный полярный круг и Южный полярный круг) — параллели соответственно с северной и южной широтой около 66,5°. К северу от Северного полярного круга и к югу от Южного полярного круга наблюдаются полярный день (летом) и полярная ночь (зимой). Область от полярного круга до полюса в обоих полушариях называется Заполярье.
Полярный день — период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не опускается за горизонт. Продолжительность полярного дня тем больше, чем дальше к полюсу от полярного круга. На полярных кругах Солнце не заходит только в день солнцестояния, на 68° широты полярный день длится около 40 суток, на Северном полюсе 189 суток, на Южном несколько меньше, из-за неодинаковой скорости движения Земли по орбите в зимнее и летнее полугодия.
Полярная ночь — период, когда Солнце в высоких широтах круглые сутки не поднимается над горизонтом, — явление, противоположное полярному дню, наблюдается одновременно с ним на соответствующих широтах другого полушария. Фактически полярная ночь всегда короче полярного дня из-за того, что Солнце, когда оно находится ненамного ниже горизонта, освещает атмосферу и полной темноты нет (сумерки).

Ученые

Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль Бируни (973 — около 1050) Арабский астроном, геолог, минералог. Высказал мысль о движении Земли вокруг Солнца.
В 1020 г. определил угол наклона эклиптики: 29° 34’, что полностью соответствует современным расчетам этого угла для данного года.

Инструментарий географа

Теллурий (от латинского tellus, родительный падеж telluris, — Земля) — прибор для наглядной демонстрации годового движения Земли вокруг Солнца и суточного вращения Земли вокруг своей оси. В теллурии шарик, изображающий Землю, движется вокруг источника света (например, лампочки с рефлектором), представляющего Солнце. Кроме того, шарик-Земля вращается вокруг оси, проходящей через его центр и сохраняющей неизменное наклонное направление (подобно земной оси). Иногда в теллурии меньший шарик изображает Луну, обращающуюся вокруг Земли.
Гномон (от греческого gnomon — стрелка) — древнейший астрономический инструмент, состоящий из вертикального стержня на горизонтальной площадке. По наблюдению за длиной и направлением тени стержня можно определить высоту и азимут Солнца, направление полуденной линии и др.

Практическая работа учащихся

Нанесение на контурную карту полярных кругов,
тропиков и поясов освещенности

Цель работы: формирование представления о годовом движении Земли по орбите вокруг Солнца, о нагреве и освещении Земли, формирование аккуратности при работе с контурными картами.
Оборудование: Атлас по географии для 6-го класса, контурные карты полушарий, цветные карандаши, рабочая тетрадь.

Задание 1

На контурной карте полушарий обозначьте и надпишите:
1. Синим карандашом — полярные круги, красным карандашом — тропики.
2. Редкой штриховкой обозначьте пояса освещенности: тропический пояс — красным карандашом, умеренные — зеленым, полярные — синим.
3. Надпишите названия поясов освещенности.

Задание 2

Ответьте на вопросы:
1. Почему на Земле происходит смена времен года?
2. Почему солнечное тепло и свет по поверхности Земли распределяются неравномерно?
3. Чем примечательны дни весеннего и осеннего равноденствия?

Задание 3

Схематическим рисунком изобразите положение Земли относительно Солнца 22 декабря.
1. Подумайте, как надо расположить границу света и тени относительно полярных кругов.
2. На чертеже проведите параллель, имеющую широту вашей местности.
3. Синим карандашом обведите те части параллелей, которые находятся в тени.
4. Сделайте вывод о продолжительности дня и ночи на этих параллелях.

Цифры и факты

Все данные приводятся без учета видимой величины диска Солнца и преломления лучей в атмосфере.

Изменение продолжительности дня
на разных широтах в течение года в Северном полушарии,
час.мин

Продолжительность полярного дня и полярной ночи
на различных широтах Северного полушария,
сут.

Пояса освещённости

Интересное

Зависит ли погода от состояния небесных светил
и их положения на небосводе?

На состояние земной атмосферы, а следовательно и на погоду на Земле могут оказывать влияние лишь светила, являющиеся источниками энергии, поступающей на нашу планету. Солнце — практически единственный такой источник и, значит, единственное светило, от положения на небосводе и состояния которого зависит погода на Земле. Остальные звёзды, другие планеты солнечной системы, так же как Луна, никакого прямого влияния на погоду Земли не оказывают. Но условия их наблюдения с Земли сильно зависят от условий погоды — это-то и дало повод людям в далёком прошлом связывать с положением небесных светил происходящие на Земле изменения погоды.

Обелиск полярному кругу

Жители Салехарда вполне могут гордиться уникальным географическим положением своего города. Дело в том, что Салехард расположен на линии Северного полярного круга и разделен ею на две части. В центре города на символической разделительной линии установлен обелиск Полярному кругу.
Возле железной дороги Петербург—Мурманск стоит каменный столб с надписью «Полярный круг».
А вот такой же надписи на станции с этим названием не верьте: станция примерно на 12 км южнее этой параллели.
Студенты биологического факультета МГУ соорудили на линии Северного полярного круга деревянный знак на ББС (Беломорской биологической станции), расположенной на границе Мурманской области и республики Карелия.

Самостоятельная работа учащихся

География и поэзия

Прочитайте отрывок из поэмы А.С. Пушкина:

. Когда я в комнате моей
Пишу, читаю без лампады,
И ясны спящие громады
Пустынных улиц и светла
Адмиралтейская игла.

И, не пуская тьму ночную
На золотые небеса,
Одна заря сменить другую
Спешит, дав ночи полчаса.

Ответьте на вопросы:

1. О каком времени суток говорится в этом отрывке? Почему поэт читает без лампады?
2. Какое время года описывается в отрывке?
3. О каком городе России идет речь?

Источник