§ 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
Почему солнечные лучи, падающие на земную поверхность под разными углами, приносят разное количество света и тепла?
Наглядный ответ на этот вопрос природа дарит мне целых два раза в году: летом и зимой. Так дела обстоят в умеренном климате, субтропиках и в субарктическом поясе, а все остальные широты живут либо в условиях постоянного лета, либо привыкли к вечной мерзлоте. Чтобы разобраться в этой несправедливости, необходимо посмотреть на поведение Земли из космоса.
Причины неравномерного распределения солнечной энергии по поверхности Земли
Прежде всего, причина скрывается в форме Земного шара. Если бы наша планета действительно была плоской, как того хотели первые «светила» географии, то каждый материк освещался бы, как Экватор, и лето не покидало бы Землю никогда.
Настоящая форма Земного шара напоминает эллипсоид, что уже исключает равномерное распределение света по поверхности: на Экватор лучи света попадают под прямым углом, что обеспечивает максимальный прогрев, а за Полярным кругом небольшая часть солнечной энергии попадает на Землю и тут же отражается под тупым углом в космос.
Сальдо — это показатель отражательной способности земной поверхности. Так вот, экваториальные и тропические почвы в любую пору поглощают большое количество солнечной энергии и успешно прогреваются. В северных широтах показатель сальдо очень высок: солнечные лучи не могут обогреть землю, которую закрывают отражающие свет снежные шапки.
Почему есть лето и зима в умеренных широтах
Для нас абсолютно нормально разделять время года на зиму и лето, но если руководствоваться тем, что я рассказал выше, то умеренный пояс живет в условиях постоянной весны. Так бы и было, если бы не еще один сюрприз в свойствах Земного шара.
Земля совершает следующие движения:
- вращается вокруг Солнца;
- вращается вокруг своей оси;
- меняет в течение года угол своего наклона.
Благодаря последнему, мы можем наблюдать смену поры года в своей стране. Чтобы понять, как это действует, представьте Землю в виде картофелины, которую вы решили поджарить на сковородке целиком. Для придания более-менее равномерной румяности, её придется постоянно разворачивать и прижимать края.
Источник
Почему лучи Солнца не параллельны?
На моем телеграм канале мне задали следующий вопрос:
Если Солнце находится в 150 миллионах километров от нас, почему его лучи выглядят будто они разлетаются в разные стороны, как будто их источник гораздо ближе? Особенно это заметно в облачную погоду. Ведь учитывая огромное расстояние фотоны от Солнца должны были лететь практически параллельно, чтобы достичь нашей Земли, не так ли?
Мне понравился этот вопрос, так как он затрагивает повседневный феномен, который наверное каждый из моих читателей хоть раз в жизни наблюдал, поэтому я решил написать небольшую статью на эту тему.
Солнечные лучи далеко не всегда видны невооруженному глазу. В обычный безоблачный солнечный день вы не увидите никаких отдельных лучей, однако если бы вы все-таки могли их различить, то убедились бы, что когда ничто не препятствует солнечному свету, его лучи строго параллельны.
При прохождении солнечного света сквозь атмосферу Земли возможны два сценария: солнечный свет либо проходит сквозь атмосферу без существенного изменения направления, либо рассеивается и направляется во всех направлениях одновременно. Последнему эффекту мы обязаны тем, что в дни, когда небо затянуто облаками мы все-таки можем видеть все-вокруг нас несмотря на то, что Солнце скрыто облаками.
Другое проявление этого эффекта состоит в том, что даже в солнечный, безоблачный день, если вы посмотрите на свою тень, вы заметите, что тень освещена, т.е. вы все равно можете видеть предметы, на которые упала ваша тень. Это происходит потому, что только примерно половина солнечного света, который мы видим приходит от прямых солнечных лучей. Остальная часть — это свет отраженный от всего вокруг — предметов, поверхности земли, микроскопических частиц пыли в воздухе, даже от молекул самого воздуха.
Те, кто имел возможность наблюдать полное солнечное затмение наверняка заметили, что несмотря на то, что Солнце было практически полностью закрыто Луной это все-таки не выглядело как ночь. Мы все равно могли видеть все вокруг несмотря на затемнение. Этот эффект также является следствием рассеивания света. Рассеянный свет распространяется во всех направлениях одновременно.
Держа это в уме давайте вернемся к феномену разлетающихся в разные стороны солнечных лучей.
Лучи солнечного света пробивающиеся сквозь облака берут свое начало в просветах в облаках. Они выглядят ярче, чем солнечный свет вокруг них, благодаря тому, что это лучи прямого солнечного света, а вокруг них находится преимущественно рассеянный солнечный свет.
Можно подумать, что облака действуют как призма или линза преломляя и/или фокусируя солнечные лучи, однако это не вполне так. Облака поглощают и рассеивают солнечный свет, видимый нам солнечный луч появляется только там где в облаках образуется просвет.
Нам кажется, что солнечные лучи, исходящие из разных просветов в облаках направлены в разные стороны, однако так ли это на самом деле? Если мы посадим в местах, где солнечные лучи из просветов в облаках падают на землю людей вооруженных измерительными приборами с целью установить точное направление солнечных лучей, внезапно окажется, что эти солнечные лучи строго параллельны.
Почему же нам кажется, что они не параллельны, причем визуально кажется, что они очень сильно не параллельны? Причина здесь в перспективе. Допустим мы наблюдаем два луча из просветов в облаке падающих на землю на расстоянии в 2 километра друг от друга. Нам кажется, что лучи не параллельны, потому что с нашей точки зрения просветы в облаке находятся рядом с друг другом, но на самом деле облака находятся на большой высоте и в реальности расстояние между просветами также равно 2 километрам. Просто оно кажется нам маленьким из-за эффекта перспективы — большое кажется маленьким на расстоянии.
Ровно по той же причине нам может казаться, что железнодорожные рельсы кажутся не параллельными и кажется, что они сходятся в какой-то далекой точке. Хотя на самом деле сколько бы вы не шли по железнодорожной колее вы не достигнете того места, где рельсы начинают сближаться и сходятся. Сколько бы вы не прошли вдоль рельс расстояние между ними будет всегда одинаково.
Ставьте палец вверх если хотите видеть в своей ленте больше статей о космосе!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник