Смена времен года происходит потому, что Земля вращается вокруг Солнца
С древних времен людей мучили вопросы о мироздании. Как и кем создана Земля, что такое звезды, Солнце и Луна? Как происходит смена времен года? Первым на многие из этих вопросов ответил Николай Коперник. Он предположил, что смена времен года происходит за один оборот Земли вокруг Солнца. Но сомневались люди еще долго.
Общеизвестные факты
Во-первых, происходит смена дня и ночи. Все это благодаря тому, что наша планета обращается вокруг своей оси. В итоге получается, что постоянно половина ее находится в тени, и там, соответственно, ночь. Время оборота – двадцать три часа пятьдесят шесть минут и четыре секунды.
Во-вторых, наша планета, как удачно предположил еще Коперник, вращается вокруг Солнца. И время, которое ей требуется, чтобы сделать круг, составляет 365,24 суток. Это число принято называть одним звездным годом. Как мы видим, он немного отличается от календарного, примерно на одну четвертую часть суток. Каждые четыре года эти нецелые числа складываются и получается один «лишний» день. Последний и прибавляется к четвертому по счету, образуя год високосный. И в нем, как мы знаем, триста шестьдесят шесть дней.
Причина
По мнению подавляющего большинства современных ученых, смена времен года происходит потому, что Земля движется вокруг Солнца. Но и не только. Ось, вокруг которой обращается наша планета при смене суток, наклонена к плоскости ее движения вокруг звезды под углом 66 градусов 33 минуты и 22 секунды. Причем направленность остается неизменной вне зависимости от места на орбите.
Проведем эксперимент
Для того чтобы было легче понять, представьте себе, что данная ось материальна – как у глобуса. Если вы будете двигать последний вокруг источника света, та часть, которая не обращена к лампе, будет находиться в темноте. Понятно, что Земля, как и глобус, вращается еще и вокруг оси, и за сутки она все равно будет вся освещена. Но обратите внимание на положение Северного и Южного полюсов. На одном конце орбиты верхняя часть глобуса наклонена в сторону светила, а нижняя — от него. И даже вращая нашу импровизированную Землю, мы увидим, что самая нижняя ее часть в крайней точке орбиты находится полностью в тени. Граница последней была названа Южным полярным кругом.
Поместим наш глобус на противоположную точку орбиты. Теперь, наоборот, его нижняя часть хорошо освещена «Солнцем», а верхняя — в тени. Это Северный полярный круг. А крайние точки орбиты — это дни зимнего и летнего солнцестояния. Смена времен года происходит потому, что температура планеты напрямую зависит от того, сколько та или иная ее часть получает от звезды. Солнечная энергия практически не задерживается атмосферой. Она разогревает поверхность Земли, а уже последняя передает тепло воздуху. А поэтому в тех частях планеты, которые получают меньше всего света, обычно очень холодно. Например, на Южном полюсе и Северном.
Неровная поверхность Земли
Но ведь они тоже некоторое, пусть и не очень продолжительное время, освещаются солнцем. Почему же там всегда мороз? Все дело в том, что солнечный свет, а значит, и его энергия, неодинаково поглощаются разными поверхностями. А как вы знаете, Земля неоднородна. Большую ее часть занимает Мировой океан. Он нагревается медленнее суши и также неспешно отдает тепло в атмосферу. Северный и Южный полюса покрыты снегами и льдами, и свет от них отражается почти как от зеркала. И лишь незначительная его доля переходит в тепло. А поэтому за то короткое время, пока длится арктическое лето, весь лед растаять обычно не успевает. Антарктида также практически вся покрыта снегами.
Между тем середина нашей планеты, где проходит экватор, получает солнечную энергию весьма равномерно в течение всего года. А потому температура здесь всегда высокая, а смена времени года происходит в основном формально. И житель средней полосы России, попав в экваториальную Африку, мог бы подумать, что там всегда лето. Чем дальше от экватора, тем отчетливее смена времен года происходит, потому что свет, падая на поверхность под углом, распределяется более неравномерно. И наверно, наиболее очевидна она в умеренном климатическом поясе. В этих широтах лето обычно жаркое, а зима снежная и холодная. Например, как на европейской территории России. Нам к тому же «не повезло» в том, что нас, в отличие от европейцев, не обогревают теплые морские течения, за исключением дальневосточных «окраин».
Другие причины
Есть мнение, что наклонена не ось (или не только она), а плоскость орбиты Земли к экватору Солнца. Эффект должен получаться тот же либо еще более сильный.
Предполагают также, что смена времен года происходит потому, что и расстояние до светила не всегда одинаково. Все дело в том, что Земля вращается не по кругу, а по эллипсу. И самая близкая точка к Солнцу находится на расстоянии в 147 000 000 км, а самая дальняя — примерно в 152 000 000. Все-таки пять миллионов километров — это совсем немало!
Говорят еще, что на движение Земли также оказывает влияние и наш естественный спутник. Луна настолько велика, что сопоставима по размерам с нашей планетой. Это единственный подобный случай в Солнечной системе. Утверждается, что вместе с ней Земля обращается еще и вокруг общего центра масс — за двадцать семь суток и восемь часов.
Как видно из всего вышесказанного, смена времен года обусловлена, как и практически все на нашей планете, положением относительно Солнца.
Источник
Смена времен года на Земле
Причиной, почему на Земле происходит смена времен года, является наличие угла наклона относительно оси. Из-за него к источнику тепла полушария приближаются по очереди во время вращения планеты вокруг Солнца. На получающей большую часть тепла половине небесного тела наступает лето, а другая в этот период прогревается в 3 раза слабее, что приводит к наступлению зимы.
Почему происходит смена времен года
В древности люди объясняли перемену сезонов года с помощью мифологии. Лишь в эпоху Возрождения было доказано, что планета имеет форму шара, вращается вокруг Солнца. Тогда предложенная религиями версия была опровергнута.
При перемещении по орбите Земля то приближается к Солнцу, то отдаляется от небесного светила. Расстояние между телами варьируется от 147,1 до 152,1 млн км. При этом в начале июня Земля максимально отдаляется, а в начале января приближается к звезде. Движением вокруг небесного светила не объясняется смена сезонов года. Этот факт не знают многие взрослые люди.
Зима и лето сменяются из-за того, что планета прогревается неравномерно. Поскольку угол наклона оси по отношению к Солнцу составляет 23°, на одно полушарие солнечные лучи попадают под прямым углом, а на второе — под острым. Во время оборота лучше освещается то один участок, то другой из-за перемены положения относительно Солнца. Одно полушарие получает большую часть тепла. Там наступают летние дни. При этом на противоположное приходят зимние холода.
На экваторе, куда всегда попадают прямые солнечные лучи, смена сезонов происходит мягче, снега и отрицательных температур там не бывает. Чем дальше климатический пояс располагается от экватора, тем сильнее изменения в погодных условиях.
Если бы угол наклона отсутствовал, Земля круглый год прогревалась с одинаковой силой. Времена года в подобной ситуации не возникли бы. На экваторе установилось бы постоянное лето, а по мере удаления от него погода постепенно была бы все более холодной.
Постоянными были бы погодные условия и при отсутствии перемещения по орбите. В подобной ситуации одно полушарие постоянно освещалось бы лучше другого, там наблюдалось бы вечное лето. На противоположной части планеты всегда было бы холодно.
Ознакомиться с механизмом смены сезонов можно на схеме.
Календарные времена года
Год делится на 4 сезона:
Зимой световые дни укорачиваются, температура снижается. Количество осадков может увеличиться. В большей части регионов России выпадает снег, наблюдается отрицательная температура. В районах с более мягким климатом похолодание не такое сильное, возможны затяжные дожди, ливни.
Осень и весна представляют собой переходные состояния между летом и зимой. Погодные условия в эти периоды постепенно изменяются. Весной постепенно теплеет, а осенью, наоборот, холодает. Меняется и характер осадков. В весенние месяцы световые дни становятся длиннее, в осенние их продолжительность снижается.
Летом длина светового дня наибольшая. Увеличивается и температура воздуха. В расположенных неподалеку от полюсов областях темные ночи могут совсем отсутствовать. Там светло круглые сутки. Снег летом идет лишь на приближенных к полюсам территориях. На южном полушарии летом теплее, поскольку планета в этот период приближается к Солнцу.
Каждый сезон занимает 3 месяца. Когда они завершаются, происходит перемена времен года.
Астрономические времена года
Началом астрономических времен года считают дни, в которые центр Солнца проходит через точки солнцестояний либо равноденствий. Всего их 4, как и календарных сезона.
Астрономическое лето длится от летнего солнцестояния (21 июня) до осеннего равноденствия (23 сентября). Оно занимает 93 дня 14 часов и 24 минуты.
Затем наступает осень, продолжающаяся до 22 декабря — даты зимнего солнцестояния. Длится она 89 дней 18 часов и 42 минуты.
После следует длящаяся до весеннего равноденствия (21 марта) зима. Длина этого сезона равняется 89 дням и 30 минутам.
Весна завершается днем солнцестояния летом. Продолжительность ее равна 92 дням 20 часам и 12 минутам.
Периоды равноденствий
Равноденствиями называют периоды, когда продолжительность светового дня примерно равна длительности ночи. Каждый год таких суток 2. Весной равноденствие приходится на 20-21 марта, а осенью — на 22-23 сентября.
Солнцестояниями называют сутки, на которые приходятся самые длинные световой день и световая ночь.
Климатические времена года
Из-за физических свойств жидкости и почвы климатические сезоны сменяются позднее астрономических и не совпадают с календарными. Длительность задержек зависит от климатического пояса. Чем дальше от экватора, тем сильнее различаются лето с зимой.
На экваторе и вблизи от него лето и зима характеризуются большим количеством осадков, затяжными дождями. Весной и осенью влажность снижается, ливни пропадают. Температура около экватора всегда высокая. Здесь никогда не выпадает снег.
В тропиках зимние месяцы дождливые, а летние — жаркие и засушливые. В пустынях дожди даже зимой идут нечасто. Круглый год температура здесь выше 0°С.
В умеренном поясе возможны различные варианты для сезонов. Объясняют это близостью океана, теплых либо холодных течений. В Европе условия мягче, чем в Сибири, из-за близости Гольфстрима. Не опускается температура слишком низко и в Соединенных Штатах Америки.
В умеренно-континентальном климатическом поясе большая часть влаги приходится на лето. Зима сухая и холодная. В океаническом — дожди и снег отмечаются чаще зимой и осенью, а летом и весной количество осадков уменьшается. Муссонный климат, характерный для Дальнего Востока, отличается выпадением обильных дождей летом при почти полном отсутствии осадков зимой.
Для арктического и субарктического климатических поясов характерна перемена полярных дня и ночи. Большую часть времени солнечные лучи не попадают на эту местность, из-за чего здесь темно круглые сутки. Наблюдается вечная мерзлота. Даже летом температура не поднимается высоко, земля не прогревается. Сезонные колебания осадков выражены слабо.
Источник
Почему меняются времена года на Земле
Смена времен года на Земле – это обычное явление. Мы настолько привыкли к тому, что времена года последовательно сменяют друг друга, что практически этого не замечаем. А ведь именно с наступлением каждого нового сезона изменяется весь наш образ жизни.
Время года определяет выбор одежды и занятий для отдыха. Так летом мы ездим в отпуск и собираем грибы и ягоды, осенью составляем красивые композиции из опавших листьев и даров природы, зимой строим снежные крепости и играем в хоккей на льду, весной любуемся цветением растений и деревьев и радуемся наступлению тепла.
Смена времен года происходит потому, что ось Земли наклонена.
Когда Земля вращается вокруг Солнца, ее наклонённая ось всегда указывает в одном и том же направлении. Таким образом, в течение года разные части Земли получают прямые солнечные лучи.
Когда Северный полюс наклоняется к Солнцу, в Северном полушарии лето. А когда Южный полюс наклоняется к Солнцу, в Северном полушарии зима.
Почему наступает зима
Времен года всего четыре. Их еще называют сезоны года. Лето отличается от зимы длительностью дня: летние ночи короче зимних. Весна и осень – это периоды, когда лето постепенно переходит в зиму и наоборот.
Если говорить о центральной части России, то здесь сезоны года имеют следующие признаки:
- Весна. От долгого зимнего сна пробуждается природа. Становится тепло. Растения начинают активно цвести.
- Лето. На это время приходится максимальное повышение температуры воздуха. Растения размножаются и плодоносят.
- Осень. Постепенное понижение температуры воздуха. Растения замедляют свой рост, природа готовится к наступлению зимы.
- Зима. Холод, осадки в виде снега. Природа погружается в долгий зимний сон.
Некоторые люди считают, что Земля ближе к солнцу летом, и тогда на ней теплее. Они также уверены, что Земля находится дальше всего от солнца зимой. Хотя эта идея имеет смысл, поскольку орбита Земли не идеальный круг, а немного вытянутый, она неверна.
Тогда почему происходит смена времен года? В чем суть этого природного явления?
Чтобы наглядно представлять себе смысл происходящего, нужно понимать, как происходит движение земного шара в космическом пространстве, тогда причина смены времен года станет вполне очевидной.
Есть два вида этого движения:
- За одни сутки планета Земля полностью оборачивается вокруг своей оси (так называется условная линия, проходящая через северный и южный полюс). Именно поэтому наблюдается смена дня и ночи. Люди, живущие на континентах, повернутых к Солнцу, бодрствуют, тогда как жители противоположного полушария спят.
- В течение года Земля, перемещаясь вокруг Солнца по орбите, напоминающей эллипс, делает полный оборот.
На орбите Земли выделяют две точки:
- Перигелий. Расстояние между ней и Солнцем – 147 млн км. Ближайшая по отношению к Солнцу.
- Афелий. Удален от Солнца на 152 млн км, поэтому является самой дальней точкой.
Как вы видите, между этими точками есть разница, которая оценивается примерно в 3%. Как следствие количество солнечной энергии, получаемой в двух точках неодинаковое, различие составляет около 7%. Но если вы подумаете, что теплее в той точке Земли, которая находится ближе к Солнцу, то ошибетесь. Январь – пик зимнего холода – наступает в Северном полушарии, когда наша планета находится в перигелии.
Вывод. То, насколько далеко солнце от Земли в тот или иной момент, не имеет большого значения для нашей погоды.
Гораздо более важный фактор – угол ее наклона, составляющий 23,5°. Когда Земля совершает годичный круговой оборот вокруг Солнца, обращенными к звезде оба полушария становятся по очереди. Соответственно континенты, направленные к Солнцу, получают больше света, и там настает лето. На противоположной стороне, получающей в три раза меньше тепла, начинается зима.
Вы спросите, что было бы, если бы не существовало этого угла? В этом случае нельзя было бы выделить понятие «времена года». Ведь вращение Земли происходило бы вертикально, все ее точки находились бы на одинаковом расстоянии от звезды, а значит, получали бы одинаковое количество тепла.
Вывод. Лето или зима наступают потому, что Земля вращается вокруг Солнца под определенным углом наклона.
Видео энциклопедия для детей
Что заставило Землю наклониться?
Считается, что давным-давно, когда Земля была молодой, что-то сильно её ударило и заставило изменить своё положение.
Посмотрите видео про большой объект, поражающий и наклоняющий Землю, выбивающий большие куски материи. Кстати, эта большая штука, которая поразила нашу планету, называется Тейей. Этот сильный удар оставил огромное количество пыли и обломков на орбите. Большинство ученых считают, что один обломок стал нашей Луной.
Теория образования Луны — Тейя
Смена сезонов в земных полушариях
Теперь вы понимаете, как и почему сменяются времена года на Земле. Рассмотрим подробнее, как они меняются в Северном и Южном полушарии.
При приближении к Солнцу, на континентах Северного полушария начинается лето. Дни становятся длинными, а в регионах, которые находятся ближе к полюсу, светло даже за полночь. Затем, двигаясь по орбите, Земля оказывается на противоположной от Солнца стороне, и за счет влияния угла наклона Северное полушарие отдаляется от солнечного света и тепла, что знаменует приход зимы на его континенты.
Заметьте, что люди, живущие в странах экваториального и тропического поясов, не знакомы с зимними морозами.
Дело в том, что на положение экватора относительно Солнца движение земного шара по своей орбите практически не влияет. Вот почему времена года здесь не являются такими контрастными, как, например, в России, и переход от одного сезона к другому очень плавный.
Солнцестояния и равноденствия
У каждого сезона есть середина. Летом и зимой эти середины называются солнцестояниями. В летнее солнцестояние самый длинный день и самая короткая ночь. В зимнее солнцестояние самый короткий день в году и самая длинная ночь.
Астрономическое явление перехода Солнца из одного полушария в другое, называется равноденствием . В весеннее и осеннее равноденствия день и ночь имеют одинаковую длину.
Даты равноденствий:
- Весеннее. Происходит с 20 по 21 марта. В это время Солнце дает больше тепла Северному полушарию.
- Осеннее. Наблюдается с 22 по 23 сентября. Солнце направляется в Южное полушарие.
Если вы задавались вопросом, почему, например, в Южной Америке зима — это жаркое время года, то, обладая этими знаниями, сможете легко найти ответ.
С марта по сентябрь Северное полушарие обращено к Солнцу. Оно получает больше света и тепла, чем Южное, и на его континентах постепенно наступает летний сезон, когда день длиннее ночи. Затем Земля, не изменяя угла наклона, меняет свое положение, и теперь континенты Южного полушария обращены к Солнцу, и традиционно холодные в нашей стране зимние месяцы там жаркие. В это время в страны Северного полушария возвращается зима.
Итак, наша планета в течение года совершает полный оборот вокруг Солнца, за этот период времени разные ее участки успевают нагреваться или охлаждаться, в зависимости от количества поступающего к ним тепла.
Климатические пояса Земли
Регионы нашей планеты различаются своим климатом. Наличие климатических поясов связано с неравномерным нагревом Солнцем поверхности земного шара и разной степени распределения на ней осадков.
Астрономические времена года не всегда совпадают с климатическими сезонами на континентах. Например, в одном регионе снег выпадает зимой, а дождь идет летом, в другом в течение большого периода времени вообще не будет никаких осадков, а долгие затяжные дожди начинаются в определенный момент года.
Виды климатических поясов Земли:
- Экваториальный. Весной и осенью в регионах этого пояса – сезон засухи, летом и зимой идут проливные дожди.
- Тропический. Жаркая погода стоит в течение всего года, обильные осадки наблюдаются только в холодный сезон дождей.
- Умеренный(включает в себя страны Западной Европы, Центральную часть России). Осенью и зимой выпадает много осадков, на землю ложится снег, летом и весной тепло и относительно сухо.
- Арктика и Антарктида. Этот климатический пояс характеризуется постоянством температуры: она всегда держится ниже нуля. Смена полярной ночи и дня означает перемену времен года.
Сегодня в один день поменять холодное время года на теплое и попасть из зимы в жаркое лето очень просто, достаточно лишь купить билет на самолет. Этой особенностью природы пользуются многие любители путешествий.
Школьный проект «Путешествие вокруг Солнца»
Это отличный пример проекта для начальной школы, который поможет ребёнку увидеть, как это работает, при помощи горящей лампочки (у неё будет роль Солнца) и небольшого воздушного шарика (он будет представлять Землю). По диаметру середины шара нужно провести линию – экватор.
Если перемешать шар вокруг лампочки, половина, ближайшая к источнику света, будет освещена, а другая половина будет в темноте. Один полный круг вокруг лампочки следует считать за один полный год на Земле.
Перемещая шарик вокруг лампочки, вращаем её между кончиками пальцев, чтобы свет всегда падал точно на экватор.
Вывод. Если бы Земля вращалась таким образом (без наклона оси), день и ночь были бы одинаковой длины круглый год, и не было бы сезонов.
Наклон Земли
Теперь наклоняем шарик под небольшим углом, чтобы свет от лампочки больше не светил прямо на экватор. Для максимальной наглядности предварительно следует раскрасить верхнюю или нижнюю половину шара.
В этом случае полушария шара получают разное количество света в разное время. Полусфера, отклоненная от лампы, получает меньше света, а полусфера, наклоненная к ней, больше.
Вывод. Это означает, что «лето» в полушарии наклонено к лампочке, а «зима» в полушарии отклонена.
Держа шар под тем же углом, перемещаем его к другой стороне лампочки. Полусфера, которая была отклонена от источника света, теперь наклонена к нему.
Вывод. В полушарии, где была зима, когда мы начали перемещать шар, теперь лето, а в полушарии, где было лето, теперь зима.
Главный вывод. То же самое происходит, когда Земля движется вокруг Солнца, что дает нам разные сезоны в определенное время года.
Как происходит смена времен года
Источник