Светит, но не греет – как работает Солнце зимой
Солнце – главный источник жизни на планете Земля. Оно является ближайшей к нам звездой. Другие расположены так далеко, что свет их доходит до нас только через миллионы световых лет. И если Солнце перестанет излучать свою энергию, все живое на Планете однозначно погибнет.
Наверняка каждый из нас хотя бы один раз задавался вопросом: «А почему, собственно, летом от солнечного света мы загораем, а зимой тот же свет не способен даже немного растопить лед?» Итак, давайте разбираться.
Как работает Солнце
Изучение Солнца – очень непростое дело. Невозможно послать к нему летательные аппараты, так как они попросту сгорят. Но у современной науки есть множество иных способов изучить объект, находящийся далеко, но излучающий при этом колоссальную энергию. Расстояние до Солнца от Земли составляет 150 млн км. Именно такое расстояние позволяет жизни на нашей Планете существовать комфортно.
В диаметре ядро Солнца достигает 175 тысяч километров. Температура внутри звезды – 14 млн градусов по Кельвину, и причинами ее являются термоядерные реакции. Можно сказать, что это своеобразная ядерная топка. В ядре звезды зарождается все тепло, которое потом проходит через несколько оболочек:
- фотосферу – это первый слой над ядром, но энергия более глубоких слоев сюда не доходит;
- спикулы – это регулярные выбросы из следующего слоя Солнца;
- корону – самая внешняя оболочка звезды.
[interesting]Интересно: в короне образуются протуберанцы. Именно эта оболочка является причиной солнечного ветра, который распространяется до самых отдаленных уголков Солнечной системы.[/interesting]
Видимый свет и солнечная энергия – это инфракрасные лучи и ультрафиолет, а также электромагнитные волны, радиация и рентгеновские лучи.
[interesting]Важно! Все эти волны достигают Земли и других планет Солнечной системы и определенным образом влияют на них, а особенно на те из них, где есть атмосфера.[/interesting]
Влияние лучей
Все живое ощущает на себе влияние в первую очередь УФ-лучей. Именно от их интенсивности озоновый слой защищает нашу Планету. Влияние ультрафиолетовых лучей на живые организмы проявляется в следующем:
- они способствует тому, чтобы совершались обменные процессы в организме человека;
- благодаря этому излучению вырабатывается витамин D в организме, а без него нормальная жизнь человека невозможна;
- усиливается кровоток;
- появляется загар.
УФ-лучи также положительно влияют на атмосферу. Они очищают ее и делают более благоприятной для жизни. Тепловое воздействие оказывают еще и инфракрасные лучи. Благодаря им на поверхности Земли тепло. Но хотя эти лучи и воздействуют на атмосферу, бывают моменты, когда влияние их становится минимальным.
Зимой Солнце греет меньше
Зимой Солнце греет не так интенсионо, но это явление можно объяснить с научной точки зрения. Происходит снижение поступления солнечного тепла на Землю по следующим причинам:
- над горизонтом Солнце расположено очень низко, поэтому лучи через атмосферу проходят больший путь;
- утром и вечером по этой же причине не так жарко, а вот вечером наступает холод;
- холодный ветер сокращает период тепла, который может дать нам Солнце;
- зимой дни короче, а ночи длиннее – значит, период, когда инфракрасные лучи могут воздействовать на атмосферу, сильно уменьшается.
[interesting]Немаловажное значение также имеет и тот факт, что зимой поверхность земли покрывает белый снег, который прекрасно отражает солнечные лучи, поэтому общая температура на поверхности снижается.[/interesting]
Как мы видим, зимой Солнце хотя и светит, но ждать от него появления загара не приходится.
Источник
Почему солнце зимой не греет, даже когда светит?
О том, что солнце зимой не греет, даже если целый день ярко сияет в небе, хорошо знают жители северных широт. Но, почему так происходит? Ведь летом при ясной погоде воздух нагревается очень сильно? Что же мешает ему стать теплым в холодное время года?
Оказывается, виной всему особенности зимних и летних антициклонов. А если сказать точнее, законы физики, действующие в атмосфере Земли.
Антициклоны и циклоны
Циклоны – это состояние атмосферы, характеризующееся пониженным давлением. Они несут с собой прохладу и осадки.
Антициклоны – это области повышенного давления. Считается, что они приносят хорошую солнечную погоду. Однако оказывается, что это утверждение не совсем верно. Дело в том, что антициклон – не единственный фактор, влияющий на погоду.
Если антициклон летом – это жаркий сухой воздух, то зимой, при повышении давления, солнце на небе светит, но не греет.
Антициклон летом
Перемещение воздуха (ветер) в атмосфере происходит не только в горизонтальном направлении, но и по вертикали.
Из школьных учебников мы знаем, что ветер дует из области высокого в область низкого давления. Это явление называется силой барического градиента.
На самом деле все происходит немного иначе. На воздушные потоки, помимо давления влияет вращение Земли (сила Кориолиса). Она отклоняет от заданной траектории, движущиеся объекты. В северном полушарии – в право, в южном – влево.
В условиях, когда сила барического градиента уравновешивается силой Кориолиса, ветер начинает дуть параллельно линии раздела высокого и низкого давления.
Перемещение воздуха в антициклоне происходит по кругу. Воздушные потоки устремляются от центра антициклона круговыми, постоянно расширяющимися потоками. В результате этого в центральной части антициклонного вихря образуется область разреженного давления и ее заполняют воздушные массы из верхних слоев атмосферы.
Опускающийся сверху воздух по мере приближения к земле нагревается. Происходит это за счет того, что при попадании в более плотные слои атмосферы он сжимается. В результате этого происходит выделение энергии – тепла (адиабатический процесс).
При нагревании воздуха нет условий для конденсации. Поэтому облака в зоне антициклона не образовываются. Солнцу ничего не мешает прогревать землю. Все это в совокупности определяет хорошую теплую погоду летом.
Антициклон зимой
Зимние антициклоны, наоборот, приносят не тепло, а похолодания. Почему так происходит? Ведь при приходе антициклона зимой солнце тоже светит, но при этом вовсе не греет.
Обратная ситуация зимой происходит в силу нескольких дополнительных факторов – низко распложенного над горизонтом солнца и снежного покрова.
Низкое солнце над горизонтом не дает такого количества тепла земле, как летом. Снег обладает свойствами мало впитывать солнечного тепла и, в дополнение к этому, активно излучать тепловую энергию. В результате, потери тепла поверхностью земли намного превышают ее приход от солнечных лучей.
Потеря энергии в атмосфере приводит к охлаждению приземных слоев воздушных масс. Из-за этого и возникает эффект, когда зимой солнце ярко светит, но не греет.
Полюс холода находится не на северном полюсе!
Над регионами Восточной Сибири практически все холодное время года господствует сибирский (азиатский, монгольский) антициклон. Он находится над континентальными районами длительное время (неделями, а иногда месяцами). При этом происходит интенсивное выхолаживание .
Итогом стояния сибирского антициклона над материком становится такое явление, как образование полюса холода. Причем, находится он не на северном полюсе и не в Гренландии. Холодовой полюс северного полушария располагается в умеренном (субарктическом) поясе. Это район Верхоянска и Оймякона.
Именно поэтому Якутия является самым холодным регионом, где температура воздуха может опускаться до – 60˚С, а иногда и более. Но, теперь мы понимаем, почему над Верхоянском и Оймяконом зимой светит негреющее солнце.
Понятным доступным языком рассказывает о природных явлениях в атмосфере в своих лекциях географ Дарья Гущина. Она объясняет подробно, почему солнце зимой светит, но не греет нас своими лучами. Также она раскрывает тайну, почему зимние ночи с ясным небом гораздо холоднее тех, когда небо закрыто пеленой облаков. Она сравнивает этот эффект с одеялом. Когда тучи, не дают покинуть теплому воздуху поверхность земли.
Источник
Почему зимой солнце не греет?
Как известно, Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 дней и 6 часов. За это время расстояние между ними изменяется от 142 млн км до 151 млн км. При этом каждое полушарие нашей планеты по очереди приближается к этой огромной горячей звезде, и тогда в странах, которые в нем находятся, наступает лето, а в странах другого полушария — зима. (Узнайте, как в Австралии называют наше лето: лето или зима?)
Казалось бы, вот и причина отсутствия тепла — расстояние. Но нет. Все немного сложнее. Дело в том, что Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси, которая наклонена относительно траектории движения на угол порядка 23°. Отсюда разная продолжительность светового дня. Если бы не этот наклон, день и ночь в любом месте нашей планеты длились бы одинаково, причем в течение всего года днем Солнце находилось бы в зените. Этого не происходит, так как зимой угол наклона земной оси удаляет поверхность планеты, делая световой день короче. Следовательно, солнечным лучам просто-напросто не хватает времени, чтобы прогреть землю, и температура воздуха понижается.
Можно провести эксперимент: поднести ладонь к настольной лампе, не касаясь ее, а потом начать вращать руку, изменяя угол падения излучения от лампы на ладонь. Вы заметите, что в момент, когда ладонь параллельна лампе, она нагревается гораздо быстрее, чем когда наклонена. То же самое и с Землей: летом, когда световой день длиннее и Солнце находится над горизонтом выше, оно прогревает Землю сильнее, а та, в свою очередь, нагревает воздух и нам становится тепло.
Источник
Летом Солнце ближе к Земле, чем зимой. Это неправда.
Начнем с того, что расстояние между Солнцем и Землей действительно не является постоянным, а меняется в течение года. Это связано с тем, что Земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а «почти по кругу». Фигура, которую представляет собой орбита Земли, как и орбиты всех других планет нашей Солнечной системы, называется эллипсом.
В целом орбиты планет могут быть сколь угодно вытянутыми. Такую орбиту, в частности, имеет Плутон, который во время плутонианского лета приближается к Солнцу на расстояние «всего» 4,5 миллиарда километров, а «зимой» удаляется от Солнца на 7,5 миллиардов. К слову, год на Плутоне длится 250 лет. Если бы орбита Земли была бы похожа на орбиту Плутона, то видимый размер Солнца на небе в течение года менялся бы в два раза, а потоки тепла и света, падающие на Землю зимой и летом, различались бы в 4 раза. Средняя температура на Земле зимой была бы около минус 50 °C на экваторе, а у полюсов — в районе минус 150 °C, и, скорее всего, эти строки просто некому было бы читать.
К счастью, орбита Земли — это почти круг. Среднее расстояние от Солнца до Земли составляет почти 150 миллионов километров (свет проходит это расстояние чуть более чем за 8 минут). В ближней точке орбиты Земля приближается к Солнцу на 2,5 миллиона километров, а в дальней точке удаляется на такое же расстояние. Соответствующее изменение расстояния составляет всего 1,5%. На такую же долю меняется видимый размер диска Солнца на небе в течение года. Разумеется, большинство людей этого даже не замечает.
И все же, когда Солнце ближе всего к Земле — летом или зимой? Ответ на это вопрос известен: Земля проходит через ближнюю точку своей орбиты каждый год примерно в одно и то же время — почти сразу после новогодних праздников, около 3–4 января.
Иными словами, в это время на небе можно увидеть Солнце максимально большого размера. Становится ли в этот день хоть немного теплее? Строго говоря, да, так как близость к Солнцу увеличивает среднюю температуру на 2–3 градуса, но, конечно же, смена времен года при той орбите Земли, которую мы имеем, никак не связана с расстоянием до Солнца.
Гораздо более важной в нашей земной жизни является высота Солнца над горизонтом и, как следствие, плотность падающих на поверхность Земли солнечных лучей. А она, особенно на высоких широтах, на которых находится большая часть нашей страны, меняется в течение года не на 1–2%, а в несколько раз.
Впрочем, есть и гораздо более простой способ понять, что времена года никак не связаны с расстоянием до Солнца. Достаточно вспомнить, что январь является центральным месяцем зимы лишь в северном полушарии. В южном полушарии на это же самое время приходится пик лета.
Соответственно, для большинства жителей той же Южной Америки тот факт, что Солнце ближе всего в январе, вероятно, не кажется таким удивительным, как для нас.
Информацию предоставил Сергей Богачев, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН
Источник
Солнце в разное время года
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.
Положение Солнца в разные времена года
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.
Как Солнце освещает Землю в разное время года
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 в дни равноденствия оказывается земной экватор, в то время, как в дни солнцестояния солнце в зените будет на широтах 23,5 град., плавно приближаясь в остальное время года к нулевой широте, т.е. к экватору. 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.
Источник