Смена времен года на Земле

Астрономический механизм. Основной причиной смены времен года является наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики. Полюсы мира в течение года заметно не меняют своего положения среди звезд и ось вращения Земли при движении вокруг Солнца остается параллельной сама себе (рис. 5).

Рис. 5. Схема движения Земли по орбите (вид сверху, с Северного полюса)

Кроме того, изменение склонения Солнца в течение года в пределах от +23°27' (в момент летнего солнцестояния) до – -23°27' (в момент зимнего солнцестояния) свидетельствует о том, что ось вращения Земли не перпендикулярна к плоскости орбиты Земли, а наклонена к ней на угол в 66°33′22″ (90°–23°27’= 66°33') (рис. 6).

Следствием этих явлений (1-движения Земли вокруг Солнца, по эллипсовидной орбите, 2-наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты и 3-постоянства этого наклона) является регулярная смена времен года на Земле. Без наклона оси продолжительность дня и ночи в любом месте Земли была бы одинакова, и днем солнце поднималось бы над горизонтом на одну и ту же высоту в течение всего года.

	Рис. 6. Наклон Земной оси (вид сбоку) Земная ось наклонена под углом 66,5° и освещается то северная, то южная полярные области, что приводит к смене времен года и неравенству дня и ночи в течение года на всех широтах, кроме экватора.

Астрономически времена года разделены моментами:

летнего солнцестояния → осеннего равноденствия → зимнего солнцестояния → и весеннего равноденствия.

Началом астрономической весны и осени считаются дни весеннего и осеннего равноденствий (когда солнечные лучи под углом 90° падают на экватор и касаются полюсов – 21 марта и 23 сентября). А началом лета и зимы – дни соответствующих солнцестояний (когда высота Солнца над горизонтом в полдень наибольшая – 22 июня и 22 декабря).

В день летнего солнцестояния – 22 июня – земная ось северным концом обращена к Солнцу – его лучи в полдень отвесно падают на 23,5° параллель северной широты – эту линию называют северный тропик (тропик Рака) и на картах ее отмечают пунктиром. Все параллели севернее экватора до 66,5° с.ш. большую часть суток освещены, на этих широтах день длиннее ночи. Параллель 66,5° с.ш. является границей, с которой начинается полярный день – это Северный полярный круг. В этот же день на всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю.ш. день короче ночи. Южнее 66,5° ю.ш. – территория не освещена совсем – там полярная ночь. Параллель 66,5° ю.ш. – южный полярный круг.

В день зимнего солнцестояния – 22 декабря земная ось южным концом обращена к Солнцу, и солнечные лучи в полдень отвесно падают на 23,5° параллель южной широты – южный тропик (тропик Козерога). На всех параллелях южнее экватора до 66,5° ю.ш. день длиннее ночи. Начиная с Южного полярного круга Солнце не заходит за горизонт – устанавливается полярный день. За северным полярным кругом – полярная ночь. Полярные круги являются границами полярных дней (189 суток) и полярных ночей (до 178 суток).

Климатическая смена времен года. Но не только угол наклона влияет на времена года. Орбита, по которой Земля движется вокруг Солнца, имеет эллиптическую форму и в течение года Земля то приближается к Солнцу (147 млн. км – перигелий, 3 января), то отдаляется (152 млн. км – афелий, 5 июля). Поток лучистой энергии, падающей на Землю, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния до Солнца.

Несмотря на то, что это изменение значительной роли в смене времен года на Земле не играет, (так как орбита Земли не существенно отличается от окружности), однако, в перигелии Земля получает на 7% больше солнечного тепла, чем в афелии. Этим различием и объясняется несколько менее суровая зима и более прохладное лето в северном полушарии, по сравнению с зимой и летом в южном полушарии Земли.

Из-за эллиптической формы земной орбиты времена года имеют разную продолжительность:

сезоны	лето	осень	зима	весна
Северное полушарие	93,6	89,8		92,8
Южное полушарие	89,0	92,8	93,6	89,8

Поэтому, с наклоном оси вращения Земли к плоскости своей орбиты, с эллипсоидностью орбиты и наличием точек афелия – перигелия, связано также и распределение тепловых поясов на Земле. Но, задержка в изменении температуры на поверхности планеты вызвана также физическими свойствами воды и земли, что задерживает климатические сезоны относительно астрономических.

Дата добавления: 2015-07-11