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
Высота солнца над горизонтом: изменение и измерение. Восход солнца в декабре
Жизнь на нашей планете зависит от количества солнечного света и тепла. Страшно представить даже на миг, что было бы, если бы на небе не было такой звезды, как Солнце. Каждая травинка, каждый листочек, каждый цветочек нуждается в тепле и свете, как люди в воздухе.
Угол падения лучей солнца равен высоте солнца над горизонтом
Количество солнечного света и тепла, которое поступает на земную поверхность, прямо пропорционально углу падения лучей. Солнечные лучи могут падать на Землю под углом от 0 до 90 градусов. Угол попадания лучей на землю разный, потому что наша планета имеет форму шара. Чем он больше, тем светлее и теплее.
Таким образом, если луч идёт под углом 0 градусов, он только скользит вдоль поверхности земли, не нагревая её. Такой угол падения бывает на Северном и Южном полюсах, за полярным кругом. Под прямым углом солнечные лучи падают на экватор и на поверхность между Южным и Северным Тропиком.
Если угол попадания солнечных лучей на землю прямой, это говорит о том, что солнце в зените.
Таким образом, угол падения лучей на поверхность земли и высота солнца над горизонтом равны между собой. Зависят они от географической широты. Чем ближе к нулевой широте, тем угол падения лучей ближе к 90 градусам, тем выше находится солнце над горизонтом, тем теплее и светлее.
Как солнце изменяет свою высоту над горизонтом
Высота солнца над горизонтом не является постоянной величиной. Напротив, она всегда изменяется. Причина этого кроется в непрерывном движении планеты Земля вокруг звезды Солнце, а также вращении планеты Земля вокруг собственной оси. В результате день сменяет ночь, а времена года друг друга.
Территория между тропиками получает больше всех тепла и света, здесь день и ночь практически равны друг другу по продолжительности, а солнце находится в зените 2 раза в год.
Поверхность за полярным кругом получает всех меньше тепла и света, здесь существуют такие понятия, как полярные день и ночь, которые длятся около полугода.
Дни осеннего и весеннего равноденствия
Выделены 4 основные астрологические даты, которые определяет высота солнца над горизонтом. 23 сентября и 21 марта – дни осеннего и весеннего равноденствия. Это означает, что высота солнца над горизонтом в сентябре и марте в эти дни 90 градусов.
Южное и Северное полушария освещаются солнцем одинаково, а долгота ночи равна долготе дня. Когда в Северном полушарии наступает астрологическая осень, то в Южном, наоборот, весна. То же самое можно сказать о зиме и лете. Если в Южном полушарии зима, то в Северном – лето.
Дни летнего и зимнего солнцестояния
22 июня и 22 декабря – дни летнего и зимнего солнцестояния. 22 декабря наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии, а зимнее солнце находится на самой низкой высоте над горизонтом за весь год.
Выше широты 66,5 градуса солнце находится под горизонтом и не восходит. Это явление, когда зимнее солнце не восходит на горизонт, называется полярной ночью. Самая короткая ночь бывает на широте 67 градусов и длится всего 2 суток, а самая длинная бывает на полюсах и длится 6 месяцев!
Декабрь является из всего года тем месяцем, когда в Северном полушарии самые длинные ночи. Люди в Центральной России просыпаются на работу в темноте и возвращаются тоже в темное время суток. Это тяжелый месяц для многих, так как нехватка солнечного света сказывается на физическом и моральном состоянии людей. По этой причине может даже развиться депрессия.
В Москве в 2016 г. восход солнца в декабре 1 числа будет в 08.33. При этом долгота дня составит 7 часов 29 минут. Заход солнца за горизонт будет очень рано, в 16.03. Ночь составит 16 часов 31 минуту. Таким образом, получается, что долгота ночи в 2 раза больше, чем долгота дня!
В этом году день зимнего солнцестояния – 21 декабря. Самый короткий день будет длиться ровно 7 часов. Затем 2 дня продержится такая же ситуация. И уже с 24 декабря день пойдёт на прибыль медленно, но верно.
В среднем в сутки будет прибавляться по одной минуте светлого времени. В конце месяца восход солнца в декабре будет ровно в 9 часов, что на 27 минут позже, чем 1-го декабря
22 июня – день летнего солнцестояния. Всё происходит с точностью до наоборот. За весь год именно в эту дату самый длинный день по продолжительности и самая короткая ночь. Это касаемо Северного полушария.
В Южном всё наоборот. С этим днём связаны интересные природные явления. За Полярным кругом наступает полярный день, солнце не заходит за горизонт на Северном полюсе 6 месяцев. В Санкт-Петербурге в июне начинаются загадочные белые ночи. Длятся они примерно с середины июня в течение двух-трёх недель.
Все эти 4 астрологические даты могут меняться на 1-2 дня, так как солнечный год не всегда совпадает с календарным годом. Также смещения происходят в високосные года.
Высота солнца над горизонтом и климатические условия
Солнце является одним из самых важных климатообразующих факторов. В зависимости от того, как изменялась высота солнца над горизонтом над конкретным участком земной поверхности, меняются климатические условия и времена года.
Например, на Крайнем Севере лучи солнца падают под очень маленьким углом и только лишь скользят вдоль поверхности земли, совсем не нагревая её. Под условием этого фактора климат здесь крайне суровый, присутствует вечная мерзлота, холодные зимы с леденящими ветрами и снегами.
Чем больше высота солнца над горизонтом, тем теплее климат. Например, на экваторе он необычайно жаркий, тропический. Сезонные колебания также в районе экватора практически не чувствуются, в этих районах вечное лето.
Измерение высоты солнца над горизонтом
Как говорится, всё гениальное – просто. Так и здесь. Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом элементарно прост. Он представляет собой горизонтальную поверхность с шестом посередине длиной 1 метр. В солнечный день в полдень шест отбрасывает самую короткую тень. С помощью этой кратчайшей тени и проводятся расчёт и измерения. Нужно замерить угол между концом тени и отрезком, соединяющим конец шеста с концом тени. Эта величина угла и будет являться углом нахождения солнца над горизонтом. Этот прибор называется гномоном.
Гномон – это древний астрологический инструмент. Существуют и другие приборы для измерения высоты солнца над горизонтом, такие как секстант, квадрант, астролябия.
Источник
Времена года
Времена года — это четыре условных периода, на которые разбит календарный год. Времена года зависят от изменения высоты солнца над горизонтом в течение года. Чем выше солнце, тем теплее становятся дни.
Рис. 125. Определение высоты солнца над горизонтом в градусах
Высота солнца над горизонтом
Если наблюдать за длиной полуденной тени, отбрасываемой шестом гномона, то можно обратить внимание, что в сентябре тень от шеста одной длины, в октябре она стала длиннее, в ноябре ещё длиннее и в двадцатых числах декабря самая длинная в году. С конца декабря тень от шеста опять, укорачивается.
Высоту солнца над горизонтом можно выразить в градусах для каждого месяца. Для этого в масштабе отложите высоту шеста гномона и длину тени. Концы отложенных отрезков соедините пунктирной линией. Получится прямоугольный треугольник. С помощью транспортира определите высоту солнца над горизонтом, выраженную в градусах (рис. 125). На рисунке 126 показано положение солнца над горизонтом в полдень в районе Москвы. На рисунке видно, что чем ниже солнце над горизонтом, тем холоднее и, чем выше, тем теплее.
Смена времён года
Почему происходит смена времён года?
В различные времена года Солнце бывает на разной высоте над горизонтом в связи с годовым движением Земли вокруг Солнца.
Смена времён года происходит потому, что Земля за 365 дней и 6 часов делает один оборот вокруг Солнца. При этом наклон воображаемой земной оси остаётся всё время постоянным и солнечные лучи больше освещают то северное полушарие Земли, то южное.
Механизм смены времён года
На глобусе видно, что земная ось имеет наклон, и вот благодаря наклону земной оси Солнце в разное время года освещает больше то северное полушарие, то южное. Чтобы убедиться в этом, возьмите глобус и лампу. Поставьте глобус около лампы так, как показано на рисунке 127. Такое положение относительно Солнца Земля занимает 22 июня.
Вращая глобус вокруг его оси, можно заметить, что солнечные лучи совсем не попадают на территорию вокруг Южного полюса. Там в это время длинная, холодная полярная ночь. На Южном полюсе она продолжается полгода. Но чем ближе к северу, тем полярная ночь становится короче. Так, на 80° ю. ш полярная ночь длится уже около 127 суток, на 70° ю. ш. — 60 суток, на 66 1 /2° ю. ш. — одни сутки. Эту параллель на земном шаре называют Южным полярным кругом. Севернее Южного полярного круга смена дня и ночи происходит каждые сутки. Когда на Южном полюсе ночь, на Северном полюсе и прилегающей к нему территории полярный день.
На полюсе Солнце не заходит за горизонт в течение полугода, на 80° с. ш. — около 127 суток, на 70° — около 60 суток, на 66 1 /2° — одни сутки. Эту параллель называют Северным полярным кругом. Южнее Северного полярного круга смена дня и ночи происходит каждые сутки. В районах, расположенных близко к Северному и Южному полярным кругам, летом ночью бывает довольно светло (белые ночи).
Много солнечного тепла и света получает в это время всё северное полушарие. В южных районах Европы, Азии, Северной Америки Солнце в полдень находится высоко над горизонтом. Большая часть суток — день, меньшая — ночь. Земля как бы повернулась северным полушарием к Солнцу.
А на параллели 23 1 /2° с. ш. Солнце в полдень 22 июня бывает прямо над головой. Эту параллель на земном шаре называют Северным тропиком. Севернее этой параллели Солнце никогда не бывает над головой.
День 22 июня называют днём летнего солнцестояния. В южном полушарии в это время Солнце находится низко над горизонтом. Там стоит зима. В Антарктиде морозы доходят до 87°
Через три месяца, 23 сентября, Земля займёт такое положение относительно Солнца, когда солнечные лучи будут одинаково освещать как северное, так и южное полушарие. На всём земном шаре, кроме полюсов, день будет равен ночи. Этот день называют днём осеннего равноденствия.
Пройдёт ещё три месяца. 22 декабря Земля относительно Солнца займёт положение, показанное на рисунке 128. Обратите внимание, что наклон воображаемой земной оси остаётся всё время постоянным. Как видно, теперь южное полушарие повернулось к Солнцу — там наступило лето, а в северном полушарии — зима. Этот день называют днём зимнего солнцестояния. В это время в полдень Солнце над головой бывает над параллелью, южная широта которой равна 23 1 /2°. Эту параллель называют Южным тропиком.
Ещё через три месяца, 21 марта на всём земном шаре день опять будет равен ночи. Этот день называют днём весеннего равноденствия. Через три месяца в северном полушарии снова наступит лето, а в южном — зима.
Смена времён года в России
В сентябре в Москве можно ходить без куртки. Деревья ещё не сбросили листьев и стоят в осеннем наряде. А в октябре погода становится холоднее, всё чаще дует пронизывающий ветер. В некоторых районах России в этом месяце уже выпадает снег. В ноябре солнце ещё ниже над горизонтом, становится ещё холоднее. В этом месяце большая часть территории РФ покрывается снежным покровом. А в декабре в Москве уже настоящая зима. Светает поздно, а темнеет рано. Материал с сайта http://wikiwhat.ru
В январе в полдень солнце уже немного выше над горизонтом, чем в декабре. День ненамного прибавляется. В феврале солнце ещё выше. И как ни злится февральская вьюга, дело идёт к весне. В конце февраля в южных районах России уже приступают к севу. В марте солнце ещё выше, погода становится теплее и день продолжительнее. Снег начинает таять, появляются первые проталины. Правда, в северных районах России ещё долго лежит снег, но и там уже чувствуется приближение весны. В апреле солнце в полдень поднимается над горизонтом ещё выше, в мае ещё выше. Леса, поля и луга покрываются нежной зеленью. Наступает лето.
В двадцатых числах июня солнце в полдень поднимается так высоко, что в это время в северном полушарии бывает самый длинный день и самая короткая ночь. С конца июня высота солнца над горизонтом снова начнёт уменьшаться, и, хотя лето в полном разгаре, мы уже знаем — приближается осень. А в августе падают первые жёлтые листья. Труженики полей приступают к сбору урожая. И вот опять сентябрь.
Так сменяются времена года на большей части территории России. Правда, в самых северных районах зима намного длиннее, а лето короче. Даже в мае можно увидеть снежные сугробы. Да и солнце там в зимнее время не показывается над горизонтом по нескольку месяцев, а летом столько же месяцев не заходит за горизонт.
А на юге России есть такие места, где снег вообще не выпадает, хотя зимой холоднее и дни короче.
Источник