От чего сменяются времена года. Как и почему меняются времена года

Мы все видим, что времена года меняются: летом мы загораем и плаваем в открытых природных водоемах, собираем луговые цветы, сидим у костра; осенью восхищаемся разноцветной красотой леса; зимой катаемся на санках и на лыжах, а весной радуемся теплому солнышку и наблюдаем, как быстро лопаются почки на деревьях и превращаются в зеленый наряд. Но почему происходит смена времен года?

Главная причина смены времен года – наклон оси вращения Земли.

Но сначала давайте поговорим о том, что означает термин «времена года». Это четыре периода, на которые условно поделен год. Обратите внимание на слово «условно».

В астрономии различают:

1) Календарные времена года , которые приняты в большинстве стран мира – деление года на четыре сезона по три месяца в каждом. Вот здесь как раз понятно, что деление это условно, т.к. календарная дата наступления зимы (или другого времени года) может не совпадать с реальной погодой.

2) Астрономические времена года – отсчитываются от точек солнцестояния (лето/зима) и равноденствия (весна/осень).

Давайте разберемся, что такое «точки солнцестояния» и «равноденствия».

Солнцестояние – это момент прохождения Солнца через точки эклиптики (большого круга небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), наиболее удаленные от экватора небесной сферы.

– это момент, когда центр Солнца в своём видимом движении по эклиптике пересекает небесный экватор.

3) Фенология (система знаний о сезонных явлениях природы), используя понятие «сезон», определяет длительность и сроки начала каждого климатического времени года в соответствии с природными условиями. Сезон отличается характерными для него погодными условиями и температурой.

Итак, смена времен года объясняется: годичным обращением Земли вокруг Солнца, наклоном оси вращения Земли относительно орбиты и эллиптичностью орбиты .

Календарные времена года

В большинстве стран Северного полушария приняты следующие даты времен года:

• весна - 1 марта-31 мая (март, апрель, май);
• лето - 1 июня-31 август (июнь, июль, август);
• осень - 1 сентября-30 ноября (сентябрь, октябрь, ноябрь);
• зима - 1 декабря-28 (29) февраля (декабрь, январь, февраль).

Напомним, что в Северном полушарии (к северу от экватора) находятся континенты и страны: Азия (умеренный климат), Европа, Северная Америка, маленькая часть Южной Америки (севернее Экватора), около ⅔ Африки, севернее реки Конго (Алжир, Бенин, Буркина-Фасо, Гамбия, Гана, Гвинея-Бисау, Джибути, Египет, Западная Сахара, Кабо-Верде, Камерун, Кения, Кот-д"Ивуар, Либерия, Ливия, Мавритания, Мали, Марокко, Нигер, Нигерия, Сенегал, Сомали, Судан, Сьерра-Леоне, Того, Тунис, Уганда, Центральноафриканская Республика, Чад, Экваториальная Гвинея, Эритрея, Эфиопия, Южный Судан), страны северной Океании, расположенные в Северном полушарии: Маршалловы острова, Микронезия, Палау, страны Южной Америки, расположенные в Северном полушарии : Венесуэла, Гайана, Колумбия, Суринам, Французская Гвиана.

В Южном полушарии другие даты времен года:

• весна - 1 сентября-30 ноября;
• лето - 1 декабря-28 (29) февраля;
• осень - 1 марта-31 мая;
• зима- 1 июня-31 августа.

В Южном полушарии (к югу от экватора) находятся континенты и страны:

Азия (полностью), Восточный Тимор (большей частью), Индонезия, Африка (Ангола, Ботсвана, Бурунди, Замбия, Зимбабве, Коморские Острова, Лесото, Мадагаскар, Маврикий, Малави, Мозамбик, Намибия, Руанда, Свазиленд, Сейшельские острова, Танзания, ЮАР), большей частью Габон, Демократическая Республика Конго, Республика Конго, частично Кения, Сан-Томе и Принсипи, Сомали, Уганда, Экваториальная Гвинея, Океания (Австралия, Вануату, Науру, Новая Зеландия, Папуа-Новая Гвинея, Самоа, Соломоновы Острова, Тонга, Тувалу, Фиджи, большей частью Кирибати). Южная Америка (Аргентина, Боливия, Парагвай, Перу, Уругвай, Чили, большей частью Бразилия, Эквадор, частично Колумбия.

Астрономические времена года

Как мы уже говорили, основной причиной смены времён года является наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики. Если бы ось Земли не была наклонена, то продолжительность дня и ночи в любом месте Земли была бы одинакова, а днем солнце поднималось бы над горизонтом на одну и ту же высоту в течение всего года. И тогда никаких изменений времен года не происходило бы. Но ось Земли образует с орбитальной плоскостью угол 66,56°. Наглядно это видно на данной схеме.

Астрономически времена года отсчитываются от точек летнего солнцестояния, осеннего равноденствия, зимнего солнцестояния и весеннего равноденствия. В году две точки равноденствия, когда солнце переходит из одной точки полушария в другую: из Северного полушария - в Южное, и наоборот. Весеннее и осеннее равноденствие являются переходной точкой от одного времени года к другому. В эти дни восход солнца начинается почти ровно на востоке, а заход почти строго на западе.

Промежуток между равноденствиями составляет полгода, а целый год принято считать тропическим годом , он продолжается 365,2422 суток. По Юлианскому календарю, в году 365¼ суток. Поэтому каждый следующий год продвигается на 6 часов вперед, а каждый четвертый год является високосным годом , где добавляется на сутки больше, которые приходятся на 29 февраля. Таким образом, каждые четыре года дополнительный день возвращает равноденствие на начало прежнего числа.

Периоды равноденствий:

• Весеннее равноденствие - 20 - 21 марта. Солнце переходит из Южного полушария в Северное.
• Осеннее равноденствие - 22 - 23 сентября. Солнце переходит из Северного полушария в Южное.

С 20 (21) марта до 22 (23) сентября из-за наклона земной оси Северное полушарие обращено к Солнцу бо́льшую часть суток, поэтому там больше тепла и света, чем в Южном, где в это время зима. Летом дни становятся длиннее, а положение Солнца - выше. Через полгода Земля переходит на противоположную точку своей орбиты. Наклон оси остаётся таким же, но теперь Южное полушарие оказывается обращённым к Солнцу большую часть суток, дни становятся длиннее и теплее. В Северном полушарии в это время наступает зима.

Но на время года влияет также и эллиптическая форма орбиты: времена года имеют разную продолжительность. В течение года планета Земля то приближается к Солнцу, то отдаляется от него, именно поэтому на разных континентах земного шара времена года отличаются продолжительностью.

Например, в Северном полушарии лето длиннее - 93,6 суток (а в Южном 89 суток), осень - 89,8 суток (а в Южном она длиннее - 92,8 суток). Зима – 89 суток (а в Южном - 93,6), весна - 92,8 суток (в Южном - 89,8).

Климатические времена года

Время равноденствия и солнцестояния должны быть серединой соответствующих сезонов. Но климатические сезоны относительно астрономических задерживаются из-за многих факторов, т.к. физические особенности земли и воды различны в определенных местах планеты.

• В экваториальном поясе (географический пояс Земли, расположенный по обе стороны от экватора) зимой и летом идут сильные дожди, а весна и осень относительно засушливы. Для этой территории характерны пассаты (ветры, дующие между тропиками круглый год. В Индийском океане они превращаются в муссоны - ветры, периодически меняющие свое направление: летом дуют с океана, зимой с суши.
• В тропическом поясе холодным временем года является сезон дождей, жарким - засушливый сезон. Однако в пустынях дожди могут не выпадать и в холодное время года.

• В умеренном поясе (Западная Европа, атлантическое побережье Северной Америки) основная часть осадков приходится на осень и первую половину зимы. В холодное время на части территории выпадает снег. Весна и лето характеризуются эпизодическими дождями с циклонами (атмосферные вихри огромного диаметра с пониженным давлением воздуха в центре). В зоне умеренно-континентального и континентального климата (Восточная Европа, Южная Сибирь) самыми влажными оказываются летние месяцы, а осень и зима суше. В зоне муссонного климата (Дальний Восток) осадки чаще выпадают летом в виде сильных ливней, зима сухая и бесснежная.
• В арктическом и антарктическом поясах смена времён года выражается только в смене полярного дня и полярной ночи. Из-за продолжающегося ледникового периода разница в уровнях осадков в разные сезоны невелика, а температура остается ниже нуля.

Таким образом, сезоны для Северного полушария противоположны сезонам для Южного полушария. Когда Северное полушарие обращено к Солнцу, оно получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, а ночи короче. Через полгода положение Солнца относительно Земли меняется, поэтому уже в Южном полушарии дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше, в то время как на Северном полушарии начинается зима.

Центральная Россия находится в зоне умеренного и умеренно-континентального климата .

Весной природа начинает пробуждаться от зимнего сна, это период роста и цветения растений. Изменения происходят и в мире животных – начинается период размножения, кладки яиц у птиц.

Здравствуй, весенняя первая травка!
Как распустилась? Ты рада теплу?
Знаю, y вас там веселье и давка,
Дружно работают в каждом yглy.
Высyнyть листик иль синий цветочек
Каждый спешит молодой корешок
Раньше, чем ива из ласковых почек
Первый покажет зеленый листок.

С. Городецкий

Мы видим активный рост растений, начало созревания плодов и овощей, появление птенцов.

• Чем жарче день, тем сладостней в бору
• Дышать сухим смолистым ароматом,
• И весело мне было поутру
• Бродить по этим солнечным палатам!
• Повсюду блеск, повсюду яркий свет,
• Песок - как шелк... Прильну к сосне корявой
• И чувствую: мне только десять лет,
• А ствол - гигант, тяжелый, величавый.
• Кора груба, морщиниста, красна,
• Но как тепла, как солнцем вся прогрета!
• И кажется, что пахнет не сосна,
• А зной и сухость солнечного лета.

И. Бунин «Детство»

Рост растений замедляется, но они обильно отдают нам весь свой урожай, деревья сбрасывают листву, природа готовится к покою.

Унылая пора! Очей очарованье!
Приятна мне твоя прощальная краса -
Люблю я пышное природы увяданье,
В багрец и в золото одетые леса,
В их сенях ветра шум и свежее дыханье,
И мглой волнистою покрыты небеса,
И редкий солнца луч, и первые морозы,
И отдаленные седой зимы угрозы.

А.С. Пушкин

Зимой природа отдыхает, многие животные впадают в зимнюю спячку. Природный цикл завершился. Но только для того, чтобы начаться снова.

Чудная картина,
Как ты мне родна:
Белая равнина,
Полная луна,

Свет небес высоких,
И блестящий снег,
И саней далеких
Одинокий бег.

В статье мы разберемся, . На простых примерах покажем, почему меняются времена года, почему зимой холодно, а летом тепло. Многие знают еще со школьного курса, что земля вращается вокруг своей оси и вокруг солнца. Причем вокруг солнца земля вращается по траектории напоминающей овал или эллипс. То есть расстояние от земли до солнца в течение года меняется. Достаточно много людей думает, что это изменение расстояния до солнца и есть основная причина, почему происходит смена времен года. На самом деле это не так. В северном полушарии, к примеру, Земля находиться ближе к солнцу в январе, чем в июле. Почему же происходит смена время года в таком случае? Всё дело в наклоне оси вращения Земли относительно солнца. Земля наклонена относительно солнца всегда на один угол, который составляет 23,5 градуса. Давайте разберемся, как это работает на 4-х основных астрономических позициях солнца относительно земли. 21 марта – день весеннего равноденствия. Вращение земли относительно солнца происходит таким образом, что линия между освещенным и неосвещенным участками(она называется терминатор) Земли перпендикулярна экватору. То есть южное и северное полушарие получают одинаковое количество света в течении дня. После прохождения этой позиции световой день в северном полушарии начинает увеличиваться. То есть длительность прогрева и остывания земли в средних широтах примерно одинаковая, поэтому весной не так холодно, как зимой и не так тепло, как летом. 21 июня – день летнего солнцестояния. В этой позиции длина светового дня в северном полушарии максимальная. Земля наклонена северным полюсом к солнцу. Больше всего солнечного света получает северный полюс. Там день длиться круглые сутки и солнце не заходит. Чем ближе точка к северному полюсу, тем дольше там длиться день. Если это так, то почему на северном полюсе так холодно, даже летом в день солнцестояния, когда солнце светит 24 часа в сути. Еще один определяющий фактор помимо времени прогрева и остывания – угол падения лучей солнца на поверхность Земли. Чем прямее этот угол, тем больше тепла получает поверхность. На экватор лучи падают практически перпендикулярно, поэтому там всегда тепло. На серный полюс они как бы ложатся, проскальзывая мимо, практически не согревая поверхность. После 21 июня происходит смена времени года - начинается астрономическое лето. День начинает убывать до дня осеннего равноденствия. 23 сентября – день осеннего равноденствия. Ситуация примерно такая же, как и в день весеннего равноденствия с той лишь разницей, что день после этой даты начинает убывать. Происходит смена времен года с лета на астрономическую осень. Астрономическая осень длиться с 23 сентября по 21 декабря. 21 декабря – день зимнего солнцестояния. Ситуация прямо противоположная дню летного солнцестояния. Северный полюс наклонен, не к солнцу, а от него и не получает света в этот день. На северном полюсе, так называемая полярная ночь. Более подробно узнать об астрономическом явлении зимнего солнцестояния можно на этом сайте. На этом собственно сегодня у вас всё. Надеюсь, что вопрос, почему происходит смена времен года , стал для вас разрешенным. Если вопросы всё же остались, пишите их в комментариях.

Если материал был полезен, вы можете или поделиться данным материалом в социальных сетях:

Понятие «Времена года»

В течение года на нашей планете происходят сезонные изменения в природе. Благодаря наклону земной оси к плоскости орбиты под углом $66$ градусов и вращению по орбите вокруг Солнца, на планете происходит смена времен года. На Земле $4$ времени года – весна, лето, осень, зима. Наклон земной оси и постоянное её направление в пространстве приводят к тому, что Северное и Южное полушария освещаются не одинаково в один и тот же период года. В Северном полушарии планеты астрономическое начало времен года совпадает с того момента, когда Солнце проходит через точку весеннего равноденствия – $21$ марта, точку летнего солнцестояния –$22$ июня, точку осеннего равноденствия –$23$ сентября и точку зимнего солнцестояния – $22$ декабря. Таким образом, получается, что видимый путь движения Солнца по небесной сфере делится этими точками на секторы по 90 градусов.

Определение 1

Период, за который Солнце проходит один из этих секторов, называется временем года .

Продолжительность времен года с астрономической точки зрения тоже разная:

• Продолжительность весны – $92,8$ суток;
• Продолжительность лета – $93,6$ суток;
• Продолжительность осени – $89,8$ суток;
• Продолжительность зимы – $89,0$ суток.

Времена года характеризуются определенными средними температурами.

Замечание 1

Осень в Южном полушарии и весна в Северном начинается тогда, когда Солнце проходит через начальный круг склонения. В это время прямое восхождение Солнца будет равно нулю (весеннее равноденствие). Когда прямое восхождение Солнца будет равно $90$ градусов (летнее солнцестояние), тогда в Южном полушарии наступает зима, а в Северное полушарие приходит лето. С наступлением осеннего равноденствия прямое восхождение Солнца составляет $180$ градусов, в это время в Южное полушарие приходит весна, а в Северное полушарие – осень. С началом зимнего солнцестояния в Северное полушарие приходит зима, а в Южное полушарие – лето.

Времена года в Северном полушарии

Солнце посылает Земле очень много тепла, благодаря которому существует жизнь. Однако тепло, достигающее поверхности Земли, в разных её районах будет различно, потому что распределяется неравномерно. Естественно, что зимний период повсюду холоднее летнего. Причина заключается в том, что земная ось (воображаемая линия), которая соединяет Северный и Южный полюсы имеет наклон к плоскости земного экватора под углом $66$ градусов. Благодаря наклону Земля, вращаясь вокруг Солнца, обращается к нему поочередно либо Северным, либо Южным полушарием. Наклон падающих на земную поверхность солнечных лучей в течение года изменяется – зимой он будет больше, а летом – меньше. Более отвесные лучи несут больше энергии.

Определение 2

Термин «Климат» в переводе с греческого означает «наклон». В Северное полушарие зима приходит тогда, когда планета, как бы «отворачивается» от Солнца. В это время диск Солнца поднимается над горизонтом все ниже и ниже, а лучи становятся пологими и менее горячими. Средние широты северного полушария четко делятся на два главных, противоположных по своему характеру, сезона – летний и зимний. Они отличаются друг от друга температурами, разница между которыми составляет $20-30$ градусов. В континентальных районах эта разница еще больше, в Сибири, например, она составляет до $50$ градусов.

Основными климатическими поясами Северного полушария являются арктический пояс, умеренный и тропический. Атлантическое побережье Северной Америки и Западная Европа лежат в зоне умеренного океанического климата, поэтому основная часть осадков приходится на осень и первую половину зимы. Эпизодические дожди вместе с циклонами начинаются весной и летом. В арктическом поясе смена времен года выражается в смене полярного дня и полярной ночи. Сезонные колебания уровня осадков здесь невелики, а температуры остаются ниже нуля. Континентальная часть умеренного пояса – Восточная Европа и Южная Сибирь – имеют более сухую осень и зиму, а летние месяцы оказываются самыми влажными. На Дальнем Востоке, который находится в области муссонного климата, осадки выпадают в виде интенсивных ливней исключительно летом. Солнце находится в зените в день летнего и зимнего солнцестояния, а это есть тропические широты Северного и Южного полушария. Атмосфера здесь прозрачна, воздушные массы сухие с очень высокой температурой, которая над сушей может достигать наивысшего значения на Земле $+58$ градусов. В зимний период температура быстро остывает и на почве возможны заморозки. Резкие контрасты связаны с выпадением осадков. Область тропического пустынного климата формируется на западе и во внутренних районах материков. Здесь, при нисходящих токах воздуха, за год может выпадать менее $100$ мм осадков. Восточная часть тропического пояса расположена во влажной области с морскими тропическими воздушными массами, поступающими с океанов, поэтому в течение года выпадает несколько тысяч миллиметров осадков.

Времена года в Южном полушарии

В Южном полушарии смена поясов идет от экватора к югу. Пояса повторяются и основными являются – тропический, умеренный, антарктический. Только экваториальный пояс, расположенный по обе стороны от экватора будет один. Здесь в течение всего года день равен ночи и полуденная высота Солнца над горизонтом не меняется. Температура воздуха практически постоянна. Здесь нет времен года, это край «вечного лета».

Климаты на планете и времена года были бы совсем другие, если бы земная ось не имела наклона к плоскости орбиты. По существу было бы всего два времени года, плавно переходящие друг в друга – вечная зима в полярной области и вечное лето в экваториальной области. В условиях одинакового климата жизнь на Земле была бы более однообразна.

Причины различий времен года

Сезонные изменения состояния природы имеют свои причины, которые подразделяются на прямые причины и косвенные. К прямым причинам относятся географические:

• Сезонные изменения связаны с продолжительностью светлого времени суток – дни летом длинные, а ночи короткие. В зимний период их соотношение меняется на обратное;

Сезонные изменения связаны с полуденной высотой Солнца над горизонтом.

В умеренных широтах летом в полдень Солнце находится ближе к зениту, и одинаковое количество солнечной радиации распределяется на меньшей площади земной поверхности.

Длина пути прохождения лучей Солнца в атмосфере влияет на степень их поглощения.

Чем ниже Солнце над горизонтом, тем меньше тепла и света оно дает.

Косвенными являются астрономические причины:

• Шарообразная форма Земли;
• Параллельность солнечных лучей;
• Вращение Земли вокруг оси;
• Движение Земли вокруг Солнца;

Замечание 3

Основная астрономическая причина смены времен года связана с наклоном земной оси и движением Земли вокруг Солнца.

Содержание статьи

ВРЕМЕНА ГОДА, четыре периода года (весна, лето, осень и зима), характеризующиеся определенными средними температурами. Начало каждого времени года имеет четкую астрономическую границу. Эклиптика (видимый путь движения Солнца по небесной сфере) делится четырьмя точками – весеннего и осеннего равноденствий и летнего и зимнего солнцестояний – на секторы по 90°. Период, за который Солнце проходит один из этих секторов, называется временем года. Весна в Северном полушарии и осень в Южном начинаются, когда Солнце проходит через начальный круг склонения и его прямое восхождение равно 0° (весеннее равноденствие). Лето в Северном полушарии и зима в Южном наступают, когда прямое восхождение Солнца равно 90° (летнее солнцестояние). Осень в Северном полушарии и весна в Южном начинаются, когда прямое восхождение Солнца составляет 180° (осеннее равноденствие). Началом зимы в Северном полушарии и лета в Южном считается зимнее солнцестояние, когда прямое восхождение Солнца составляет 270°.

Различия в продолжительности времен года.

Из-за изменений скорости движения Земли по орбите в течение года, обусловленных эллиптичностью орбиты и законами движения, меняется и продолжительность времен года. Земля находится в перигелии (на ближайшей к Солнцу точке орбиты) примерно 2 января. В это время она движется быстрее, чем в середине года, и поэтому осень и зима короче остальных сезонов Северного полушария. Из приведенной ниже таблицы следует, что лето в Южном полушарии короче, чем в Северном, а зима длиннее.

ПРИЧИНЫ РАЗЛИЧИЙ ВРЕМЕН ГОДА

Географические причины.

Причины сезонных изменений состояния природы можно подразделить на прямые и косвенные. К первым относятся географические причины.

1. Сезонные изменения продолжительности светлого времени суток: летом дни длинные, а ночи короткие; зимой их соотношение меняется на обратное.

2. Сезонные изменения высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. Летом в умеренных широтах в полдень Солнце находится ближе к зениту, чем зимой, и, следовательно, одинаковое количество солнечной радиации летом распределяется на меньшей площади земной поверхности.

3. Сезонные изменения длины пути прохождения солнечных лучей в атмосфере влияют на степень их поглощения. Находящееся низко над горизонтом Солнце дает меньше тепла и света, чем Солнце, расположенное высоко, ближе к зениту, поскольку солнечные лучи в первом случае преодолевают более мощный слой атмосферы.

В низких широтах в любое время года бóльшую часть дня Солнце находится высоко над горизонтом. В умеренных широтах оно поднимается высоко над горизонтом только летом, а в остальное время года стоит низко. В полярных районах Солнце высоко никогда не поднимается. Несмотря на различные механизмы действия двух последних причин, их иногда объединяют и объясняют углом падения солнечных лучей.

Астрономические причины.

К косвенным существенным причинам смены времен года, имеющим астрономическую природу, относятся: шарообразная форма Земли, параллельность солнечных лучей, вращение Земли вокруг своей оси с периодом в одни сутки, движение Земли вокруг Солнца с периодом в один год, наклон земной оси к плоскости земной орбиты и постоянство наклона земной оси при движении Земли по орбите. Наклон земной оси в сочетании с движением Земли вокруг Солнца представляет собой основную астрономическую причину смены времен года. Земная ось отклоняется под углом 23°27ў от перпендикуляра к плоскости эклиптики, и, поскольку ее направление в пространстве практически постоянно, каждый из географических полюсов Земли часть года наклонен в сторону Солнца, а другую часть года – в противоположную от него сторону.

Последствия наклона земной оси.

Климатическая зональность.

Положение границ климатических зон зависит от наклона земной оси к плоскости эклиптики. Северный полярный круг проходит по широте 66°33ў с.ш., а Южный полярный круг – по широте 66°33ў ю.ш. Полярные круги отделяют, соответственно, северную и южную полярные зоны от умеренных зон Северного и Южного полушарий. Северный тропик (23°27ў с.ш.) и Южный тропик (23°27ў ю.ш.) являются границами между северной и южной умеренными зонами и внутритропической зоной. Таким образом, последняя охватывает по широте 46°54ў.

Часть года в полярных областях Солнце не заходит и движется по кругу почти параллельно горизонту (полярный день). В другое время года в тех же областях Солнце не восходит (полярная ночь). Продолжительность полярного дня и полярной ночи вблизи полюсов шесть месяцев, она сокращается по мере удаления от полюсов и приближения к Северному или Южному полярному кругу. На 78° северной и южной широты полярный день и полярная ночь продолжаются по четыре месяца, а на широтах Северного и Южного полярных кругов – по 24 часа.

В умеренных зонах Солнце никогда не достигает зенита и никогда не описывает полного круга на небосводе. В пределах этих зон, но ближе к тропикам Солнце в полдень приближается к зениту. Вблизи полярных кругов Солнце описывает на небосводе почти полный круг или даже видимый полный круг из-за влияния атмосферной рефракции и некоторой сплюснутости Земли у полюсов.

Изменение склонения Солнца в течение года

– еще одно важное следствие наклона земной оси. Оно проявляется в постепенном увеличении или уменьшении высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. В дни весеннего равноденствия Солнце проходит через точку пересечения небесного экватора и эклиптики. Для наблюдателя, находящегося на земном экваторе, небесный экватор располагается под прямым углом к горизонту и его плоскость пересекает точки, соответствующие востоку, солнечному зениту и западу. В дни весеннего равноденствия Солнце восходит на востоке и, следуя по эклиптике, проходит точно через зенит в полдень, а затем заходит на западе. В эти дни солнечные лучи перпендикулярны экватору и освещают Землю от Северного полюса до Южного, и на всей планете одинакова продолжительность дня и ночи.

После весеннего равноденствия Солнце покидает небесный экватор и сдвигается по эклиптике к северу от него, перемещаясь к востоку в своем видимом движении среди созвездий. Для наблюдателя на экваторе Солнце восходит несколько севернее точки востока. Затем Солнце пересекает небесный меридиан севернее точки зенита и заходит севернее западной точки горизонта. С каждым днем оно смещается дальше и дальше к северу вплоть до летнего солнцестояния, когда достигается максимальное отклонение в видимом смещении Солнца к северу – на 23°27ў (точка восхода наиболее смещена от восточной точки горизонта к северу, а точка захода Солнца находится на наибольшем удалении к северу от точки запада). В день летнего солнцестояния солнечные лучи падают отвесно на Северном тропике и максимально освещают всю полярную область, касаясь Северного полярного круга, даже на противоположной стороне земного шара. В то же самое время в Южном полушарии Солнцем освещены лишь территории к северу от Южного полярного круга, а собственно полярная область не получает солнечного света. Из-за наклона земной оси, а также в зависимости от положения Земли на орбите круг, ограничивающий освещенную Солнцем часть земной поверхности, или линия восходов и заходов, проходящая вокруг Земли, неодинаково охватывает разные широты. Поэтому продолжительность светового дня в Северном полушарии оказывается больше, чем темное время суток, и меньше – в Южном.

После летнего солнцестояния изменения протекают в обратном направлении. Отклонение Солнца к северу уменьшается, и, если наблюдать с экватора, видно, что оно пересекает небесный меридиан с каждым днем все ближе и ближе к зениту вплоть до осеннего равноденствия, когда создаются условия, аналогичные времени весеннего равноденствия. Возрастает отклонение Солнца к югу, оно восходит южнее точки востока, пересекает небесный меридиан южнее зенита и заходит южнее точки запада. Максимальное южное отклонение достигается во время зимнего солнцестояния, когда условия Южного полушария близки тем, которые складываются в Северном во время летнего солнцестояния. Теперь уже в Южном полушарии отмечается большая продолжительность дня и короткие ночи. После 22 декабря отклонение Солнца к югу начинает уменьшаться, условия в каждом пункте земной поверхности меняются на противоположные, сохраняющиеся вплоть до весеннего равноденствия. В любой точке, расположенной на экваторе, Солнце проходит через зенит дважды в год, поднимаясь над горизонтом на 90°. При этом предметы отбрасывают самые короткие тени.

В умеренных широтах Солнце перемещается так, что продолжительность дня и ночи неодинакова, за исключением дней равноденствий. Солнце в полдень достигает максимальной высоты над горизонтом в день летнего солнцестояния, т.е. в первый день астрономического лета в каждом полушарии. Минимальная полуденная высота Солнца над горизонтом отмечается в день зимнего солнцестояния (в первый день астрономической зимы). Когда Солнце наиболее высоко поднимается над горизонтом, каждый конкретный участок земной поверхности получает максимальное количество солнечной радиации на единицу площади. При этом поглощение солнечных лучей при прохождении через атмосферу минимально. Чем с бóльшим наклоном падают солнечные лучи, тем сильнее они поглощаются более мощным слоем газообразной атмосферы Земли и тем слабее освещают и нагревают предметы. На экваторе Солнце в полдень никогда не отклоняется от точки зенита более, чем на 23°27ў (если пренебречь рефракцией). В умеренных широтах полуденное отклонение Солнца от зенита – от 0° до 90°. На полюсах Солнце никогда не поднимается над горизонтом выше, чем на 23°27ў.

В целом сезонные температурные колебания обусловлены изменением количества солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли (инсоляции). Величина инсоляции в данной точке зависит от угла падения солнечных лучей, прозрачности атмосферы, солнечной постоянной и расстояния до Солнца.

Запаздывание времен года.

Середина астрономического лета – день летнего солнцестояния в Северном полушарии – время, когда инсоляция максимальна. Однако «макушка» лета, а именно реальное количество тепла, накопленное на поверхности, запаздывает по сравнению с этой датой в различных регионах на разные сроки. В целом температура воздуха в Северном полушарии достигает максимума приблизительно 1 августа, а минимума – примерно 1 февраля, а в Южном – наоборот.

Запаздывание времен года происходит в основном из-за влияния атмосферы. После летнего солнцестояния сокращается количество тепла, ежесуточно поступающего от Солнца. Тем не менее каждый день в течение нескольких недель количество полученного тепла превышает количество тепла, отраженного земной поверхностью, так как воздух еще продолжает его удерживать и препятствует его быстрой потере. Значительное количество тепловой энергии накапливается в почвах, горных породах и водоемах. С начала августа потери тепла начинают превышать его поступление, что приводит к понижению среднесуточной температуры. Хотя серединой астрономической зимы является день зимнего солнцестояния, в течение нескольких недель после него суточные потери тепла превышают его поступление, так что температура понижается до тех пор, пока темпы прогревания Земли не превысят темпы ее охлаждения. Запаздывание времен года в пределах океанических акваторий больше, чем на материках, поскольку суша нагревается и остывает быстрее, чем вода. Существует также запаздывание в суточном ходе температур, и наиболее теплое время суток приходится не на полдень, а на время от 13 до 17 ч (в зависимости от региона).

Различия между полушариями.

Времена года в Южном полушарии прямо противоположны временам года в Северном полушарии. Лето в Южном полушарии начинается примерно 22 декабря. Однако существуют некоторые различия, обусловленные эксцентриситетом земной орбиты. Зимнее солнцестояние там происходит всего за несколько дней перед тем, как Земля достигнет перигелия. В это время Земля в целом получает от Солнца больше тепла, чем в афелии – максимально удаленной от Солнца точке орбиты. Казалось бы из этого должно следовать, что лето в Южном полушарии теплее, чем на соответствующих широтах Северного полушария, а зима – холоднее. Тем не менее в умеренных широтах часто наблюдается обратное соотношение. Разность количества тепла, получаемого Землей в перигелии и афелии, составляет 6%, однако благодаря огромной площади океанов в Южном полушарии климат меняется больше, чем в результате упомянутого выше эффекта.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

Внутритропическое пространство.

В низких широтах между Северным и Южным тропиками температуры всегда высоки и мало изменяются от месяца к месяцу. Годовая амплитуда температур (разность между температурами наиболее теплого и наиболее холодного месяцев) никогда не превышает 11° С, а вблизи экватора составляет менее 2° С. Сезонные различия обусловлены распределением атмосферных осадков. В таких районах, за исключением собственно приэкваториальной полосы, где сезонные изменения вообще отсутствуют, зиме соответствует сухой сезон, а лету – влажный.

Умеренные широты

характеризуются отчетливо выраженными сезонными изменениями температур. Холодное время года называется зимой, теплое – летом, а осень и весна являются переходными сезонами. В умеренных широтах отмечается большое разнообразие условий. В одних регионах летом очень жарко (от +32 до +38° С), в других – прохладно (в среднем +10° С). Зимы могут быть как весьма мягкими (+4° С), так и очень холодными (в среднем –23° С). Более того, поскольку на этих широтах сталкиваются контрастные арктические и субтропические воздушные массы, погода здесь очень неустойчива и быстро меняется как от суток к суткам, так и от года к году.

Смена времён года – природное явление, к которому мы относимся как к совершенно обыденной вещи, но, тем не менее, этот процесс обусловлен самыми что ни на есть глобальными астрофизическими «катаклизмами». Мы не можем их заметить даже вооружённым глазом, как, например, затмение Солнца, и всё-таки они есть.

Если говорить упрощённо, то времена года – это периоды, на которые можно разделить годовой цикл. Причём это разделение достаточно условно – ведь не существует в погодном и климатическом смысле совершенно чёткой границы смены сезонов. Например, основными характеристиками зимы являются холод и снег (для средней полосы России, к примеру). Однако в марте иногда бывает гораздо более холодно и снежно, чем в январе. Неспроста существует поговорка: «пришёл марток – одевай трое порток». Так что когда мы говорим о смене времён года, то мы должны понимать, о чём именно говорим. Условно говоря, времена года разделяются по способу их определения. А этих способов несколько.

Автор фото, представленного выше, делал снимки одного и того же места каждый день в течение года. Результат собран в одном фото – условно, каждая вертикальная линия соответствует одному календарному дню. Наглядно, не правда ли?

Наиболее привычным для нас является определение годовых циклов по календарю. Это самое условное деление, придуманное человеком исключительно для удобства. Названия месяцев и их начало носят условный характер, в разных календарях оно определено, скажем так, схематично. Достаточно вспомнить разницу между (которым мы сейчас пользуемся) и юлианским календарём. Последний был в ходу до революции 1917 года. И им до сих пор пользуется православная церковь. По григорианскому календарю смена времён года происходит примерно на 13 дней позже. Кто застал советские времена, помнит, что мы праздновали День Октябрьской (!) Революции 7 ноября, хотя случилась она на самом деле 25 октября.

Кстати говоря, деление на 4 сезона (в каждом по 3 месяца) принято у большинства народов мира, но далеко не у всех. Например, в саамском календаре восемь сезонов, а у индусов – шесть.

Астрономический способ определения времени года – менее условный и не зависящий от человека. При астрономическом способе определения лета, осени, зимы и весны, за точку отсчёта берутся не конкретные даты в календаре, а моменты времени, в которые происходят солнцестояния и равноденствия. В моменты солнцестояния начинаются зима и лето, а в моменты равноденствия – весна и осень. Так, например, в 2015 году зима началась 22 декабря (2014 года) в 4:48 утра, весна – 20 марта в 22:45, лето – 21 июня в 16:38, а осень – 23 сентября в 8:20 утра. Очевидно, что с точки зрения погодных условий, это больше похоже на правду.

Почему происходят циклические изменения климата

Основная причина смены времён года известна – сезоны меняются из-за того, что Земля имеет наклонную ось. Вследствие этого, в разные моменты времени наша планета получает разное количество тепла и солнечного света в разных широтах.

С 22 сентября по 21 марта Земля находится в таком положении относительно Солнца, что её северное полушарие обращено к звезде меньшую часть суток и солнечные лучи падают под меньшим углом, соответственно, меньше прогревается солнечным светом. В Южном же полушарии в это время всё как раз наоборот. Проходит полгода, и наша планета перемещается уже на обратную точку своей орбиты. И опять же, из-за наклона оси уже Северное полушарие гораздо больше времени обращено своей поверхностью к Солнцу, а, следовательно, получает больше тепла. Вот, собственно, так и происходит смена времен года.