в чем причина смены времен года на земле
Причина смены времен года для чайников и учёных
«Наука должна быть весёлая, увлекательная и простая. Таковыми же должны быть и учёные» (П.Л. Капица). и преподаватели. Но более всего наука должна быть честная. «И ни один человек не должен покидать стены наших университетов без понимания того, как мало он знает» (Роберт Оппенгеймер). и как мало знают учёные. А чтобы так оно и было, нужно обратить внимание аудитории на какой-нибудь парадокс и его простым решением срезать профессора математической лженауки на первой же лекции. И прежним занудой он уже не будет. Знаю, что говорю, и привожу очередной пример.
Первый вопрос профессору на засыпку: «Чем солнцестояние отличается от солнцеворота?». Профессор скажет «ничем», ведь он же учёный.
Второй вопрос на засыпку: «Почему не бывает ни весенних, ни осенних солнцестояний, если они просто обязаны быть при обращении наклонённой Земли вокруг Солнца?».
В дни близкие к равноденствиям наклонённый вправо земной шар находится точно боком по отношению к Солнцу, и такое его положение не может измениться на значительном участке очень пологой орбитальной дуги. Поэтому ответ на этот вопрос вообще никто не знает. Кстати, так называемых равноденствий тоже не бывает. Почему?
Снова смотрим ту же таблицу: 18 марта продолжительность дня 11 часов 57 минут, а 19 марта – уже 12 часов 2 минуты; 25 сентября – 12 часов 4 минуты, а 26 сентября – 11 часов 59 минут. Оказывается, в дни предполагаемых равноденствий на Земле бывает самая большая скорость прибыли-убыли светового дня, которая равна примерно 5-ти минутам в сутки. Но равноденствий и солнцестояний не бывает не потому, что на то указывает таблица. И смена времён года на Земле происходит тоже не по календарю. Всё должно объясняться движением Земли вокруг Солнца.
У современных астрономов земная ось не только качается из стороны в сторону или «прецессирует», но ещё и люфтит, как на разбитых подшипниках, то есть «нутирует». Но вот следующий вопрос профессору на засыпку: «Что такое «прецессия» и «нутации» земной оси, если при этом её направление на Полярную звезду ничуть не изменяется, и только одна Полярная звезда всегда неподвижна на ночном небосводе?». И ещё вопрос: «Каким образом земной шар может быть наклонён к Солнцу каким-нибудь из полюсов в дни равноденствия, если в это время со стороны Солнца какое-то короткое время можно увидеть сразу оба полюса Земли, а на экваторе в это время солнце встаёт практически точно на Востоке и заходит точно на Западе?». Попробуйте наклонить стоящий к вам боком глобус к себе или от себя. и вы сломаете глобус. Вот мы и говорим, что глупец тот, кто верит учёным и учебникам.
Ладно, не будем больше ходить вдоль да около. Вот теорема: «Наклонённая Земля обращается по наклонной орбите. При этом угол, на который земная ось отклонена от истинной вертикали солнечной оси в своём крайнем правом положении на орбите, равен примерно 16,3 градуса; плоскость земной орбиты наклонена к плоскости истинной горизонтали солнечного экватора справа налево на угол примерно в 7 градусов». (См. рис вверху. Рисунок не мой, но наклон орбиты на нём можно заметить.)
Эта теорема не отменяет ни одно из наблюдаемых явлений, а сама она доказывается только через их простые объяснения: 1) объясняет кажущийся или видимый земному наблюдателю наклон вертикальной солнечной оси, который равен якобы примерно 7-ми градусам (при движении наблюдателя снизу вверх по наклонной орбите солнечные пятна на вращающемся солнечном шаре опускаются вниз под углом в 7 градусов, что и создаёт видимость наклона солнечной оси); 2) объясняет отсутствие весеннего и осеннего равноденствия и отсутствие солнцестояний весной и осенью, а так же наибольшую в весенние и осенние дни скорость прибыли или убыли продолжительности дня (Земля со скоростью 30 км/c пересекает плоскость истинной горизонтали солнечного экватора); 3) объясняет «странное» для земного наблюдателя поведение Меркурия на своей орбите (наблюдатель в течении года словно качается на наклонной орбите, и от этого в течении года изменяется ракурс, под которым он видит солнечный диск и Меркурий, отчего положение Меркурия смещается в разные стороны от истинного положения на своей наклонной орбите); 4) объясняет одинаковый угол максимальных либраций всех планет равный 7-ми градусам (все планеты в Солнечной системе обращаются примерно в одной плоскости, и эта плоскость наклонена так же как и орбита Земли, а наблюдатель смотрит на планеты то чуть снизу, то чуть сверху); 5) прекрасно объясняет причину смены времён года на Земле и смену температурного режима на полюсах всех планет в Солнечной системе. Это и объяснять не надо, а достаточно посмотреть на картинку.
Так что, плоскость земной орбиты действительно наклонена справа налево к истинно горизонтальной плоскости солнечного экватора вертикального Солнца. Но пока в наших учебниках есть только «столоцентрическая» система координат в Солнечной системе, можете задать своему профессору следующий вопрос на засыпку: «Почему Землю и даже само Солнце можно наклонить, а то, к чему они якобы наклонены, наклонить нельзя?». А потому нельзя, что стоит нам под правые ножки стола, на котором стоит глобус, что-то подложить, как всё в Солнечной системе встанет на свои места, а вся наука полетит с него кувырком.
Почему наступают зима, весна, лето, осень?
Почему существуют времена года?
Смена времен года — вечное и неизменное явление природы. Причина его заключается в движении Земли вокруг Солнца.
Дело в том, что Земля, помимо обращения вокруг Солнца, вращается вокруг воображаемой оси (линии, проходящей черезСеверный и Южный полюса). Если бы ось Земли располагалась под прямым углом к орбите Земли вокруг Солнца, у нас не было бы времен года, а все дни были бы одинаковыми. Но эта ось наклонена по отношению к Солнцу (на 23°27′). В результате Земля вращается вокруг Солнца в наклонном положении. Это положение сохраняется круглый год, а ось Земли всегда направлена в одну точку — на Полярную звезду.
Поэтому в разное время года Земля по-разному подставляет солнечным лучам свою поверхность. Когда солнечные лучипадают отвесно, прямо, Солнце жарче. Если же лучи Солнца падают на земную поверхность под углом, то они греют земную поверхность слабее.
Солнце всегда стоит прямо на экваторе и в тропиках, поэтому жители этих мест не знают холодов. Там не так резко, как у нас, сменяются времена года, и никогда не бывает снега.
В то же время часть года каждый из двух полюсов повернут к Солнцу, а вторую часть скрыт от него. Когда Северное полушарие повернуто к Солнцу, в странах к северу от экватора — лето и день длинный, к югу — зима, а день короткий. Когда прямые лучи Солнца падают на Южное полушарие — здесь наступает лето, а в Северном — зима.
Между прочим.
В жарких странах тоже бывает смена времен года, она только выражается по-иному, не как у нас, в средних широтах.
И все же под высокими северными широтами бывает что-то похожее на наши весну и лето, кое-где даже распускаются скромные северные цветы, а на скалистых островах северных морей гнездятся морские птицы.
В Антарктике в это время зима, жесточайшие морозы и ветры. Стоит полярная ночь. Летом туда приходит солнце, и там оносветит день и ночь, но тепла от этого не прибавляется. В Южном полушарии под высокими широтами климат куда суровей, чем в Северном. Выше нуля температура никогда не поднимается.
Почему происходит смена времён года
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.
Календарные времена года
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 григорианским календарём (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.
Астрономические времена года
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.
Почему на Земле происходит смена времен года
Наверняка каждый интересовался вопросом, почему на земле происходит смена времен года. Ведь с наступлением нового сезона меняется не только погодные условия, но и наше самочувствие, настроение, образ жизни. Все с нетерпением ждут любимое время года. Кто ждет жарких дней или надеется на дождь и богатый урожай, кому по душе скрипучие морозы. Каждый сезон дарит свои прелести природы.
Месяцы по календарю
Временами года называют годичный цикл, разделенный на четыре сезона. Разделение по климатическим сезонам достаточно условное, без резких изменений. Летняя жара не сменяется морозами и, наоборот. Между летним солнцестоянием (22 июня) и зимним солнцестоянием (22 декабря), существует промежуток, называемый равноденствие – осеннее (сентябрь с 22 по 23), весеннее (март с 20 по 21).
Равноденствие – это переход солнечного светила из одного полушария планеты к другому.
Астрономические причины сезонных изменений
Смена времен года на земле протекает в нерушимой последовательности:
Если Солнце больше направлено на Северное полушарие, то постепенно к его континентам приближается летний сезон. Дни увеличиваются, ночное время укорачивается. После смены положения земного шара страны Южного полушария освещаются солнечными лучами, а на Северное приходит зима. Процесс продолжается с точностью наоборот.
Каждый сезон продолжается 3 месяца, после сменяется другим. А в некоторых точках мира круглый год стоит определенная температура.
Чтобы лучше понять, чем объясняется смена времен года на земле, нужно иметь понятие о движении небесного тела в космическом пространстве и некоторые факторы, влияющие на этот процесс.
Вращение Земли
Шарообразная планета производит движение в двух направленностях:
Но расстояние планеты относительно Солнца не является причиной смены времен года на земле. Влияние на изменение погодных условий планеты оказывает угол наклона ее оси (23,5°) по отношению к плоскости эклиптики. Вследствие этого небесный шар в различных точках мира получает разное количество солнечного освещения и прогревания собственной поверхности.
Континенты, которые направлены к солнечному светилу получают больше тепла – там начинается лето. На противоположной стороне начинается зимнее время, т.к. солнечные лучи доходят туда несколько раз меньше.
Например, если бы угол оси был равен 0 или был под другим углом, то на одном полушарии держалась постоянная температура, стояла непрерывная ночь или сплошной день. Тогда не существовало бы такого понятия, как смена времен года на Земле.
Обтекаемая, напоминающая круг форма планеты уменьшает угол падения лучей солнца на область от экватора к полюсам, что приводит к появлению нескольких тепловых поясов. Они являются следствием изменений и явлений на поверхности планеты по направлению от экватора к полюсам.
Климатические пояса
Однако в определенных точках земли температура почти никогда не меняется, держится стабильно круглый год. Это связано с неравномерным попаданием лучей и различным распределением осадков на области земной поверхности. Другими словами, климатические условия некоторых точек земли не всегда совпадают с астрономическими временами года.
Экватор (условная линия по центу планеты, делящая небесный шар на южное и северное полушарие) – единственное место, получающие прямые солнечные лучи круглый год. Причиной тому служит то, что экваториальный пояс проходит через центр земли, а солнечные лучи попадают на него под прямым углом. Здесь есть только 2 сезона: сухой и влажный.
Схожий климат и в тропиках, где круглогодичная жара, а при наступлении холодного сезона наблюдаются обильные осадки в виде дождей.
Есть такие уголки земного шара, до которых доходят только косые лучи, теряющие по пути большое количество тепла и света — полярный пояс (Южный и Северный полюса).
Например, в Арктике и Антарктиде различие между сезонами почти не ощущается. Там всегда холода. Единственное различие между зимой и летом – это количество доходящего солнечного света. В летнее время солнце сутками не скрывается за горизонт. В зимнее время начинается полярная ночь (более 6 месяцев).
Но большинство стран (Западная Европа, Центральная часть России и др.) имеет умеренный климат, включающий все 4 сезона (снежная зима, дождливая осень, относительно сухая весна, теплое лето).
Интересные факты:
Подводя итоги
Итак, голубая планета за 1 год совершает полный оборот вокруг Солнца, 356 раз вокруг своей оси под определенным углом наклона. За этот период времени отдельные участки нагреваются под солнечными лучами или охлаждаются по причине их недостатка. Соответственно в первом случае наступает лето, во втором – зима. В умеренных климатических поясах помимо летнего и зимнего солнцестояния, существует межсезонье (осень, весна). В центральных уголках планеты (экватор и ближние районы) держится стабильно теплый климат круглый год, так эта площадь получает прямые солнечные лучи. В крайних точках Земли (Северный и Южный полюса) постоянный холод, продолжительные дни и ночи по причине недостатка и рассеивания лучей от дневного светила.
Ответ на вопрос «Почему на земле меняются времена года?», дает представление не только о земных процессах, но и также затрагивает темы космоса и солнечной системы.
В заключение хочется сказать, что планета подарила нам не только существование, но и прекрасные условия для жизни полной возможностей, красоту и многообразие природы. Нам остается только радоваться этим ценным подаркам, оберегать и дальше познавать тайны, которые хранит наш дом.
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.
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:
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:
На орбите Земли выделяют две точки:
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.
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.
Даты равноденствий:
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:
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.