Зміна пір року на Землі

§ 3. Вимірювання часу та календар

3. Зміна пір року на Землі

З курсу природознавства відомо, що вісь обертання Землі нахилена до площини орбіти під кутом 66,5°, і це призводить до зміни пір року на Землі. Якби вісь обертання Землі була перпендикулярною до площини орбіти, то зміни пір року не відбувалося б, бо Сонце протягом року освітлювало б рівномірно Північну та Південну півкулі нашої планети. Зараз такі дні, коли Сонце однаково освітлює дві півкулі Землі, настають тільки двічі на рік – весною 20 – 21 березня і восени 22 – 23 вересня,

коли на всіх материках однакова тривалість дня – 12 годин. В інші місяці тривалість дня більша або менша за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження. Найдовший день у Північній півкулі настає 21-22 червня – початок астрономічного літа, а у Південній півкулі в цей

 Зміна пір року на Землі

Рис. 3.6. Кут між площинами екватора та екліптики 23,5°, а кут між площиною екліптики та полюсом світу 66,5°. Це є причиною зміни пір року на Землі

 Зміна пір року на Землі

Рис. 3.7. Освітлення

Землі сонячними променями взимку і влітку.

Найбільше енергії від Сонця отримує тропічна зона, де опівдні сонячні промені можуть падати перпендикулярно до горизонту. Широта тропіків ±23,5° день починається астрономічна зима. Через півроку 21-22 грудня, навпаки, у Північній півкулі настає астрономічна зима, а в Південній – літо. (Рис. 3.7, 3.8.)

На широті 50° (Київ, Львів, Харків) тривалість найдовшого дня 22 червня – 16 год 20 хв – у два рази більша за тривалість найкоротшого дня 22 грудня – 8 год. На широті 45° різниця між найдовшим і найкоротшим днем трохи зменшується, тому в Криму найдовший день триває 15 год 30 хв, а найкоротший – 8 год 40 хв.

Найбільше сонячної енергії поверхня Землі отримує опівдні, коли настає верхня кульмінація Сонця, а найменше – вранці та ввечері. Вночі Земля тільки охолоджується, тому середня температура поверхні залежить також від тривалості дня і ночі. Наприклад, на широті 50° кількість енергії, яку отримує поверхня за літній день, досягає 25000 кДж/м2 . Цікаво, що ця енергія навіть більша, ніж на екваторі, де цілий рік тривалість дня не змінюється і дорівнює 12 годинам.

Узимку коротка тривалість дня та невелика висота Сонця над горизонтом призводять до значного зменшення сонячної енергії, що обігріває поверхню Землі. Наприклад, у грудні кількість енергії, яку отримує одиниця поверхні на наших широтах протягом дня, майже у 7 разів менша, ніж у літній день.

Сучасний нахил осі обертання до площини орбіти під кутом 66,5° є оптимальним для різноманітних кліматичних зон на поверхні Землі – від тропіків до полярного кола. Усі інші варіанти зміни кута нахилу осі обертання Землі призвели б до катастрофічних змін клімату і глобальної екологічної катастрофи. Наприклад, якби вісь обертання Землі була нахилена до площини орбіти під кутом 50°, то полярне коло проходило б через Україну, а тропіки – через Чорне море. На наших широтах влітку протягом місяця Сонце не заходило б за горизонт, а опівдні кульмінація була б поблизу зеніту. Розрахунки показують, що літня температура поверхні в Україні досягала б критичних для життя меж від +60 до +80°С. В іншому випадку, якби вісь обертання Землі була перпендикулярною до площини орбіти, зміни пір року взагалі не було б, тому Європа могла б перетворитись на холодну напівпустелю типу тундри.

 Зміна пір року на Землі

Рис. 3.8. Механічний прилад XIX ст., який демонстрував рух планет і зміну пір року на Землі

Для допитливих

У полярних країнах різниця між найдовшим і найкоротшим днем збільшується. Наприклад, у Москві найдовший день триває 17 год 40 хв, а найкорот – ший – 7 год, у С.-Петербурзі відповідно – 19 та б год. На широті С.-Петербурга у червні Сонце ненадовго заходить за горизонт, унаслідок цього спостерігаються “білі ночі”. Цей період триває майже місяць, коли вночі видно яскраві зорі тільки в південній частині небосхилу, а північний обрій настільки яскравий, що опівночі можна читати книги.

Поблизу полюсів є області, де Сонце кілька місяців не заходить за горизонт – тоді влітку спостерігається полярний день. Узимку, навпаки, у полярних районах кілька місяців Сонце не сходить – настає полярна ніч. Границі цих областей називаються полярними колами. Вони розташовані на широті 66,5° обох півкуль.

На самих полюсах полярний день триває півроку і стільки ж триває полярна ніч. Наприклад, на Північному полюсі Сонце сходить 21 березня і заходить 23 вересня. У цей період схилення Сонця більше за нуль. На Південному полюсі, навпаки, полярний день триває від 23 вересня до 21 березня.




Зміна пір року на Землі