Движение земли и смена времен года. Как и почему меняются времена года Влияние солнца на смену времен года

Причины смены времен года для каждого человека становятся актуальными. Уже в детском возрасте ребенок начинает задавать вопросы. Почему наступает зима? Что происходит с нашей планетой? Почему в разных странах разный климат?

Первым и основным объяснением является создание оптимальных климатических условий для проживания человека. Со температура на всей планете становится комфортной для проживания.

Что говорит о смене времен года астрономия?

Весна, лето, осень, зима - это вечные и несменные явления природы. Причиной таких природных явлений становится движение земного шара в космическом пространстве. Земля движется по условной орбите, которая имеет форму вытянутого круга.

К сожалению, многие люди до сих пор живут стереотипами школьных программ, где объяснением того, почему наступает зима, служило приближение и удаление планеты от Солнца во время движения.

Астрономы уже давно опровергли эту теорию и утверждают, что смена наступает из-за оси вращения планеты. Она наклонена на 23 градуса, поэтому солнечные лучи неравномерно обогревают различные участки Земли в разное время.

Почему зимой очень холодно?

Движение Земли по орбите вокруг солнца занимает 1 год или 365 дней. Во время всего движения планета выполняет вращение по своей условной оси, что становится

Когда северное поворачивается к Солнцу, оно получает максимальное количество лучей, при этом в южном такие лучи будут падать «вскользь» на земную поверхность.

Осень, зима - это те периоды времени, когда Земля находится на максимальном расстоянии от Солнца. День становится коротким, а солнце светит, но не греет.

Минимальное количество тепла от небесного светила объясняется просто. Лучи опускаются на поверхность косо, солнце не поднимается высоко над горизонтом, поэтому прогревание воздуха будет медленным.

Что происходит с воздушными массами зимой?

Когда понижается температура воздуха, происходит уменьшение испарений, меняется влажность воздуха. Когда в атмосфере уменьшается концентрация водяного пара, возможность задерживать тепло на поверхности Земли также сводится к минимуму.

Прозрачная атмосферная масса воздуха не способна поглощать инфракрасное излучение, которое и выполняет обогрев воздуха и поверхности земли. Почему зимой холодно? Лишь потому, что поверхность и воздух не могут удерживать тепло, которое и так подается в минимальных количествах.

Какое солнце зимой?

Крайне важно объяснить детям о солнце, его изменениях в зимний период. Здесь должен быть сделан акцент на том, что Солнце - это огромная, раскаленная звезда, вокруг которой вращается большое количество планет.

Солнце имеет огромную температуру, к нему не может приблизиться ни один человек или летательный аппарат, так как оно просто расплавит и уничтожит их.

Благодаря солнечной энергии, лучам на планете Земля возможна жизнь: растут деревья, живут животные и люди. Без солнечного тепла все живое умрет за короткий промежуток времени.

Солнечная энергия и лучи зимой не греют так интенсивно, но могут принести больше вреда коже. Такая особенность имеет логическое объяснение: вся поверхность планеты, которая должна отражать лучи, - светлая и зеркальная, так как покрыта снегом. Человеческое тело - не может отражать, оно принимает ультрафиолетовые лучи и активно насыщается ими. Врачи делают акцент на том, что загар в зимний период времени более опасен, чем в летний. Кожа перенасыщается ультрафиолетом от солнца и может даже получить ожоги.

Почему наступает зима, детям и взрослым можно объяснить, зная основы астрономии. Но что таит в себе зимняя природа, какие интересные факты о зиме известны науке и людям?

Снежинки. Ученые неоднократно исследовали снежинки, которые опускаются на поверхность земли. Такая работа требует особой подготовки, оснащения и щепетильности. Открытием для людей стало то, что снежинки могут иметь 7 видов: звездочные кристаллики, иглы, столбцы, столбцы с наконечниками, прозрачные дендриты, снежинки неправильной формы.

Скорость снежной массы. Для многих снег - это мягкая, воздушная субстанция, но при большом количестве снежной массы он может сходить с поверхности земли в форме лавины. Минимальная скорость такой лавины - 80 км/ч, максимальная - 360 км/ч. Огромная масса снега сносит все на своем пути. Если под лавину попадает человек, то он погибает из-за огромного веса или нехватки кислорода.
Для большей части населения планеты вопрос, почему наступает зима, не является актуальным. Они даже не знают, что может наступать резкая смена температуры воздуха, показатели будут опускаться ниже 0, идет снег. В некоторых королевствах жарких стран устраивают игры на искусственном снегу из сахара, чтобы потешить своих подданных.

Почему наступает зима? Такой вопрос рано или поздно задает каждый ребенок. Используя представленный материал, каждый родитель сможет легко и интересно ответить ему на этот вопрос.

Времена года — части года, которые отличаются климатическими признаками. К примеру в умеренных широтах есть 4 времени года — весна, лето, осень и зима, а в тропических областях — сухой и дождливый климатические сезоны.

Как меняются времена года

Времена года четко зависят от астрономического явления. По мере движения Земли по орбите вокруг Солнца меняется и климат на Земле (рис.1). На рисунку видно четыре позиции нашей планеты. Так временем года считают период, за который Земля проходит между этими позициями. Земля за 365 дней проходит целый круг. Главную роль в реализации времен года играет угол наклона Земли (23,5&dug;). Именно наклон Земли преподносит то одну сторону на пол пути, то другую на другой половине пути движения вокруг Солнца. Другими словами то Северное то Южное полушарие Земли находится ближе к Солнцу относительно всей планеты. Если бы не было такого угла наклона, не существовали бы времена года. На протяжении полного пути (год) Земля бы освещалась и нагревалась одинаково относительно Солнца.

Отличие в длительности времен года

Длительность времен года и их изменение зависит от скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца. Самая ближайшая точка орбиты к Солнцу называется — перигелия . Это 2 января. В это время Земля имеет большую скорость, поэтому зима и очень короче других времен года в Северном полушарии. А в южном наоборот. Также из этого выплывают косвенные и прямые причины изменения времен года. К прямым относят:

Сезонные изменения длительности светового времени суток. Летом дни долгие, а ночи короткие. Зимой наоборот.
Сезонные изменения высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом.
Сезонные модификации длины пути прохождения солнечных лучей в атмосфере влияют на степень их поглощения. Поглощение происходит в нижних слоях атмосферы.

К непрямым относят:

Шаровидную форму Земли
Параллельность солнечных лучей
Наклон Земли относительно своей оси

Отличие между полушариями

Осеннее равноденствие: 22 — 23 сентября. Солнце переходит из северного в южное полушарие
Весеннее равноденствие: 20 — 21 марта. Солнце переходит из южного в северное полушарие

Времена года в Северном и Южном полушариях — противоположны. Земля имеет климатические пояса. Это существует из-за физических характеристик поверхности земли и воды. На разных континентах климатические сезоны начинаются по разному относительно астрономического времени года.

В жарких странах времена года проявляются немного по другому чем в средних широтах. К примеру в Индии зимой очень сильная засуха. Зимой там дуют зимние муссоны с суши на море. Весной же ветры дуют с моря на сушу, тем самым принося с собой влагу.

На северном и южном полюсах можно сказать одинаковый Климат. Всегда Зима. Отличие Зимы от Лета заключается в количестве света, а не тепла. Весной и летом солнце ходит по небу все время, таким самым день круглосуточно. Зимой же сплошная ночь.

Эти дидактические материалы помогут ребенку быстрее выучить и запомнить названия времен года и месяцев. Скачайте и распечатайте картинку-календарь, его нужно будет повесить на видном месте таким образом, чтобы ребенок часто встречал календарь глазами в течение дня. Он невольно будет прокручивать в памяти названия времен года, зимних, весенних, летних и осенних месяцев.

Естественно, перед этим необходимо ребенка с этими временами года ознакомить. Начните свой рассказ с зимы. Обязательно расскажите приметы, что происходит в это время года в природе, какая стоит погода, чтобы ребенок прочувствовал и ярко представил себе полную картину сезона.

Зимой день короткий. Солнце стоит низко и греет слабо. Выпадает снег. Холодно. Люди носят зимнюю одежду. Зимой мы празднуем любимый всеми праздник - Новый год.

Весной день становится длиннее. Солнце греет лучше. Становится теплее. Снег тает. Бегут ручейки. На деревьях появляются листья. Начинает расти трава. Расцветают цветы. Прилетают перелетные птицы. Люди носят демисезонную одежду. Самые известные праздники весны - это 8 марта и первомай.

Летом солнце стоит высоко, светит ярко, хорошо греет. Стоит жаркая погода. Цветут цветы и появляются ягоды. Люди носят летнюю одежду. Можно купаться в природных водоемах и загорать.

Осенью день становится все короче. Солнце ниже. Холодает. Поспевает урожай овощей и фруктов. С деревьев облетает листва. Перелетные птицы улетают на юг. Часто льет дождь. Люди одевают теплую одежду. Самый известный осенний праздник - день знаний.

И снова наступает зима...

Не забудьте обсудить и само понятие "времена года", что такое год. Детки часто путают "время года", "время суток", "неделя", "месяц" и просто "время", сразу разграничьте эти понятия. Помогут в этом загадки:

В саду царском стоит дерево. На одном боку цветы расцветают, на другом листы опадают, на третьем плоды созревают, на четвертом сучья подрезают. Что это за дерево? (год)

Птицы эти вереницей летят,
И не воротятся больше назад.
В каждой стае птичек - семь,
Вам они известны всем! (Дни недели.)

Двенадцать братьев
Друг за другом бродят,
Но друг друга не обгоняют. (Месяцы.)

Протянулся мост
На семь вёрст,
А в конце моста -
Золотая верста. (Неделя.)

Ежегодно приходят
К нам в гости:
Один седой,
Другой молодой,
Третий скачет,
А четвёртый плачет. (Времена года.)

Предложите ребенку самому придумать рассказ про времена года.

Не забудьте сказать ребенку, что год состоит из 12 месяцев , и на каждое время года приходится по 3 месяца.

Календарь времена года

Далее знания можно углубить, разбив происходящее в природе на месяцы, как изображено на картинках. Задавайте ребенку вопросы: "когда опадают листья с деревьев?", "когда мы поедем купаться на реку?" и тому подобные, чтобы хорошо закрепить в памяти материал.

В продаже бывают календари с подвижной стрелкой для изучения времен и месяцев года. Такой календарь можно смастерить и своими руками, просто распечатав рисунок и прикрепив стрелку из картона.

Хорошо помогут детям в закреплении знаний о временах года карточки, рисунки-раскраски и загадки.

Карточки

Нужно разрезать по линиям.

В детском саду или дома можно сделать аппликацию из цветной бумаги на тему времен года. Шаблон:

Как с ребенком выучить названия месяцев

Запомнить месяцы поможет простое стихотворение:

По сугробам шёл январь, всех морозов зимних царь!
Догонял его февраль - потерял из вьюги шаль.

Прибежал на смену март, зазвенел: "Весна, на старт!"
По ручьям приплыл апрель, он в кармане нёс капель.

Шелестел листвою май: "Куртку тёплую снимай!"
Одуванчик нёс июнь. Хочешь чуда? Просто дунь!

А в июле, а в июле мы на море отдохнули!
Август пчёлами гудел, да грибом в лесу сидел.

В золотистом сентябре мы забыли о жаре!
Ветер дунул октябрём: листьев жёлтых наберём!

Нас ноябрь заморозил, первый снег на землю бросил.
Вот декабрь к нам идёт, завершая длинный год!

(с) Ирина Гурина

Или еще одно стихотворение:

Выучили названия месяцев и их порядок, теперь можно рассказать ребенку секретик, как определить/посчитать количество дней в месяце по кулачкам:)

Не забудьте рассказать и про високосный год!

Тридцать дней всегда в сентябре,
В апреле, июне и ноябре.
На день больше в месяцах прочих,
Только февраль подравняться не хочет.
В нём всего двадцать восемь дней,

Почему существуют времена года?

Смена времен года - вечное и неизменное явление природы. Причина его заключается в движении Земли вокруг Солнца.

Путь, по которому в космическом пространстве движется земной шар, имеет форму вытянутого круга - эллипса. Солнце находится не в центре этого эллипса, а в одном из его фокусов. Поэтому на протяжении года расстояние от Солнца до Земли периодически меняется: от 147,1 млн. км (в начале января) до 152,1 млн. км (в начале июля). Переход от тёплого времени года (весна, лето) к холодному (осень, зима) происходит вовсе не потому, что Земля то приближается к Солнцу, то удаляется от него. А ведь и сегодня так думают многие люди! Взгляните на приведенные выше цифры: в июне Земля находится дальше от Солнца, чем в январе!

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.

Самые длинные и самые короткие дни в году называются днями зимнего и летнего солнцестояния. Летнее солнцестояние наступает 20, 21 или 22 июня, а зимнее - 21 или 22 декабря. А еще во всем мире в каждом году имеются двое суток, когда день равен ночи. Это происходит весной и осенью, ровно между днями солнцестояния. Осенью это происходит около 23 сентября - это осеннее равноденствие, весной около 21 марта - весеннее равноденствие.

Между прочим...

В жарких странах тоже бывает смена времен года, она только выражается по-иному, не как у нас, в средних широтах.

В Индии зима - это время жестокой засухи, от которой страдает все живое. В это время дуют зимние муссоны - с суши на море. Весной, муссоны меняют направление, они начинают дуть с моря на сушу, приносят с собой влагу, обильную, напитывают влагой высохшую, жаждущую землю. Природа оживает. Наступает сезон дождей. А дожди там льют как из ведра - не отдельными струями, а сплошным потоком!

Мало отличаются друг от друга времена года на Крайнем Севере - в Арктике, или на Крайнем Юге - в Антарктике. Там всегда стоит зима. Настоящего тепла никогда не бывает, и снег только кое-где оттаивает сверху, обнажая мерзлую землю. Отличие зимы от лета заключается в количестве света, а не тепла. Весной и летом Солнце ходит по небу круглыми сутками, не опускается за горизонт, но лучи его хотя светят хорошо, а греют плохо: они падают косо, как бы скользят по поверхности.

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 зимой холодно, а летом тепло? Удивительно, но многие люди, даже взрослые, умные и образованные, не знают ответа на этот вопрос. Из-за движения Земли вокруг Солнца - конечно, но почему именно? Самый частый - неправильный - ответ такой: потому что зимой Земля дальше от Солнца, чем летом. Однако это не может быть объяснением: ведь в южном полушарии времена года меняются местами, в январе там жарко, а в июле - холодно! На самом деле Земля действительно движется вокруг Солнца не совсем по кругу, но всё ровно наоборот: когда у нас лето, Земля дальше от Солнца, а когда зима - ближе!

Между прочим, лето и зима к тому же бывают не везде. А где бывают, там проходят по-разному. Оказывается, важно не только то, что мы вертимся вокруг Солнца, но и то, как мы при этом крутимся вокруг собственной оси! Чтобы разобраться во всём этом, давайте решим несколько задачек, причём для начала попутешествуем по другим планетам и только потом уж вернёмся на Землю.

Как всегда, решить что-то самостоятельно куда полезнее, чем прочитать чужое решение, поэтому постарайтесь сами разобраться в каждой задаче. А уже если не получится, мы вам поможем. Вам может пригодиться мячик (а ещё лучше - глобус) и настольная лампа (лучше всего подошла бы лампочка без абажура). На мячике нужно нарисовать полюса и экватор - большой круг посередине между полюсами. Это будет планета; лампа будет Солнцем. Если лампочки нет, её можно заменить собственной головой: какую часть планеты вы видите - та освещается солнцем, там день; а какую не видите - там ночь. Ещё можно слепить пластилиновый шарик с двумя ручками-спичками, это будет местный житель. Воображаемых жителей планет (которых, увы, нигде, кроме Земли, не существует) будем называть человечками . Время, за которое планета делает оборот вокруг Солнца (оно у всех планет разное!), будем называть местным годом , а время, за которое планета оборачивается вокруг оси, - сутками .

Юпитер

У этой планеты ось вращения почти точно перпендикулярна плоскости, в которой она обращается вокруг Солнца. То есть если ваше Солнце лежит на столе, а ваш Юпитер ползёт по столу вокруг него, то один из полюсов Юпитера всегда направлен строго вверх - пусть это будет северный полюс. И ползёт Юпитер не просто так, а быстро крутясь вокруг своей (вертикальной) оси (рис. 1). На всякий случай уточним сразу ещё одну подробность: все планеты движутся вокруг Солнца против часовой стрелки (если смотреть с Полярной звезды) и почти все вертятся вокруг оси в ту же сторону.

Вводное упражнение. Найдите на вашем Юпитере место, где Солнце в данный момент находится в зените, то есть ровно над головой. А теперь найдите все такие места, где оно на горизонте (подсказка : эти точки на поверхности планеты образуют большой круг). В каких точках Юпитера сейчас происходит восход Солнца, а в каких - закат (потом сравните с рисунком 2 на следующей странице)? Поставьте человечка на широте примерно 45° (приблизительно посередине между северным полюсом и экватором), пусть он одну руку поднимет вверх, а другую вытянет на север. Поворачивайте планету (не наклоняя ось!) до тех пор, пока Солнце не окажется для вашего человечка как можно выше над горизонтом; у него наступил полдень. С какой стороны от него сейчас Солнце - на юге, на севере, на востоке? А что скажет об этом такой же человечек, живущий в южном полушарии?

Задача Ю1 . Представьте себе существо, живущее на экваторе Юпитера. Проследите, как для него движется по небу Солнце в течение суток. В какой стороне света (и даже точнее - в какой именно точке) оно восходит? Заходит? В каком месте неба это существо видит Солнце в полдень? Если бы оно, как древние люди, считало, что небо - твёрдая поверхность (сфера), по которой движутся светила, то как бы оно нарисовало наблюдаемую траекторию Солнца на этой поверхности?

Подвиньте теперь Юпитер по его орбите вокруг Солнца - пусть пройдёт, скажем, четверть юпитерианского года. Изменится ли что-нибудь у нашего человечка?

Задача Ю2 . Ответьте на те же вопросы, что в задаче Ю1, для человечка, живущего на северном полюсе.

На любой планете, как мы увидим дальше, могут быть такие места, где Солнце хоть когда-нибудь в течение года бывает в зените. Область, включающая в себя все такие места, называется тропической зоной . А бывают такие места, в которых хотя бы одни сутки в году Солнце не опускается под горизонт - то есть хотя бы на одни сутки в году наступает полярный день. Область, где бывает полярный день, называется полярной зоной (а её граница - полярным кругом ; там Солнце один раз в году касается горизонта, не опускаясь под него). Между прочим, там, где бывает полярный день, бывает и полярная ночь: скоро вы в этом убедитесь.

Задача Ю3 . Разберитесь, где на Юпитере тропическая и полярная зоны.

И, наконец, последняя задача про Юпитер.

Задача Ю4 . Попробуйте разобраться, как живётся человечку, находящемуся посередине между экватором и полюсом - на широте 45°. В каком месте горизонта восходит у него Солнце? Как оно движется дальше? На какую максимальную высоту поднимается?

Решения задач про Юпитер

Обратите внимание, что в задачах про Юпитер нигде не обсуждаются времена года. Их на Юпитере нет! При движении планеты вокруг Солнца для «местных жителей» ничего не меняется, каждый день у них происходит одно и то же.

(Ю1) Человечек, живущий на экваторе, видит восход Солнца точно на востоке (проверьте это, вытянув одну его руку на север, а другую на восток), потом Солнце поднимается прямо вверх и в полдень оказывается в зените, то есть прямо над головой. Дальше оно продолжает двигаться по тому же большому кругу, а ещё через четверть суток садится строго на западе. Ночь длится ровно половину суток. Весь год - одно и то же!

(Ю2) У человечка на полюсе жизнь ещё более однообразна. Солнце у него всё время на горизонте! Не рассвет, не закат - вечные полярные сумерки. Однако Солнце не стоит на месте - оно движется опять-таки по большому кругу, оставаясь всё время на горизонте. В этом можно убедиться, вытянув руку человечка в какую-нибудь сторону и вращая планету вокруг оси.

(Ю3) Мы уже видели, что у жителей экватора Солнце каждый день проходит через зенит. И только у них: чем севернее живёт человечек, тем меньше у него полуденная высота Солнца (и тем меньше оно нагревает поверхность планеты). См. рис. 3.

Поэтому тропическая зона на этой планете - это экватор. А полярная зона - и вовсе две точки: Солнце не опускается под горизонт только на полюсах (рис. 4).

(Ю4) Солнце у всех «наблюдателей» восходит ровно на востоке, а садится на западе. В течение дня оно движется по большому кругу, но круг этот наклонён к плоскости горизонта тем сильнее, чем меньше широта (рис. 5). Если широта 45°, то и Солнце поднимется над горизонтом на 90°−45° = 45°. В течение всего года Солнце движется каждый день по одному и тому же кругу.

Разобрались с Юпитером? Полетели теперь на другую планету!

Уран

Эта планета «ходит, лёжа на боку» - ось её вращения лежит ровно в плоскости её орбитального движения вокруг Солнца (рис. 6). Очень важно, что, как и всякий хорошо закрученный волчок, планеты ни за что не хотят менять направление своего вращения, и ось Урана «смотрит» всегда в одну и ту же сторону - на одну и ту же далёкую звезду! (А не поворачивается всё время к Солнцу, как можно было бы подумать.) Имея уже некоторый опыт изучения Юпитера, давайте исследуем эту планету. Обратите внимание, что теперь ситуация для каждого жителя планеты меняется в течение года! При решении задач рисуйте побольше рисунков, выбирайте удобный ракурс: иногда больше подходит вид сверху, иногда - сбоку.

Задача У1. Найдите (и нарисуйте) полярные и тропические зоны Урана. Обратите внимание, что нужное условие должно выполняться хотя бы раз в году.

Задача У2 . Начнём на этот раз с жителя полюса. Разберитесь, как у него меняется освещённость в течение года. Когда (в каком месте орбиты) у него лето, когда зима? Бывают ли дни, когда Солнце в зените - и сколько в году таких дней? Бывает ли полярный день и полярная ночь, и если да, то сколько времени (какую часть года) они длятся? Раскрасьте на орбите планеты (вид сверху или сверху-сбоку) соответствующие точки и области.

Задача У3. Те же вопросы для жителя экватора.

Задача У4 . Те же вопросы для жителя «тамошней Венеции» - на широте 45°.

И, наконец, самая сложная

Задача У5. Для каждого из героев задач У2–У4 нарисуйте (приблизительно) видимый путь Солнца на небе в течение года: для жителя Юпитера Солнце весь год крутится по одной и той же окружности. А здесь? Подсказка : бывает ли день, когда Солнце не движется?

Решения задач про Уран

(У1) Напомним, что тропики - это места, где Солнце бывает в зените. А это случается в любой точке Урана два раза в год, и только на полюсах - один раз в год (рис. 7).

Так что тропическая зона - везде, а её границы - тропики - на полюсах! Полярные зоны - тоже везде, потому что, например, в дни, когда ось планеты смотрит прямо на Солнце (слева и справа на рисунке 8), на половине планеты - полярный день, а на другой половине - полярная ночь. Только на экваторе Урана в эти дни - полярные сумерки: Солнце на горизонте; настоящего полярного дня или ночи на экваторе не бывает.

(У2) На полюсе полгода длится полярный день - Солнце не заходит, а описывает в течение суток круг практически на одной и той же высоте. Если бы Уран не был так далеко от Солнца, там в это время было бы очень жарко: в середине полярного дня Солнце стоит в зените! Причём когда на одном полюсе полярный день, на другом - полярная ночь (на рисунке 8 - «лето» и «зима»). Потом, после коротких полярных сумерек, наступает полярная ночь, которая тоже длится полгода.

(У3) Для жителей экватора Солнце проходит через зенит как раз тогда, когда на полюсах сумерки (верхнее и нижнее положения планеты на рисунке). Зато в полночь Солнце ровно «под ногами». А спустя четверть года (на рисунке - положения планеты слева и справа) оно весь день на горизонте - но не движется по кругу, как было на полюсе Юпитера, а стоит на месте! Проверьте это с помощью «человечка». Во все остальные сутки день и ночь на экваторе длятся поровну.

(У4) У «венецианцев» дни, когда Солнце в зените, отстоят друг от друга на четверть года (эти дни соответствуют положениям планеты, показанным на рисунке 8 красными линиями).

В те же дни Солнце касается горизонта, не опускаясь под него - а между ними всё лето (четверть года) длится полярный день. В середине лета Солнце не заходит, но и не поднимается так высоко. День, когда ось планеты смотрит точно на Солнце, на Уране с бо льшим правом, чем у нас, можно назвать солнцестоянием: Солнце в этот день буквально стоит в одной точке. Как мы уже видели, для жителей экватора эта точка - на горизонте, для жителей северного полюса - в зените. Для «венецианцев» Солнце зависает на высоте 45°, причём не на юге, как можно было бы подумать, а на севере. Вообще, летом Солнце у них всё время в северной части неба... Весной и осенью дни и ночи чередуются, как это происходит у нас. А зимой полярная ночь, которая, как и полярный день, длится четверть года.

Поскольку почти на всей планете долгие полярные дни и полярные ночи, на Уране самая скучная во всей Солнечной системе погода. Большие участки атмосферы прогреваются и остывают равномерно: ни перепадов температуры и давления, ни сильных ветров...

Не то что на Нептуне, хоть он и в полтора раза дальше от Солнца. Интересные для астрономов ураганы и циклоны бывают на Уране только весной и осенью, когда день чередуется с ночью «нормальным» образом.

(У5) Замечательно, что для всех человечков на планете видимый путь Солнца - одна и та же кривая, только смотрят они на неё под разными углами, так же как на Юпитере большой круг, по которому движется Солнце, был наклонён к горизонту для каждого наблюдателя по-своему. Начнём с северного полюса. В день солнцестояния (слева на рисунке 8) Солнце стоит в зените, потом начинает постепенно спускаться по спирали, делая каждые сутки один почти горизонтальный виток. Круги, описываемые Солнцем, всё ниже и всё шире; через четверть года очередной виток проходит уже по горизонту, и дальше в течение полугода спираль продолжается «под землёй». Солнце доходит до низшей точки - ровно под ногами - и возвращается обратно к горизонту, а затем - к зениту.

На экваторе всё ровно так же, только вся эта спираль «лежит на боку». Так что, если бы кто-то вздумал, живя на экваторе, весь год наблюдать Солнце лёжа (головой на север), причём отмечал бы положение Солнца не только над, но и под горизонтом - у него получилась бы ровно та же картинка, что и на северном полюсе.

Теперь уже совсем легко догадаться, как выглядит годовое движение Солнца на любой широте (рис. 9).

Теперь мы временно покидаем Солнечную систему, потому что в ней нет нужной нам сейчас планеты.

Планета Дзета - «золотая середина»

Эта воображаемая планета - «среднее» между Юпитером и Ураном. Ось её вращения наклонена к плоскости орбиты под углом 45° (рис. 10).

Задача Д1 . Как на этой планете выглядят полярные и тропические зоны?

Задача Д2 . Как в течение года движется Солнце для наблюдателя на полюсе? на экваторе? в «Венеции»? Бывает ли оно в зените, и если да, то когда? Каждые ли сутки опускается под горизонт, и если нет, то сколько времени длится полярный день?

Задача Д3 . Для каждого из этих мест нарисуйте видимый годовой путь Солнца на небе.

Решения задач про планету Дзету

(Д1) На Юпитере тропической зоной был один только экватор, на Уране - вся планета. Здесь - промежуточная ситуация: самые северные точки, в которых Солнце можно увидеть в зените, имеют широту 45°, то есть находятся ровно посередине между экватором и северным полюсом. На всей этой окружности (параллели) самый жаркий день наступает, когда направление оси планеты ближе всего к направлению на Солнце (рис. 11).

Этот же день и самый длинный: как видно из той же картинки, Солнце в полдень достигает зенита, а в полночь касается горизонта; стоит чуть-чуть сместиться к полюсу - и в этот день Солнце не сядет, но и до зенита не поднимется. Через полгода та же ситуация повторяется в южном полушарии. Итак, полярные зоны - это «шапки» вокруг обоих полюсов, а тропические - «пояс» вокруг экватора. Границы того и другого у Дзеты совпадают, это параллели 45° северной и южной широты. Они одновременно и тропики, и полярные круги (рис. 12).

(Д2) На полюсах Солнце по полгода не заходит (на северном полюсе - летом, на южном - зимой), а остальные полгода длится ночь. В течение суток Солнце делает круг, практически не меняя высоты над горизонтом. На максимальной высоте - 45° - оно бывает в середине полярного дня. Этот момент называется солнцестоянием - хотя Солнце, в отличие от Урана, и не стоит на месте. Всего солнцестояний два - одно летнее (когда день на северном полюсе), другое зимнее (когда на южном). А дни, когда ось планеты перпендикулярна направлению на Солнце (планета сверху и снизу на рисунке 10), называются равноденствиями. В эти дни на обоих полюсах - полярные сумерки. Как видно, между каждым равноденствием и солнцестоянием - ровно четверть местного года.

В пределах тропической зоны Солнце бывает в зените 2 раза в год, на экваторе это как раз дни равноденствий. Летом жители экватора видят солнце на севере, а зимой - на юге. На экваторе день всегда равен ночи, а Солнце поднимается от горизонта и опускается к нему строго по вертикали. Жители «Венеции» видят Солнце в зените только раз в год - в летнее солнцестояние. В этот же день оно не заходит, а только касается горизонта. Два раза в год - в дни равноденствий - день бывает равен ночи; полгода он длиннее ночи, полгода - короче. А в день зимнего солнцестояния Солнце не восходит - это самая короткая, но всё-таки полярная ночь.

(Д3) Как и на Уране, видимый годовой путь Солнца - спираль, для жителей разных мест планеты наклонённая по-разному. Но, в отличие от Урана, спираль не заполняет всю сферу. Легко убедиться в этом, рисуя путь Солнца на полюсе: там ось спирали вертикальна и Солнце не поднимается выше 45°.

Теперь уже не составит труда понять, как устроена смена времён года на Земле. На самом деле Земля очень похожа на Дзету, с одной только разницей: ось нашей планеты отклоняется от «вертикали» не на 45°, а всего на 23° над горизонтом. Так что по этому параметру мы чуть ближе к Юпитеру, чем Дзета. Из-за этого спираль у нас у же - больше сплюснута: самые дальние витки спирали отстоят от её середины на 23°. (Если бы кто-то стал «выправлять» нашу ось, приближая её к вертикали, то спираль сплющилась бы в круг, как у Юпитера.) От этого, например, Солнце на полюсах никогда не поднимается выше 23° над горизонтом. «Наклоняя» спираль, можно убедиться, что тропическая зона тоже у же, чем на Дзете, - широта тропиков у нас опять те же 23°. И на те же 23° отстоят от полюсов полярные круги. Например, Москва в промежуточной области между теми и другими: ни полярных ночей, ни Солнца в зените в Москве не бывает.

Напоследок для тех, кому понравилось путешествовать по планетам, добавим ещё несколько задач.