В детстве
я знала о временах года только то,
что декабрь и январь – холодные,
и всё покрыто снегом.
В апреле и мае много цветов,
июль и август – жаркие и солнечные,
а сентябрь и октябрь пестрят разноцветными листями.
Так был устроен мир,
сплошное волшебство.
Если бы тогда мне сказали,
что треть населения Земли
никогда не видела снега,
а 4 июля может совсем не подходить для пляжа,
я бы подумала: чепуха!
В действительности 4 ярко выраженных сезона
сменяются только в двух регионах Земли.
И даже в них
сезоны противоположны.
Почему?
Многие знают астронома
по имени Иоганн Кепплер,
который доказал, что орбиты планет – эллипсы,
а Солнце расположено не в центре этих орбит.
Это заявление вызвало много шума
несколько веков назад.
Его открытие разрешило много математических проблем,
которые астрономы испытывали
при измерении планетарных орбит.
В действительности орбита Земли не идеально круглая,
но картинки в учебниках,
на телевидении и в фильмах
преувеличивают то,
насколько она вытянута.
По сути земная орбита очень близка к идеальному кругу,
но технически она является эллипсом,
хоть это и не заметно,
а Солнце находится не идеально в центре.
То есть удалённость от него
меняется в течение года.
Ага!
Зима наступает, когда Земля дальше всего от Солнца!
Нет, не так быстро.
На самом деле Земля ближе к Солнцу
в январе, чем в июле,
на 5 миллионов километров.
Январь прямо посередине
самого холодного сезона в году
для северного полушария.
Не верите?
Как насчёт этого:
лето и зима наступают одновременно
на планете.
Зима в Коннектикуте
означает лето в Новой Зеландии.
Итак, если не удалённость от Солнца,
то что же на это влияет?
Мы должны знать,
что Земля «сидит» неровно.
Она наклоняется.
Наклон земной оси –
причина смены времён года.
Земля вращается под углом
23,5 градуса от вертикали.
Когда Земля оборачивается вокруг Солнца,
угол остаётся постоянным, направленным в космос.
Вместе с наклоном
вращение определяет
продолжительность дня
в течение года,
поэтому день длиннее летом
и короче зимой.
Когда на Землю светит солнце, она прогревается.
После заката – остывает.
Итак, летом
любая точка севернее 40 широты,
например, Хартфорд или Коннектикут,
ежедневно получает 15 часов светового дня
и 9 часов темноты.
Больше времени для того, чтобы нагреться, чем остыть.
День за днём происходит
согревающий эффект.
Запомните этот факт!
Зимой случается противоположное:
намного больше часов охлаждения,
чем согревания.
День за днём поверхность остывает.
Любопытно, что при продвижении на север
световой день увеличивается.
В Джуно на Аляске он будет длиться 19 часов,
в то время как в Таллахаси, во Флориде, – 14.
Летом на Северном Полюсе
солнце никогда не садится.
Всё, хватит о световом дне, уже понятно!
Что ж, остался ещё один важный фрагмент картины.
Если бы продолжительность дня была единственным фактором,
определяющим среднюю температуру,
не стал ли бы Северный Полюс
самым жарким местом на Земле?
Ведь он получает свет круглосуточно
во время летнего солнцестояния в северном полушарии.
Но это – Северный Полюс
с айсбергами в воде
и снегом на суше.
В чём тут дело?
Земля – это шар,
поэтому солнечная энергия на том или ином участке
меняется от того, насколько высоко солнце в небе,
а это, как вы знаете, меняется в течение дня
от рассвета до заката.
Максимальная высота также меняется в течение года:
Солнце выше всего в летние месяцы,
а пик приходится на летнее солнцестояние –
21 июня в северном полушарии
и 21 декабря в южном.
Из-за вращения Земли
северное полушарие уклонено
дальше от Солнца зимой
и ближе летом.
Из-за этого Солнце там
задерживается дольше.
Помните о долгих световых днях?
Чем выше Солнце в небе, тем больше его энергии
приходится на квадратный километр земной поверхности.
Когда солнце находится под углом,
доставленная на поверхность
солнечная энергия меньше.
Несмотря на то, что Северный Полюс «видит»
солнце 24 часа,
его свет очень рассеян
и приносит меньше энергии, чем более южное место,
где солнце выше в небе
благодаря углу наклона Земли.
Помимо этого, у Северного Полюса есть другая проблема:
он беспрерывно остывал
в предыдущие полгода.
Теперь когда будут меняться сезоны,
вы сможете оценить не только их красоту,
но и ту астрономическую сложность,
которая вызывает их смену.