Порой многие из нас задумываются о вопросах о том, как все устроено в нашем мире. И достаточно часто возникают и вопросы о принципах «работы» нашей вселенной.

Например, почему Солнце по-разному освещает Землю. И сегодня мы разберемся в данной ситуации.

Разное освещение Земли Солнцем

Когда речь заходит о том, что Солнце по-разному освещает нашу планету, в виду имеется то, что в разных участках Земли наблюдается различная температура воздуха, а также происходит смена сезонов.

В действительности объяснение подобным явлениям считается достаточно простым, и чтобы понять принципы «работы», предлагаем вам ознакомиться с информацией ниже.

Почему Солнце по-разному освещает Землю

Если говорить о том, почему на нашей планете присутствуют холодные и теплые зоны, почему Солнечные лучи по-разному падают на поверхность нашей планеты, то здесь главной причиной является два фактора:

1. Земля имеет шарообразную форму. Если бы наша планета была плоской, все её участки были бы равноудалены от лучей нашего естественного светила. Соответственно – на всех участках планеты наблюдалась бы примерно одинаковая температура, и, вероятнее всего, погода. Однако Земля шарообразная, а значит – какие-то из её участков находятся на несколько более далеких расстояниях от нашего светила. Так, к примеру, участок зоны экватора планеты Земля, всегда находится ближе всего к Солнцу. А, начиная от него, как вверх, так и вниз, поверхность планеты начинает постепенно удаляться от светила, что приводит к тому, что температура там наблюдается более низкая.
2. Земля, по отношению к Солнцу, находится не в полностью вертикальном состоянии. Наша планета вращается под углом по отношению к Солнцу, поэтому разные её участки находятся на разном расстоянии от нашего естественного светила. Это также, разумеется, влияет на разное освещение и нагрев поверхности планеты.

Почему на планете Земля бывает зима и лето

Что же касается того, почему на нашей планете наблюдается изменение времен года, то данному явлению также присутствует достаточно простое объяснение. И оно касается как раз того факта, что Земля вращается вокруг своей оси под наклоном по отношению к Солнцу. Как известно, также мы осуществляем вращательные движения вокруг Солнца. И в совокупности такие движения, а также наше наклонное положение, приводят к тому, что в разное время года разные участки нашей планеты находятся ближе к Солнцу или же дальше от него. Таким образом и происходит изменение времен года, а также потепление и похолодание, связанные с сезонными изменениями.

В ночные часы земная поверхность освещена Луной и некоторыми другими источниками света. В ясные лунные ночи, когда глаз адаптируется, т.е. привыкнет к лунному уровню освещения, можно любоваться красотой ночного пейзажа. Ландшафт, залитый лунным светом; не однажды вдохновлял художников и поэтов. Один из афоризмов Козьмы Пруткова гласит: "Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? - ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло; а месяц - ночью". Самым сильным источником света ночью является Луна. В полнолуние освещенность, создаваемая "молодой" Луной больше, чем освещенность, создаваемая "старой" Луной, примерно на 1/5 часть. Это можно объяснить тем, что на поверхности Луны, обращенной к Земле, пятна, т.е. области лунных морей и океанов, расположены неравномерно: на "портрете" Луны в ее левой части темных областей больше, чем в правой части. Если ночь безлунная (для наблюдений звездного неба самое удобное время), то наземные предметы все равно освещены, хотя и очень слабо. Эту освещенность Земли создают звезды. До мере того, как глаз привыкает к темноте, человек начинает различать все более слабые звезды и все в большем количестве. Постепенно открывается "... бездна звезд полна". Подавляющее большинство ярких звезд находится в области Млечного Пути. Это самая светлая часть звездного неба. Попытки оценить роль свечения звезд в освещении земной поверхности ночью были впервые предприняты еще 1901 году американским астрономом Ньюкомбом. Он установил, что всей освещенности, создаваемой звездами, хватает только на половину освещенности, наблюдаемой с Земли в безлунную ночь. Роль планет в освещении Земли ничтожна. Какой же еще есть источник света? Его обнаружили в том же 1901 году немецкие ученые, благодаря фотографированию спектра ночного неба. На спектральных пластинах везде обнаруживались зеленые линии, характерные для полярных сияний. Появилось предположение, что непрерывный зеленый свет посылает источник, находящийся в земной атмосфере. Ученые Голландии, Англии в 1909-1915 годах исследовали спектр Млечного Пути в разных широтах, даже там, где полярные сияния наблюдаются крайне редко. Всюду присутствовала зеленая линия, в каждом снимке спектра. Яркость линии была тем больше, чем ближе к горизонту проводилось фотографирование. Оставалось сделать вывод, что весь небосвод каждую ночь излучает непрерывный свет, подобный свету полярных сияний.

Таким образом было открыто ночное свечение атмосферы. Выходит, что атмосфера Земли, ее "воздушная шуба", не только "согревает" Землю, поглощая теплоту, излучаемую Землей в космическое пространство, не только защищает Землю от губительных ультрафиолетовых лучей и от "небесных камней" - метеоритов, но и еще освещает Землю ночью. То есть в отсутствие Луны атмосфера Земли является ее главным "светильником".

В атмосфере светятся не все ее слои, а верхние, разреженные на высотах от 100 до 300 км. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца происходит расщепление, или, как говорят, диссоциация молекул газов на составляющие их атомы. Атомы при столкновениях друг с другом снова соединяются с молекулами, при этом выделяется энергия - энергия излучения.

Происходит по орбите, имеющей форму эллипса, со скоростью около 30 км/с. Полный оборот Земля совершает за 365,26 суток. Это время называют звездным (сидерическим) годом . Ось Земли постоянно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. При движении Земли вокруг Солнца ось не меняет своего положения. Поэтому каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года. В разные периоды года полушария Земли получают одновременно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что служит причиной смены времен года .

На расстоянии от экватора на 23°27′ к северу и югу расположены воображаемые параллельные круги на поверхности земного шара, которые называются тропиками (Северный, или тропик Рака, и Южный, или тропик Козерога), где Солнце один раз в году бывает в полдень в зените. Это - дни солнцестояний: 22 июня - день летнего солнцестояния : вертикально солнечные лучи падают на Северный тропик. В это время в северном полушарии наивысшее положение Солнца и оно получает больше тепла и света, здесь лето и самый длинный день. А есть места, где в это время Солнце совсем не заходит за горизонт. Это полярные области, лежащие между Северным полюсом и северным полярным кругом - параллели, отстоящей от экватора на 66°33′. Здесь - полярный день; на самом полюсе он длится до 186 суток. В южном полушарии в это время зима, а в полярных районах (за южным полярным кругом) - полярная ночь.

Через полгода, 22 декабря - наивысшее положение Солнца над горизонтом в южном полушарии в день зимнего солнцестояния . В зените Солнце в это время над южным тропиком, а в районе полюса оно не заходит за горизонт, в южном полушарии теперь лето, а в северном полушарии - зима. 21 марта и 23 сентября Солнце в зените над экватором и его лучи отвесно падают на экватор; северное и южное полушария освещены вплоть до полюсов; на всех широтах день и ночь продолжаются по 12 ч.; поэтому эти числа называются соответственно - день весеннего и день осеннего равноденствия . 21 марта в северном полушарии начинается астрономическая весна , в южном - осень , а 23 сентября, наоборот, в южном полушарии весна, а в северном осень.

Двигаясь вокруг Солнца, Земля вращается в то же время вокруг своей оси с запада на восток с полным оборотом в течение звездных суток, или за 23 ч 56 мин 4,0905 с среднего солнечного времени. С этим движением связана на Земле смена дня и ночи . На освещенной Солнцем стороне Земли - день, на противоположной, теневой стороне - ночь. Время оборота - сутки - определяют по Солнцу и звездам. Солнечные сутки - это промежуток времени между двумя прохождениями центра диска Солнца через меридиан точки наблюдения. Движение Земли вокруг оси и вокруг Солнца сложное, неравномерное, поэтому продолжительность истинных солнечных суток в течение года меняется. Для определения среднего солнечного времени берут среднюю продолжительность суток в течение года. Солнечные сутки немного длиннее полного оборота Земли, так как Земля движется вокруг Солнца в том же направлении, в котором вращается вокруг оси. Поэтому точное время оборота Земли определяется временем между двумя прохождениями звезды через меридиан данного места. Звездные сутки короче средних солнечных на 3 мин 55,91 с среднего времени.

Угол, на который поворачивается любая точка Земли за определенный отрезок времени, называется угловой скоростью вращения. За час точка продвигается на 15° (360°: 24 ч = 15°). А линейная скорость зависит от широты места. Наибольшая она на экваторе - 464 м/с и уменьшается в направлении полюсов. Например, на широте Санкт‑Петербурга (60°) она будет уже 232 м/с.

Только на полюсе нет обычного деления времени на дни и ночи, так как около полугода Солнце не опускается за горизонт и столько же времени не восходит. Представление об изменении продолжительности дня и ночи на разных широтах можно получить, рассмотрев чертеж, на котором изображено положение Земли в день летнего и зимнего солнцестояния. Видно, как проходит светораздельная плоскость в том случае, когда земная ось наклонена северным концом к Солнцу, и наоборот. В том полушарии, которое обращено к Солнцу, день длиннее ночи. На широтах же, которые вообще не пересекаются светораздельной линией, Солнце какое‑то время круглосуточно освещает (или не освещает) Землю; там смены дня и ночи не происходит.

В результате суточного вращения земного шара (кроме приполярных областей) происходит благоприятная для жизни смена умеренного нагревания в течение дня и умеренного охлаждения за ночь.

Одно из следствий вращения Земли вокруг оси - отклонение движущихся тел в северном полушарии вправо, в южном - влево. Оно вызывается действием силы Кориолиса , основанной на законе инерции, по которому каждое тело стремится сохранить направление и скорость своего движения, а вращающаяся Земля тем временем перемещается, это и вызывает отклонение в направлении движущегося тела. Сила Кориолиса оказывает отклоняющее действие на движение воздуха и воды (речных потоков, морских течений).

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ КОСМОСА. ВСЕЛЕННАЯ И ЕЁ УСТРОЙСТВО

ЧТО ОСВЕЩАЕТ ЗЕМЛЮ НОЧЬЮ?

В ночные часы земная поверхность освещена Луной и некоторыми другими источниками света. В ясные лунные ночи, когда глаз адаптируется, т.е. привыкнет к лунному уровню освещения, можно любоваться красотой ночного пейзажа. Ландшафт, залитый лунным светом; не однажды вдохновлял художников и поэтов. Один из афоризмов Козьмы Пруткова гласит: "Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? - ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло; а месяц - ночью". Самым сильным источником света ночью является Луна. В полнолуние освещенность, создаваемая "молодой" Луной больше, чем освещенность, создаваемая "старой" Луной, примерно на 1/5 часть. Это можно объяснить тем, что на поверхности Луны, обращенной к Земле, пятна, т.е. области лунных морей и океанов, расположены неравномерно: на "портрете" Луны в ее левой части темных областей больше, чем в правой части. Если ночь безлунная (для наблюдений звездного неба самое удобное время), то наземные предметы все равно освещены, хотя и очень слабо. Эту освещенность Земли создают звезды. До мере того, как глаз привыкает к темноте, человек начинает различать все более слабые звезды и все в большем количестве. Постепенно открывается "... бездна звезд полна". Подавляющее большинство ярких звезд находится в области Млечного Пути. Это самая светлая часть звездного неба. Попытки оценить роль свечения звезд в освещении земной поверхности ночью были впервые предприняты еще 1901 году американским астрономом Ньюкомбом. Он установил, что всей освещенности, создаваемой звездами, хватает только на половину освещенности, наблюдаемой с Земли в безлунную ночь. Роль планет в освещении Земли ничтожна. Какой же еще есть источник света? Его обнаружили в том же 1901 году немецкие ученые, благодаря фотографированию спектра ночного неба. На спектральных пластинах везде обнаруживались зеленые линии, характерные для полярных сияний. Появилось предположение, что непрерывный зеленый свет посылает источник, находящийся в земной атмосфере. Ученые Голландии, Англии в 1909-1915 годах исследовали спектр Млечного Пути в разных широтах, даже там, где полярные сияния наблюдаются крайне редко. Всюду присутствовала зеленая линия, в каждом снимке спектра. Яркость линии была тем больше, чем ближе к горизонту проводилось фотографирование. Оставалось сделать вывод, что весь небосвод каждую ночь излучает непрерывный свет, подобный свету полярных сияний.

Таким образом было открыто ночное свечение атмосферы. Выходит, что атмосфера Земли, ее "воздушная шуба", не только "согревает" Землю, поглощая теплоту, излучаемую Землей в космическое пространство, не только защищает Землю от губительных ультрафиолетовых лучей и от "небесных камней" - метеоритов, но и еще освещает Землю ночью. То есть в отсутствие Луны атмосфера Земли является ее главным "светильником".

В атмосфере светятся не все ее слои, а верхние, разреженные на высотах от 100 до 300 км. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца происходит расщепление, или, как говорят, диссоциация молекул газов на составляющие их атомы. Атомы при столкновениях друг с другом снова соединяются с молекулами, при этом выделяется энергия - энергия излучения.

ПОЧЕМУ ЛУНА - СПУТНИК?

В астрономии спутником называется тело, которое вращается вокруг большего по размерам тела и удерживается силой его притяжения. Луна - спутник Земли. Земля - спутник Солнца. Все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Венеры, имеют спутники.

Искусственные спутники - это созданные человеком космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли или другой планеты. Их запускают с различными целями: для научных исследований, для изучения погоды, для связи.

Система Земля - Луна - уникальная в Солнечной системе, так как ни одна планета не имеет такой крупный спутник. Луна - единственный спутник Земли, зато такой большой и близкий!

Она видна невооруженным глазом лучше, чем любая планета в телескоп. Телескопические наблюдения и крупные фотографии показывают, что ее красивая поверхность неровная и чрезвычайно сложная. Активное изучение естественного спутника Земли началось с 1959 года, когда в нашей стране и в США по направлению к Луне для всестороннего ее исследования были запущены космические зонды, автоматические межпланетные станции, доставившие образцы лунных пород. И до настоящего времени космические аппараты приносят немало информации для работы селенологов (ученых, изучающих Луну). Много загадок таит в себе наш спутник. Долгое время люди не видели его обратной стороны вплоть до 1959 года, когда автоматическая станция "Луна-3" сфотографировала невидимую сторону лунной поверхности. Позднее на основе снимков, полученных с помощью отечественной станции "Зонд-3" и американских космических аппаратов "Лунар орбитер" были составлены карты поверхности Луны. Полеты лунных автоматических станций и высадки лунных экспедиций помогли получить ответ на целый ряд неясных вопросов, волновавших астрономов. Но, в свою очередь, они поставили перед астрономами новые задачи.

ПОЧЕМУ ЛУНА ПРЕВРАЩАЕТСЯ В МЕСЯЦ?

Понаблюдайте за Луной и вы увидите, что вид ее меняется каждый день. Сначала узенький серп, затем Луна полнеет и через несколько дней становится круглой. Еще через несколько дней полная Луна постепенно становится все меньше и меньше и снова делается похожей на серп. Серп Луны часто называют месяцем. Если серп повернут выпуклостью влево, как буква "С", то говорят, что Луна "стареет". Через 14 суток и 19 часов после полнолуния старый месяц исчезнет совсем. Луна не видна. Такую фазу Луны называют "новолунием". Потом постепенно Луна из узкого серпа, повернутого вправо (если мысленно провести прямую линию через концы серпа, получится буква "Р", т.е. месяц "растет"), превращается снова в полную Луну.

Чтобы Луна снова "выросла", требуется такой же промежуток времени: 14 суток и 19 часов. Изменение вида Луны, т.е. изменение лунных фаз, от полнолуния до полнолуния (или от новолуния до новолуния) происходит каждые четыре недели, точнее, за 29 с половиной суток. Это лунный месяц. Он послужил основой для составления календаря. Можно заранее рассчитать, когда и как будет видна Луна, когда будут темные ночи, а когда светлые. Во время полнолуния Луна повернута к Земле освещенной стороной, а во время новолуния - неосвещенной. Луна - твердое, холодное небесное тело, своего собственного света не излучает, светит на небе только потому, что отражает своей поверхностью свет Солнца. Обращаясь вокруг Земли, Луна поворачивается к ней то полностью освещенной поверхностью, то частично освещенной поверхностью, то темной. Вот поэтому в течение месяца непрерывно меняется вид Луны.

Свет, излучаемый Солнцем, достигает всех девяти планет Солнечной системы. Но освещенность каждой из них зависит от расстояния между Солнцем и планетой. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть ночью на звезды.

Многие из них такие же яркие светила (а некоторые даже ярче), как и наше Солнце. Но они находятся столь далеко от нас, что их свет не в состоянии хорошо осветить нашу планету.

Меркурий и Солнце

С Меркурия, ближайшей к Солнцу планете, Солнце выглядит огромным слепящим шаром: его диаметр в три раза больше диаметра «нашего» Солнца(которое мы видим с планеты Земля). Днем поверхность Меркурия залита очень ярким светом, а небо остается черным и видны звезды, потому что на Меркурии нет атмосферы, которая бы отражала и рассеивала солнечный свет. Когда свет Солнца падает на безжизненные скалы Меркурия, их температура повышается до 430 градусов Цельсия. Ночью же это тепло быстро рассеивается в пространстве и температура тех же скал опускается до минус 170 градусов Цельсия.

Материалы по теме:

Почему ночью темно?

Венера и Солнце

Венера, вторая после Меркурия планета, окружена атмосферой, которая состоит в основном из углекислого газа. В этой атмосфере взвешены и перемещаются зловонные облака паров серной кислоты. Эти облака очень плотные, поэтому на Венере всегда пасмурно. Хотя Венера дальше от Солнца, чем Меркурий, температура на ее поверхности подчас бывает выше. Почему? Срабатывает парниковый эффект. Слой углекислого газа удерживает тепло на поверхности планеты, как стекло парника не дает теплу покинуть оранжерею. Поэтому температура на поверхности Венеры достигает 480 градусов Цельсия.

Интересны факт : хотя Меркурий самая близкая к Солнцу планета, но небо там черное даже днем и всегда видны звезды, потому что на Меркурии нет атмосферы.