Как день меняется на ночь. Изменение наклона солнечных лучей и продолжительности дня на разных широтах

Все живое на нашей планете подчиняется определенным циклам, и один из главнейших – это цикл смены дня и ночи, или суточный цикл. В течение дня мы выполняем свои обязанности, общаемся с друзьями, участвуем в различных мероприятиях, ночь же предназначена для отдыха.


Цикличность смены дня и ночи сопровождает нас с момента рождения и кажется одним из самых привычных явлений на земле, но все же каждый ребенок однажды задает вопрос: почему день и ночь сменяют друг друга? К сожалению, не все родители могут ответить на него правильно.

Легенды и мифы

Загадка суточного цикла будоражила людей с глубокой древности. Многие народы, исчезнувшие с лица Земли, как высшему божеству, дарящему жизнь, свет и тепло. Согласно представлениям древних греков, бог Солнца Гелиос каждое утро выезжает на небесный свод в своей золотой колеснице и целый день едет с востока на запад.

У славянских народов тоже была похожая легенда, в которой Солнце-Ярило поутру выезжает из золотого дворца на колеснице, весь день едет по небосводу, осматривая свои владения, а ночью спускается в темные чертоги богини смерти Морены, где садится в ладью, запряженную гусями и лебедями, и плывет по морю, возвращаясь в свой дворец.


Во многих древних легендах встречается сюжет, согласно которому ночь – это чудовище, которое каждый вечер проглатывает Солнце, а поутру, не в силах вынести нестерпимого жара в животе, отрыгивает его, выпуская на небосвод.

Как мы видим, уже в глубокой древности люди понимали, что смена дня и ночи напрямую зависит от Солнца.

Научные представления

В течение долгих веков люди считали, что Земля представляет собой плоский блин, плавающий в безбрежном Мировом океане под хрустальным небесным сводом, на котором прикреплены маленькие огоньки – звезды. Смена дня и ночи происходит благодаря движению по этому своду Солнца, представляющего собой огненный шар, который специальное божество ежедневно провозит в ладье или колеснице.

Первой попыткой представить с научной точки зрения, почему день и ночь сменяют друг друга, были труды древнегреческого ученого и философа Аристотеля. Он сумел, наблюдая за лунными затмениями, сделать вывод о том, что Земля имеет форму шара, но считал, что Солнце, такой же шар, только состоящий из огня, вращается вокруг Земли по своей небесной сфере.


Эта теория господствовала в мире очень долго – почти полторы тысячи лет, до тех пор, пока Николай Коперник не разработал свою знаменитую гелиоцентрическую модель Вселенной.

Теория Коперника основывалась на математических расчетах. Это был первый ученый, который выстроил модель Солнечной системы с Солнцем в центре, вокруг которого вращаются планеты. Смену дня и ночи он объяснил вращением Земли вокруг своей оси. Как показали дальнейшие исследования, он был совершенно прав.

Для того, чтобы понять, почему на Земле происходит постоянная смена дня и ночи, достаточно воссоздать этот процесс при помощи простейшей модели. Возьмите глобус и поставьте его напротив включенной настольной лампы, которая будет изображать Солнце.

Подтолкните глобус, чтобы он вращался на оси, и наблюдайте, как лампа периодически освещает то одну, то другую его сторону. В то время, как одна из сторон глобуса освещена, другая погружается в тень. Именно так и происходит смена дня и ночи на нашей планете.

Вращение происходит достаточно быстро, чтобы ночная сторона не успела слишком сильно остыть, а дневная – чересчур разогреться под солнечными лучами. В этом Земля выгодно отличается, к примеру, от Венеры, сутки на которой длятся около четырех земных месяцев. Равномерность вращения позволяет сохранить на поверхности Земли достаточно стабильную температуру, что является одним из условий существования живых существ.

Почему день и ночь имеют разную продолжительность?

В зависимости от времени года продолжительность дня и ночи изменяется, причем в довольно существенных пределах. Самый короткий световой день (зимой) и самая короткая ночь (летом) длятся всего 6 с небольшим часов.

Это происходит из-за того, что воображаемая ось, вокруг которой вращается Земля, не перпендикулярна ее орбите, а немного наклонена по отношению к ней. Получается, что разные участки поверхности неодинаково освещаются Солнцем в ходе годового цикла вращения. Чем дальше от экватора и ближе к полюсам, тем больше эта разница.


Летом в районах, расположенных неподалеку от Полярного круга, бывают короткие периоды, когда даже после захода Солнца не наступает полная темнота. Это явление получило название «белых ночей».

Хотя считается, что бывают только в Санкт-Петербурге, это не совсем так. Аналогичные периоды бывают в Архангельске, Пскове, Казани, Сыктывкаре и прочих северных регионах России.

Подойдите на улице к любому встречному и попросите показать, в каком направлении вращается Земля. Вопрос очень простой, но многие люди ответят на него неправильно. И все потому, что они никогда не пытались понять, что происходит с движением Земли на самом деле.

Вряд ли сейчас найдется человек, который не знает о вращении Земли. встает , а садится на , вращение Земли и обеспечивает смену дня и ночи. Понять это очень просто с помощью глобуса и настольной лампы, имитирующей – при вращении глобуса его участки будут попеременно уходить в тень и снова выходить к свету.

Если вы находитесь в России, то есть в , и будете следить за движением Солнца, то вы увидите, что для вас оно движется слева направо (если вы стоите к нему лицом). Но это движение Солнца иллюзорно, на самом деле вращается Земля – в сторону, противоположную видимому движению Солнца. Если бы вы находились в и тоже следили за Солнцем, стоя к нему лицом, то для вас оно бы двигалось справа налево.

А что определяет смену времен года? Сочетание двух факторов: движения Земли вокруг Солнца и наклона земной оси по отношению к нему на 23,4º. Не будь земная ось наклонена, не было бы и смены времен года. Именно наклон земной оси приводит к тому, что Солнце попеременно сильнее прогревает то южное полушарие Земли, то северное. Когда в северном полушарии наступает лето, в начинается зима. Но пройдет , и все изменится – Солнце начнет сильнее прогревать южное полушарие, там настанет лето. В северном же воцарится зима.

Наклон земной оси приводит и к тому, что длительность дня и ночи в разных частях мира неодинакова и меняется по мере движения Земли вокруг Солнца. Неизменна она лишь и полюсах: на экваторе день и ночь в любое время года равны двенадцати часам, на полюсах день и ночь всегда длятся по полгода. Для остальных территорий длительность дня и ночи плавно меняется от летнего солнцестояния 21 июня, когда день максимален, а ночь наиболее коротка, до зимнего солнцестояния 21 , когда день очень короток, а ночь самая продолжительная.

Видео по теме

Связанная статья

Источники:

• как происходит смена дня ночи

С давних времен люди пытались понять и объяснить различные природные явления – почему идет дождь, отчего день сменяется ночью, почему происходит смена времен года. Но еще и сейчас некоторые люди думают, что смена сезонов обусловлена удаленностью Земли от Солнца. На самом деле это не так.

Инструкция

Земная ось – воображаемая линия, соединяющая Северный и Южный полюс. Она имеет определенный угол наклона к плоскости орбиты (плоскости эклиптики) . Угол наклона оси - величина постоянная и составляет 23,5 градуса. Земная ось неизменно направлена в одну точку – на Полярную звезду. Именно наличием угла наклона оси планеты к плоскости ее орбиты и обусловлена смена года.

Поскольку угол наклона земной оси не меняется, то при дальнейшем движении планеты по орбите (то есть другую часть года) наклоненным к Солнцу оказывается Южный полюс. Южное полушарие получает больше тепла и света, к югу от экватора приходит весна. Северное полушарие, получая меньше солнечного света, постепенно остывает. К северу от экватора – зима.

Видео по теме

Источники:

• как происходит смена времени года

Чередование дня и ночи настолько привычно для людей, что многие даже не задумываются о причине этого явления или его особенностях. Трудно найти человека, который бы не знал о вращении Земли или о том, что она движется вокруг Солнца. Но многие ли помнят, что день или ночь могут длиться полгода?

Каждый учившийся в школе человек знает, что в основе смены дня и ночи лежит суточное вращение Земли. За 24 часа она делает полный оборот вокруг своей оси, что и обеспечивает чередование дня и ночи для большинства районов Земли. Для большинства – но не для всех.Земля наклонена по отношению к плоскости своей орбиты на 23,4?. Это приводит к тому, что Солнце освещает ее поверхность неравномерно. Территории близ Северного и Южного полюсов оказываются в особых условиях освещения: в течение полугода на одном из полюсов царит ночь , тогда как на другом – день . На одном Солнце просто не заходит за горизонт, все время оставаясь на виду, на другом оно вообще не появляется над горизонтом. Белые ночи в Петербурге связаны именно с географическим положением города – Солнце не опускается слишком низко, поэтому ночь не наступает. Но ночи не только в Петербурге, но и во всех городах, расположенных выше (ближе к Северному полюсу) 49? северной широты. На этой широте в день летнего солнцестояния бывает одна белая ночь . Чем ближе от этой широты к северу, тем больше . С широты 65? и севернее можно наблюдать непрерывный день , Солнце вообще не заходит за горизонт. Подобные явления наблюдаются и по другую сторону экватора.Почему полярные день и ночь длятся ровно полгода? Потому что Земля вращается вокруг Солнца, и ровно через полгода, вследствие наклона своей оси, подставляет Солнцу другой полюс. Движением Земли вокруг Солнца и наклоном земной оси объясняется и чередование времен года. Попеременно, с периодичностью в полгода, холодный сезон сменяется теплым, и наоборот. Когда в северном лето, в южное приходит зима. Проще всего понять , взяв глобус и осветив его имитирующей Солнце лампой. Вращая глобус, вы легко увидите, как и происходит чередование дня и ночи. А передвигая глобус вокруг лампы- , поймете и причины чередования времен года.Если ежедневно наблюдать за Солнцем и отмечать ровно в полдень его высоту над горизонтом, можно заметить, что она меняется. Раз в год – 21 июня, в день летнего солнцестояние – оно достигает наибольшей высоты. Продолжительность светлого в этот день наибольшая, а ночь самая короткая. Через полгода, 21 декабря, в день зимнего солнцестояния, высота Солнца над горизонтом будет наименьшей, а день самым коротким. Для жителей северного полушария летнее солнцестояние – это день поворота к зиме. С каждым днем Солнце будет подниматься над горизонтом все ниже и ниже, пока в день зимнего солнцестояния не достигнет низшей точки. С этого момента начнется поворот к лету – Солнце станет подниматься все выше, его лучи будут падать на землю под все более прямым углом, давая больше тепла.

Традиционно считается, что Санкт-Петербург- это город мостов, дворцов, каналов, старинных особняков и белых ночей. Северная столица – это еще и город туристов, которых кормят не только впечатления, но рестораны, бары, молодежные кафе, современные кинотеатры, дискотеки. Для них работают развлекательные учреждения – бильярдные и теннисные корты, боулинги. Питер располагает огромным количеством заведений, где можно отметить день рождения на любой вкус.

Почему происходит смена времен года? Древние мыслители и астрономы Греции полагали, что смена времен года объясняется мистическими причинами, никак не связанными с движением планет в Солнечной системе.

Более того, для них вся остальная вселенная находилась в движении вокруг нашей планеты, а сама Земля оставалась неподвижной. Подобная модель сохранилась и в эпоху Средневековья, по религиозным соображениям.

Николай Коперник совершил переворот, доказав, что Земля и прочие планеты движутся вокруг Солнца, а, как мы увидим, именно этим движением объясняется смена времен года.

Движение вокруг Солнца — вот ответ на вопрос

Земля со спутника Электро-Л. На видео показано как менялась Земля с 1 января по 31 декабря 2012 года.

Наша планета имеет два постоянных движения: она движется вокруг своей оси, а так же оборачивается вокруг Солнца. Первым движением объясняется смена дня и ночи — один полный оборот происходит за 24 часа, мы называем это сутками. Второе движение является непосредственной причиной смены времен года.

Ось планеты находится под непрямым углом к падающим на нее солнечным лучам, если бы было иначе — смена времен года никогда бы не происходила, ночь и день всегда были бы одинаковыми и длились по 12 часов, как на экваторе, так и в Лондоне, и в заполярье.

Однако, ось наклонена по отношению к солнечным лучам и не составляет с ними прямого угла, поэтому в течении полугода северное полушарие получает большую часть солнечного тепла, предоставляя солнечным лучам большую поверхность, чем южное. То же самое происходит с южным полушарием в течении другой половины года.

Почему на Юге теплее круглый год

Поскольку во время движения по своей орбите Земля находится на разных расстояниях по отношению к Солнцу — лето в южном полушарии теплее, чем лето в северном. Это объясняется тем, что во момент, когда расстояние между Землей и Солнцем является минимальным — именно Южное полушарие находится ближе к Солнцу, чем северное.

Конечно, и в Южной Африке бывает зима и выпадает снег, но зима в ЮАР и в Австралии намного теплее, чем зима в России на полуострове Ямал или на архипелаге Новая Гвинея.

Смена времен года, смонтирована на основе изображений геостационарного спутника METEOSAT-9, полученных в период с 21 декабря 2010 по 20 сентября 2011 года.

Заключение

Итак, смена времен года происходит благодаря двум факторам: во-первых, это движение Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите, во-вторых, это непрямой угол между земной орбитой и солнечными лучами. Не будь одного из этих двух факторов — на Земле никогда не сменялись бы времена года.

Однако возникает вопрос: какое время года было бы в таком случае на Земле — вечная зима или вечное лето? Ответ: ни то, ни другое. Дело в том, что если бы земная ось не была бы наклонена — на экваторе, куда лучи падают под прямым углом, было бы вечное лето, а чем дальше от экватора — тем холоднее. Если же наша планета не двигалась бы вокруг Солнца, но ось была бы так же наклонена по отношению к солнечным лучам — в одном из полушарий было вечное лето, а в другом зима, в зависимости от расположения Земли относительно Солнца.