Шпаргалки ао "Астрономии"

Смена времен года на Земле

 

Наблюдения  показывают, что полюсы мира в течение  года не меняют заметным образом

своего  положения среди звезд. Отсюда следует, что ось вращения Земли при

движении ее вокруг Солнца остается параллельной сама себе. Кроме того, изменение

склонения Солнца в течение года в пределах от + 23° 27' (в момент летнего

солнцестояния) до - 23° 27' (в момент зимнего солнцестояния) свидетельствует о

том, что  ось вращения Земли не перпендикулярна  к плоскости орбиты Земли, а

наклонена к ней на угол в 66° 33' = 90° -  23° 27’.

Следствием  движения Земли вокруг Солнца, наклона  оси вращения Земли к плоскости

орбиты  и постоянства этого наклона  является регулярная смена времен года на

Земле.

Расположение  Земли и ее оси вращения по отношению  к направлению солнечных лучей

в дни  равноденствий и в дни солнцестояний  показано на рис. 47. Угол между

направлением  солнечных лучей и нормалью к  ровной площадке, расположенной

горизонтально на поверхности Земли, в положении I равен i1 = ϕ - ε, в положении

III - i3 = ϕ +ε, а в положении II - i2 = ϕ  , где ε - наклон эклиптики к

экватору, а ϕ - географическая широта места.

Согласно  законам физики, величина лучистого  потока F, падающего на площадку,

пропорциональна косинусу угла между направлением лучей и нормалью к площадке,

т.е.

Ф =  Ф0 cos i,

где Ф0 - величина потока, перпендикулярно падающего на площадку (i = 90°).

В день летнего солнцестояния (положение I)

Ф1 = Ф0 cos (ϕ - ε).

В день зимнего солнцестояния (положение III)

Ф3 = Ф0 cos (ϕ +ε).

Наконец, в дни равноденствий (положение II)

Ф2 = Ф0 cos ϕ .

Таким образом, в течение года площадка на поверхности Земли, в зависимости  от

широты  места, получает различное количество лучистой энергии (тепла). Так,

например, на широте ϕ   = 55° 45'  Ф1 больше Ф3  в 4,6 раза,  а Ф2  в 1,5 раза

меньше  Ф1.

Следовательно, северное полушарие Земли в течение  весны и лета (с 21 марта по 23

сентября) получает гораздо больше тепла, чем  осенью и зимой (с 23 сентября по 21

марта). Южное полушарие, наоборот, больше получает тепла с 23 сентября по 21

марта и  меньше - с 21 марта по 23 сентября.

Поток лучистой энергии, падающей на Землю, изменяется также и обратно

пропорционально квадрату расстояния до Солнца, но это  изменение существенной

роли  в смене времен года на Земле не играет, так как орбита Земли мало

отличается  от окружности.  Действительно, если в афелии Земля получает F

солнечного  тепла, то в перигелии она получает 1,07 F, т.е. на 7% больше. Этим

различием и объясняется несколько менее  суровая зима и более прохладное лето в

северном  полушарии, по сравнению с зимой и летом в южном полушарии Земли.

С наклоном оси вращения Земли к плоскости  своей орбиты связано также и

распределение тепловых поясов на Земле .