§ 20. Солнце — источник света и тепла на Земле. Обращение Земли вокруг Солнца

Солнце — источник света и тепла на Земле. На протяжении миллиардов лет наша планета купается в солнечных лучах. Недаром в древние времена люди обожествляли наше светило. Этим они демонстрировали свое понимание значения Солнца для всего живого на Земле. А мы сегодня ласково говорим «солнышко», радуясь его появлению на небе.

Солнце — непременный участник множества явлений, которые происходят на нашей планете. Земля обращается вокруг Солнца по орбите, форма которой близка к окружности. Поэтому расстояние между нашей планетой и светилом почти не изменяется. Значит, никогда не изменяется и общее количество солнечного излучения, которое достигает Земли за единицу времени (секунду, минуту и т. д.). Однако солнечное излучение и тепло распределяется по-разному между разными участками поверхности земного шара. Что является причиной этого явления?

Почему в одно и то же время на одном участке земной поверхности может быть тепло, а на другом — холодно? Обратимся к опыту (рис. 20.1). Почему температура одной из пластинок выше? Лучи от лампы падают на пластинку 1 под прямым углом, а на пластинку 2, нагревшуюся меньше, — под тупым. Следовательно, чем ближе к прямому угол падения лучей, тем больше света и тепла получает поверхность.

Еще один опыт: в нем источник света освещает шар (рис. 20.2). Углы, под которыми лучи света падают на различные участки поверхности шара, разные, и поэтому эти участки по-разному освещены и нагреты.

Рис. 20.1. Две одинаковые металлические пластинки расположены по-разному относительно источника света. Пластинка 1, на которую лучи света падают под прямым углом, нагревается сильнее

Рис. 20.2. Наиболее освещена часть поверхности шара, обозначенная на рисунке белым цветом, — на ней находится точка А; менее освещена зона, окрашенная в голубой цвет (точка В); меньше всего освещена зона синего цвета (точка Г))

«Понятно! Источник света — это Солнце, шар — это Земля. На тех участках Земли, куда солнечные лучи падают под прямым углом, жарко, а на тех, где угол падения не прямой, температура ниже», — скажете вы и не ошибетесь. Именно поэтому в один и тот же день в Киеве температура воздуха может быть равна +25 °С, а вблизи Северного полюса -8 С.

Неравномерная освещенность разных участков поверхности Земли возникает вследствие шарообразной формы нашей планеты.

Опыты с пластинками и шаром помогли нам понять, почему в одно и то же время на разных участках поверхности планеты температура разная. Но также мы знаем, что в течение года на одном и том же участке Земли происходя!' сезонные изменения температуры. Вспомним § 15, рисунок 15.5: например, сезонный перепад температур может доходить до 40 °С. В чем причина сезонных изменений температуры на одном и том же участке Земли?

Почему мы наблюдаем смену времен года? Вспомним: год — это время, за которое планета делает полный оборот вокруг Солнца.

Продолжим опыт. Будем обращать шар вокруг лампочки так, чтобы его ось находилась под прямым углом к орбите. Мы увидим, что за время одного оборота освещенность точек, обозначенных на шаре, не менялась — все они находились в одних и тех же зонах освещенности (рис. 20.3).

Что бы происходило, если бы земной шар обращался вокруг Солнца так. как наш шар вокруг лампочки? Например, в Киеве (он расположен там, где на шаре обозначена точка В) всегда (и в июле, и в январе) стояла бы одинаково прохладная погода. Однако же этого не происходит!

Рис. 20.3. Ось шара находится под прямым углом к его орбите. При обращении шара вокруг источника света освещенность точек А, В, Г) не изменяется

Чем же отличается движение шара в нашем опыте от движения Земли по орбите? Мы двигали шар так, что его ось находилась под прямым углом к его орбите. Посмотрим на глобус — его ось вращения наклонена (рис. 20.4). Почему? Потому что ось вращения Земли наклонена к орбите. Планета обращается вокруг Солнца, как бы наклонившись на бок. Наклоним ось шара и будем оборачивать его вокруг лампочки в таком положении. Мы увидим, как вследствие наклона оси изменяется освещенность точек, обозначенных на шаре (рис. 20.5).

Так же изменяется и освещенность одних и тех же участков поверхности Земли во время ее обращения вокруг Солнца (рис. 20.6). Когда Северное полушарие Земли «отворачивается» от Солнца, в Украине зима, а в Южном полушарии, повернутом к Солнцу, — лето. И наоборот, когда Земля подставляет Северное полушарие Солнцу, — у нас лето, а в Южном полушарии — зима. В промежуточных положениях в Северном полушарии,

Рис. 20.5. Ось шара наклонена к орбите. Точка А никогда не оставляет зону наибольшей освещенности. Освещенность точки В за полный оборот вокруг источника света изменяется: 1 — точка В наименее освещена: 2 — гочка В освещена лучше, чем в положении 1,3 — точка В наиболее освещена; 4 — освещенность точки В такая же, как в положении 2

Рис. 20.6. Годовое движение Земли и смена времен года. Точкой К обозначено положение г. Киева. Времена года в Украине: 1 — зима; 2 — весна; 3 — лето; 4 — осень

а следовательно, и в Украине, — весна или осень, а в Южном — осень или весна.

Таким образом, наклон оси нашей планеты к орбите влияет на распределение солнечного тепла и света по поверхности Земли во время ее обращения вокруг Солнца. Поэтому на одних и тех же участках поверхности Земли в течение года изменяется температура, происходит смена сезонов.

Как движется Солнце по небу в разное время года? Для жителей Земли особенности ее движения по орбите проявляются в виде сезонных изменений в высоте Солнца над горизонтом.

Зима, 22 декабря. Солнечные лучи как бы «скользят» по поверхности Земли. Солнце всходит поздно, а заходит рано. Его путь по небу короток, а в полдень оно находится над горизонтом ниже, чем в любой другой день года (рис. 20.7). Это день зимнего солнцестояния — самый короткий в году

Земля продолжает движение по орбите, и Северное полушарие постепенно входит в зону большей освещенности. Солнце появляется на небе все раньше, в полдень оказывается все выше, садится все позже. Приходит день весеннего равноденствия — 20-21 марта, когда продолжительность дня и ночи одинаковая (рис. 20.8).

Северное полушарие освещается все больше. Угол падения солнечных лучей на его поверхность увеличивается: в полдень Солнце поднимается все выше, и его лучи падают на Землю почти отвесно. Оно восходит рано и заходит поздно: светлое время продолжается более половины суток. Наступает день летнего солнцестояния — 22 июня. В полдень высота Солнца над горизонтом наибольшая в году, его путь по небу самый долгий (рис. 20.9).

Когда Северное полушарие после дня летнего солнцестояния начинает смещаться в зону меньшей освещенности, световой день укорачивается, и наступает день осеннего равноденствия - 23 сентября. После него Солнце в полдень оказывается все ниже и ниже. Оно встает все позже и садится все раньше. Так продолжается до следующего дня зимнего солнцестояния.

•    Источник света и тепла, обусловливающий множество природных явлений на Земле, расположен в космосе. Это звезда Солнце.

•    Разные участки земной поверхности в одно и то же время освещены Солнцем по-разному, поскольку наша планета имеет форму шара.

•    Во время обращения Земли вокруг Солнца одни и те же участки земной поверхности получают разное количество солнечного света и тепла, потому что земная ось наклонена к ее орбите.

•    Наклон земной оси к орбите при обращении нашей планеты вокруг Солнца является причиной того, что высота Солнца над горизонтом в разное время года различна.

Проверьте себя

1.    Почему разные участки поверхности Земли в одно и то же время освещены по-разному?

2.    Представьте себе, что ось вращения Земли находится под прямым углом к орбите. Придет ли в Украину жаркое лето?

3.    Продолжите предложение так, чтобы получить правильное утверждение:

«Сезонные изменения на определенных участках нашей планеты происходят потому, что....»

4.    Когда в полдень в Северном полушарии Солнце находится выше над горизонтом— 1 января или 1 апреля? 1 июня или 1 октября?

5.    Дополните предложение так, чтобы утверждение было верным «После 22 декабря световой день увеличивается до дня ..., а потом уменьшается.»

Это материал из учебника Природоведение 5 клас Т.И. Базанова