Солнце - это главный источник тепла и единственная звезда нашей Солнечной системы , которая, подобно магниту, притягивает все планеты, спутники, астероиды, кометы и прочих "обитателей" космоса.
Расстояние от Солнца до Земли более 149 миллионов километров. Именно эту удаленность нашей планеты от Солнца принято называть астрономической единицей.
Несмотря на значительное удаление, эта звезда оказывает огромное влияние на нашу планету. В зависимости от положения Солнца на Земле день сменяет ночь, лето приходит на смену зиме, возникают магнитные бури и образуются удивительнейшие полярные сияния . А самое главное - без участия Солнца на Земле невозможен был бы процесс фотосинтеза - основного источника кислорода.
Положение Солнца в разные времена года
Наша планета движется вокруг небесного источника света и тепла по замкнутой орбите. Этот путь схематично можно представить себе в виде вытянутого эллипса. Само Солнце располагается не в центре эллипса, а несколько в стороне.
Земля то приближается, то удаляется от Солнца, завершая полный оборот по орбите за 365 дней. Ближе всего к светилу наша планета находится в январе. В это время расстояние сокращается до 147 млн.км. Точка земной орбиты , ближе всего расположенная к Солнцу, называется "перигелий".
Чем ближе располагается Земля к Солнцу, тем больше освещается Южный полюс, а в странах южного полушария начинается лето.
Ближе к июлю наша планета максимально удаляется от главной звезды Солнечной системы. В этот период удаленность больше 152 млн.км. Самая далекая от Солнца точка земной орбиты получила название "афелий". Чем дальше земной шар находится от Солнца, тем больше света и тепла получают страны северного полушария. Тогда здесь наступает лето, а, например, в Австралии и Юной Америке господствует зима.
Как Солнце освещает Землю в разное время года
Освещение Земли Солнцем в разное время года напрямую зависит от удаленности нашей планеты в данный промежуток времени и от того, каким "боком" повернута Земля в этот момент к Солнцу.
Важнейший фактор, влияющий на смену времен года - земная ось . Наша планета, вращаясь вокруг Солнца, успевает в то же время поворачиваться вокруг собственной воображаемой оси. Эта ось расположена под углом в 23,5 градуса к небесному светилу и всегда оказывается направленной на Полярную звезду . Полный оборот вокруг земной оси занимает 24 часа. Осевое вращение обеспечивает также смену дня и ночи.
Кстати, если бы этого отклонения не было, то времена года не сменяли бы друг друга, а оставались постоянными. То есть, где-то царило бы постоянное лето, в других районах была постоянная весна, третья часть земли вечно бы поливалась осенними дождями.
Под прямыми лучами Солнца всегда оказывается земной экватор. Солнечные лучи, падающие отвесно, приносят больше света и тепла, они не рассеиваются в атмосфере. Поэтому жители стран, расположенных на экваторе, никогда не знают холода.
Полюса земного шара попеременно оказываются в лучах Солнца. Поэтому на полюсах полгода длится день, а полгода - ночь. Когда освещенным оказывается Северный полюс , то в северном полушарии наступает весна, сменяющая летом.
В следующие полгода картина меняется. К Солнцу оказывается обращенным Южный полюс. Теперь в южном полушарии начинается лето, а в странах северного полушария воцаряется зима.
Дважды в год наша планета оказывается в таком положении, когда солнечные лучи одинаково освещают ее поверхность от Крайнего севера до Южного полюса . Эти дни называются днями равноденствия. Весеннее отмечают 21 марта, осеннее -23 сентября.
Еще два дня в году получили названия солнцестояния. В это время Солнце оказывается или максимально высоко над горизонтом, или максимально низко.
В северном полушарии 21 или 22 декабря наступает ночь, длящаяся дольше всех в году - это день зимнего солнцестояния . А 20 или 21 июня, наоборот, день является самым длинным, а ночь самой короткой - это день летнего солнцестояния . В южном полушарии все происходит наоборот. Там в декабре длинные дни , а в июне - длинные ночи.
Должно быть, ученые мужи XVII века были сильно удивлены и испытали немало неудовольствия, ознакомившись с книгой Иоганна Кеплера «Новая астрономия». Еще бы, ведь немецкий математик призывал ни много ни мало отказаться от круговых орбит, по которым движутся планеты, и заменить их эллипсами! Астрономы еще не осмыслили до конца революционные идеи Коперника, поместившего в центр мира Солнце и низведя, таким образом, Землю до статуса рядовой планеты, как был нанесен второй удар по двухтысячелетней системе мира Птолемея.
Эллипсы! Это почти святотатсво! Круг - совершенная фигура, и как же еще двигаться телам в небесном мире , как не по круговым орбитам! Но теория Кеплера объясняла движение планет лучше, чем любая из теорий, использовавшая круговые орбиты. На ее основе можно было делать более точные предсказания , в какой точке неба окажется та или иная планета через год, десять, сто лет. Теория работала!
Земля, как и другие планеты, тоже движется вокруг Солнца не по круговой, а по эллиптической, вытянутой орбите . Это значит, что одну часть своего пути наша планета приближается к Солнцу , а другую часть - удаляется . Точка, когда Земля располагается ближе всего к звезде, называется перигелием , а наиболее удаленная от Солнца точка орбиты называется афелием . Как следствие, размеры Солнца на нашем небе должны меняться.
Разница в размерах Солнца, когда Земля находится в перигелии и в афелии. Фото: Raffaele Esposito
Раз Земля движется по эллипсу, ее движение неравномерно . Из-за того что сила притяжения уменьшается с увеличением расстояния между тяготеющими телами, вблизи афелия Земля должна двигаться медленнее , чем в перигелии. Разумеется, это находит отражение в движении Солнца по небу: светило движется на фоне звезд то быстрее, то медленнее (имеется в виду не ежедневное движение Солнца с востока на запад, а второе, годичное движение на фоне созвездий!). Должны иметь разную продолжительность и времена года, ведь тот сезон, в который Земля находится ближе к Солнцу, наша планета «проскакивает» быстрее, чем прочие.
Все вышеперечисленное - очевидные следствия трех законов Кеплера, но в обычной жизни они проходят обычно мимо нашего внимания. И это не удивительно - земная орбита почти круг, вытянутость ее невелика. Не проводя специальных наблюдений, заметить эффекты от движения Земли по эллипсу практически невозможно.
Это длинное предисловие было сделано для того, чтобы сказать о главном: сегодня, 4 января 2015 года, Земля находится в перигелии к Солнцу - в ближайшей к звезде точке своей орбиты. Точная дата события - 4 января в 06:36 по всемирному времени, или в 09:36 по московскому.
Именно сегодня Солнце ближе к Земле, чем в любой другой день года, а значит, именно сегодня Земля получит от Солнца наибольшее количество света и тепла в 2015 году!
Когда Земля ближе всего к Солнцу, в северном полушарии царит зима. Этот замечательный снимок солнечного гало сделан 2 января 2015 года на Аляске. © Tracey Mendenhall Porreca
Странно? Совсем нет! Вспомним, что времена года меняются не потому, что Земля находится то ближе, то дальше от Солнца, а потому, что ось вращения нашей планеты наклонена к плоскости земной орбиты. В результате Солнце полгода освещает в основном северное полушарие Земли, а другую половину года - южное. Поэтому в южном полушарии Земли сейчас царит самое настоящее лето!
Впрочем, как мы уже писали в прошлом году, полгода - это грубая прикидка. Посмотрим внимательнее.
Границами астрономических сезонов служат моменты равноденствий и солнцестояний. (Это не произвольно выбранные даты, а особые точки на орбите Земли, отмечающие ключевые «этапы» процесса освещения Земли Солнцем/) Например, астрономическое лето длится от момента летнего солнцестояния, которое в разные годы наступает 20, 21 или 22 июня, до осеннего равноденствия, наступающего 22 или 23 сентября. Таким образом, продолжительность лета равна 93,6 дня. Осень длится от осеннего равноденствия до момента зимнего солнцестояния, наступающего 21 или 22 декабря. Сосчитаем количество дней на календаре между этими датами и убедимся, что осень на целых 4 дня короче! - ее длительность равна 89,8 дней! Еще короче зима - только 89 дней. Наконец, продолжительность весны составляет 92,8 дней. Вот наглядное доказательство того, что Земля движется по эллипсу и зимой находится ближе к Солнцу, чем летом!
Впрочем, разница в расстояниях до Солнца летом и зимой невелика - всего около 5 миллионов км. Сегодня оно равно 147 миллионов 096 тысяч 204 километра. В афелии оно превысит 152 миллиона километров. Расстояние варьируется в пределах примерно 3%. Настолько же изменяется и размер Солнца на нашем небе - совершенно незаметно для невооруженного глаза!
Мы все отлично знаем, что в различные времена года Солнце ведёт себя по-разному. Летом оно восходит рано, идёт высоко по небу и заходит поздно. Зимой, наоборот, Солнце показывается над горизонтом поздно и, совершив низкий и короткий путь по небу, рано заходит. Летом день длинный, ночь короткая; зимой день короткий, ночь длинная. Весной и осенью день и ночь по продолжительности мало отличаются друг от друга. Чем всё это объяснить? Ведь мы знаем, что смена дня и ночи, то есть восход и заход Солнца, происходит оттого, что Земля вращается вокруг своей оси. Что же она не весь год вертится одинаково? А может быть, продолжительность дня и ночи зависит ещё от какой-нибудь другой причины?
Чтобы выяснить это, разберём подробнее, как ведёт себя Солнце в различные времена года и какая существует связь между поведением Солнца и изменениями погоды.
И летом и зимой Солнце восходит в восточной части горизонта, заходит в западной, а в полдень бывает на юге выше всего над горизонтом. Но летом Солнце восходит между востоком и севером, то есть на северо-востоке, а заходит между западом и севером, то есть на северо-западе. Благодаря этому его видимый путь по небу длинен, и должно пройти много времени, чтобы Солнце могло добраться до юга; в течение этого времени Солнце успеет подняться высоко. Зимой Солнце восходит между востоком и югом, то есть на юго-востоке, а заходит между западом и югом, то есть на юго-западе. Путь его по небу короче, чем летом. До юга Солнце доходит за сравнительно недолгое время и не успевает подняться на значительную высоту (рис. 5).
Рис. 5. Видимый путь Солнца над горизонтом в различные времена года
Возьмём, для примера, Москву. Летом в Москве, в конце июня, Солнце бывает над горизонтом приблизительно 17 с половиной часов, а зимой, в конце декабря, всего только 6 с половиной. В полдень, когда Солнце на юге, летом оно бывает в 5 с лишним раз выше над горизонтом, чем зимой.
Нетрудно понять, что именно благодаря такой разнице в поведении Солнца зимой и летом, зимой бывает холодно, а летом тепло. Ведь летом Солнце значительно дольше освещает поверхность Земли, чем зимой. А солнечные лучи дают Земле не только свет, но и согревают её.
Но ещё большее значение имеет разница в высоте пути Солнца над горизонтом. Когда Солнце стоит на небе низко, его лучам приходится проходить через толстый слой воздушной оболочки , который не только ослабляет свет Солнца, но и задерживает теплоту его лучей. Кроме того, солнечные лучи падают в этом случае на земную поверхность не прямо, а вкось, как бы скользя вдоль неё. В результате всего этого при низком положении Солнца солнечные лучи очень мало согревают почву.
Совершенно иное получается, когда Солнце стоит высоко над горизонтом. Тогда солнечные лучи проходят через сравнительно тонкий слой воздуха и падают на земную поверхность почти отвесно. Благодаря этому они сильно согревают почву.
Рис. 6. Путь солнечных лучей при низком и при высоком положениях Солнца
Посмотрите на рис. 6. В левой части рисунка показано, как падает на Землю пучок солнечных лучей, когда Солнце находится низко на небе. В правой части рисунка показан падающий на Землю пучок лучей от Солнца, когда оно стоит высоко в небе. Один и тот же пучок лучей в первом случае (когда Солнце низко) освещает значительно большую площадь на земной поверхности и проходит более толстый слой воздуха, чем во втором случае. Отсюда понятно, почему зимнее Солнце почти не греет, а летнее, наоборот, греет очень сильно.
Таким образом, мы видим, что зимние холода объясняются тем, что зимой Солнце бывает недолго над горизонтом и его лучи почти не согревают поверхность Земли. Летом же, наоборот, Солнце бывает над горизонтом долго, и его лучи сильно греют Землю. Поэтому-то летом и бывает тепло.
Сезонная температура – температура летом и зимой – зависит от количества тепла, которое получают разные регионы земли от Солнца. Чтобы температура в какой-то местности была постоянной, должен быть баланс между количеством тепла, которое она получает, и температурой, которое она излучает в космос. Если тепла получают больше, чем излучают, то становиться теплее. Если наоборот – холоднее. Почему количество энергии, которое получает данная местность от Солнца, изменяется в течение года.
Две теории холодной зимы и теплого лета
Для объяснения различий температуры в разные сезоны года применяют две популярные теории.
Одна из них видит причиной того, что зимой холодно, а летом тепло, различиях в расстояниях от Земли до Солнца при ее движении по эллиптической орбите. Земля находится от Солнца на расстоянии (147,1 миллион километров при минимальном удалении – в перигелии и 152,1 миллион километров при максимальном удалении – в афелии).
Другая теория считает причиной времен года на Земле то, что земная ось имеет наклон относительно к плоскости орбиты.
Дальше от Солнца – не холоднее
Если бы первая теория была полностью справедливой, то в обоих полушариях земли – северном и южном – были бы одни и те же времена года. Однако, в целом этого не наблюдается.
Более того, Земля достигает перигелия – минимального удаления от Солнца как раз, когда в северном полушарии зима – в начале января, когда холодно, а максимального удаления – афелия – летом, в июле, когда тепло!
Причина зимы и лета – наклон оси вращения Земли
Вторая теория видит причину смен времен года – от зимы к лету и обратно – в том, что ось вращения Земли наклонена на 23,5 градусов по отношению к эклиптике – плоскости орбиты Земли вокруг Солнца. Эта ось всегда проходит через северный и южный небесные полюса Земли. Северный полюс направлен приблизительно на Полярную звезду.
Рисунок 1 – Северное полушарие Земли зимой
(кликнуть для увеличения - по всем рисункам)
Рисунок 2 – Северное полушарие Земли летом
Когда северное полушарие Земли наклонено в сторону от Солнца, то лучи Солнца ударяют в северное полушарие как бы «вскользь». А в южном полушарии лучи падают почти «в лоб». Тогда на северном полушарии наступает зима, а на южном – наоборот, лето.
Летом и зимой - разные углы падения
Когда северное полушарие Земли наклонено в сторону к Солнцу, то наоборот лучи Солнца падают на северное полушарие «в лоб», а в южное – «вскользь». Тогда на северном полушарии наступает лето, а на южном – наоборот, зима.
Летом солнечные лучи падают об земную поверхность почти перпендикулярно, концентрируя тем самым энергию. Эта концентрированная энергия способна нагревать поверхность быстрее, чем в зимнее время , когда солнечные лучи падают на земную поверхность под более скользящим углом. Поэтому зимой холоднее, чем летом. Одна и та же энергия попадает на разные площади земной поверхности: летом меньше, зимой больше (рисунки 3 и 4). Другими словами: летом плотность солнечной энергии, которая попадает на земную поверхность больше, чем зимой.
Рисунок 3 – Малая плотность солнечной энергии зимой
Рисунок 4 – Большая плотность солнечной энергии летом
Кроме того, летом Солнце находится дольше над горизонтом и поэтому имеет больше времени, чтобы разогреть все вокруг до более высокой температуры , чем зимой (рисунки 5 и 6).
Рисунок 5 – Солнечный свет для северного полушария зимой
Рисунок 6 – Солнечный свет для северного полушария летом
Зима и лето на других планетах
Оси вращения большинства других планет Солнечной системы также наклонены по отношению к их орбитальным плоскостям. Поэтому они тоже имеют сезонные изменения своей температуры.
Меркурий, Юпитер и Венера имеют очень маленький наклон оси – не больше 3 градусов. Для этих планет в сезонных изменениях температуры значительно бОльшую роль может играть – в отличие от Земли – изменение их расстояния до Солнца. Однако, только Меркурий имеет большое различие между перигелием и афелием – максимальным и минимальным расстоянием до Солнца. Чрезвычайно «жидкая» атмосфера Меркурия не дает возможности сохранения на поверхности какой-либо солнечной энергии. Орбиты Юпитера и Венеры являются почти круговыми, а их атмосферы очень плотными. Поэтому сезонные изменения их температур почти равны нулю.
Зима и лето на Марсе
Марс, а также Сатурн и Нептун, имеют наклоны своих осей вращения похожие на земные. Однако Сатурн и Нептун имеют нулевые изменения температуры благодаря их очень плотным атмосферам, а также почти круговым орбитам.
Марс имеет весьма большие сезонные изменения температуры так как у него очень «жидкая» атмосфера, а орбита сильно эксцентричная. Южное полушарие находится ближе всего к Солнцу в течение своего лета и дальше всего – когда там зима. По тем же причинам северное полушарие Марса имеет более мягкие сезонные изменения, чем его южное полушарие. Поскольку планеты двигаются по своим орбитам медленнее всего, когда они дальше всего от Солнца, то на южном полушарии короткие, горячие лета и длинные, холодные зимы.
Времена года Урана
Времена года Урана – самые интересные, потому что он вращается вокруг Солнца, так сказать, на боку - ось Урана наклонена к плоскости орбиты на 98 градусов. Половина «уранского» года одно из его полушарий находится все время под солнечным светом , а другое полушарие – все время в тени. В другую половину года эти полушария меняются местами. Плотная атмосфера Урана распределяет солнечную энергию от одного полушария к другому весьма эффективно, так что сезонные изменения температуры там почти не заметны.
Вечная зима на Плутоне
Ось Плутона также наклонена на большой угол – 122,5 градусов, его орбита – самая эллиптическая из всех планет. К тому же он имеет очень слабую атмосферу. Плутон всегда так далеко от Солнца, что находится в постоянной «заморозке» – при температуре около минус 220 градусов. Вот уже где, действительно холодно – и летом, и зимой.
Романенко Игорь
В данной работе учащийся в совместной работе с учителем и родителями сделал попытки теретического изучения вопроса по теме, провел эксперимент в домашних условиях, предоставил описание экспериментальной работы и сделал выводы, тем самым подвердив и опровергнув выдвинутые гипотезы.
Скачать:
Предварительный просмотр:
МБОУ Мариинская гимназия
Научно-исследовательская работа
на тему «Почему летом тепло, а зимой холодно?»
Работу выполнил
ученик 3 класса В
МБОУ «Мариинская гимназия»
г.Ульяновска
Романенко Игорь.
Руководитель
Семенова И.А.,
учитель начальных классов.
Ульяновск 2016-2017 уч.год
2. Методы исследования.
3. Гипотезы.
4.1. Изучение теории по проблеме «Почему летом тепло, а зимой холодно?»
5. Выводы.
6. Литература
7. Приложения.
1. Предмет и цели исследования.
Мы все отлично знаем, что в различные времена года Солнце ведет себя по-разному. Летом оно восходит рано, идет высоко по небу и заходит поздно. Зимой, наоборот, Солнце показывается над горизонтом поздно и, совершив низкий и короткий путь по небу, рано заходит. Летом день длинный, ночь короткая; зимой день короткий, ночь длинная. Весной и осенью день и ночь по продолжительности мало отличаются друг от друга. Чем все это объяснить? Ведь мы знаем, что смена дня и ночи, то есть восход и заход Солнца, происходит оттого, что Земля вращается вокруг своей оси. Почему же она не весь год вертится одинаково? А может быть, продолжительность дня и ночи зависит еще от какой-нибудь другой причины? И как ведет себя солнце в различные времена года? Почему летом тепло, а зимой холодно?
Мне очень интересна эта тема, и в своей работе я постараюсь ответить на все поставленные вопросы.
2. Методы исследования.
- Я попытался сам ответить на вопрос – «Почему зимой холодно, а летом тепло».
- Я поговорил с родителями.
- Я читал детские энциклопедии «Моя первая энциклопедия», « Все о планетах и созвездиях», «Большая детская энциклопедия».
- Я нашел вместе с родителями информацию по интересующему вопросу на сайтах в Интернете.
- Я проводил эксперименты, движение Земли вокруг Солнца.
- Я наблюдал за изменениями в природе в разные времена года.
3. Гипотезы:
Вначале моего исследования, чтобы попытаться ответить на главный вопрос «Почему зимой холодно, а летом тепло?», я выдвинул несколько основных предположений:
Гипотеза 1 . Летом весь мир радуется, цветут цветы, растут овощи и фрукты, созревают ягоды и грибы. Осенью природа готовится ко сну. А когда природа засыпает, Зима накрывает ее одеялом – снегом. А снег холодный, вот и становится холодно.
Гипотеза 2 . Летом теплее потому, что Земля в это время находится ближе к Солнцу.
Гипотеза 3 . Летом солнце поднимается выше над горизонтом. Соответственно, больше прямых лучей попадает в атмосферу Земли и дольше ее разогревает. Поэтому летом тепло. А зимой, наоборот, Солнце ниже над горизонтом, греет слабее. Поэтому в это время года холодно.
4. Теоретико-практическая часть
4.1 Изучение теории по проблеме «Почему летом тепло, а зимой холодно?»
Мы все живем на планете Земля – это наш дом. В мифологии ее греческое название было Геи. Земля была матерью гор, долин, ручьев и всех других образований земли. Она была замужем за Ураном. На Земле происходит смена времени суток и времен года. Земля является самой большой из всех планет земной группы. В настоящее время почти 7,5 миллиардов людей, живут на нашей планете. Около 30% поверхности Земли покрыто сушей, в то время как 70% покрыто океанами.
Но она не одинока в космосе. Наша планета Земля входит в состав Солнечной системы.
Солнечная система – это солнце и совокупность планет, которые находятся на одной орбите с солнцем и зависят от него. В нашей Солнечной системе находятся 9 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Меркурий – самая ближайшая планета к солнцу, а наша Земля – третья по счету. Среди этих планет только на нашей есть жизнь. Она находится на самом благоприятном расстоянии от солнца. Если бы она находилась чуть ближе к нему – мы бы сгорели, чуть дальше – замерзли бы в ледниках. У некоторых планет есть спутники, которые вращаются вокруг них и вместе с ними вокруг солнца. Например, спутник нашей планеты – Луна.
Солнце на сегодняшний день является крупнейшим объектом в Солнечной системе. 98% всей материи в Солнечной системе находится внутри Солнца. Это означает, что все планеты, луны, астероиды, малые планеты, кометы, газа и пыли бы все это в совокупности составляют лишь 2% всей материи в Солнечной системе. Солнце является настолько большим, что Земля может легко поместиться внутри Солнца миллион раз. Солнце обладает гравитационной силой, то есть притяжением. Поэтому планеты вращаются вокруг него всегда на одинаковом расстоянии и не улетают в открытое пространство космоса.
Римляне называли Солнце - Соль, что по-английски означает Солнце. В Древней Греции, Солнце называли Гелиос . Вот почему наша система планет называется Солнечной системой.
Но почему же летом тепло, а зимой холодно?
Путь, по которому в космическом пространстве движется земной шар, имеет форму вытянутого круга - эллипса. Солнце находится не в центре этого эллипса, а в одном из ее фокусов. Поэтому на протяжении года расстояние от Солнца до Земли периодически меняется: от 147,1 млн. км (в начале января) до 152,1 млн. км (в начале июля). Переход от тёплого времени года (весна, лето) к холодному (осень, зима) происходит вовсе не потому, что Земля то приближается к Солнцу, то удаляется от него. А ведь и сегодня так думают многие люди! Взгляните на приведенные выше цифры: в июне Земля находится дальше от Солнца, чем в январе!
Дело в том, что Земля и другие планеты Солнечной системы, помимо обращения вокруг Солнца, вращаются вокруг воображаемой оси (линии, проходящей через Северный и Южный полюса).
Если бы ось Земли располагалась под прямым углом к орбите Земли вокруг Солнца, у нас не было бы времен года, а все дни были бы одинаковыми. Но эта ось наклонена по отношению к Солнцу (на 23°27"). В результате Земля вращается вокруг Солнца в наклонном положении. Это положение сохраняется круглый год, а ось Земли всегда направлена в одну точку - на Полярную звезду.
Поэтому в разное время года Земля по-разному подставляет солнечным лучам свою поверхность. Когда солнечные лучи падают отвесно, прямо, Солнце жарче. Если же лучи Солнца падают на земную поверхность под углом, то они греют земную поверхность слабее.
Солнце всегда стоит прямо на экваторе и в тропиках, поэтому жители этих мест не знают холодов. Там не так резко, как у нас, сменяются времена года, и никогда не бывает снега.
В то же время часть года каждый из двух полюсов повернут к Солнцу, а вторую часть скрыт от него. Когда Северное полушарие повернуто к Солнцу, в странах к северу от экватора - лето и день длинный, к югу - зима, а день короткий. Когда прямые лучи Солнца падают на Южное полушарие - здесь наступает лето, а в Северном - зима.
Самые длинные и самые короткие дни в году называются днями зимнего и летнего солнцестояния. Летнее солнцестояние наступает 20, 21 или 22 июня, а зимнее - 21 или 22 декабря. А еще во всем мире в каждом году имеются двое суток, когда день равен ночи. Это происходит весной и осенью, ровно между днями солнцестояния. Осенью это происходит около 23 сентября - это осеннее равноденствие, весной около 21 марта - весеннее равноденствие.
А теперь порассуждаем на тему: «Как происходит смена дня и ночи».
Представим себе. Наступило летнее утро. Показалось Солнце. Но оно стоит в небе еще низко и греет очень слабо. Когда Солнце поднимется выше, Земля начнет согреваться, и можно будет даже босиком побегать. А к вечеру Солнце опускается все ниже. И Земля снова начинает остывать.
Так бывает и зимой. Днем, когда Солнце поднимется повыше, снег начинает подтаивать. С крыш падают звонкие капли. Они умолкнут только вечером, когда Солнце опустится низко.
Все это происходит благодаря вращению Земли вокруг собственной оси и углу ее наклона по отношению к своей орбите вокруг Солнца.
Получается: низкое Солнце почти не греет. А чем выше поднимается, тем горячее становятся его лучи.
4.2. Проведение наблюдений об изменениях в природе в разные времена года.
Я наблюдал за природой, как она меняется в течение года, что происходит с растениями, как ведет себя Солнце, в какое время выходит и заходит. Во время прогулок я старался подмечать малейшие изменения в природе.
В начале лета Солнце поднимается высоко над небосклоном и начинает печь сильнее, день становится длинным, а вечер долгим и теплым. Природа цветет, поспевает, сады полны зелени, луга покрыты широким шлейфом зеленой травы. В небе неспешно парят, словно огромные корабли, тяжелые кучевые облака. Летом мы можем долго гулять на улице, играть в мяч и кататься на велосипеде, купаться в водоемах, загорать. В траве можно заприметить множество разных насекомых, на цветах- бабочек. Это мое любимое время года.
Теплые и жаркие дни плавно переходят в месяц август, который более мягок чем июль, потому что световые дни заметно сокращаются, а ночами становится прохладней, появляется туманная дымка. С начала месяца вода в озерах и прудах остывает, заканчивая купальный сезон. Средняя температура первой половины августа +17 +19° C. Сам по себе август - самый спокойный месяц в году. Редко случаются грозы, несколько реже жаркие сухие дни. Зачастую стоит ровная теплая погода, а кое-где на деревьях появляются первые пожелтевшие листочки, предвестники осени.
Начало осени - сентябрь. Это пора бабьего лета, когда сухо и тепло, а природа постепенно готовится к холодам. Самая грибная пора и время, когда можно понаблюдать за тем, как первые птицы готовятся к отлету в теплые края. Если посмотреть в небо, то можно увидеть, как птицы все больше кучкуются и сбиваются в стаи. А в лесу становится тише, листья заметней желтеют и скоро начнется листопад.
Становится прохладней, уже и куртку можно застегивать на все пуговицы и не забывать брать с собой зонтик. Ведь осенняя погода капризная, да и дождик не такой теплый, как летом.
Осенью природа замедляет свое развитие и готовится к зиме; кусты и деревья сбрасывают свои листья; птицы улетают в теплые края, а те животные, которые остаются, одеваются в теплые шубки; погода становится все холодней и ближе к концу осени выпадает первый снег.
Но вот в один из дней ноября можно выглянуть утром в окно и увидеть, как все белым-бело. Всюду лежит снег. И может он еще, скорей всего, растает, но зима уже недалеко.
Приходит зима! Лес одевает пушистые белые шубки. Вода в речках и озерах замерзает и превращается в лед. Зато теперь можно кататься на коньках. Если снег мокрый, можно слепить снежную бабу или построить крепость из снега и поиграть в снежки, а если сухой, то с вихрем прокатиться с горы на санках.
Зимой природа спит, накрывшись белым одеялом из снега и льда; на голых ветвях деревьев встречаются зимние птицы; животные оставляют следы на снегу; временами случаются вьюги и морозы; дни короткие, а ночи длинные и холодные. Только с середины февраля Солнце начнет пригревать, когда падающие его лучи начнут незаметно пригревать щеки от ледяного мороза.
C приходом весны природа пробуждается. Солнце светит ярко-ярко, тает снег, скоро вернуться в лес птицы из теплых краев, наполнив лес пением. Вот-вот запоют птицы, зацветут цветы, а лес оденется в зеленую листву.
Снег начинает таять на солнце и превращается в воду. Можно сделать из бумаги кораблик и запустить его по веселому ручейку во дворе.
Ручьи наполняют озера водой. Прилетают птицы. Если подойти к деревьям поближе и приглядеться к веточкам, то можно найти на них маленькие пушистые комочки. Это почки - из них скоро появятся первые листочки. Птицы вьют гнезда, а в лесу появляются насекомые, и весь растительный и животный мир пробуждается от спячки.
4.3. Проведение эксперимента о влиянии Солнца на Землю.
Я провел небольшой эксперимент. Для этого мне понадобилась настольная лампа, она играла роль Солнца и глобус, он играл роль Земли.
Для упрощения эксперимента я оставил глобус (Земля) неподвижным, зафиксировав в одном положении, а лампу (Солнце) вращал по часовой стрелке, имитируя тем самым орбиту Земли, выбрав заранее ориентир.
На фото № 1 – лето, так как ось Земли наклонена в сторону Солнца, и лучи падают на ее поверхность под прямым углом, сильно нагревая поверхность.
На фото № 2 – зима, так как ось Земли наклонена в противоположную сторону от Солнца и лучи падают на нее под углом, поэтому нагрев поверхности слабый.
На фото № 3 и 4 – весна и осень соответственно. В эти периоды времени долгота дня и ночи одинаковы – дни равноденствия.
И как видно из эксперимента Солнце в этот период греет не очень сильно – как летом, но и не слабо - как зимой.
5 . Выводы.
В результате проделанной мной работы:
а) Гипотеза 1 «изменения в природе происходят из-за смены времен года» подтвердилась исходя из моих наблюдений об изменениях в природе в разные времена года.
б) Гипотеза 2 «Чем ближе Земля к Солнцу, тем теплее» не подтвердилась, потому что на смену времен года влияет не расстояние, а угол наклона Земной оси по отношению к Солнцу.
в) Гипотеза 3 «Чем выше Солнце над горизонтом, тем жарче и наоборот» подтвердилась, т. к. в ходе эксперимента, я убедился, что если солнце находится выше над горизонтом, оно греет Землю сильнее. Так происходит летом. А зимой, соответственно, оно греет слабее, так как поднимается над горизонтом ниже.
6. Литература
1. Большая детская энциклопедия.
2. Моя первая энциклопедия. Науч.-поп. издание для детей. Гальнерштейн Л.Я.
3.Всё о планетах и созвездиях. Атлас-справочник.
9 . сезоны-года.рф
Смена времен года является для нас обычным явлением. В холодные зимние дни мы мерзнем от суровых морозов, а с наступлением летнего периода страдаем от невыносимой жары. При этом мало кто из нас задумывается о причинах подобных процессов.
Почему летом жарко, а зимой холодно? Что влияет на смену сезонов? И почему зима и лето в различных уголках нашей планеты наступают в разное время?
Почему зимой холодно?
Всем известно, что Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси. При этом в процессе своего движения она то приближается к Солнцу, то удаляется от него на максимальное расстояние. Во время нахождения в перигелии (на минимальном удалении) она отстоит от звезды на 147,1 млн. км, а при приближении (в афелии) – на 152,1 млн. км.
Многие люди полагают, что когда Земля пребывает на самом удаленном расстоянии от Солнца, и приходит зима. На самом деле всё не так просто, поскольку на наступление холодов влияет еще один фактор – ось наклона планеты.
Ось вращения земного шара отклоняется от плоскости его орбиты вокруг Солнца на 23,5 градуса. Она проходит через южный и северный полюс, при этом последний всегда направлен на Полярную звезду. Таким образом, при вращении вокруг Солнца одну половину года северное полушарие планеты наклоняется к звезде, а другую половину года отклоняется от нее.
В то время, когда угол наклона удаляет северное полушарие от Солнца, день укорачивается, солнечные лучи не так хорошо прогревают земную поверхность, в результате чего наступает зима.
Почему летом жарко?
Летом всё происходит с точностью до наоборот. Когда северное полушарие оказывается ближе всего к Солнцу, оно получает намного больше солнечных лучей, день удлиняется, температура воздуха прогревается, в итоге становится жарко.
Кроме того, в летний период падают на Землю почти перпендикулярно, поэтому энергия на земной поверхности становится концентрированной и нагревает грунт гораздо быстрее. Зимой, напротив, лучи проходят вскользь, в результате чего почва и вода в океанах не успевают быстро прогреться, оставаясь холодными.
Иными словами, в летний период плотность солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, выше, зимой – ниже, а от этого зависят показатели температуры. Мало того, летом более длительный световой день, Солнце намного дольше светит над горизонтом, поэтому имеет гораздо больше времени для прогрева грунта и водных поверхностей.
Как меняются времена года в разных поясах Земли?
Когда в северном полушарии наступает лето, в южное полушарие приходит зима, поскольку в это время оно находится дальше от Солнца. Аналогичным образом происходит во вторую половину года: при приближении южного полушария к нашей звезде на нем становится жарко, а на северном полушарии, соответственно, холодно.
Вместе с тем, в разных поясах планеты наблюдаются различные климатические условия, так как они находятся на неодинаковом расстоянии от экватора. Чем ближе регионы к экватору, тем жарче климат, и наоборот – более отдаленные от экватора области испытывают более холодные температуры.
На погоду может влиять и расположение тех или иных регионов по отношению к уровню моря. С ростом высоты снижается , а Земля отдает меньше тепла, поэтому в горных районах всегда холоднее даже в летний сезон.
Почему на экваторе не бывает зимы и лета?
Почему же степень жары и холода зависит от расположения к экватору? Дело в том, что эта воображаемая линия, пересекающая центр Земли, независимо от оси наклона планеты всегда находится ближе всего к Солнцу.
По этой причине регионы, расположенные на экваторе, постоянно испытывают большой приток солнечной радиации, а температура воздуха на их территории остается неизменной в пределах +24…+28 °C.
Помимо того, солнечные лучи падают на экватор под прямым углом, благодаря чему данная часть суши больше остальных получает света и тепла.
Со школьной скамьи всем известно, что наша планета вращается как вокруг Солнца, так и вокруг собственной оси – воображаемой линии, соединяющей два полюса – северный и южный. Такая расстановка вещей влияет на смену пор года и времени суток.
Если задать вопрос, почему холодно зимой, самым распространенным ответом будет: Солнце отдалилось от Земли на максимально возможное расстояние. Доля правды в таком высказывании есть, но только частично, потому что влияют на смену сезонов и другие факторы.
Причины похолодания зимой
Расстояние
В процессе вращения наша планета действительно то приближается к звезде, то удаляется. Максимальное расстояние, на котором находятся два небесных объекта (в афелии, если говорить научными терминами) – 152,1 млн. км, минимальное (по научному это будет «в перегелии») – 147,1. На формирование данного мнения повлиял тот факт, что Земля имеет шаровидную форму и двигается по орбите в виде овала. Когда поверхности планеты и звезды удаляются, солнечные лучи перестают доносить свое тепло и оттого температура падает. Северное полушарие оказывается в таком положении в период с декабря по февраль.
Материалы по теме:
Правда ли, что зимой в воздухе меньше кислорода?
Короткий день
Но на приход холодного времени влияет не только расстояние между Солнцем и Землей. Ось нашей планеты находится по отношению к орбите под наклоном, угол которого составляет 23,5 градуса. Северный полюс всегда направлен на звезду, именуемую Полярной, что обуславливает 6 месяцев наклон Земли к Солнцу и такой же промежуток времени – отклонение планеты от звезды. Таким образом, угол наклона удаляет поверхность, делая день короче. Солнечным лучам просто не хватает времени, чтобы прогреть Землю.
Изменение в атмосфере
Кроме того, Солнце менее высоко восходит на небосвод. В совокупности двух фактов и происходит снижение температуры, которое приводит к уменьшению испарения. Концентрация водяного пара является главным критерием задержки тепла у поверхности, ее снижение и влечет уход прогретого воздуха в космос. Снижение температуры вызывает лучшее растворение в атмосфере углекислой кислоты, способной поглощать инфракрасное излучение. Когда ее доля уменьшается, тепловое излучение происходит быстрее.
Материалы по теме:
Как зимуют рыбы?
Зима и лето в разных частях планеты
В северном полушарии – зима, в южном – лето . И наоборот. Это происходит потому, что одну половину года северное полушарие Земли наклоняется к Солнцу, вторую – отклоняется. Поэтому одни отмечают новогодние-рождественские праздники, когда холодно, а другие – в жаркую пору.
Но есть еще такое понятие как географические пояса. И климат бывает разным в зависимости от расстояния, разделяющего его с экватором – условной линии, разделяющей планету на северное и южное полушарие. Экватор перпендикулярен оси вращения Земли, поэтому угол наклона не является определяющим. Температура в регионах, проходящих по данной условной линии, на протяжении всего года примерно одинакова и равняется 24-28 градусам со знаком «+». На эту часть суши выпадает больше тепла, света и солнечной радиации, потому как лучи падают под прямым углом.
Известно, что наша планета имеет форму шара. Многие дети еще с детства узнают о том, что именно поэтому распределение тепла на нашей планете не равномерное. При этом все мы знаем, что наша планета постоянно вращается вокруг своей оси. Однако все же у многих возникает вопрос, почему же так получается, что не у всех жителей планеты летом становится тепло. Кроме того, непонятным остается тот факт, почему же зимой холодно в одних регионах, в то время как в других стоит неимоверная жара.
Почему так холодно зимой
Многие не понимают, почему зимой в одной части планеты очень жарко, а в другой холодно. Как мы уже отметили в начале, помимо вращения вокруг Солнца, Земля совершает оборот вокруг своей оси. Когда времена года меняются, угол, который образуется между орбитой и осью, также совершает некоторые изменения. Этот угол равен 23 градусам и совершает незначительные отклонения в течение года.
В северных широтах с наступлением зимы лучи начинают как бы скользить по поверхности северного полушария. Другими словами, Солнце уже не находится по отношению к ним под прямым углом. Именно поэтому температура воздуха начинает падать. Наша страна находится на северном полушарии. Поэтому лето в регионах нашей страны наступает тогда, когда солнечные лучи падают на них под прямым углом.
Между тем, в некоторых регионах России, например в Краснодарском крае, теплая погода стоит почти круглый год. Это связано с тем, что Краснодарский край находится на другой широте.
Что же касается стран, где всегда стоит жара, даже в зимние месяцы, то их случай объясняется близким расположением к экватору. Солнечные лучи постоянно падают на них перпендикулярно. Стоит оговорится, что в странах с резко континентальным климатом погода зависит не от расположения на земном шаре и времени года, а в основном от активности воздушных потоков.
