Обращение Земли вокруг Солнца и его следствия

Кажущееся годичное перемещение Солнца по эклиптике и все связанные с этим явления, описанные в предыдущих параграфах этой главы, вызваны тем, что в действительности Земля движется вокруг Солнца. Свой оборот она завершает за год.

Путь, описываемый Землей вокруг Солнца, называется ее орбитой.

Ось суточного вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики на 66°33', а плоскость экватора наклонена к плоскости эклиптики на угол 90°-66°33'=23°27'. Ось суточного вращения Земли (при движении Земли) остается параллельной, самой себе, не меняя наклона к плоскости земной орбиты.

Поскольку мы не чувствуем своего движения вместе с Землей, нам кажется, что мы неподвижны, а Солнце перемещается по эклиптике. Таким образом, движение Солнца по эклиптике есть отражение движения Земли.

Рисунок 46 - Движение Солнца по эклиптике через зодиакальные созвездия есть отражение движения Земли вокруг Солнца.

Уяснить это можно, рассматривая рисунок 46, на котором в плане изображено движение Земли.

Известно, что от высоты Солнца над горизонтом зависит количество тепла, падающего на данную площадь; чем выше поднимается Солнце над горизонтом, тем жарче оно греет. Разной высотой Солнца над различными местами земного шара объясняется то, что на Земле имеются различные тепловые пояса - жаркий, умеренные и холодные. В связи с этим в каждом году бывают холодные и теплые сезоны, постепенно приходящие на смену один другому. Это явление природы называется сменой времен года.

Причина этих изменений заключается в том, что ось Земли наклонена к плоскости земной орбиты, но не меняет своего направления при обращении Земли вокруг Солнца.

Обратимся к рисунку 47. Справа на рисунке - северный конец земной оси наклонен к Солнцу. Это положение Земли соответствует лету в северном полушарии Земли и зиме в южном полушарии. Солнечные лучи падают на северное полушарие с меньшим наклоном и поэтому сильнее нагревают Землю, подобно тому, как днем они сильнее нагревают почву, чем утром, когда лучи Солнца падают более наклонно.

В таком положении северные полярные области много дней подряд освещаются незаходящим Солнцем. В то же время южные полярные области в течение многих суток остаются без света Солнца. Там - долгая полярная ночь.

В средних широтах северного полушария при суточном вращении Земли каждая точка ее поверхности описывает большую часть пути под лучами Солнца, то есть день длиннее ночи.

В южном полушарии Земли обратная картина: на него солнечные лучи падают с большим наклоном; дни короткие, ночи длинные (зима).

Рисунок 47 - Схема смены времен года.

Летом угол между направлением к Солнцу и плоскостью экватора бывает наибольшим -23,5°. Полуденная высота Солнца в начале лета бывает наибольшая и, например, в Москве достигает почти 58° (по формуле §25: 23°27'+ (90°-55°45'), где 55°45' - широта Москвы).

Положение Земли в зимнее солнцестояние для северного полушария изображено слева. В этом положении о северном полушарии Земли можно сказать то же, что говорилось о южном полушарии.

Положение Земли в момент весеннего равноденствия на рисунке изображено в нижней части орбиты. При таком положении Земли солнечные лучи падают отвесно на земном экваторе; Солнце находится на небесном экваторе. На средних широтах обоих полушарий Земли солнечные лучи падают под углом, промежуточным между падением их в летний и зимний периоды. На обоих полюсах Земли Солнце видно в плоскости горизонта, так как эта плоскость касательная к земному шару и для полюсов параллельна плоскости экватора.

Солнце находится чрезвычайно далеко от Земли, а не так, как показано на рисунке. Поэтому лучи его, идущие к поверхности Земли, почти параллельны друг другу. Следовательно, находясь в день равноденствия на небесном экваторе, Солнце в то же время находится в плоскости горизонта для наблюдателей, находящихся на полюсах Земли. Таково же положение Земли по отношению к солнечным лучам и в день осеннего равноденствия.

В дни равноденствий граница дня и ночи проходит через оба полюса Земли и при вращении Земли вокруг оси любая точка Земли описывает одинаковые пути по освещенной и по темной стороне Земли, то есть на всей Земле день должен быть равен ночи.