Кроме того, у Земли есть спутник, то есть такое же шарообразное тело, как и она сама, только поменьше, вращающееся вокруг нее. А если бы у нас была не одна Луна, а две (как у Марса), или два десятка (как у Юпитера), или она была бы не шаром, а кольцом (как у Сатурна)? Неужели ничего бы не изменилось? Конечно, изменилось бы. Например, приливы и отливы в океанах происходили бы совсем не так. как сейчас.
А еще в космосе много разных небесных тел помельче, чем планеты и их спутники: астероидов, комет, мелких метеоритов и еще более мелких частиц. И это тоже важно. Если бы не они, не было бы ни полярных сияний, ни чего–нибудь гораздо более важного.
Земля связана с Солнцем множеством связей. Ясных и неясных, понятных и непонятных. Но, пожалуй, важнее всего то, что Солнце освещает и согревает нашу планету. Конечно, внутри планеты тоже есть тепло, и оно доходит до нас. Но его в тысячу раз меньше, чем солнечного. Свет и тепло достаются не всей поверхности Земли поровну. И это неравенство – главная причина различий географических обстановок на планете. В том числе и в Арктике и в Антарктике. А дело вот в чем.
Земля вращается вокруг Солнца так же, как и другие планеты Солнечной системы: по эллиптической орбите (эллипс напоминает слегка сплющенную окружность). Полный об эр от занимает один звездный год – 365 суток 6 часов 9 минут 9,6 секунды. Длина земной орбиты – 940 миллионов километров, и легко сосчитать, что Земля летит сквозь космос со скоростью 29,8 километра в секунду!
Поскольку орбита слегка вытянута, расстояние от Земли до Солнца не остается постоянным, а изменяется в течение года. В самой удаленной от Солнца точке орбиты (в афелии), которую Земля проходит 5 июля, оно составляет 152 миллиона километров. В самой близкой точке орбиты (в перигелии), которую Земля проходит 3 января – 147 миллионов.
Для землян очень важно то, что ось вращения Земли не меняет своего положения в течение всего года и всегда наклонена по отношению к плоскости земной орбиты, потому что этот наклон определяет смену времен года. Если бы не он, наш год был бы устроен иначе – как на Нептуне, или на Меркурии, или как–нибудь еще. Он же определяет и изменение продолжительности дня и ночи в течение года.
Астрономическое лето начинается в Северном полушарии 22 июня (в день летнего солнцестояния). В этот же день начинается астрономическая зима в Южном полушарии. Ось Земли наклонена северным концом к Солнцу, и солнечные лучи падают отвесно на точки земной поверхности, расположенные на 28“27’ с.ш. – на северном тропике (тропике Рака). В этот день широты, расположенные севернее 66‘33 с.ш. (за полярным кругом) оказываются на освещенной стороне планеты, и солнце здесь не опускается за горизонт сутки напролет – наступает полярный день. Северное полушарие при этом получает максимальное за год количество солнечного света и "тепла.
В Южном полушарии в это время – все наоборот. За полярным кругом – полярная ночь, между полярным кругом и экватором – день короче ночи.
Перемещаясь по орбите, 22–23 сентября ось вращения Земли занимает такое положение, при котором граница между освещенной и неосвещенной половинами планеты проходит через географические полюса, и день равен ночи на всей Земле. Солнце стоит в зените над экватором (зенит – это точка в небе прямо над головой наблюдателя), и оба полушария получают поровну солнечного света. Это – день осеннего равноденствия. Этот день – начало астрономической осени в Северном полушарии и астрономической весны – в Южном.
Орбита и ось вращения Земли
Еще через четверть года, 22 декабря, в день зимнего солнцестояния, Земля оказывается обращенной к Солнцу Южным полушарием. Солнце в этот день стоит в зените над 23 27 ю.ш.. – южным тропиком (тропиком Козерога). Начинается астрономическое лето в Южном полушарии и астрономическая зима – в Северном.
В день весеннего равноденствия – 21–22 марта – Солнце освещает Землю так же, как и 23 сентября. Начинается астрономическая весна Северного полушария и астрономическая осень – Южного.
Существенно и то, что Земля движется по орбите не с постоянной скоростью, а тем быстрее, чем ближе к Солнцу находится. В перигелии ее орбитальная скорость составляет 30,3 км/с, а в афелии – 29,3 км/с. Афелий
Земля проходит летом Северного полушария, перигелий – Южного. Поэтому лето Северного полушария – самое длинное из времен года (93,6 суток). Весна в Северном полушарии продолжается 92,8 суток, осень – 89,8, зима – 89,0 суток.
Но почему же на полюсах холодно? Потому, что степень прогрева Земли солнечными лучами зависит не только от освещенности планеты. Если бы было так, то за полярный день полярный район нагревался бы сильнее всех других районов. Но в действительности на полюсах холодно! А дело в том, что важно, под каким углом солнечные лучи падают на поверхность планеты. Если солнце находится в зените (прямо над головой), то его лучи приходят к наблюдателю под прямым углом – отвесно.
И в этой точке они нагревают Землю сильнее всего. Но чгм дальше от зенита находится солнце, то эсть чем острее угол падения его лучей, тем слабее нагревается поверхность. Это явление легко обнаружить без всяких приборов: рано утром или поздно вечером, когда солнце дальше всего от точки зенита, не бывает жарко даже в ясные летние дни.
Так вот, солнце бывает в зените не над всей Земле , а лишь над экваториальной областью и ее окрестностями. Границы этих окрестностей – линии тропиков, над которыми солнце бывает в зените лишь один раз в год.
А за линиями тропиков оно не бывает в зените вообще никогда,
И над обоим и полюсами Земли солнце даже в середине полярного дня находится очень далеко от зенита, располагаясь низко над горизонтом. И греет очень слабо даже в середине лета, не говоря уже о зиме. Именно поэтому здесь всегда, даже летом, так холодно.
День + ночь = год?
Итак, в тот день (22 июня), когда солнце стоит в зените над тропиком Рака, его лучи почти «не достают» до земной поверхности на Южном полярном круге. Они «проскальзывают» в небе над головой наблюдателя: Солнце лишь наполовину «высовывается» из–за линии горизонта, но не поднимается над ней. В Южном полушарии – середина зимы, на южном полярном круге – полярная ночь, дляшаяся целые сутки. А если мы находимся за полярным кругом, то есть между ним и Южным полюсом, то полярная ночь уже наступила, и день летнего солнцестояния – ее середина. При этом чем ближе к полюсу, тем дольше она длится.
Н$ самом полюсе – целых полгода. В Северном полушарии наоборот, этот день – середина полярного дня, и на Северном пот лярном круге солнце целые сутки не опускается за горизонт (хотя вплотную к нему подходит). Через полгода картина меняется на обратную.
А если мы находимся не. на полярном круге и тем более не за ним, а ближе к экватору? Полярного дня или полярной ночи здесь не бывает. Но в середине лета наступает время, когда солнце прячется за горизонт совсем ненадолго, и чем ближе мы к полярному кругу, тем короче этот отрезок времени. То есть день еще не i олярный, круглосуточный, но уже очень длинный. А поскольку день и ночь для нас – не только астрономические понятия (связанные с тем, где – выше или ниже горизонта находится Солнцев, но еще и время сна и бодрствования, то существует в обиходе понятие «белые ночи». Это – астрономический день, но время спать. Поэтому – ночь. Таковы, например, знаменитые Санкт–Петербургские белые ночи. Есть они, конечно, везде – в близких к полярным кругам ра онах обоих полушарий.