La temperatura estacional (temperatura en verano e invierno) depende de la cantidad de calor recibido. diferentes regiones la tierra del sol. Para que la temperatura de una zona sea constante debe existir un equilibrio entre la cantidad de calor que recibe y la temperatura que emite al espacio. Si recibes más calor del que emites, entonces hace más calor. Si es al revés, hace más frío. ¿Por qué se recibe la cantidad de energía? esta área del Sol, cambia a lo largo del año.
Dos teorías del invierno frío y el verano cálido.
Se utilizan dos teorías populares para explicar las diferencias de temperatura en las diferentes estaciones del año.
Uno de ellos ve la razón por la que hace frío en invierno y calor en verano debido a las diferencias en las distancias entre la Tierra y el Sol a medida que se mueve a lo largo de una órbita elíptica. La Tierra está situada a una distancia del Sol (147,1 millones de kilómetros a una distancia mínima - en el perihelio y 152,1 millones de kilómetros a una distancia máxima - en el afelio).
Otra teoría considera que la razón de las estaciones en la Tierra es que el eje de la Tierra está inclinado con respecto al plano de su órbita.
Más lejos del sol, no más frío
Si la primera teoría fuera completamente cierta, entonces ambos hemisferios de la Tierra (norte y sur) tendrían las mismas estaciones. Sin embargo, en general esto no se observa.
Además, la Tierra alcanza el perihelio (la distancia mínima al Sol justo cuando es invierno en el hemisferio norte) a principios de enero, cuando hace frío, y la distancia máxima (afelio) en verano, en julio, cuando hace calor. !
La razón del invierno y el verano es la inclinación del eje de rotación de la Tierra.
La segunda teoría ve la razón del cambio de estaciones, del invierno al verano y viceversa, en el hecho de que el eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,5 grados con respecto a la eclíptica, el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Este eje siempre pasa por los polos celestes norte y sur de la Tierra. Polo Norte dirigido aproximadamente a estrella del Norte.
Figura 1 – Hemisferio Norte de la Tierra en invierno
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Figura 2 – Hemisferio Norte de la Tierra en verano
Cuando el hemisferio norte de la Tierra está inclinado en dirección opuesta al Sol, los rayos del Sol inciden en el hemisferio norte como si “de paso”. Y en hemisferio sur los rayos caen casi de frente. Luego comienza el invierno en el hemisferio norte y el verano, por el contrario, en el hemisferio sur.
Verano e invierno: diferentes ángulos de incidencia.
Cuando el hemisferio norte de la Tierra está inclinado hacia el Sol, entonces, por el contrario, los rayos del Sol caen sobre el hemisferio norte "de frente" y sobre el hemisferio sur "casualmente". Luego comienza el verano en el hemisferio norte y el invierno, por el contrario, comienza en el hemisferio sur.
En verano rayos de sol caen sobre la superficie de la tierra casi perpendicularmente, concentrando así la energía. Esta energía concentrada es capaz de calentar la superficie más rápido que horario de invierno cuando los rayos del sol inciden en la superficie de la tierra en un ángulo más rasante. Por tanto, hace más frío en invierno que en verano. La misma energía golpea Diferentes areas superficie de la Tierra: menos en verano, más en invierno (Figuras 3 y 4). En otras palabras: en verano la densidad de energía solar que incide sobre la superficie terrestre es mayor que en invierno.
Figura 3 – Baja densidad de energía solar en invierno
Figura 4 - Alta densidad energía solar en verano
Además, en verano el Sol permanece más tiempo sobre el horizonte y por tanto tiene más tiempo para calentarlo todo. alta temperatura que en invierno (Figuras 5 y 6).
Figura 5 - luz de sol Para hemisferio norte en invierno
Figura 6 – Luz solar para el hemisferio norte en verano
Invierno y verano en otros planetas.
Ejes de rotación de la mayoría de los otros planetas. sistema solar también están inclinados con respecto a sus planos orbitales. Por lo tanto también tienen cambios estacionales su temperatura.
Mercurio, Júpiter y Venus tienen una inclinación axial muy pequeña: no más de 3 grados. Para estos planetas, a diferencia de la Tierra, los cambios en su distancia al Sol pueden desempeñar un papel mucho más importante en los cambios estacionales de temperatura. Sin embargo, sólo Mercurio tiene gran diferencia entre perihelio y afelio: la distancia máxima y mínima al Sol. La atmósfera extremadamente líquida de Mercurio hace imposible que se almacene energía solar en la superficie. Las órbitas de Júpiter y Venus son casi circulares y sus atmósferas son muy densas. Por tanto, los cambios estacionales en sus temperaturas son casi nulos.
Invierno y verano en Marte
Marte, así como Saturno y Neptuno, tienen inclinaciones de sus ejes de rotación similares a las de la Tierra. Sin embargo, Saturno y Neptuno no tienen cambios de temperatura debido a sus atmósferas muy densas y a sus órbitas casi circulares.
Marte tiene cambios estacionales de temperatura muy grandes porque tiene una atmósfera muy “líquida” y una órbita muy excéntrica. El hemisferio sur está más cerca del Sol durante el verano y más alejado durante el invierno. Por las mismas razones, el hemisferio norte de Marte tiene variaciones estacionales más suaves que su hemisferio sur. Debido a que los planetas se mueven más lentamente en sus órbitas cuando están más alejados del Sol, el hemisferio sur experimenta veranos cortos y calurosos e inviernos largos y fríos.
Estaciones de Urano
Las estaciones de Urano son las más interesantes porque gira alrededor del Sol, por así decirlo, de lado: el eje de Urano está inclinado 98 grados con respecto al plano de su órbita. La mitad del año "uranio", uno de sus hemisferios está constantemente bajo luz de sol, y el otro hemisferio está siempre en la sombra. En la otra mitad del año, estos hemisferios cambian de lugar. Atmósfera espesa Urano distribuye energía solar de un hemisferio al otro es muy eficiente, de modo que los cambios estacionales de temperatura son casi invisibles allí.
Invierno eterno en Plutón
El eje de Plutón también está inclinado en un gran ángulo: 122,5 grados, su órbita es la más elíptica de todos los planetas. Además, tiene una atmósfera muy débil. Plutón siempre está tan lejos del Sol que está constantemente "congelado", a una temperatura de aproximadamente menos 220 grados. Aquí ya hace mucho frío, tanto en verano como en invierno.
Los eruditos del siglo XVII debieron quedar muy sorprendidos y sentir mucho disgusto cuando leyeron el libro de Johannes Kepler “La nueva astronomía”. Por supuesto, el matemático alemán pidió nada menos que abandonar las órbitas circulares en las que se mueven los planetas y sustituirlas por elipses. Los astrónomos aún no habían comprendido plenamente las ideas revolucionarias de Copérnico, que colocó el Sol en el centro del mundo y redujo así la Tierra al estado de un planeta ordinario, cuando recibió el segundo golpe el planeta de dos mil años de antigüedad. sistema del mundo de Ptolomeo.
¡Elipses! ¡Es casi un sacrilegio! Un círculo es una figura perfecta, ¿y de qué otra manera pueden moverse los cuerpos en él? mundo celestial¡Si no en órbitas circulares! Pero la teoría de Kepler explicaba el movimiento de los planetas mejor que cualquier teoría que utilizara órbitas circulares. En base a ello, fue posible hacer más predicciones precisas, en qué parte del cielo estará este o aquel planeta en un año, diez, cien años. ¡La teoría funcionó!
La Tierra, como otros planetas, también se mueve alrededor del Sol no en una órbita circular, sino elíptica y alargada. Esto significa que nuestro planeta pasa una parte de su viaje se acerca al sol, y la otra parte - eliminado. El punto donde la Tierra está más cerca de la estrella se llama perihelio , y el punto de la órbita más alejado del Sol se llama afelio . Como consecuencia, el tamaño del Sol en nuestro cielo debería cambiar.
La diferencia en el tamaño del Sol cuando la Tierra está en el perihelio y en el afelio. Foto: Rafael Esposito
Como la Tierra se mueve en una elipse, su movimiento desigualmente. Debido a que la fuerza de gravedad disminuye al aumentar la distancia entre los cuerpos gravitantes, cerca del afelio la Tierra debería moverse Más lento que en el perihelio. Por supuesto, esto se refleja en el movimiento del Sol a través del cielo: la luminaria se mueve contra el fondo de las estrellas, a veces más rápido, a veces más lento (esto no se refiere al movimiento diario del Sol de este a oeste, sino al segundo , movimiento anual en el contexto de las constelaciones!). Deben tener diferentes duraciones y estaciones, porque la estación en la que la Tierra está más cerca del Sol, nuestro planeta la “salta” más rápido que otras.
Todo lo anterior son consecuencias obvias de las tres leyes de Kepler, pero en vida ordinaria normalmente pasan por alto nuestra atención. Y esto no es sorprendente: la órbita de la Tierra es casi un círculo, su alargamiento es pequeño. Sin hacer observaciones especiales, es casi imposible notar los efectos del movimiento de la Tierra a lo largo de una elipse.
Este largo prefacio se hizo para decir lo principal: hoy, 4 de enero de 2015, la Tierra se encuentra en el perihelio del Sol, en el punto de su órbita más cercano a la estrella. Fecha exacta eventos: 4 de enero a las 06:36 hora universal o a las 09:36 hora de Moscú.
Es hoy cuando el Sol está más cerca de la Tierra que cualquier otro día del año, lo que significa que hoy la Tierra recibirá del Sol mayor número¡Luz y calidez en 2015!
Cuando la Tierra está más cerca del Sol, es invierno en el hemisferio norte. Esta extraordinaria fotografía de un halo solar fue tomada el 2 de enero de 2015 en Alaska. © Tracey Mendenhall Porreca
¿Extraño? ¡De nada! Recordemos que las estaciones cambian no porque la Tierra esté más cerca o más lejos del Sol, sino porque el eje de rotación de nuestro planeta está inclinado con respecto al plano. órbita terrestre. Como resultado, el Sol ilumina principalmente el hemisferio norte de la Tierra durante la mitad del año y el hemisferio sur durante la otra mitad del año. ¡Por lo tanto, ahora es un verdadero verano en el hemisferio sur de la Tierra!
Sin embargo, como escribimos el año pasado, seis meses es una estimación aproximada. Miremos más de cerca.
Los límites de las estaciones astronómicas son los momentos de los equinoccios y solsticios. (Estas no son fechas aleatorias, sino puntos singulares en la órbita de la Tierra, marcando las "etapas" clave del proceso de iluminación de la Tierra por el Sol/) Por ejemplo, el verano astronómico dura desde el momento solsticio de verano, En cual diferentes años ocurre el 20, 21 o 22 de junio, hasta que el equinoccio de otoño ocurre el 22 o 23 de septiembre. Así, la duración del verano es de 93,6 días. El otoño dura desde el equinoccio de otoño hasta el solsticio de invierno, que ocurre el 21 o 22 de diciembre. ¡Contemos el número de días en el calendario entre estas fechas y asegurémonos de que el otoño sea 4 días más corto! - ¡su duración es de 89,8 días! El invierno es aún más corto: sólo 89 días. Finalmente, la duración de la primavera es de 92,8 días. Aquí prueba visual¡El hecho de que la Tierra se mueve en una elipse y está más cerca del Sol en invierno que en verano!
Sin embargo, la diferencia entre las distancias al Sol en verano y en invierno es pequeña: sólo unos 5 millones de kilómetros. Hoy equivale a 147 millones 096 mil 204 kilómetros. En el afelio superará los 152 millones de kilómetros. La distancia varía aproximadamente un 3%. El tamaño del Sol en nuestro cielo cambia igualmente: ¡completamente invisible a simple vista!
Todos sabemos muy bien que en tiempos diferentes El Sol se comporta de manera diferente cada año. En verano amanece temprano, sube alto en el cielo y se pone tarde. En invierno, por el contrario, el Sol aparece tarde sobre el horizonte y, habiendo hecho un descenso y atajo en el cielo, se pone temprano. En verano los días son largos y las noches cortas; En invierno los días son cortos y las noches largas. En primavera y otoño, el día y la noche difieren poco en duración. ¿Cómo podemos explicar todo esto? Al fin y al cabo, sabemos que el cambio de día y de noche, es decir, la salida y puesta del Sol, se produce porque la Tierra gira alrededor de su eje. ¿Por qué no gira igual todo el año? ¿O tal vez la duración del día y la noche depende de alguna otra razón?
Para averiguarlo, echemos un vistazo más de cerca a cómo se comporta el Sol en diferentes épocas del año y qué conexión existe entre el comportamiento del Sol y los cambios climáticos.
Tanto en verano como en invierno, el Sol sale por la parte oriental del horizonte, se pone por la parte occidental y al mediodía está por el sur en su punto más alto sobre el horizonte. Pero en verano el Sol sale entre el este y el norte, es decir, por el noreste, y se pone entre el oeste y el norte, es decir, por el noroeste. Debido a esto, su recorrido visible a través del cielo es largo, y debe pasar mucho tiempo antes de que el Sol pueda llegar al sur; Durante este tiempo el Sol tendrá tiempo de salir alto. En invierno, el Sol sale entre el este y el sur, es decir, por el sureste, y se pone entre el oeste y el sur, es decir, por el suroeste. Su recorrido por el cielo es más corto que en verano. El Sol llega al sur en un tiempo relativamente corto y no tiene tiempo de ascender a una altura significativa (Fig. 5).
Arroz. 5. Camino visible Sol sobre el horizonte en diferentes épocas del año.
Tomemos como ejemplo Moscú. En verano en Moscú, a finales de junio, el Sol está sobre el horizonte durante aproximadamente 17 horas y media, y en invierno, a finales de diciembre, sólo 6 y media. Al mediodía, cuando el Sol está en el sur, en verano está más de 5 veces más alto sobre el horizonte que en invierno.
No es difícil entender que es precisamente debido a esta diferencia en el comportamiento del Sol en invierno y verano que hace frío en invierno y calor en verano. Después de todo, en verano el Sol ilumina la superficie de la Tierra mucho más tiempo que en invierno. Y los rayos del sol no sólo dan luz a la Tierra, sino que también la calientan.
Pero también valor mas alto tiene una diferencia en la altura de la trayectoria del Sol sobre el horizonte. Cuando el Sol está bajo en el cielo, sus rayos tienen que atravesar una gruesa capa de caparazón de aire, que no sólo debilita la luz del Sol, sino que también retrasa el calor de sus rayos. Además, en este caso los rayos del sol inciden sobre la superficie terrestre no directamente, sino de forma oblicua, como si se deslizaran por ella. Como resultado de todo esto, cuando el sol está bajo, los rayos del sol calientan muy poco el suelo.
Es completamente diferente cuando el Sol está muy por encima del horizonte. Entonces los rayos del sol pasan a través de un relativamente capa delgada aire y caen a la superficie de la tierra casi verticalmente. Gracias a esto, calientan mucho el suelo.
Arroz. 6. Trayectoria de la luz del sol en las alturas y en las bajas altos cargos Sol
Mira la figura. 6. El lado izquierdo de la imagen muestra cómo un rayo de luz solar cae sobre la Tierra cuando el Sol está bajo en el cielo. El lado derecho de la imagen muestra un haz de rayos del Sol que cae sobre la Tierra cuando está alto en el cielo. El mismo haz de rayos en el primer caso (cuando el Sol está bajo) ilumina significativamente área grande sobre la superficie terrestre y pasa una capa de aire más espesa que en el segundo caso. Esto deja claro por qué Sol de invierno Apenas se calienta, pero el de verano, por el contrario, calienta mucho.
Así, vemos que el frío invernal se explica por el hecho de que en invierno el Sol no permanece mucho tiempo sobre el horizonte y sus rayos casi no calientan la superficie de la Tierra. En verano, por el contrario, el Sol permanece mucho tiempo sobre el horizonte y sus rayos calientan mucho la Tierra. Por eso hace calor en verano.
El sol es fuente principal calor y la única estrella nuestro sistema solar, que, como un imán, atrae a todos los planetas, satélites, asteroides, cometas y otros “habitantes” del espacio.
La distancia del Sol a la Tierra es de más de 149 millones de kilómetros. Es esta distancia de nuestro planeta al Sol la que se suele denominar unidad astronómica.
A pesar de su importante distancia, esta estrella tiene un enorme impacto en nuestro planeta. Dependiendo de la posición del Sol en la Tierra, el día da paso a la noche, el verano reemplaza al invierno y tormentas magnéticas y se forman las cosas más asombrosas auroras. Y lo más importante, sin la participación del Sol, el proceso de fotosíntesis, principal fuente de oxígeno, no sería posible en la Tierra.
Posición del Sol en diferentes épocas del año.
Nuestro planeta se mueve alrededor de una fuente celeste de luz y calor en una órbita cerrada. Este camino se puede representar esquemáticamente como una elipse alargada. El Sol en sí no se encuentra en el centro de la elipse, sino algo hacia un lado.
La Tierra se acerca y se aleja alternativamente del Sol, completando una órbita completa en 365 días. Nuestro planeta está más cerca del sol en enero. En este momento, la distancia se reduce a 147 millones de kilómetros. El punto de la órbita de la Tierra más cercano al Sol se llama "perihelio".
Cuanto más cerca está la Tierra del Sol, más se ilumina el Polo Sur y comienza el verano en los países del hemisferio sur.
Más cerca de julio, nuestro planeta se aleja lo más posible de estrella principal Sistema solar. Durante este período, la distancia es de más de 152 millones de kilómetros. El punto de la órbita de la Tierra más alejado del Sol se llama afelio. Cuanto más lejos esté el globo del Sol, más Más luz y el calor lo reciben los países del hemisferio norte. Luego llega el verano y, por ejemplo, en Australia y en la Joven América reina el invierno.
Cómo el Sol ilumina la Tierra en diferentes épocas del año
Iluminación de la Tierra por el Sol en diferente tiempo años depende directamente de la distancia de nuestro planeta en un período de tiempo determinado y de qué “lado” está girada la Tierra hacia el Sol en ese momento.
El factor más importante que influye en el cambio de estaciones es el eje de la Tierra. Nuestro planeta, al girar alrededor del Sol, logra al mismo tiempo girar alrededor de su propio eje imaginario. Este eje está ubicado en un ángulo de 23,5 grados con respecto a cuerpo celestial y siempre resulta estar dirigido hacia la Estrella Polar. vuelta completa eje de la tierra tarda 24 horas. rotación axial También asegura el cambio de día y de noche.
Por cierto, si esta desviación no existiera, las estaciones no se reemplazarían entre sí, sino que permanecerían constantes. Es decir, en algún lugar reinaría un verano constante, en otras zonas habría una primavera constante, un tercio de la tierra sería regada para siempre por las lluvias de otoño.
El ecuador terrestre siempre está bajo los rayos directos del sol. Los rayos del sol que caen verticalmente aportan más luz y calor, no se dispersan en la atmósfera. Por tanto, los habitantes de los países situados en el ecuador nunca conocen el frío.
polacos globo alternativamente se encuentran en los rayos del sol. Por tanto, en los polos, el día dura la mitad del año y la noche dura la mitad del año. Cuando el Polo Norte se ilumina, comienza la primavera en el hemisferio norte, dando paso al verano.
Durante los próximos seis meses el panorama cambia. El Polo Sur resulta estar frente al Sol. Ahora comienza el verano en el hemisferio sur y el invierno reina en los países del hemisferio norte.
Dos veces al año nuestro planeta se encuentra en una posición en la que los rayos del sol iluminan igualmente su superficie desde el extremo norte hasta Polo Sur. Estos días se llaman días de equinoccio. La primavera se celebra el 21 de marzo y el otoño el 23 de septiembre.
Dos días más del año se llaman solsticio. En este momento, el Sol está lo más alto posible sobre el horizonte o lo más bajo posible.
En el hemisferio norte, el 21 o 22 de diciembre marca la noche más larga del año: el solsticio de invierno. Y el 20 o 21 de junio, por el contrario, el día es el más largo y la noche la más corta: este es el día del solsticio de verano. En el hemisferio sur ocurre lo contrario. Hay días largos en diciembre y noches largas en junio.
