Les érudits du XVIIe siècle ont dû être très surpris et éprouver beaucoup de mécontentement lorsqu’ils ont lu le livre de Johannes Kepler « La Nouvelle Astronomie ». Bien entendu, le mathématicien allemand n’appelait rien de moins qu’à l’abandon des orbites circulaires sur lesquelles se déplacent les planètes et à leur remplacement par des ellipses ! Les astronomes n'avaient pas encore pleinement compris les idées révolutionnaires de Copernic, qui plaçait le Soleil au centre du monde et réduisait ainsi la Terre au statut de planète ordinaire, lorsque le deuxième coup fut porté à l'homme vieux de deux mille ans. système du monde de Ptolémée.
On peut faire une comparaison avec Mars, qui a une inclinaison imaginaire de son axe de rotation de 25°, si proche de la valeur d'inclinaison de la Terre. Alors que la distance Terre-Soleil ne fluctue que de 4 % tout au long de l'année, pour Mars, la variation est d'environ 20 %. Ainsi, sur la planète rouge l’influence des changements de distance est bien plus accentuée que sur notre planète. Changements dans système solaire sont énormes, et on peut imaginer toutes sortes de situations : depuis un axe imaginaire, une inclinaison de rotation extrêmement forte, comme 98° pour Uranus, jusqu'à une distance comme Pluton, qui atteint 66%.
Des ellipses ! C'est presque un sacrilège ! Un cercle est une figure parfaite, et comment les corps pourraient-ils s'y déplacer autrement ? monde céleste, sinon sur des orbites circulaires ! Mais la théorie de Kepler expliquait le mouvement des planètes mieux que toutes les théories utilisant des orbites circulaires. Sur cette base, il était possible de faire plus prédictions précises, où dans le ciel se trouvera telle ou telle planète dans un an, dix, cent ans. La théorie a fonctionné !
Une planète comme Jupiter, qui a une inclinaison de son axe de rotation de seulement 3° et une variation de 10 % en fonction de la distance, aura initialement un effet plus important en raison de la distance qu'en ce qui concerne l'inclinaison. Si la Terre avait une inclinaison différente ou une orbite plus excentrique, que pourrait-il arriver ?
En utilisant modèle simple décrit dans la section 2, on peut montrer que si la Terre avait un axe de rotation imaginaire incliné d'environ 16°, les effets associés à l'inclinaison et au changement distance orbitale, serait du même ordre. Dans ce cas changement climatique sur notre planète seraient beaucoup plus faibles que ceux que nous avons. D'autre part, si la différence entre aphélie et périhélie était d'environ 20%, nous aurions également une influence similaire des deux facteurs, mais dans ce cas le sud de la planète aurait des hivers très froids et des étés très chauds, tandis qu'en au nord, les variations seraient bien plus agréables qu'elles ne le sont réellement.
La Terre, comme les autres planètes, se déplace également autour du Soleil non pas sur une orbite circulaire, mais sur une orbite elliptique et allongée. Cela signifie que notre planète passe une partie de son voyage s'approche du Soleil, et l'autre partie - supprimé. Le point où la Terre est la plus proche de l’étoile s’appelle périhélie , et le point de l'orbite le plus éloigné du Soleil est appelé aphélie . En conséquence, la taille du Soleil dans notre ciel devrait changer.
C'est parce que dans été été La Terre sera beaucoup plus proche du Soleil qu’en été, puisque cette approche la plus proche se produit en janvier. En plus de ces effets, lorsque la Terre était au périhélie, les marées solaires pouvaient être beaucoup plus importantes, entraînant une plus grande évaporation de l'eau avec une augmentation ultérieure Effet de serre, et il a également été observé que le diamètre angulaire apparent du Soleil serait plus grand.
Une autre approche de cette question consiste à vérifier la différence entre lumière du soleil entre l'hiver et l'été en raison de l'inclinaison de l'axe de rotation imaginaire de la Terre. Ainsi, grâce à des calculs simples, on peut montrer que l'inclinaison de l'axe imaginaire, responsable de la différence d'insolation, explique les saisons observées. Par exemple, au solstice d'été, comme sous le tropique du Capricorne, les rayons frappent presque perpendiculairement à la surface à midi. Au solstice d'hiver, ces mêmes rayons frapperont sous un angle d'environ 47°, ce qui entraînera environ 32 % de lumière solaire en moins.
La différence de taille du Soleil lorsque la Terre est au périhélie et à l'aphélie. Photo: Raffaele Esposito
Puisque la Terre se déplace selon une ellipse, son mouvement inégalement. En raison du fait que la force de gravité diminue avec l'augmentation de la distance entre les corps gravitants, près de l'aphélie, la Terre devrait se déplacer Ralentissez qu'au périhélie. Bien sûr, cela se reflète dans le mouvement du Soleil dans le ciel : l'astre se déplace sur fond d'étoiles, parfois plus vite, parfois plus lentement (cela ne signifie pas le mouvement quotidien du Soleil d'est en ouest, mais le second , mouvement annuel sur fond de constellations !). Ils doivent avoir des durées et des saisons différentes, car la saison pendant laquelle la Terre est plus proche du Soleil, notre planète « saute » plus vite que les autres.
Le développement de ces travaux a été motivé par des concepts spontanés qui s'appuient sur les changements de distance Terre-Soleil pour expliquer le phénomène des saisons. La proposition principale de ce texte était de montrer une contre-preuve à cet argument, c'est-à-dire de calculer l'effet du changement de distance Terre-Soleil sur la Terre pour garantir que la différence de température entre l'hiver et l'été ne puisse pas être expliquée par cet argument. .
Saisons expliquées - l'une des meilleurs exemples comment dans enseignement scientifique nous constatons toujours une approche dogmatique savoir scientifique dans nos écoles. Pour concrétiser les apprentissages critiques, il est important de placer l’étudiant dans le rôle de sujet et de prendre en compte ses connaissances préalables ou spontanées. Ainsi, nous pensons que les phénomènes ne peuvent être représentés par des explications toutes faites et non critiques.
Tout ce qui précède est une conséquence évidente des trois lois de Kepler, mais en vie ordinaire ils passent généralement sous silence notre attention. Et ce n’est pas surprenant: l’orbite terrestre est presque un cercle, son allongement est faible. Sans observations particulières, il est presque impossible de remarquer les effets du mouvement de la Terre le long d'une ellipse.
Cette longue préface a été faite pour dire l'essentiel : aujourd'hui, le 4 janvier 2015, la Terre est au périhélie du Soleil - au point de son orbite le plus proche de l'étoile. Date exacteévénements - 4 janvier à 06h36 heure universelle ou à 09h36 heure de Moscou.
Dans le cas spécifique des saisons, la rigueur suggère que dans un premier temps, tant l'inclinaison de l'axe de rotation imaginaire que la variation de la distance entre la Terre et le Soleil devraient jouer un rôle dans la température de la planète. Les idées des élèves, souvent suscitées par des images déformées dans les manuels scolaires, ne peuvent pas simplement être remplacées par une explication simple et convaincante. Il est nécessaire de présenter des informations et des raisons pour lesquelles un facteur est plus important qu'un autre et de les encourager à réfléchir à ce qui se passerait s'il était différent.
C'est une manière de raisonner qui développe les compétences associées au raisonnement hypothétique déductif, si fondamentales dans éducation scientifique, qui s’efforce de promouvoir la culture scientifique. Les auteurs remercient les évaluateurs pour leurs commentaires importants, qui ont rendu le texte plus clair et plus précis.
C'est aujourd'hui que le Soleil est plus proche de la Terre que n'importe quel autre jour de l'année, ce qui signifie qu'aujourd'hui la Terre recevra du Soleil le plus grand nombre lumière et chaleur en 2015 !
Lorsque la Terre est la plus proche du Soleil, c'est l'hiver dans l'hémisphère nord. Cette photo remarquable d'un halo solaire a été prise le 2 janvier 2015 en Alaska. © Tracey Mendenhall Porreca
Canal, physique à l'école 4, 12. Groupe de reconversion pour l'enseignement de la physique, lecture en physique - mécanique. Allen, Quantités astrophysiques 2e éd. Macmillan, L'astronomie aujourd'hui. 2e éd. Lissauer, Sciences planétaires. Lang, données astrophysiques : planètes et étoiles.
Meilleure réponse : Le phénomène des saisons astronomiques, ou divers effets la chaleur et la lumière sont différentes dans « certaines parties de l'arc terrestre chaque année, causées » par l'inclinaison de la Terre autour de son axe de rotation. L'"inclinaison" de l'axe de rotation de la Terre détermine le changement des saisons et est sur le point de changer l'angle d'incidence. rayons de soleil qui atteignent la surface. Quand l'hémisphère est dans heure d'hiver les rayons du soleil tombent sur la surface avec une inclinaison plus faible par rapport à l'horizon ; en conséquence, le degré d'irradiation est plus faible, « l'atmosphère et la surface absorbent moins de chaleur et l'hémisphère tout entier est plus frais ».
Étrange? Pas du tout! Rappelons que les saisons changent non pas parce que la Terre est plus proche ou plus éloignée du Soleil, mais parce que l'axe de rotation de notre planète est incliné par rapport au plan l'orbite terrestre. En conséquence, le Soleil éclaire principalement Hémisphère Nord Terre et l'autre moitié de l'année - sud. Donc dans hémisphère sud C'est le vrai été maintenant !
À l'inverse, lorsque c'est l'été dans un hémisphère, les rayons ont tendance à être perpendiculaires à « l'horizon et à » l'atmosphère, de sorte que la surface absorbe plus de chaleur, avec pour conséquence une augmentation de la température. Si « l'axe de rotation était parfaitement perpendiculaire au plan de l'orbite, il n'y aurait pas de saisons astronomiques, c'est-à-dire que » les effets de la chaleur et de la lumière dans une partie donnée de la planète seraient constants tout au long de l'année.
Notez que puisque l'orbite de la Terre est une Ellipse, il y a effectivement une période de l'année où la Terre est la plus proche du Soleil. Actuellement, la Terre atteint le périhélie début janvier, tandis que la poursuite de l'orbite est atteinte début juillet. Cette situation pourrait changer au cours du prochain millénaire en raison de la lente précession de l'orbite terrestre, qui achève un cycle complet de 000 ans. Atteindre l'aphélie ou le périhélie n'affecte pas la température de la Terre, sinon une petite partie, car « l'orbite est décrite par la Terre » est une très petite ellipse excentrique, alors la variation de la distance au Soleil entre l'aphélie et le périhélie est très petit.
Cependant, comme nous l’avons écrit l’année dernière, six mois est une estimation approximative. Regardons de plus près.
Les limites des saisons astronomiques sont les moments des équinoxes et des solstices. (Ce ne sont pas des dates aléatoires, mais points singuliers sur l'orbite terrestre, marquant les « étapes » clés du processus d'illumination de la Terre par le Soleil/) Par exemple, l'été astronomique dure à partir du moment solstice d'été, qui dans années différentes a lieu les 20, 21 ou 22 juin, jusqu'à ce que l'équinoxe d'automne survienne le 22 ou le 23 septembre. Ainsi, la durée de l'été est de 93,6 jours. L'automne dure de l'équinoxe d'automne jusqu'au solstice d'hiver, qui a lieu le 21 ou le 22 décembre. Comptons le nombre de jours sur le calendrier entre ces dates et faisons en sorte que l'automne soit plus court de 4 jours ! - sa durée est de 89,8 jours ! L'hiver est encore plus court : seulement 89 jours. Enfin, la durée du printemps est de 92,8 jours. Ici preuve visuelle le fait que la Terre se déplace selon une ellipse et est plus proche du Soleil en hiver qu'en été !
La célèbre photographie de la Terre, la soi-disant. "Blue Marble" d'Eugène "Chernan" lors de la mission Apollo 17. Tout doit être une précession l'axe de la Terre, qui oscille comme un lent coup de pied de jouet, faisant tourner ses roues presque tous les 26 000 ans. Printemps, mon moment préféré années, de plus en plus courtes.
En effet, l’axe autour duquel la Terre tourne est ce qu’on appelle la précession. Sous l'influence des autres corps célestes- principalement le Soleil et la Lune, - mais aussi d'autres planètes - elle oscille comme le ralenti d'un jouet, faisant tourner ses roues pendant près de 26 000 ans. C'est pourquoi étoile polaire, le plus étoile brillante le pôle le plus proche du ciel septentrional, nous change de temps en temps.
Cependant, la différence entre les distances au Soleil en été et en hiver est faible - seulement environ 5 millions de km. Aujourd'hui, cela équivaut à 147 millions 096 mille 204 kilomètres. A l'aphélie, elle dépassera les 152 millions de kilomètres. La distance varie d'environ 3%. La taille du Soleil dans notre ciel change tout autant – complètement invisible à l’œil nu !
Bien que la précession affecte de nombreux globes du système solaire, notre galaxie et l’univers entier, nous nous intéressons surtout à ses effets sur la Terre. A cette heure la Terre reviendra vers le Soleil avec son pôle Nord, UN pôle Sud se tournera vers notre étoile derrière. Cet été durera 93,5 jours.
L'été est la saison la plus longue de l'année dans l'hémisphère nord. Et c’est parce qu’au moment suivant, la Terre est la plus éloignée du Soleil, donc notre planète traverse son année la plus lente. Et d’ailleurs – par précession – notre été continue de croître, se nourrissant du printemps.
Nous savons tous très bien que dans des moments différents Le Soleil se comporte différemment chaque année. En été, il se lève tôt, monte haut dans le ciel et se couche tard. En hiver, au contraire, le Soleil apparaît tardivement au-dessus de l'horizon et, après avoir fait un mouvement bas et raccourci dans le ciel, se couche tôt. En été, les journées sont longues et les nuits courtes ; En hiver, les journées sont courtes et les nuits longues. Au printemps et en automne, la durée du jour et de la nuit diffère peu. Comment expliquer tout cela ? Après tout, nous savons que le changement de jour et de nuit, c’est-à-dire le lever et le coucher du Soleil, se produit parce que la Terre tourne autour de son axe. Pourquoi ne tourne-t-il pas de la même manière toute l’année ? Ou peut-être que la durée du jour et de la nuit dépend d’une autre raison ?
À notre tour, lorsque nous sommes en été et que nous aimons les couleurs d'automne - cette année du 22 septembre au 21 décembre - elles ont le printemps. Cela se produira jusqu’à ce que le continent change. Bien sûr, en théorie seulement, depuis la Réforme grégorienne jusqu'à il y a presque cinquante mille ans, nous établissons un calendrier pour éviter cela - ce mois de juillet était encore pendant le mois d'été et cet hiver de février.
Il ne faut cependant pas se plaindre de l’axe de la Terre. S'il n'osait pas comme un bol et ne se redressait pas comme un pin, cédant constamment dans le plan déterminé par le mouvement de notre globe autour du Soleil, nous ne serions pas du tout en plein milieu de l'année ! À propos, il convient de rappeler que les saisons astronomiques ne sont pas les mêmes que la météo.
Pour le savoir, examinons de plus près comment le Soleil se comporte à différentes périodes de l'année et quel lien existe entre le comportement du Soleil et les changements météorologiques.
En été comme en hiver, le Soleil se lève dans la partie est de l'horizon, se couche dans la partie ouest et, à midi, il est au sud, le plus haut au-dessus de l'horizon. Mais en été, le Soleil se lève entre l'est et le nord, c'est-à-dire au nord-est, et se couche entre l'ouest et le nord, c'est-à-dire au nord-ouest. Pour cette raison, sa trajectoire visible à travers le ciel est longue et il faut beaucoup de temps avant que le Soleil puisse atteindre le sud ; Pendant ce temps, le Soleil aura le temps de se lever haut. En hiver, le Soleil se lève entre l’est et le sud, c’est-à-dire au sud-est, et se couche entre l’ouest et le sud, c’est-à-dire au sud-ouest. Son trajet dans le ciel est plus court qu'en été. Le Soleil atteint le sud en un temps relativement court et n'a pas le temps d'atteindre une hauteur significative (Fig. 5).
En Pologne, on considère l'été lorsque la température moyenne quotidienne dépasse 15 degrés Celsius. Lorsqu’il retombe entre 15 et 5 degrés, il recommence à baisser. Par souci de simplicité, les météorologues polonais ont assigné chacune des quatre cinq saisons principales à trois mois. Oui, l'été dure de juin à août, l'automne de septembre à novembre, l'hiver de décembre à février et le printemps de mars à mai.
Par exemple, dans notre région, le printemps mondial commence désormais presque deux semaines plus tôt qu’il y a trente ans. L'hiver devient plus court. Apparemment, à l'Institut de météorologie et de gestion ressources en eauà Varsovie, on se demande sérieusement s'ils vont abandonner l'automne de décembre et les seuls mois d'hiver en Pologne pour reconnaître janvier et février. Ou peut-être que cela arrivera à la fin et en février ?
Riz. 5. Chemin visible Soleil au-dessus de l'horizon à différents moments de l'année
Prenons Moscou, par exemple. En été à Moscou, fin juin, le Soleil reste au-dessus de l'horizon pendant environ 17 heures et demie, et en hiver, fin décembre, seulement 6 heures et demie. A midi, lorsque le Soleil est au sud, en été il est plus de 5 fois plus haut au-dessus de l'horizon qu'en hiver.
Cependant, il est possible que l’humanité trouve toutes ces nouveautés. Actuel changement global le climat peut avoir un effet si dramatique qu'ils pullulent de la surface de la Terre vers certaines des espèces qui y vivent. De plus, la précession de l'axe terrestre affecte le climat de notre planète. Parallèlement aux changements dans l'excentricité de l'orbite terrestre et aux changements dans l'inclinaison de l'axe de la planète par rapport au plan de l'écliptique, la précession la rend dans l'atmosphère, diminuant ou augmentant la luminosité de régions polaires et faire subir à la Terre des glaciations ou des interglaciations.
C'est facile de traverser toute cette précession. Passez dix fois ou plus en vacances dans le même hôtel. Pas du tout si nous parlons deà propos de la Turquie - un pays qui loue de 30 à 40 % chaque année. voyageurs en provenance de Lituanie, et ces chiffres sont en constante augmentation. Vacances Bodrum, Antalya, Marmaris, Kemer et une autre sur la Méditerranée et Mers Égée, situé sur les hauteurs de la ville, attire chaque année des foules lituaniennes, et nombre d'entre eux reviennent dans ce pays et au dès que possible. Alors, quel est le secret de la popularité stagnante de la Turquie ?
Il n'est pas difficile de comprendre que c'est précisément à cause de cette différence de comportement du Soleil en hiver et en été qu'il fait froid en hiver et chaud en été. Après tout, en été, le Soleil éclaire la surface de la Terre beaucoup plus longtemps qu'en hiver. Et les rayons du soleil non seulement éclairent la Terre, mais la réchauffent également.
Mais aussi valeur plus élevée a une différence dans la hauteur de la trajectoire du Soleil au-dessus de l'horizon. Lorsque le Soleil est bas dans le ciel, ses rayons doivent traverser une épaisse couche de lumière. enveloppe d'air, ce qui non seulement affaiblit la lumière du Soleil, mais retarde également la chaleur de ses rayons. De plus, dans ce cas, les rayons du soleil tombent sur la surface de la terre non pas directement, mais obliquement, comme s'ils glissaient le long de celle-ci. De ce fait, lorsque le soleil est bas, les rayons du soleil réchauffent très peu le sol.
Le pays dans lequel vous souhaitez retourner. De plus, certains voyageurs se rendent dans ce pays deux ou trois fois par an - au printemps, en été et en automne. Souvent si trouvé bonne option, les voyageurs utiliseront le même hôtel jusqu'à la fin de l'année pendant de nombreuses années consécutives. Par exemple, ces hôtels sont déjà devenus des chaînes Dolphin, ainsi qu'Amara, Gural et d'autres situés près de Kemer, "je m'ai appelé".
Selon l'agent de voyages, les raisons pour lesquelles la Turquie est si appréciée des vacanciers ne sont certainement pas les seules. Bon, comme l’Europe occidentale, mais moins cher. Pour commencer, la Turquie offre aux vacanciers un rapport qualité/prix particulièrement excellent à la hauteur des attentes de nos voyageurs. Cette destination est réputée pour son excellent service occidental. haut niveau, mais les prix sont beaucoup plus bas qu'en Europe de l'Ouest. Bien sûr, nous avons tous entendu parler de l’hospitalité orientale, mais les vacanciers en Turquie ne la ressentent pas. Où que vous soyez : dans un hôtel, dans un café ou un restaurant c'est sympa de parler et la bonne volonté vous attend partout.
C’est complètement différent lorsque le Soleil est haut au-dessus de l’horizon. Les rayons du soleil traversent alors une zone relativement fine couche l'air et tombent presque verticalement à la surface de la Terre. Grâce à cela, ils réchauffent considérablement le sol.
Riz. 6. Chemin de la lumière du soleil à basse et haute fréquence postes élevés Soleil
Regardez la fig. 6. Le côté gauche de l’image montre comment un rayon de soleil tombe sur la Terre lorsque le Soleil est bas dans le ciel. Le côté droit de l’image montre un faisceau de rayons du Soleil tombant sur la Terre lorsqu’elle est haute dans le ciel. Le même faisceau de rayons dans le premier cas (lorsque le Soleil est bas) éclaire de manière significative grande surface sur la surface de la terre et une couche d'air plus épaisse passe à travers que dans le second cas. Cela montre clairement pourquoi Soleil d'hiver Il fait à peine chaud, mais celui d'été, au contraire, se réchauffe beaucoup.
Ainsi, on voit que le froid hivernal s'explique par le fait qu'en hiver le Soleil ne reste pas longtemps au-dessus de l'horizon et ses rayons ne réchauffent presque pas la surface de la Terre. En été, au contraire, le Soleil reste longtemps au-dessus de l’horizon et ses rayons réchauffent considérablement la Terre. C'est pourquoi il fait chaud en été.
