Kita semua tahu betul hal itu waktu yang berbeda Matahari berperilaku berbeda setiap tahun. Di musim panas, ia terbit lebih awal, terbang tinggi ke langit, dan terbenam terlambat. Sebaliknya, di musim dingin, Matahari muncul terlambat di atas cakrawala dan membuat posisi rendah dan jalan pintas melintasi langit, terbenam lebih awal. Di musim panas, siang hari panjang dan malam pendek; Di musim dingin, siang hari pendek dan malam panjang. Di musim semi dan musim gugur, durasi siang dan malam sedikit berbeda. Bagaimana semua ini bisa dijelaskan? Kita tahu bahwa pergantian siang dan malam, yaitu terbit dan terbenamnya Matahari, terjadi karena bumi berputar pada porosnya. Mengapa putarannya tidak sama sepanjang tahun? Atau mungkin lamanya siang dan malam bergantung pada alasan lain?
Untuk mengetahuinya, mari kita lihat lebih dekat bagaimana perilaku Matahari pada waktu-waktu berbeda dalam setahun dan apa hubungan antara perilaku Matahari dan perubahan cuaca.
Baik pada musim panas maupun musim dingin, Matahari terbit di ufuk bagian timur, terbenam di bagian barat, dan pada siang hari berada di selatan, paling tinggi di atas ufuk. Namun pada musim panas, Matahari terbit di antara timur dan utara, yaitu di timur laut, dan terbenam di antara barat dan utara, yaitu di barat laut. Oleh karena itu, jalur terlihatnya melintasi langit menjadi panjang, dan banyak waktu yang harus dilalui sebelum Matahari dapat mencapai selatan; Selama waktu ini Matahari akan punya waktu untuk terbit tinggi. Di musim dingin, Matahari terbit antara timur dan selatan, yaitu di tenggara, dan terbenam antara barat dan selatan, yaitu di barat daya. Jalurnya melintasi langit lebih pendek dibandingkan di musim panas. Matahari mencapai selatan dalam waktu yang relatif singkat dan tidak sempat terbit hingga ketinggian yang signifikan (Gbr. 5).
Beras. 5. Jalur yang terlihat Matahari berada di atas cakrawala pada waktu yang berbeda sepanjang tahun
Mari kita ambil contoh Moskow. Di musim panas di Moskow, pada akhir Juni, Matahari berada di atas cakrawala selama kurang lebih 17 setengah jam, dan di musim dingin, pada akhir Desember, hanya 6 setengah jam. Pada siang hari, saat Matahari berada di selatan, di musim panas ketinggiannya 5 kali lebih tinggi di atas cakrawala dibandingkan di musim dingin.
Tidak sulit untuk memahami bahwa justru karena perbedaan perilaku Matahari di musim dingin dan musim panas, maka menjadi dingin di musim dingin dan hangat di musim panas. Memang, di musim panas, Matahari menyinari permukaan bumi lebih lama dibandingkan di musim dingin. A sinar matahari Mereka tidak hanya memberi cahaya pada bumi, tetapi juga menghangatkannya.
Tapi juga nilai yang lebih tinggi memiliki perbedaan ketinggian jalur Matahari di atas cakrawala. Saat Matahari berada rendah di langit, sinarnya harus melewati lapisan tebal cangkang udara, yang tidak hanya melemahkan cahaya Matahari, tetapi juga menunda panas sinarnya. Selain itu, sinar matahari juga menyinari permukaan bumi tidak lurus, tetapi miring, seolah-olah meluncur sepanjang itu. Akibat dari semua ini, ketika matahari sedang rendah, sinar matahari hanya sedikit menghangatkan tanah.
Berbeda sekali jika Matahari berada tinggi di atas cakrawala. Kemudian sinar matahari melewati secara relatif lapisan tipis udara dan jatuh ke permukaan bumi hampir secara vertikal. Berkat ini, mereka menghangatkan tanah dengan sempurna.
Beras. 6. Jalur sinar matahari pada posisi rendah dan tinggi posisi tinggi Matahari
Lihat gambar. 6. Gambar sebelah kiri menunjukkan bagaimana seberkas sinar matahari jatuh ke bumi ketika matahari berada rendah di langit. Gambar sebelah kanan memperlihatkan seberkas sinar Matahari yang jatuh ke Bumi saat berada tinggi di langit. Pancaran sinar yang sama pada kasus pertama (saat Matahari rendah) menerangi secara signifikan wilayah yang luas di permukaan bumi dan lapisan udara yang lebih tebal melewatinya dibandingkan kasus kedua. Ini menjelaskan alasannya matahari musim dingin Suhunya hampir tidak panas, tetapi musim panas, sebaliknya, menjadi sangat panas.
Jadi, kita melihat bahwa dinginnya musim dingin disebabkan oleh fakta bahwa di musim dingin Matahari tidak lama berada di atas cakrawala dan sinarnya hampir tidak menghangatkan permukaan bumi. Sebaliknya, di musim panas, Matahari tetap berada di atas cakrawala untuk waktu yang lama, dan sinarnya menghangatkan bumi secara signifikan. Itu sebabnya cuaca menjadi hangat di musim panas.
Suhu musiman - suhu di musim panas dan musim dingin - tergantung pada jumlah panas yang diterima wilayah yang berbeda bumi dari matahari. Agar suhu suatu daerah tetap, maka harus ada keseimbangan antara jumlah panas yang diterima dan suhu yang dipancarkan ke ruang angkasa. Jika Anda menerima lebih banyak panas daripada yang Anda keluarkan, maka panas akan menjadi lebih hangat. Kalau sebaliknya, lebih dingin. Mengapa jumlah energi yang diterima daerah ini dari Matahari, berubah sepanjang tahun.
Dua teori musim dingin dan musim panas yang hangat
Dua teori populer digunakan untuk menjelaskan perbedaan suhu pada musim yang berbeda dalam setahun.
Salah satunya melihat alasan mengapa bumi menjadi dingin di musim dingin dan hangat di musim panas karena perbedaan jarak Bumi ke Matahari saat bergerak dalam orbit elips. Bumi terletak pada jarak dari Matahari (147,1 juta kilometer pada jarak minimum - di perihelion dan 152,1 juta kilometer pada jarak maksimum - di aphelion).
Teori lain menganggap alasan terjadinya musim di Bumi adalah karena poros bumi miring terhadap bidang orbitnya.
Lebih jauh dari Matahari - tidak lebih dingin
Jika teori pertama sepenuhnya benar, maka kedua belahan bumi - utara dan selatan - akan memiliki musim yang sama. Namun, secara umum hal ini tidak diperhatikan.
Selain itu, Bumi mencapai perihelion - jarak minimum dari Matahari tepat saat musim dingin di belahan bumi utara - pada awal Januari, saat cuaca dingin, dan jarak maksimum - aphelion - di musim panas, pada bulan Juli, saat cuaca hangat. !
Penyebab terjadinya musim dingin dan musim panas adalah kemiringan sumbu rotasi bumi
Teori kedua melihat alasan perubahan musim - dari musim dingin ke musim panas dan sebaliknya - pada kenyataan bahwa sumbu rotasi bumi cenderung sebesar 23,5 derajat terhadap ekliptika - bidang orbit bumi mengelilingi Matahari. Sumbu ini selalu melewati kutub utara dan selatan bumi. Kutub Utara ditujukan kira-kira pada Bintang Utara.
Gambar 1 – Belahan Bumi Utara pada musim dingin
(klik untuk memperbesar - semua gambar)
Gambar 2 – Belahan Bumi Utara pada musim panas
Ketika belahan bumi utara dimiringkan menjauhi Matahari, sinar Matahari menyinari belahan bumi utara seolah-olah “sambil lewat”. Dan masuk belahan bumi selatan sinarnya jatuh hampir secara langsung. Kemudian musim dingin dimulai di belahan bumi utara, dan sebaliknya, musim panas di belahan bumi selatan.
Musim panas dan musim dingin - sudut datangnya berbeda
Jika belahan bumi utara condong ke arah Matahari, maka sebaliknya sinar matahari jatuh ke belahan bumi utara secara “langsung”, dan ke belahan bumi selatan “secara santai”. Kemudian musim panas dimulai di belahan bumi utara, dan sebaliknya, musim dingin di belahan bumi selatan.
Di musim panas, sinar matahari menyinari permukaan bumi hampir tegak lurus, sehingga memusatkan energi. Energi terkonsentrasi ini mampu memanaskan permukaan lebih cepat dibandingkan waktu musim dingin ketika sinar matahari menyinari permukaan bumi dengan sudut yang lebih tajam. Oleh karena itu, suhu di musim dingin lebih dingin daripada di musim panas. Energi yang sama menyerang daerah yang berbeda permukaan bumi: lebih sedikit di musim panas, lebih banyak di musim dingin (Gambar 3 dan 4). Dengan kata lain: pada musim panas kepadatan energi matahari yang mengenai permukaan bumi lebih besar dibandingkan pada musim dingin.
Gambar 3 – Kepadatan energi matahari yang rendah di musim dingin
Gambar 4 – Kepadatan tinggi energi matahari di musim panas
Selain itu, di musim panas, Matahari berada di atas cakrawala lebih lama sehingga memiliki lebih banyak waktu untuk menghangatkan segalanya. suhu tinggi dibandingkan di musim dingin (Gambar 5 dan 6).
Gambar 5 – Sinar matahari Untuk belahan bumi utara di musim dingin
Gambar 6 – Sinar matahari untuk belahan bumi utara pada musim panas
Musim dingin dan musim panas di planet lain
Sumbu rotasi sebagian besar planet lain tata surya juga cenderung terhadap bidang orbitnya. Oleh karena itu mereka juga punya perubahan musim suhunya.
Merkurius, Jupiter dan Venus memiliki kemiringan sumbu yang sangat kecil - tidak lebih dari 3 derajat. Bagi planet-planet ini, peran yang jauh lebih besar dalam perubahan suhu musiman dapat dimainkan - berbeda dengan Bumi - melalui perubahan jaraknya dari Matahari. Namun, hanya Merkurius yang memilikinya perbedaan besar antara perihelion dan aphelion - jarak maksimum dan minimum ke Matahari. Atmosfer Merkurius yang sangat cair membuat energi matahari tidak mungkin tersimpan di permukaan. Orbit Jupiter dan Venus hampir berbentuk lingkaran, dan atmosfernya sangat padat. Oleh karena itu, perubahan musiman suhunya hampir nol.
Musim dingin dan musim panas di Mars
Mars, serta Saturnus dan Neptunus, memiliki kemiringan sumbu rotasi yang serupa dengan sumbu rotasi Bumi. Namun, Saturnus dan Neptunus tidak mengalami perubahan suhu karena atmosfernya yang sangat padat serta orbitnya yang hampir melingkar.
Mars memiliki perubahan suhu musiman yang sangat besar karena memiliki atmosfer yang sangat “cair” dan orbit yang sangat eksentrik. Belahan Bumi Selatan paling dekat dengan Matahari saat musim panas dan terjauh saat musim dingin. Untuk alasan yang sama, belahan bumi utara Mars memiliki perubahan musim yang lebih ringan dibandingkan belahan bumi selatan. Karena planet-planet bergerak paling lambat dalam orbitnya ketika berada pada jarak terjauh dari Matahari, belahan bumi selatan mengalami musim panas yang singkat dan terik serta musim dingin yang panjang dan dingin.
Musim Uranus
Musim Uranus adalah yang paling menarik karena ia berputar mengelilingi Matahari, bisa dikatakan, pada sisinya - sumbu Uranus dimiringkan ke bidang orbit sebesar 98 derajat. Separuh tahun “Uranus”, salah satu belahan bumi selalu berada di bawah sinar matahari, dan belahan bumi lainnya selalu berada dalam bayangan. Di paruh kedua tahun ini, belahan bumi ini berpindah tempat. Suasana kental Uranus mendistribusikan energi matahari dari satu belahan bumi ke belahan bumi lainnya sangat efisien, sehingga perubahan suhu musiman hampir tidak terlihat di sana.
Musim dingin abadi di Pluto
Sumbu Pluto juga dimiringkan dengan sudut yang besar - 122,5 derajat, orbitnya paling elips dari semua planet. Selain itu, atmosfernya sangat lemah. Pluto selalu berada sangat jauh dari Matahari sehingga ia terus-menerus “membeku” - pada suhu sekitar minus 220 derajat. Suhu di sini sudah sangat dingin – baik di musim panas maupun musim dingin.
Matahari adalah sumber utama panas dan satu-satunya bintang tata surya kita, yang seperti magnet, menarik semua planet, satelit, asteroid, komet, dan “penghuni” luar angkasa lainnya.
Jarak Matahari ke Bumi lebih dari 149 juta kilometer. Jarak planet kita dari Matahari inilah yang biasa disebut satuan astronomi.
Meskipun jaraknya cukup jauh, bintang ini mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap planet kita. Tergantung pada posisi Matahari di Bumi, siang berganti malam, musim panas datang menggantikan musim dingin, dan badai magnet dan hal-hal yang paling menakjubkan pun terbentuk aurora. Dan yang terpenting, tanpa partisipasi Matahari, proses fotosintesis, sumber utama oksigen, tidak akan mungkin terjadi di Bumi.
Posisi Matahari pada waktu yang berbeda dalam setahun
Planet kita bergerak mengelilingi sumber cahaya dan panas dalam orbit tertutup. Jalur ini secara skematis dapat direpresentasikan sebagai elips memanjang. Matahari sendiri letaknya tidak berada di tengah elips, melainkan agak ke samping.
Bumi secara bergantian mendekat dan menjauh dari Matahari, menyelesaikan satu orbit penuh dalam 365 hari. Planet kita paling dekat dengan matahari pada bulan Januari. Saat ini jaraknya berkurang menjadi 147 juta km. Dot orbit bumi, yang paling dekat dengan Matahari, disebut “perihelion”.
Semakin dekat Bumi ke Matahari, semakin banyak penerangan di Kutub Selatan, dan musim panas dimulai di negara-negara belahan bumi selatan.
Mendekati bulan Juli, planet kita menjauh sejauh mungkin bintang utama Tata surya. Selama periode ini jaraknya lebih dari 152 juta km. Titik orbit Bumi yang terjauh dari Matahari disebut aphelion. Semakin jauh jarak bumi dari Matahari, maka lebih banyak cahaya dan panas diterima oleh negara-negara di belahan bumi utara. Kemudian musim panas tiba di sini, dan, misalnya, musim dingin berkuasa di Australia dan Amerika Muda.
Bagaimana Matahari menyinari Bumi pada waktu yang berbeda sepanjang tahun
Penerangan Bumi oleh Matahari di waktu yang berbeda tahun secara langsung bergantung pada jarak planet kita pada periode waktu tertentu dan di “sisi” mana Bumi menghadap Matahari pada saat itu.
Faktor terpenting yang mempengaruhi pergantian musim adalah poros bumi. Planet kita, yang berputar mengelilingi Matahari, pada saat yang sama berhasil berputar mengelilingi sumbu imajinernya sendiri. Sumbu ini terletak pada sudut 23,5 derajat ke tubuh surgawi dan ternyata selalu mengarah ke Bintang Utara. Putaran penuh poros bumi membutuhkan waktu 24 jam. Rotasi aksial juga memastikan pergantian siang dan malam.
Ngomong-ngomong, jika penyimpangan ini tidak ada, maka musim tidak akan saling menggantikan, tetapi akan tetap konstan. Artinya, di suatu tempat akan terjadi musim panas yang konstan, di daerah lain akan ada musim semi yang konstan, sepertiga bumi akan selamanya diairi oleh hujan musim gugur.
Garis khatulistiwa bumi selalu berada di bawah sinar matahari langsung. Sinar matahari yang jatuh secara vertikal membawa lebih banyak cahaya dan panas, tidak tersebar di atmosfer. Oleh karena itu, penduduk negara yang terletak di garis khatulistiwa tidak pernah mengenal hawa dingin.
Polandia bola dunia bergantian menemukan diri mereka di bawah sinar matahari. Oleh karena itu, di kutub, siang berlangsung setengah tahun, dan malam berlangsung setengah tahun. Ketika Kutub Utara diterangi, musim semi dimulai di belahan bumi utara, digantikan oleh musim panas.
Selama enam bulan berikutnya gambarannya berubah. Kutub Selatan ternyata menghadap Matahari. Sekarang musim panas dimulai di belahan bumi selatan, dan musim dingin melanda negara-negara di belahan bumi utara.
Dua kali setahun, planet kita berada pada posisi di mana sinar matahari menyinari permukaannya secara merata dari Utara Jauh hingga Utara Jauh kutub selatan. Hari-hari ini disebut ekuinoks. Musim semi dirayakan pada tanggal 21 Maret, musim gugur pada tanggal 23 September.
Dua hari lagi dalam setahun disebut titik balik matahari. Pada saat ini, Matahari berada setinggi mungkin di atas cakrawala, atau serendah mungkin.
Di belahan bumi utara, tanggal 21 atau 22 Desember menandai malam terpanjang dalam setahun—siang hari. titik balik matahari musim dingin. Dan pada tanggal 20 atau 21 Juni, sebaliknya, siang adalah yang terpanjang, dan malam adalah yang terpendek - ini adalah hari titik balik matahari musim panas. Di belahan bumi selatan, yang terjadi justru sebaliknya. Ada hari yang panjang di bulan Desember dan malam yang panjang di bulan Juni.
