Mevsimsel sıcaklık - yazın ve kışın sıcaklık - alınan ısı miktarına bağlıdır farklı bölgeler güneşten dünya. Bir alanın sıcaklığının sabit olabilmesi için aldığı ısı miktarı ile uzaya yaydığı sıcaklık arasında bir denge olması gerekir. Yaydıklarından daha fazla ısı alırlarsa daha sıcak olur. Tam tersi olursa daha soğuk olur. Neden alınan enerji miktarı bu alan Güneş'ten itibaren yıl boyunca değişir.
Soğuk kış ve sıcak yaza ilişkin iki teori
Yılın farklı mevsimlerindeki sıcaklık farklılıklarını açıklamak için iki popüler teori kullanılır.
Bunlardan biri, eliptik bir yörünge boyunca hareket ederken, kışın soğuk, yazın sıcak olmasının sebebini, Dünya'nın Güneş'e olan uzaklıklarındaki farklılıklardan dolayı görüyor. Dünya, Güneş'ten belirli bir mesafede yer almaktadır (günberi noktasında minimum mesafede 147,1 milyon kilometre ve günöte noktasında maksimum mesafede 152,1 milyon kilometre).
Başka bir teori, Dünya'daki mevsimlerin nedeninin, Dünya ekseninin yörünge düzlemine göre eğik olması olduğunu düşünüyor.
Güneşten daha uzakta - daha soğuk değil
İlk teori tamamen doğru olsaydı, dünyanın her iki yarım küresinde de (kuzey ve güney) aynı mevsimler yaşanırdı. Ancak genel olarak buna dikkat edilmiyor.
Dahası, Dünya günberi noktasına - Güneş'ten minimum uzaklığı kuzey yarımkürede kış olduğu zaman - soğuk olduğu Ocak ayı başlarında ve maksimum mesafesi - afelion - yazın, sıcak olduğu Temmuz ayında ulaşır!
Kışın ve yazın nedeni Dünya'nın dönme ekseninin eğikliğidir
İkinci teori, mevsimlerdeki değişikliklerin nedenini - kıştan yaza ve geriye - Dünya'nın dönme ekseninin, Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesinin düzlemi olan ekliptiğe göre 23,5 derece eğimli olması gerçeğinde görüyor. Bu eksen her zaman Dünyanın kuzey ve güney gök kutuplarından geçer. Kuzey Kutbu yaklaşık olarak hedeflenen Kuzey Yıldızı.
Şekil 1 - Kışın Dünya'nın Kuzey Yarımküresi
(büyütmek için tıklayın - tüm resimler)
Şekil 2 – Yaz aylarında Dünya'nın Kuzey Yarımküresi
Dünyanın kuzey yarım küresi Güneş'ten uzaklaştığında, Güneş ışınları kuzey yarım küreye sanki "geçiyormuş gibi" çarpar. Ve içinde güney yarımküreışınlar neredeyse kafa kafaya düşüyor. Daha sonra kuzey yarımkürede kış, güney yarımkürede ise yaz başlar.
Yaz ve kış - farklı geliş açıları
Dünyanın kuzey yarımküresi Güneş'e doğru eğildiğinde, tam tersine, Güneş ışınları kuzey yarımküreye "kafa kafaya", güney yarımküreye ise "rasgele" düşer. Daha sonra kuzey yarımkürede yaz başlar, aksine güney yarımkürede kış başlar.
Yaz aylarında güneş ışınları Dünya yüzeyine neredeyse dik olarak düşer, böylece enerji yoğunlaşır. Bu konsantre enerji, yüzeyi daha hızlı ısıtma kapasitesine sahiptir. kış zamanı Güneş ışınları dünya yüzeyine daha fazla açıyla çarptığında. Bu nedenle kış ayları yaz aylarına göre daha soğuktur. Aynı enerji vuruyor farklı alanlar dünyanın yüzeyi: Yazın daha az, kışın daha çok (Şekil 3 ve 4). Başka bir deyişle, yaz aylarında dünya yüzeyine çarpan güneş enerjisinin yoğunluğu kış aylarına göre daha fazladır.
Şekil 3 – Kışın düşük güneş enerjisi yoğunluğu
Şekil 4 – Yüksek yoğunluk yaz aylarında güneş enerjisi
Ayrıca yazın Güneş ufkun üzerinde daha uzun süre kalır ve bu nedenle her şeyi ısıtmak için daha fazla zamanı olur. yüksek sıcaklık kışın olduğundan daha fazladır (Şekil 5 ve 6).
Şekil 5 – Güneş ışığıİçin kuzey yarımküre kışın
Şekil 6 - Yaz aylarında kuzey yarımküre için güneş ışığı
Diğer gezegenlerde kış ve yaz
Diğer gezegenlerin çoğunun dönme eksenleri güneş sistemi yörünge düzlemlerine göre de eğimlidirler. Bu nedenle onların da mevsimsel değişiklikler onun sıcaklığı.
Merkür, Jüpiter ve Venüs'ün eksenel eğimi çok küçüktür - 3 dereceden fazla değildir. Bu gezegenler için, Güneş'ten uzaklıklarındaki değişiklikler, Dünya'nın tersine, mevsimsel sıcaklık değişimlerinde çok daha büyük bir rol oynayabilir. Ancak yalnızca Merkür büyük fark günberi ve günöte arasında - Güneş'e olan maksimum ve minimum mesafe. Merkür'ün son derece sıvı atmosferi, herhangi bir güneş enerjisinin yüzeyde depolanmasını imkansız hale getiriyor. Jüpiter ve Venüs'ün yörüngeleri neredeyse daireseldir ve atmosferleri oldukça yoğundur. Bu nedenle sıcaklıklarındaki mevsimsel değişiklikler neredeyse sıfırdır.
Mars'ta kış ve yaz
Mars'ın yanı sıra Satürn ve Neptün'ün dönme eksenleri Dünya'nınkine benzer eğimlere sahiptir. Ancak Satürn ve Neptün'ün çok yoğun atmosferleri ve neredeyse dairesel yörüngeleri nedeniyle sıcaklık değişimleri sıfırdır.
Mars çok büyük mevsimsel sıcaklık değişimlerine sahiptir çünkü çok "sıvı" bir atmosfere ve oldukça eksantrik bir yörüngeye sahiptir. Güney Yarımküre yazın Güneş'e en yakın, kışın ise en uzak konumdadır. Aynı nedenlerden dolayı, Mars'ın kuzey yarım küresi, güney yarım küresine göre daha hafif mevsimsel değişimlere sahiptir. Gezegenler Güneş'ten en uzak olduklarında yörüngelerinde en yavaş hareket ettikleri için güney yarımkürede kısa ve sıcak yazlar, uzun ve soğuk kışlar yaşanır.
Uranüs'ün Mevsimleri
Uranüs'ün mevsimleri en ilginç olanıdır çünkü Güneş'in etrafında, deyim yerindeyse kendi tarafında dönmektedir - Uranüs'ün ekseni yörünge düzlemine 98 derece eğiktir. “Uranyen” yılının yarısı, yarım kürelerinden biri sürekli olarak güneş ışığı ve diğer yarım küre her zaman gölgededir. Yılın diğer yarısında bu yarımküreler yer değiştirir. Yoğun atmosfer Uranüs dağıtır güneş enerjisi Bir yarıküreden diğerine geçiş oldukça verimli olduğundan mevsimsel sıcaklık değişiklikleri orada neredeyse görünmez.
Plüton'da sonsuz kış
Plüton'un ekseni de büyük bir açıyla eğiktir - 122,5 derece, yörüngesi tüm gezegenler arasında en eliptik olanıdır. Ayrıca çok zayıf bir atmosfere sahip. Plüton her zaman Güneş'ten o kadar uzaktadır ki, yaklaşık eksi 220 derecelik bir sıcaklıkta sürekli olarak "donur". Zaten hem yazın hem de kışın gerçekten soğuk olan bir yer.
17. yüzyılın bilginleri Johannes Kepler'in "Yeni Astronomi" kitabını okuyunca çok şaşırmış ve pek çok hoşnutsuzluk yaşamış olmalılar. Elbette Alman matematikçi, gezegenlerin hareket ettiği dairesel yörüngelerin terk edilmesi ve bunların yerine elipslerin getirilmesi çağrısında bulundu! İki bin yaşındaki Güneş'e ikinci darbe vurulduğunda, Güneş'i dünyanın merkezine yerleştirerek Dünya'yı sıradan bir gezegen konumuna indirgeyen Kopernik'in devrim niteliğindeki fikirleri gökbilimciler tarafından henüz tam olarak anlaşılamamıştı. Ptolemy dünyasının sistemi.
Elipsler! Bu neredeyse saygısızlık! Bir daire mükemmel bir şekildir ve cisimler başka nasıl hareket edebilir? göksel dünya, eğer dairesel yörüngelerde değilse! Ancak Kepler'in teorisi gezegenlerin hareketini dairesel yörüngeleri kullanan teorilerin hepsinden daha iyi açıkladı. Buna dayanarak daha fazlasını yapmak mümkündü doğru tahminler, şu veya bu gezegenin bir yıl, on, yüz yıl sonra gökyüzünde nerede olacağı. Teori işe yaradı!
Dünya da diğer gezegenler gibi ayrıca Güneş'in etrafında dairesel değil, eliptik, uzun bir yörüngede hareket eder. Bu, gezegenimizin yolculuğunun bir bölümünü geçirdiği anlamına geliyor Güneş'e yaklaşıyor ve diğer kısım - silindi. Dünyanın yıldıza en yakın olduğu noktaya denir günberi ve yörüngenin Güneş'e en uzak noktasına denir. günöte . Sonuç olarak gökyüzümüzdeki Güneş'in boyutunun değişmesi gerekir.
Dünya günberi ve günöte konumundayken Güneş'in büyüklüğündeki fark. Fotoğraf: Raffaele Esposito
Dünya elips şeklinde hareket ettiği için hareketi düzensiz. Yer çekimi cisimleri arasındaki mesafe arttıkça yerçekimi kuvvetinin azalması nedeniyle, Dünya'nın günöteye yakın bir zamanda hareket etmesi gerekir. Yavaş günberi noktasından daha. Elbette bu, Güneş'in gökyüzündeki hareketine de yansır: armatür yıldızların arka planına karşı bazen daha hızlı, bazen daha yavaş hareket eder (bu, Güneş'in doğudan batıya günlük hareketi değil, ikincisi anlamına gelir). , takımyıldızların arka planına karşı yıllık hareket!). Farklı süreleri ve mevsimleri olmalı, çünkü Dünya'nın Güneş'e yakın olduğu mevsim, gezegenimiz diğerlerinden daha hızlı "atlıyor".
Yukarıdakilerin tümü Kepler'in üç yasasının açık sonuçlarıdır, ancak sıradan hayat genellikle dikkatimizden kaçarlar. Ve bu şaşırtıcı değil - dünyanın yörüngesi neredeyse bir daire, uzaması küçük. Özel gözlemler yapmadan, Dünya'nın elips boyunca hareketinin etkilerini fark etmek neredeyse imkansızdır.
Bu uzun önsöz asıl şeyi söylemek için yapıldı: bugün, yani 4 Ocak 2015, Dünya Güneş'e en yakın konumdadır - yörüngesinin yıldıza en yakın olduğu noktada. Kesin tarih etkinlikler - 4 Ocak evrensel saatle 06:36 veya Moskova saatiyle 09:36.
Bugün Güneş Dünya'ya yılın diğer günlerine göre daha yakın, bu da bugün Dünya'nın Güneş'ten alacağı anlamına geliyor en büyük sayı 2015'te ışık ve sıcaklık!
Dünyanın Güneş'e en yakın olduğu dönemde kuzey yarımkürede kış yaşanır. Güneş halesinin bu dikkat çekici fotoğrafı 2 Ocak 2015'te Alaska'da çekildi. © Tracey Mendenhall Porreca
Garip? Hiç de bile! Unutmayalım ki mevsimler Dünya'nın Güneş'e yakınlığı veya uzaklığı nedeniyle değil, gezegenimizin dönme ekseninin düzleme eğik olması nedeniyle değişmektedir. dünyanın yörüngesi. Sonuç olarak, Güneş yılın yarısında esas olarak Dünya'nın kuzey yarım küresini, yılın diğer yarısında ise güney yarım küresini aydınlatır. Bu nedenle artık Dünya'nın güney yarım küresinde gerçek bir yaz var!
Ancak geçen yıl da yazdığımız gibi altı ay kaba bir tahmin. Daha yakından bakalım.
Astronomik mevsimlerin sınırları ekinoks ve gündönümlerinin anlarıdır. (Bunlar rastgele tarihler değil, tekil noktalar Dünya'nın yörüngesinde, Dünya'nın Güneş tarafından aydınlatılması sürecinin temel "aşamalarını" işaretleyerek/) Örneğin, astronomik yaz şu andan itibaren sürer: yaz gündönümü, hangisinde farklı yıllar 20, 21 veya 22 Haziran'da, sonbahar ekinoksu 22 veya 23 Eylül'de gerçekleşene kadar gerçekleşir. Yani yaz süresi 93,6 gündür. Sonbahar, sonbahar ekinoksundan 21 veya 22 Aralık'ta meydana gelen kış gündönümüne kadar sürer. Bu tarihler arasındaki takvimdeki gün sayısını sayalım ve sonbaharın 4 gün daha kısa olmasını sağlayalım! - süresi 89,8 gündür! Kış ise daha da kısadır; yalnızca 89 gün. Son olarak baharın süresi 92,8 gündür. Burada görsel kanıt Dünyanın elips şeklinde hareket etmesi ve kışın Güneş'e yaz aylarına göre daha yakın olması!
Ancak yazın ve kışın Güneş'e olan mesafeler arasındaki fark küçüktür - yalnızca yaklaşık 5 milyon km. Bugün ise 147 milyon 096 bin 204 kilometreye denk geliyor. Afel'de ise 152 milyon kilometreyi aşacak. Mesafe yaklaşık %3 oranında değişir. Gökyüzümüzdeki Güneş'in boyutu da aynı şekilde değişir; çıplak gözle tamamen görünmez!
Bunu hepimiz çok iyi biliyoruz farklı zamanlar Güneş her yıl farklı davranır. Yaz aylarında erken doğar, yükseklere çıkar ve geç batar. Kışın ise tam tersine, Güneş ufkun üzerinde geç belirir ve alçak ve alçak bir hal alır. kısayol gökyüzünde, erken batıyor. Yaz aylarında günler uzun, geceler kısadır; Kışın günler kısa, geceler uzundur. İlkbahar ve sonbaharda gece ve gündüzün süresi çok az farklılık gösterir. Bütün bunlar nasıl açıklanabilir? Sonuçta gece ve gündüzün değişmesinin yani Güneş'in doğup batmasının Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönmesi nedeniyle gerçekleştiğini biliyoruz. Neden tüm yıl boyunca aynı şekilde dönmüyor? Ya da belki gündüz ve gecenin uzunluğu başka bir nedene bağlıdır?
Bunu öğrenmek için Güneş'in yılın farklı zamanlarında nasıl davrandığına ve Güneş'in davranışı ile hava değişiklikleri arasında nasıl bir bağlantı olduğuna daha yakından bakalım.
Güneş hem yaz hem de kış aylarında ufkun doğu kesiminde doğar, batı kesiminde batar ve öğle vakti güneyde ufkun en yüksek noktasında bulunur. Ancak yazın Güneş doğu ile kuzey arasından yani kuzeydoğudan doğar ve batı ile kuzey arasından yani kuzeybatıdan batar. Bu nedenle gökyüzünde görünen yolu uzundur ve Güneş'in güneye ulaşması için çok zaman geçmesi gerekir; Bu süre zarfında Güneş'in yükselme zamanı olacak. Kışın Güneş doğu ile güney arasından yani güneydoğudan doğar, batı ile güney arasından yani güneybatıdan batar. Gökyüzündeki yolu yaz aylarına göre daha kısadır. Güneş nispeten kısa sürede güneye ulaşır ve önemli bir yüksekliğe çıkacak zamanı yoktur (Şek. 5).
Pirinç. 5. Görünür yol Güneş yılın farklı zamanlarında ufkun üzerinde
Mesela Moskova'yı ele alalım. Yaz aylarında Moskova'da Haziran sonunda Güneş yaklaşık 17 buçuk saat, kışın ise Aralık sonunda sadece 6 buçuk saat ufkun üzerinde kalır. Öğle vakti, Güneş güneydeyken yazın ufkun üzerinde kışın olduğundan 5 kat daha yüksektir.
Kışın soğuk, yazın sıcak olmasının tam da Güneş'in yazın ve kışın davranışındaki bu farklılıktan kaynaklandığını anlamak zor değildir. Sonuçta, yaz aylarında Güneş, Dünya yüzeyini kışın olduğundan çok daha uzun süre aydınlatır. Ve güneş ışınları Dünya'ya sadece ışık vermekle kalmıyor, aynı zamanda onu ısıtıyor.
Ama aynı zamanda daha yüksek değer Güneş'in ufkun üzerindeki yolunun yüksekliğinde bir fark vardır. Güneş gökyüzünde alçaktayken ışınları kalın bir tabakadan geçmek zorundadır. hava zarfı Bu sadece Güneş'in ışığını zayıflatmakla kalmıyor, aynı zamanda ışınlarının ısısını da geciktiriyor. Ayrıca bu durumda güneş ışınları dünya yüzeyine doğrudan değil, sanki üzerinde kayıyormuş gibi eğik olarak düşer. Tüm bunların sonucunda güneş az olduğunda güneş ışınları toprağı çok az ısıtır.
Güneş ufkun üzerindeyken durum tamamen farklıdır. Daha sonra güneş ışınları nispeten ince tabaka hava ve neredeyse dikey olarak dünya yüzeyine düşer. Bu sayede toprağı büyük ölçüde ısıtırlar.
Pirinç. 6. Güneş ışığının düşük ve yüksek yolu yüksek pozisyonlar Güneş
Şek. 6. Resmin sol tarafı, Güneş gökyüzünde alçaktayken bir güneş ışığı ışınının Dünya'ya nasıl düştüğünü göstermektedir. Resmin sağ tarafında Güneş gökyüzünde yüksekteyken Dünya'nın üzerine düşen ışın ışınlarını gösteriyor. İlk durumda (Güneş düşük olduğunda) aynı ışın demeti önemli ölçüde aydınlanır geniş alan Dünya yüzeyinde ikinci duruma göre daha kalın bir hava tabakası geçer. Bu nedenini açıkça ortaya koyuyor kış güneşi Zar zor ısınıyor ama yazın tam tersine çok ısınıyor.
Böylece kış soğuğunun, kışın Güneş'in ufkun üzerinde uzun süre kalmaması ve ışınlarının Dünya yüzeyini neredeyse ısıtmaması ile açıklandığını görüyoruz. Yaz aylarında ise tam tersine Güneş uzun süre ufkun üzerinde kalır ve ışınları Dünya'yı büyük ölçüde ısıtır. Bu yüzden yazın sıcak oluyor.
Güneş ana kaynakısı ve tek yıldız Bir mıknatıs gibi tüm gezegenleri, uyduları, asteroitleri, kuyruklu yıldızları ve uzayın diğer "sakinlerini" çeken güneş sistemimiz.
Güneş'ten Dünya'ya olan mesafe 149 milyon kilometreden fazladır. Genellikle astronomik birim olarak adlandırılan gezegenimizin Güneş'ten bu uzaklığıdır.
Önemli mesafesine rağmen bu yıldızın gezegenimiz üzerinde büyük etkisi var. Güneş'in Dünya'daki konumuna göre gündüz geceye dönüşür, kışın yerini yaz gelir ve manyetik fırtınalar ve en muhteşem şeyler oluşuyor auroralar. Ve en önemlisi, Güneş'in katılımı olmasaydı, oksijenin ana kaynağı olan fotosentez süreci Dünya'da mümkün olmazdı.
Yılın farklı zamanlarında Güneş'in konumu
Gezegenimiz kapalı bir yörüngede göksel bir ışık ve ısı kaynağının etrafında hareket etmektedir. Bu yol şematik olarak uzatılmış bir elips olarak gösterilebilir. Güneş elipsin merkezinde değil, biraz yanında yer almaktadır.
Dünya Güneş'e dönüşümlü olarak yaklaşır ve uzaklaşır ve tam bir yörüngesini 365 günde tamamlar. Gezegenimiz ocak ayında güneşe en yakın konumdadır. Şu anda mesafe 147 milyon km'ye düşürüldü. Dünyanın yörüngesinde Güneş'e en yakın noktaya "günberi" adı verilir.
Dünya Güneş'e ne kadar yakınsa, Güney Kutbu o kadar aydınlatılır ve güney yarımküredeki ülkelerde yaz başlar.
Temmuz ayına yaklaştıkça gezegenimiz mümkün olduğu kadar uzaklaşıyor ana yıldız Güneş sistemi. Bu dönemde mesafe 152 milyon km'den fazladır. Dünyanın yörüngesinde Güneş'e en uzak noktaya afelion denir. Dünya Güneş'e ne kadar uzaksa, daha fazla ışık ve ısı kuzey yarımküredeki ülkeler tarafından alınır. Sonra buraya yaz gelir ve örneğin Avustralya ve Genç Amerika'da kış hüküm sürer.
Güneş yılın farklı zamanlarında Dünya'yı nasıl aydınlatır?
Dünyanın Güneş Tarafından Aydınlatılması farklı zamanlar yıl doğrudan gezegenimizin belirli bir zaman dilimindeki mesafesine ve o anda Dünya'nın Güneş'e hangi "tarafına" döndüğüne bağlıdır.
Mevsimlerin değişimini etkileyen en önemli faktör dünyanın eksenidir. Güneş etrafında dönen gezegenimiz aynı zamanda kendi hayali ekseni etrafında da dönmeyi başarmaktadır. Bu eksen 23,5 derecelik bir açıyla yerleştirilmiştir. göksel cisim ve her zaman Kuzey Yıldızına doğru yönlendirildiği ortaya çıkıyor. Tam dönüş dünyanın ekseni 24 saat sürer. Eksenel dönüş aynı zamanda gece ve gündüzün değişimini de sağlar.
Bu arada, eğer bu sapma olmasaydı mevsimler birbirinin yerini almaz, sabit kalırdı. Yani bir yerlerde sürekli yaz hüküm sürecek, diğer bölgelerde sürekli bahar olacak, dünyanın üçte biri sonsuza kadar sonbahar yağmurlarıyla sulanacaktı.
Dünyanın ekvatoru her zaman Güneş'in doğrudan ışınları altındadır. Dikey olarak düşen güneş ışınları daha fazla ışık ve ısı getirir, atmosfere dağılmaz. Bu nedenle ekvatorda yer alan ülkelerin sakinleri soğuğu asla bilmezler.
Direkler küre dönüşümlü olarak kendilerini Güneş ışınlarının içinde bulurlar. Bu nedenle kutuplarda gündüz yılın yarısı, gece ise yılın yarısı sürer. Kuzey Kutbu aydınlatıldığında kuzey yarımkürede bahar başlar ve yerini yaza bırakır.
Önümüzdeki altı ay içinde tablo değişiyor. Güney Kutbu'nun Güneş'e dönük olduğu ortaya çıktı. Artık güney yarımkürede yaz başlıyor ve kuzey yarımküredeki ülkelerde kış hüküm sürüyor.
Gezegenimiz yılda iki kez güneş ışınlarının Uzak Kuzey'den kuzeye kadar yüzeyini eşit derecede aydınlattığı bir konumda bulunur. Güney Kutbu. Bu günlere ekinoks günleri denir. İlkbahar 21 Mart'ta, sonbahar ise 23 Eylül'de kutlanır.
Yılın iki gününe daha gündönümü denir. Şu anda Güneş ya ufkun üzerinde mümkün olduğu kadar yüksekte ya da mümkün olduğu kadar alçaktadır.
Kuzey yarımkürede 21 veya 22 Aralık, yılın en uzun gecesi olan kış gündönümünü kutlar. Ve 20 veya 21 Haziran'da, tam tersine, gün en uzun, gece ise en kısadır - bu, yaz gündönümünün günüdür. Güney yarımkürede ise tam tersi oluyor. Aralık ayında uzun günler, Haziran ayında ise uzun geceler yaşanır.
