Почему у нас есть сезоны

Земля находится ближе всего к Солнцу в начале января, как раз в середине северной зимы. Так что расстояние не может быть тем, что делает лето жарким. Настоящая причина - наклон около 23 градусов, и это меняет все.

Времена года приходят от наклона, а не от расстояния.

Посмотри.

Сначала угадайте: в каком месяце Земля находится ближе всего к Солнцу?

В начале января, в разгар северной зимы. Так что расстояние не может быть тем, что делает лето.

Многие люди думают, что лето наступает тогда, когда Земля ближе к Солнцу. Это неправда. Земля находится ближе всего к Солнцу в начале January, когда наступает зима в Европе, Северной Америке и большей части Азии.

Реальная причина в том, что Земля наклонная. Его ось вращения наклонена примерно на 23,4 градуса. Ось остаётся в одном и том же направлении в пространстве (в сторону Полярной звезды) весь год. Итак:

• В июне северная половина Земли наклоняется к Солнцу. Дни длинные, солнце поднимается высоко, а на севере лето. На юге зима.
• В декабре все наоборот.
• В марте и сентябре ни одна из половин не наклонена к Солнцу. День и ночь почти везде одинаковы. Это равноденствия.

Попробуйте сезоны Explorer выше. Переместите дату и широту и посмотрите, как изменяются две вещи: насколько высоко поднимается Солнце в полдень и сколько часов дневного света.

Понимаю

Два эффекта делают лето теплым:

1. Высота Солнца. Когда Солнце находится высоко, его свет попадает на землю более напрямую и каждый квадратный метр получает больше энергии. Когда он низок, тот же луч распространяется на большую площадь.
2. Продолжительность дня. Больше часов солнечного света означает больше времени, чтобы нагреться и меньше ночи, чтобы остыть.

Положение Солнца к северу или югу от экватора называется его склонением. Она колеблется между +23,44° (июньское солнцестояние) и −23,44° (декабрянское солнцестояние) и пересекает 0° при равноденствиях.

В полдень высота Солнца над горизонтом составляет:

полдень высота = 90° − |широта − склонение|

Для Лондона (51,5° северной широты) в июне: 90 − |51,5 − 23,44| = 61,9°. В декабре: 90 − |51,5 + 23,44| = 15,1°. Это огромная разница в том, насколько сильно солнечный свет нагревает землю.

Вблизи полюсов происходит что-то более странное. К северу от полярного круга (66,56° с.ш.) есть по крайней мере один день в году, когда Солнце никогда не заходит и один день, когда оно никогда не восходит.

Мастер

Длительность дневного света определяется по часовому углу H₀ заката, где центр Солнца встречает плоский горизонт:

cos H₀ = −tan φ · tan δ,   дневной свет = 2H₀ / 15 часов

с широтой φ и склонением δ, H₀ в градусах. Если −tan φ · tan δ ≤ −1, Солнце никогда не заходит; если оно ≥ 1, то оно никогда не восходит. На экваторе (φ = 0) формула даёт 12 часов на каждый день года.

Это геометрический день. Реальный дневной свет на несколько минут длиннее, потому что атмосфера изгибает свет над горизонтом (преломление, около 0,57°) и потому что восход определяется верхним краем Солнца, а не его центром (около 0,27°). В официальных таблицах восхода солнца используется −0,833° вместо 0°.

Само склонение происходит от эклиптической долготы Солнца λ и наклонения Земли ε: sin δ = sin ε · sin λ. Инструмент использует американский Приблизительная формула морской обсерватории для λ, с точностью около 0,01° в этом столетии.

Эффект расстояния реальный, но небольшой. Между перигелием (147,1 млн км) и афелием (152,1 млн км) солнечный свет, достигающий Земли, меняется на (152,1/147,1)² ≈ 1,069, около 7 %. Наклон изменяет среднесуточное количество солнечного света на квадратный метр в Лондоне на коэффициент синус 61,9° / синус 15,1° ≈ 3,4, а продолжительность дня более чем в два раза.