День да ночь - сутки прочь

Определения и обозначения

Сутки — промежуток времени, за который Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси. Сутки примерно равны 24 часам и включают день и ночь. Это основная единица, с которой связывают регулярную смену освещения на Земле.

Вращение Земли вокруг своей оси — движение планеты с запада на восток вокруг воображаемой линии, проходящей через Северный и Южный полюса. Ось нужна как мысленная опора для описания движения Земли. Именно вращение, а не движение Солнца вокруг Земли, объясняет смену дня и ночи.

День — часть суток, когда данная сторона Земли освещена Солнцем. В это время Солнце видно над горизонтом, если место не закрыто рельефом или облаками. Понятие дня помогает определить, какая часть суточного цикла сейчас проходит в выбранном месте.

Ночь — часть суток, когда данная сторона Земли не освещена Солнцем. Эта сторона отвернута от источника света, поэтому Солнце находится за горизонтом. Ночь не означает исчезновение или выключение Солнца: меняется положение участка Земли относительно него.

Как это устроено

Солнце кажется движущимся по небу с востока на запад, потому что Земля вращается в противоположном направлении — с запада на восток. Наблюдатель стоит на поверхности планеты и вместе с ней поворачивается. Поэтому Солнце словно появляется на востоке, проходит над горизонтом и скрывается на западе, хотя главным движением в этом явлении является вращение Земли.

Земля имеет форму, близкую к шару, и солнечные лучи освещают только обращённую к Солнцу часть её поверхности. Пока планета вращается, выбранный участок постепенно перемещается из освещённой области к её границе. После пересечения этой границы участок оказывается на теневой стороне, и там наступает ночь.

В каждый момент примерно одна половина Земли получает солнечный свет, а другая находится в тени. Поэтому в одном месте может быть день, а в другом, расположенном на противоположной стороне планеты, — ночь. Граница между освещённой и неосвещённой частями постепенно перемещается вместе с вращением Земли.

День и ночь не везде длятся одинаково долго, потому что земная ось наклонена, а Земля обращается вокруг Солнца. В течение года в одном полушарии освещённая часть суточного пути может быть длиннее, а в другом — короче. Ближе к экватору продолжительность дня и ночи меняется слабее, а ближе к полюсам различия могут быть очень большими.

Смена дня и ночи повторяется регулярно, поскольку Земля непрерывно вращается вокруг оси. Один полный оборот принимают примерно за 24 часа, а этот промежуток называют сутками. Благодаря повторяемости явления люди измеряют время суток, составляют расписания и устанавливают местное время.

Сравнение дня и ночи

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, обращён ли выбранный участок Земли к Солнцу. Затем сравните освещённость и положение Солнца над горизонтом. Все признаки в одной строке описывают одно и то же состояние места.

Разбор задач

Задача 1. Объяснить, почему, когда в Москве день, в некоторых странах может быть ночь. Нужно связать различие времени суток не с расстоянием до Солнца, а с положением городов на вращающейся Земле.

1. Представим Землю как шар, освещённый только с одной стороны. В каждый момент к Солнцу обращена одна половина поверхности.
2. Москва находится на одной части земного шара, а некоторые страны — на другой. Если Москва попала в освещённую половину, удалённый участок может находиться в тени.
3. Вращение Земли постепенно меняет положение всех мест относительно Солнца. Поэтому через некоторое время день и ночь поменяются местами.

Ответ: в Москве может быть день, а в другой стране ночь, потому что разные точки Земли одновременно находятся на освещённой и неосвещённой сторонах планеты.

Задача 2. Что происходит в пункте наблюдения через 6 часов после наступления дня, если Земля вращается непрерывно? Считаем, что день наступил на восходе Солнца и рассматриваем обычную ситуацию без полярного дня и ночи.

1. За 24 часа Земля делает полный оборот, значит за 6 часов она поворачивается примерно на четверть оборота.
2. После восхода выбранный пункт продолжает двигаться по освещённой стороне Земли. Солнце поднимается выше, а затем начинает приближаться к западному горизонту.
3. Через 6 часов после восхода в обычный день в пункте всё ещё будет день, хотя до вечера останется меньше времени. Точный момент заката зависит от времени года и места.

Ответ: через 6 часов после наступления дня в пункте обычно продолжается день; Земля за это время поворачивается примерно на 90°.

Задача 3. Сравнить продолжительность дня и ночи, например, в Москве и на экваторе летом в Северном полушарии. Требуется учесть не только вращение Земли, но и наклон её оси.

1. Летом Северное полушарие наклонено в сторону Солнца. Его северные места дольше остаются в освещённой части суточного пути.
2. Москва расположена севернее экватора, поэтому летом день там длиннее ночи. На экваторе освещённая и теневая части пути в течение года меняются мало.
3. Следовательно, в выбранный летний период день в Москве обычно длиннее, чем на экваторе, а ночь короче. Для точного сравнения нужны дата и географические координаты мест.

Ответ: летом в Москве день обычно длится дольше, чем на экваторе, из-за наклона земной оси и положения Москвы в Северном полушарии.

Типичные ошибки

Считать, что Солнце вращается вокруг Земли за сутки. Так думают из-за его видимого движения по небу. Проверка: вспомните, что наблюдатель сам находится на вращающейся Земле.

Путать вращение Земли вокруг оси с обращением вокруг Солнца. Это разные движения: первое вызывает смену дня и ночи, а второе вместе с наклоном оси связано со сменой времён года. Проверка: спросите себя, какое движение завершается примерно за 24 часа.

Думать, что ночь наступает потому, что Солнце гаснет. Солнце продолжает светить, но данный участок Земли поворачивается от него. Проверка: представьте мяч и лампу — в тени оказывается часть мяча, а не источник света.

Считать день и ночь всегда одинаковыми по длительности. Такое приближение подходит не для всех мест и дат, поскольку наклон оси меняет освещённость полушарий. Проверка: сравните продолжительность дня летом и зимой в умеренных широтах.

Связь с другими темами

До изучения темы нужны представления о форме Земли, сторонах горизонта, освещённости и движении. Дальше эти знания помогут понять вращение и обращение Земли, смену времён года и устройство часовых поясов. В быту тема нужна для определения времени суток, составления расписаний и объяснения разницы во времени между странами.

Что запомнить

• Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток.
• Один полный оборот Земли вокруг оси занимает примерно 24 часа.
• Сутки состоят из дня и ночи.
• День бывает на освещённой Солнцем стороне Земли.
• Ночь бывает на стороне Земли, отвернутой от Солнца.
• Смена дня и ночи происходит из-за вращения Земли.
• Одновременно на разных участках Земли могут быть разные части суток.