День и ночь на Земле

Определения и обозначения

Земная ось — воображаемая линия, проходящая через Северный и Южный полюса Земли. Сама ось не видна, но помогает представить, вокруг чего поворачивается планета. С её помощью удобно объяснять, почему разные части Земли освещаются по очереди.

Вращение Земли вокруг своей оси — движение Земли, при котором она совершает полный оборот примерно за 24 часа. Это не движение вокруг Солнца, а поворот самой планеты. Понятие помогает понять, почему на Земле меняются день и ночь.

Сутки — промежуток времени, за который Земля делает один полный оборот вокруг своей оси. В обычном счёте сутки составляют примерно 24 часа. Это понятие нужно, чтобы измерять время и описывать повторяющуюся смену дня и ночи.

День и ночь — сменяющие друг друга части суток, возникающие из-за освещения Земли Солнцем и вращения планеты. День бывает на обращённой к Солнцу стороне, ночь — на стороне, оставшейся в тени. С этими понятиями мы описываем, какая часть суток сейчас наступила в определённом месте.

Как это устроено

Земля имеет форму, близкую к шару, поэтому солнечные лучи не могут одновременно освещать всю её поверхность. Свет падает на ту половину планеты, которая обращена к Солнцу. Другая половина закрыта от прямых солнечных лучей самой Землёй и находится в тени. Поэтому в один и тот же момент на планете есть и освещённые, и неосвещённые области.

Граница между освещённой частью и тенью условно разделяет день и ночь. Земля вращается вокруг своей оси, и места на её поверхности постепенно перемещаются относительно этой границы. Когда место поворачивается к Солнцу и попадает на освещённую сторону, там наступает день. По мере дальнейшего вращения оно оказывается в тени, и наступает ночь.

Поскольку Земля круглая, разные её участки по-разному обращены к Солнцу. В одном месте солнечные лучи падают на поверхность, а другое в это время находится на противоположной стороне планеты. Поэтому, например, в одном городе может быть день, а в другой точке Земли — ночь. Это происходит одновременно, а не потому, что Солнце по очереди освещает всю планету.

Земля вращается с запада на восток. Поэтому наблюдателю кажется, что Солнце появляется на востоке, перемещается по небосводу и скрывается на западе. На самом деле это видимое движение связано с поворотом Земли: поверхность под нами движется навстречу солнечному свету. Так возникает суточное движение Солнца, которое мы наблюдаем.

За один полный оборот Земля возвращается в прежнее положение относительно направления на Солнце, и проходит примерно 24 часа. Это время составляет сутки и задаёт повторение цикла освещения: день сменяется ночью, затем снова наступает день. Время суток в разных местах отличается, потому что они встречают солнечные лучи не одновременно. При этом реальные продолжительности дня и ночи меняются в течение года и зависят от места наблюдения.

Сравнение дня и ночи

Сравнивайте признаки в одной строке: так проще увидеть, чем отличаются день и ночь. Первые три строки описывают положение и освещение участка Земли. В последней строке указана упрощённая модель, а не обязательная для любого места и времени продолжительность.

Разбор задач

Задача 1. Где на Земле день, а где ночь?

Условие. Рассмотрите модель Земли и Солнца. Определите, где на Земле в данный момент день, а где ночь. Для ответа нужно ориентироваться не на названия стран, а на то, какая часть модели освещена солнечным светом. Сначала найдите на модели источник света.

1. Определите, откуда падают лучи: от Солнца к Земле.
2. Разделите поверхность шара на обращённую к Солнцу и противоположную стороны.
3. На обращённой стороне отметьте день, а на стороне, находящейся в тени, — ночь.

Ответ. День находится на освещённой половине Земли, ночь — на неосвещённой.

Задача 2. Может ли в Москве быть день, когда в другом месте Земли ночь?

Условие. В Москве наступил день. Нужно выяснить, может ли одновременно в другой точке планеты быть ночь, и объяснить почему. Рассуждать следует о форме Земли и распределении солнечного света. Не нужно представлять, что Солнце сразу освещает всю планету.

1. Вспомните, что Земля имеет форму, близкую к шару.
2. Установите, что Солнце освещает только обращённую к нему половину Земли.
3. Сделайте вывод: разные точки планеты могут находиться по разные стороны границы света и тени.

Ответ. Да, может: пока Москва обращена к Солнцу, другая точка может быть отвернута от него и находиться в ночи.

Задача 3. Какая часть Земли первой встретит солнечные лучи?

Условие. Земля продолжает вращаться с запада на восток. Нужно определить, восточная или западная часть поверхности первой встретит солнечные лучи. Важно не путать направление вращения планеты с видимым движением Солнца по небу. Удобно мысленно следить за участком поверхности, который поворачивается к освещённой стороне.

1. Представьте, что солнечные лучи идут к Земле с одной стороны.
2. Проследите поворот Земли с запада на восток: восточные участки оказываются обращёнными к свету раньше западных.
3. Проверьте вывод по наблюдаемому порядку: Солнце обычно появляется на востоке.

Ответ. Первой солнечные лучи встретит восточная часть поверхности.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что день и ночь возникают из-за движения Солнца вокруг Земли. Такое впечатление появляется потому, что мы видим перемещение Солнца по небу. Проверьте себя: смену освещения объясняет вращение Земли вокруг оси, а видимое движение светила — его следствие.

Ошибка — думать, что Солнце одновременно освещает всю Землю. Её легко допустить, если не учитывать шарообразную форму планеты. Представьте лучи, падающие на шар: свет получает только обращённая к источнику половина, а противоположная находится в тени.

Ошибка — путать вращение Земли вокруг оси с обращением вокруг Солнца. Оба движения существуют, поэтому их названия иногда смешивают. Для проверки спросите себя, о каком явлении идёт речь: вращение вокруг оси вызывает смену дня и ночи, а обращение вокруг Солнца связано со сменой времён года.

Ошибка — считать, что день и ночь всегда длятся ровно одинаково. В простой модели их принимают примерно за 12 часов, но в течение года их продолжительность меняется. Проверяйте, говорится ли в задаче об упрощённой модели или о конкретном месте и времени; около равноденствий день и ночь приблизительно равны.

Связь с другими темами

Чтобы понять смену дня и ночи, нужно знать, что Земля имеет форму, близкую к шару, а Солнце является источником света и тепла. Вращение планеты объясняет, почему в разных местах различается местное время; это помогает изучать часовые пояса и разницу во времени. Знание о вращении Земли пригодится и при изучении её обращения вокруг Солнца, смены времён года и движения небесных тел. Эти движения важно различать, потому что они связаны с разными явлениями.

Что запомнить

• Солнце освещает только половину Земли.
• Освещённая сторона Земли обращена к Солнцу.
• На неосвещённой стороне Земли наступает ночь.
• Смена дня и ночи происходит из-за вращения Земли вокруг своей оси.
• Земля вращается с запада на восток.
• Полный оборот Земли вокруг своей оси занимает примерно 24 часа.
• Одновременно на разных участках Земли могут быть разные части суток.