Времена года

Определения и обозначения

Времена года — четыре периода годового цикла, различающиеся продолжительностью дня, высотой Солнца и природными условиями. Это понятие помогает описывать закономерные изменения в природе на протяжении года. По нему можно сравнивать, например, зимнее и летнее освещение.

Годовое движение Земли — движение нашей планеты вокруг Солнца, которое вместе с наклоном земной оси связано со сменой сезонов. Полный оборот занимает год. Понятие помогает понять, почему условия освещения постепенно меняются и цикл повторяется.

Наклон земной оси — постоянный наклон оси, вокруг которой вращается Земля, относительно плоскости её движения вокруг Солнца. Поэтому при движении по орбите полушария оказываются обращены к Солнцу по-разному. Без этого наклона объяснить обычную смену сезонов было бы нельзя.

Равноденствие и солнцестояние — моменты годового цикла, связанные соответственно с примерно равной продолжительностью дня и ночи и с самым длинным или коротким днём. Равноденствия отмечают промежуточные положения между сезонами. Солнцестояния показывают крайние значения длины светового дня.

Как это устроено

Смена времён года связана не с тем, что Земля то приближается к Солнцу, то удаляется от него, а с наклоном её оси и годовым движением. Ось сохраняет направление наклона, пока Земля проходит разные участки своей орбиты. Поэтому в разные части года солнечный свет по-разному распределяется между полушариями. Это меняет освещённость и нагрев поверхности.

Когда полушарие наклонено к Солнцу, солнечные лучи падают на его поверхность более прямо. При таком падении энергия распределяется на меньшей площади, поэтому поверхность нагревается сильнее. Светлое время суток также длится дольше, и за день поступает больше солнечного тепла. В этом полушарии наступает лето.

Когда полушарие наклонено от Солнца, лучи падают более косо и их энергия распределяется по большей площади. Солнце поднимается над горизонтом ниже, а день становится короче. Поверхность получает меньше тепла и не успевает прогреться так сильно. Так формируются зимние условия.

Из-за наклона оси Северное и Южное полушария в одно и то же время ориентированы относительно Солнца противоположным образом. Если Северное полушарие наклонено к нему, Южное наклонено от него. Значит, в первом лето, а во втором зима; через половину годового цикла условия меняются. Поэтому одинаковый сезон не устанавливается одновременно на всей Земле.

Весна и осень занимают промежуточное положение между летом и зимой. По мере движения Земли освещённость полушария меняется, и день постепенно становится длиннее или короче. Равноденствия помогают описать моменты, когда день и ночь почти равны. Солнцестояния обозначают периоды самого длинного и самого короткого дня, после которых направление изменения длины дня меняется.

Как меняются условия в течение года в Северном полушарии

Сопоставляй в таблице сразу три признака: наклон полушария, длину дня и высоту Солнца. Они связаны между собой и помогают объяснить изменения в природе. Сезонные явления могут наступать в разные сроки в разных местах, поэтому таблица показывает общую картину для Северного полушария.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему зимой в Северном полушарии день короче, чем летом.

Нужно связать длину дня с положением Северного полушария относительно Солнца. Речь не о суточном вращении Земли как причине смены сезона, а о том, сколько времени освещённое полушарие обращено к Солнцу. Рассуждение можно провести последовательно.

1. Зимой Северное полушарие наклонено от Солнца. Поэтому Солнце проходит по небу ниже и светлая часть суток длится меньше.
2. Летом Северное полушарие наклонено к Солнцу. Солнце поднимается выше над горизонтом и дольше остаётся над ним.
3. Сравниваем продолжительность освещения в этих двух положениях. Зимой освещённое полушарие обращено к Солнцу меньше времени, чем летом.

Ответ: зимой день короче, потому что Северное полушарие наклонено от Солнца, и Солнце находится над горизонтом меньше времени.

Задача 2. В Северном полушарии наступило лето. Какое время года в это время в Южном полушарии и почему?

Чтобы определить сезон, нужно сравнить наклон обоих полушарий, а не переносить название сезона с одного на другое. Полушария расположены по разные стороны от экватора, и при наклоне земной оси одно обращается к Солнцу, а другое — от него. Значит, условия освещения у них противоположны.

1. Летом Северное полушарие наклонено к Солнцу. Оно получает больше света и тепла, а день там длиннее.
2. В тот же период Южное полушарие наклонено от Солнца. Его лучи падают более косо, и день короче.
3. Сравниваем признаки сезонов: для Южного полушария они соответствуют зиме, а не лету.

Ответ: в Южном полушарии в это время зима, потому что оно наклонено от Солнца, тогда как Северное полушарие наклонено к нему.

Задача 3. Ученик утверждает, что лето наступает, потому что Земля в это время ближе к Солнцу. Объясните, почему это неверно, и назовите причину смены сезонов.

В утверждении перепутаны расстояние до Солнца и освещённость полушария. Если бы близость Земли была главной причиной, сезоны в обоих полушариях наступали бы одновременно. Но летом в одном полушарии в другом бывает зима, поэтому надо учитывать наклон оси.

1. Проверяем утверждение по полушариям: сезоны в Северном и Южном полушариях противоположны. Значит, близость всей Земли к Солнцу не объясняет эту разницу.
2. Учитываем, что земная ось наклонена и сохраняет направление наклона при движении Земли вокруг Солнца. Из-за этого полушария получают разное количество света.
3. Когда полушарие наклонено к Солнцу, лучи падают прямее и день длиннее. Поверхность получает больше тепла, поэтому наступает лето.

Ответ: лето наступает не потому, что Земля ближе к Солнцу, а из-за наклона земной оси при годовом движении Земли. Этот наклон меняет угол падения солнечных лучей и продолжительность дня в полушариях.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что времена года меняются из-за приближения Земли к Солнцу. Такое объяснение кажется понятным: близость часто связывают с теплом, однако оно не объясняет, почему сезоны в полушариях противоположны. Проверь себя: если бы решающим было расстояние всей Земли до Солнца, в обоих полушариях одновременно было бы одно и то же время года. Главная причина — наклон земной оси при годовом движении Земли.

Ошибка: путать вращение Земли вокруг своей оси со сменой времён года. Вращение действительно регулярно меняет освещённую сторону планеты, поэтому иногда его ошибочно связывают со всеми периодическими явлениями. Проверь себя вопросом: что происходит за сутки? Вращение вокруг оси вызывает смену дня и ночи, а сезоны связаны с годовым движением и наклоном оси.

Ошибка: думать, что в обоих полушариях одновременно одно и то же время года. Это предположение легко возникает, если представлять Землю как одно целое и не учитывать положение полушарий. Проверь, какое полушарие наклонено к Солнцу: второе в это же время наклонено от него. Поэтому сезоны противоположны.

Ошибка: считать, что летом Солнце становится ближе к Земле. На первый взгляд это объясняет потепление, но сезонный нагрев зависит прежде всего от освещения. Проверь себя по двум признакам: летом день длиннее, а лучи падают прямее. Именно угол падения лучей и длительность освещения объясняют, почему поверхность получает больше тепла.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в сезонах, нужно знать, что Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца. Наблюдения за высотой Солнца, длиной дня и изменениями в жизни растений и животных помогают увидеть сезонные закономерности. Годовой цикл пригодится при изучении климата и природных зон, потому что освещение влияет на условия жизни в разных местах. Он также помогает понимать календарь и последовательность сезонных событий.

Что запомнить

• Времена года сменяются в течение года.
• Наклон земной оси вместе с годовым движением Земли объясняет смену сезонов.
• При наклоне полушария к Солнцу день длиннее, а солнечные лучи падают прямее.
• В Северном и Южном полушариях времена года противоположны.
• Вращение Земли вокруг оси вызывает смену дня и ночи, а не времён года.