Движение Земли вокруг Солнца

Земля вращается вокруг Солнца по эллипсоидальной орбите, близкой к окружности. Если принять орбиту Земли за окружность то ее радиус (среднее расстояние Земли до Солнца) будет равен 149,6 млн. км. Но Солнце находится не в центре этой окружности, а немного смещено, отчего орбита Земли приобретает форму эллипса, а Солнце находится в одном из его фокусов. Наиболее близкая к Солнцу точка эллипсоидальной орбиты Земли, называемая перигелий, находится от него на расстоянии около 147 млн. км и приходится на начало января. Наиболее удаленная от Солнца точка земной орбиты, называемая афелий, приходится на начало июля и располагается на расстоянии около 152 млн. км. Движение Земли по орбите осуществляется в том же направлении, что и вращение ее вокруг своей оси. Средняя скорость Земли по орбите около 30 км/с, а период ее обращения в среднем составляет 365,242 суток, т.е. 365 суток 5 часов 48 минут 28,8 секунд. Время полного обращения Земли вокруг Солнца образует большую временнýю единицу, называемую годом.

Ось вращения двигающейся по орбите Земли находится в пространстве почти в неизменном положении, то есть все время наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. Если бы ось вращения была перпендикулярна плоскости орбиты, то светораздельная линия[1] проходила бы все время через оба полюса. Светораздельная линия – линия на поверхности планеты, разделяющая освещенную ее часть от неосвещенной. В этом случае угол падения солнечных лучей в полдень изменялся бы от 90° на экваторе до 0° на полюсах, и оба полушария как Северное, так и Южное постоянно получали бы одинаковое количество тепла.

На самом деле из-за наклона оси вращения Земли и движения ее вокруг Солнца такого не происходит. Двигаясь по своей орбите с постоянным углом наклона оси вращения, Земля оказывается то в положении, когда Северное полушарие получает большее количества солнечного тепла, чем Южное, то наоборот. Следствием этого является смена времен года. Только два раза в году Земля оказывается, по отношению к Солнцу в таком положении, когда оба ее полушария получают одинаковое количество тепла, то есть когда светораздельная линия проходит именно через оба полюса, совпадая с направлением меридианов. В эти дни на всех параллелях Земли день равен ночи, то есть и день, и ночь длятся ровно по 12 часов, а на экваторе Солнце стоит в полдень точно над головой (в зените) и его лучи падают здесь перпендикулярно земной поверхности. Один раз это происходит весной 21 марта, и этот день называют днем весеннего равноденствия, а второй раз – осенью 23 сентября в день осеннего равноденствия. 21 марта считается началом астрономической весны в Северном полушарии, а 23 сентября – началом астрономической осени в этом же полушарии. В Южном полушарии соответственно наоборот.

Северное полушарие получает большее количество тепла тогда, когда земная ось вращения наклонена в сторону Солнца своим северным концом, то есть с 22 марта по 22 сентября. Соответственно в это время Южное полушарие получает меньшее количество тепла. Максимум тепла Северное полушарие получает 22 июня, считающееся началом астрономического лета. Такое положение Земли на орбите получило название день летнего солнцестояния. В эти сутки продолжительность дня в Северном полушарии наибольшая, а ночь самая короткая в году, а в Южном полушарии - наоборот. В день летнего солнцестояния Солнце стоит в зените (над головой) на параллели 23,5°с.ш. Выше этой широты солнечные лучи отвесно (перпендикулярно) никогда не падают. Параллель 23,5°с.ш. получила название северный тропик. Кроме этого, в день летнего солнцестояния светораздельная линия проходит через обе (северную и южную) параллели 66,5°. В Северном полушарии ниже этой широты наблюдается смена дня и ночи, а выше ее целые сутки длится полярный день, то есть поверхность Земли выше параллели 66,5° в течение суток постоянно освещена Солнцем. Эта граница получила название северный полярный круг. Понятно, что на северном полярном круге полярный день длится только одни сутки, а с удалением от него к полюсу полярный день становится длиннее. На полюсе полярный день длится полгода.

Когда земная ось вращения наклонена в сторону Солнца своим южным концом, то максимум солнечного тепла получает Южное полушарие, а Северное – сравнительно меньшее его количество. Положение Земли на орбите, когда Северное полушарие получает минимум тепла, приходится на 22 декабря, считающееся началом астрономической зимы. Оно называется днем зимнего солнцестояния. В этот день Солнце стоит в зените на параллели 23,5° ю.ш., получившей название южный тропик. По параллели 66,5° с.ш. проходит светораздельная линия, выше которой наблюдается полярная ночь. На северном полярном круге полярная ночь, как и полярный день, длится одни сутки, но при движении к полюсу она удлиняется. А по параллели 66,5° ю.ш. проходит граница полярного дня Южного полушария, получившая название южный полярный круг. Распределение полярной ночи и полярного дня за южным полярным кругом такое же, как и за северным полярным кругом, но противоположно по времени года.

Географическим следствием движения Земли вокруг Солнца является постоянная смена времен года, создающая в природе сезонную ритмику, которая проявляется в изменении по сезонам года климатических, гидрологических и биологических характеристик (температуры, осадков, влажности, испарения, стока, водного режима, фаз развития организмов и т.д.).

Вопросы для самоконтроля.

1. Какую форму имеет орбита Земли?
2. Что такое перигелий?
3. Что такое афелий?
4. Под каким углом наклонена ось вращения Земли к ее орбите?
5. Что такое светораздельная линия?
6. Что такое равноденствие?
7. Когда происходит день весеннего и осеннего равноденствия?
8. Когда в Северном полушарии происходит день летнего солнцестояния и почему?
9. Когда в Северном полушарии происходит день зимнего солнцестояния и почему?
10. С каким явлением связано проведение на земном шаре северного и южного тропика?
11. С каким явлением связано проведение на земном шаре северного и южного полярного круга?
12. Каковы географические следствия движения Земли вокруг Солнца?
13. Сколько длится полярный день и полярная ночь на полюсах?

Пояса освещенности

Солнце по отношению к Земле является внешним постоянно действующим источником энергии. Благодаря солнечной энергии осуществляются почти все процессы, протекающие на Земле. Именно она обеспечивает существование на ней жизни. Но в результате наклона оси вращения и движения вокруг Солнца происходит неравномерное, но закономерное распределение по Земле солнечной энергии. Наибольшее ее количество получает экваториальная часть Земли, наименьшее – полярные области. Таким образом, возникает важная географическая закономерность в распределении солнечного света на Земле, которая выражается в существовании на ней 5 поясов освещенности, отличающихся друг от друга высотой стояния полуденного Солнца, продолжительностью дня и ночи, количеством получаемого от Солнца тепла. Границами этих поясов служат тропики и полярные круги.

Экваториальный (тропический) пояс освещенности занимает территорию между северным и южным тропиками. Его характерные особенности: в его пределах на каждой широте два раза в год Солнце находится в зените, то есть получает максимальное на Земле и почти постоянное в течение года количество солнечной энергии, в результате чего сезонность здесь плохо выражена; расположение в центре пояса экватора, где день всегда равен ночи, определяет в его пределах на протяжении года незначительные изменения в их продолжительности.

Северный и южный умеренные пояса освещенности располагаются между соответственными тропиками и полярными кругами. Характерными особенностями этих поясов являются: Солнце в зените здесь никогда не наблюдается; обязательная смена дня и ночи, и неравномерность в течение года их продолжительности; сезонность хорошо выражена.

Северный и южный полярные пояса освещенности ограничиваются полярными кругами. Отличительной чертой является наличие в их пределах полярных дней и полярных ночей, длящихся от одних суток на полярных кругах до полугода на полюсах.

Пояса освещенности имеют важное географическое значение, поскольку они определяют географическую зональность.

Вопросы для самоконтроля.

1. Перечислите пояса освещенности?

2. Каковы характерные особенности каждого из поясов освещенности?

3. Что служат границами поясов освещенности?