Смена времен года как происходит: красота мира в каждом кадре

Разное
— alexxlab

Содержание

Смена времен года

Смена времен года — вечное и неизменное явление природы. Причина его заключается в движении Земли вокруг Солнца.

Путь, по которому в космическом пространстве движется земной шар, имеет форму вытянутого круга — эллипса. Солнце находится не в центре этого эллипса, а в одном из его фокусов. Поэтому на протяжении года расстояние от Солнца до Земли периодически меняется: от 147,1 млн. км (в начале января) до 152,1 млн. км (в начале июля). Переход от тёплого времени года (весна, лето) к холодному (осень, зима) происходит вовсе не потому, что Земля то приближается к Солнцу, то удаляется от него. 

Истинная причина смены времен года — это наклон земной оси. Ось вращения, воображаемая линия, соединяющая северный и южный полюса Земли, не перпендикулярна плоскости земной орбиты, по которой она движется вокруг Солнца. И отклонение оси от перпендикуляра составляет 23,5°. Ось направлена на север в точку среди звезд возле Полярной звезды. (На самом деле, ось медленно меняет свое направление и со временем будет указывать не на Полярную, а на другую звезду.

)

Лето приходит в Северное полушарие, когда ось, направленная через Северный полюс вверх, указывает примерно в сторону Солнца. В этой ситуации Солнце в полдень находится выше над горизонтом, чем во все остальные сезоны года, поэтому оно лучше освещает Северное полушарие и дает больше тепла. В это же самое время ось, проходящая вниз через Южный полюс, направлена от Солнца, поэтому Солнце в полдень находится ниже над горизонтом, чем в любое другое время года, и хуже освещает Южное полушарие. В это время в Австралии наступает зима.

Летом светлого времени суток больше, чем зимой, потому что Солнце находится выше над горизонтом. Поэтому ему требуется больше времени, чтобы сначала подняться на эту высоту, а потом — спуститься. И, поскольку день длится дольше, в это время года теплее.

По мере того как Земля движется по орбите вокруг Солнца, кажется, что Солнце перемещается по небу по некой окружности, которая называется эклиптикой. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости экватора точно под таким же углом, как ось Земли — 23,5°.  

Равноденствие — момент пересечения небесного экватора центром видимого солнечного диска. Весеннее равноденствие наступает, когда Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное и обычно происходит около 21 марта. Осеннее равноденствие бывает около 23 сентября. Вблизи равноденствия продолжительность дня в средних широтах примерно равна продолжительности ночи.

Когда Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное, т. е. пересекает небесный экватор «снизу вверх», наступает первый день весны, который называется днем весеннего равноденствия. Он приходится на 20–21 марта. В Южном полушарии Земли наступает астрономическая осень, а в Северном — астрономическая весна. Вблизи равноденствия продолжительность дня в средних широтах примерно равна продолжительности ночи.

Когда Солнце достигает самой высокой (северной) точки на эклиптике, это день летнего солнцестояния. Приходится примерно на 21–22 июня. С этого дня в Северном полушарии начинается астрономическое лето, а в Южном — астрономическая зима.

Когда Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное, т. е. пересекает небесный экватор «сверху вниз», это начало осени, день осеннего равноденствия. Обычно он приходится примерно на 23 сентября. В Южном полушарии Земли наступает астрономическая весна, а в Северном — астрономическая осень.

Когда Солнце достигает самой нижней (южной) точки на эклиптике, это день 

зимнего солнцестояния. Приходится примерно на 21–22 декабря. С этого дня в Северном полушарии начинается астрономическая зима, а в Южном — астрономическое лето.

Источник

     

Движение Земли и смена времен года

Перемещаясь в космическом пространстве, Земля совершает четыре вида движения. Она вращается вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики. Один такой оборот, называемый галактическим годом, наша планета вместе с Солнечной системой совершает за 280 млн лет.

Влияние этого движения на процессы, происходящие на Земле, пока не изучено. Земля вращается вокруг Солнца со скоростью приблизительно 30 км/с по орбите, имеющей форму эллипса, на среднем расстоянии от светила 150 млн. км. Если представить невероятное, что Солнце вдруг перестанет притягивать Землю, то наша планета умчится в космос со скоростью 30 км/с.

Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 365, 24 суток. Это время называется звёздным годом.

Земная ось постоянно наклонена к плоскости орбиты, по которой происходит движение планеты, под углом 66°33`22″. Ось не меняет своего положения при движении Земли, поэтому в течение года разные участки земной поверхности получают неодинаковое количество света и тепла. Наклон земной оси и обращение Земли вокруг Солнца являются причиной смены времён года.

Земля вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот за 23 часа 56 минут и 4,1 секунды — звёздные сутки. Благодаря этому движению на планете происходит смена дня и ночи.

Вместе со своим естественным спутником — Луной, масса которой соизмерима с массой нашей планеты, Земля вращается вокруг общего с Луной центра масс, совершая один оборот за 27 суток и 8 часов. Земля и Луна считаются двойной планетой. В Солнечной системе только Плутон имеет спутник — Харон, масса которого соизмерима с массой этой планеты. У большинства планет Солнечной системы по нескольку спутников, и их массы намного меньше масс самих планет.

Смена времен года

С июня по август Земля находится в таком положении относительно Солнца, что Северное полушарие освещается больше и получает большее количество тепла. В это время земная ось наклонена северным концом к Солнцу и в Северном полушарии лето. 22 июня — в день летнего солнцестояния — Солнце стоит в зените над Северным тропиком. В Южном полушарии с июня по август — зима, потому что южный конец земной оси отклонён от Солнца. Южное полушарие как будто отвернулось от светила и поэтому получает меньше тепла и света. За Южным полярным кругом в это время стоит полярная ночь.

Земля постоянно движется по своей орбите вокруг Солнца. 23 сентября, в день осеннего равноденствия, Солнце стоит в зените над экватором, в Северном полушарии в это время осень, а в Южном — весна.

Оба полушария освещены равномерно, и к ним поступает одинаковое количество тепла.

К декабрю Земля оказывается с другой стороны от Солнца — на противоположной стороне своей орбиты. Теперь полушария словно меняются местами: южный конец земной оси обращен к Солнцу и в Южном полушарии лето. 22 декабря, в день зимнего солнцестояния, Солнце стоит в зените над Южным тропиком.

В день весеннего равноденствия — 20-21 марта Солнце снова стоит в зените над экватором, день равен ночи и полушария равномерно освещаются и нагреваются. Затем дни в Северном полушарии начинают удлиняться, а в Южном становиться короче.

Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях: Поиск по сайту:

Почему на Земле происходит смена времен года: механизм и причины

Причиной, почему на Земле происходит смена времен года, является наличие угла наклона относительно оси. Из-за него к источнику тепла полушария приближаются по очереди во время вращения планеты вокруг Солнца. На получающей большую часть тепла половине небесного тела наступает лето, а другая в этот период прогревается в 3 раза слабее, что приводит к наступлению зимы.

Из-за наклона оси вращения планеты, её Северное и Южное полушария по очереди приближаются к Солнцу. Чем ближе к Солнцу — тем теплее. Credit: NASA/JPL-Caltech/ quibbll.com.

Почему происходит смена времен года

В древности люди объясняли перемену сезонов года с помощью мифологии. Лишь в эпоху Возрождения было доказано, что планета имеет форму шара, вращается вокруг Солнца. Тогда предложенная религиями версия была опровергнута.

При перемещении по орбите Земля то приближается к Солнцу, то отдаляется от небесного светила. Расстояние между телами варьируется от 147,1 до 152,1 млн км. При этом в начале июня Земля максимально отдаляется, а в начале января приближается к звезде. Движением вокруг небесного светила не объясняется смена сезонов года. Этот факт не знают многие взрослые люди.

Зима и лето сменяются из-за того, что планета прогревается неравномерно. Поскольку угол наклона оси по отношению к Солнцу составляет 23°, на одно полушарие солнечные лучи попадают под прямым углом, а на второе — под острым. Во время оборота лучше освещается то один участок, то другой из-за перемены положения относительно Солнца. Одно полушарие получает большую часть тепла. Там наступают летние дни. При этом на противоположное приходят зимние холода.

На экваторе, куда всегда попадают прямые солнечные лучи, смена сезонов происходит мягче, снега и отрицательных температур там не бывает. Чем дальше климатический пояс располагается от экватора, тем сильнее изменения в погодных условиях.

Если бы угол наклона отсутствовал, Земля круглый год прогревалась с одинаковой силой. Времена года в подобной ситуации не возникли бы. На экваторе установилось бы постоянное лето, а по мере удаления от него погода постепенно была бы все более холодной.

Постоянными были бы погодные условия и при отсутствии перемещения по орбите. В подобной ситуации одно полушарие постоянно освещалось бы лучше другого, там наблюдалось бы вечное лето. На противоположной части планеты всегда было бы холодно.

Ознакомиться с механизмом смены сезонов можно на схеме.

Механизм смены времен года с пояснениями. Credit: artlebedev.ru.

Календарные времена года

Год делится на 4 сезона:

  • зиму;
  • осень;
  • весну;
  • лето.

Зимой световые дни укорачиваются, температура снижается. Количество осадков может увеличиться. В большей части регионов России выпадает снег, наблюдается отрицательная температура. В районах с более мягким климатом похолодание не такое сильное, возможны затяжные дожди, ливни.

Осень и весна представляют собой переходные состояния между летом и зимой. Погодные условия в эти периоды постепенно изменяются. Весной постепенно теплеет, а осенью, наоборот, холодает. Меняется и характер осадков. В весенние месяцы световые дни становятся длиннее, в осенние их продолжительность снижается.

Летом длина светового дня наибольшая. Увеличивается и температура воздуха. В расположенных неподалеку от полюсов областях темные ночи могут совсем отсутствовать. Там светло круглые сутки. Снег летом идет лишь на приближенных к полюсам территориях. На южном полушарии летом теплее, поскольку планета в этот период приближается к Солнцу.

Каждый сезон занимает 3 месяца. Когда они завершаются, происходит перемена времен года.

Чем выше Солнце стоит над горизонтом, тем более приходится солнечного тепла на одну и туже площадь поверхности Земли. Credit: artlebedev.ru/quibbll.com.

Астрономические времена года

Началом астрономических времен года считают дни, в которые центр Солнца проходит через точки солнцестояний либо равноденствий. Всего их 4, как и календарных сезона.

Астрономическое лето длится от летнего солнцестояния (21 июня) до осеннего равноденствия (23 сентября). Оно занимает 93 дня 14 часов и 24 минуты.

Затем наступает осень, продолжающаяся до 22 декабря — даты зимнего солнцестояния. Длится она 89 дней 18 часов и 42 минуты.

После следует длящаяся до весеннего равноденствия (21 марта) зима. Длина этого сезона равняется 89 дням и 30 минутам.

Весна завершается днем солнцестояния летом. Продолжительность ее равна 92 дням 20 часам и 12 минутам.

Со дня весеннего равноденствия времена года по полушариям меняются. Credit: artlebedev.ru.

Периоды равноденствий

Равноденствиями называют периоды, когда продолжительность светового дня примерно равна длительности ночи. Каждый год таких суток 2. Весной равноденствие приходится на 20-21 марта, а осенью — на 22-23 сентября.

Солнцестояниями называют сутки, на которые приходятся самые длинные световой день и световая ночь.

Климатические времена года

Из-за физических свойств жидкости и почвы климатические сезоны сменяются позднее астрономических и не совпадают с календарными. Длительность задержек зависит от климатического пояса. Чем дальше от экватора, тем сильнее различаются лето с зимой.

На экваторе и вблизи от него лето и зима характеризуются большим количеством осадков, затяжными дождями. Весной и осенью влажность снижается, ливни пропадают. Температура около экватора всегда высокая. Здесь никогда не выпадает снег.

В тропиках зимние месяцы дождливые, а летние — жаркие и засушливые. В пустынях дожди даже зимой идут нечасто. Круглый год температура здесь выше 0°С.

В умеренном поясе возможны различные варианты для сезонов. Объясняют это близостью океана, теплых либо холодных течений. В Европе условия мягче, чем в Сибири, из-за близости Гольфстрима. Не опускается температура слишком низко и в Соединенных Штатах Америки.

В умеренно-континентальном климатическом поясе большая часть влаги приходится на лето. Зима сухая и холодная. В океаническом — дожди и снег отмечаются чаще зимой и осенью, а летом и весной количество осадков уменьшается. Муссонный климат, характерный для Дальнего Востока, отличается выпадением обильных дождей летом при почти полном отсутствии осадков зимой.

Для арктического и субарктического климатических поясов характерна перемена полярных дня и ночи. Большую часть времени солнечные лучи не попадают на эту местность, из-за чего здесь темно круглые сутки. Наблюдается вечная мерзлота. Даже летом температура не поднимается высоко, земля не прогревается. Сезонные колебания осадков выражены слабо.

Топ заблуждений об астрономии. 1. Смена времён года

Первое заблуждение можно было бы счесть совершенно детским, однако печальная ирония в том, что сейчас я всё чаще слышу его пересказ совсем даже не из детских уст. Вплоть до того, что в одной передаче некая учительница даже хвасталась тем, что «все дети в их школе очень много знают, в том числе о смене времён года». Причину которой она и озвучивала:

Времена года сменяются потому, что Земля движется по эллиптической орбите, поэтому иногда она находится дальше от Солнца, а иногда ближе.

Тиражирование этого заблуждения уже походит на эпидемию. Даже в мультиках про географию для детей временами называют именно этот вариант. Прокрался он и на некоторые с виду серьёзные сайты.

Итак, смена времён года происходит благодаря двум факторам: во-первых, это движение Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите, во-вторых, это [тут типа спойлер]. Не будь одного из этих двух факторов — на Земле никогда не сменялись бы времена года.

Правда, тут хотя бы назван «второй фактор», хотя и ошибочно сказано, будто бы «не будь одного из них, времена года бы не сменялись.

Однако нет, друзья мои, «второго фактора» вполне хватило бы для означенной смены.

О чём, впрочем, можно было бы догадаться, если бы самую малость вспомнить некоторые нюансы этих самых времён года. Так, в частности, когда в Северном полушарии зима, в Южном — лето. И если бы объяснение про эллиптическую орбиту было бы верным, то из этого бы следовало, что эти два полушария то ли летают по разным орбитам, то ли по одной, но с большим отрывом друг от друга. В общем, с целостностью Земли явно что-то было бы не в порядке.

На том же сайте, кстати, можно прочитать, что

конечно, и в Южной Африке бывает зима и выпадает снег, но зима в ЮАР и в Австралии намного теплее, чем зима в России на полуострове Ямал или на архипелаге Новая Гвинея.

Но вообще-то в Южной Африке зима теплее потому, что полуостров Ямал находится примерно на 70° северной широты, а Южная Африка — на 30° южной. Если же мы бы взяли что-то относительно симметричное — например, Южную Африку и Израиль (30° южной против 30° северной), то о «намного теплее» у нас речь бы не шла.


 

Конечно, температура определяется не только широтой, но ещё и близостью к морю или горам, наличием тёплых или холодных течений и так далее (в частности, в Южной Африке гораздо более ощутимо скачет температура), но в этом случае видно, что при симметричном расположении и графики температур симметричны.

Иными словами, «первый фактор» тут явно не главный.

Да, эллиптичность орбиты, правда, оказывает некоторое влияние на климат, но дело тут вовсе не в удалённости от Солнца — она-то совсем небольшая. Удалённость в перигелии (в самой ближней к Солнцу точке орбиты) отличается от удалённости в афелии (самой дальней точке) всего на 3%. Этого слишком мало, чтобы обусловить большую разницу температур на симметричных широтах.

И, самое главное, как уже намекалось выше, если бы мы имели дело только с этим фактором, то зима и лето наступали бы на всей планете сразу.

В общем, эллиптичность орбиты приводит лишь к тому, что зима в Южном полушарии на два—три дня короче, чем в Северном, а лето, напротив, длиннее.

Реально же основной вклад в смену времён года вносит то самое, с чем радикально ошиблись в мультике, нарисовав Землю без наклона к её орбите. А она ведь на самом деле наклонена: на 23,44°.

Благодаря этому наклону часть года Земля преимущественно повёрнута к Солнцу своим Северным полушарием, а другую часть — Южным.


 

Это приводит, во-первых, к большей продолжительности дня, а во-вторых, к большему углу подъёма Солнца над поверхностью земли в одно и то же время суток.

Где-то на севере Норвегии солнце в полдень летом выглядит, примерно, как на правой картинке, а зимой — как на левой.

В результате этих двух эффектов земля и атмосфера летом прогреваются ощутимо сильнее, чем зимой.

Однако этот эффект тем менее заметен, чем ближе данная точка поверхности к экватору: ведь с него и зимой, и летом солнце видно примерно под одним и тем же углом — оно почти прямо над головой, да и продолжительность дня тоже весь год примерно одинаковая.

С другой стороны, ближе к полюсам этот эффект столь сильно выражен, что часть года там солнца вообще не видно, но зато другую часть года его видно круглые сутки. Иными словами, явления, условно называемые «полярная ночь» и «полярный день» напрямую связаны как со сменой времён года, так и с тем явлением, которое его вызывает — наклоном оси вращения Земли относительно плоскости орбиты её вращения вокруг Солнца.

И, кстати, с вращением вокруг Солнца связано второе весьма распространённое заблуждение. О нём — в следующей заметке.

Сезонные изменения на марсе. Почему происходит смена времен года? На марсе наблюдается смена времен года

Времена года на Марсе.

Из школьного курса географии и астрономии мы знаем, что смена времен года на Земле происходит не потому, что Земля подходит ближе к Солнцу или удаляется от него, а от того, что земной экватор наклонен к плоскости земной орбиты под углом 23,5 градуса. Из этого следует, что земная ось располагается не перпендикулярно, а наклонно.

При движении Земли вокруг Солнца направление земной оси не изменяется. Она все время направлена своим северным концом на Полярную звезду. Поэтому, двигаясь вокруг Солнца, Земля поворачивает к наблюдателю как северное, так и южное свое полушарие.

Аналогичная картина происходит и на Марсе (см. рис. 2). В разных полушариях его одновременно бывают противоположные времена года. Когда в северном полушарии лето, в южном – зима. Если в северном полушарии осень, то в южном – весна. И это потому, что наклон экватора Марса к плоскости его орбиты примерно такой же, как и у Земли, он равен 24°46’. Это и вызывает сезонные изменения на Марсе.

Известно, что от высоты Солнца над горизонтом зависит количество тепла, падающего на данную поверхность. И чем выше поднимается Солнце над горизонтом, тем сильнее оно греет. Разной высотой Солнца над различными местами земного шара объясняется то, что на Земле имеются различные тепловые климатические пояса: жаркий (тропический), два умеренных и два холодных. Кроме того, в каждом году бывают холодные и теплые сезоны. То же самое имеет место и на Марсе. Так же, как и на Земле, происходит четкая смена времен марсианского года и сезонов. За холодной, суровой зимой следует прохладная весна, потом более теплое лето, которое сменяется прохладной осенью. После нее опять наступает холодная зима с ее короткими днями и длинными ночами. Результаты такой смены сезонов хорошо видны в телескоп по таянию полярных шапок. Однако существенная разница тут в том, что орбита Марса лежит от Солнца дальше, чем земная, а скорость движения его по орбите меньше, чем нашей планеты. Поэтому годовой путь у Марса длиннее. Это ведет к тому, что продолжительность оборота Марса вокруг Солнца почти вдвое больше, чем Земли: она составляет 687 земных суток. Своих же «марсианских» суток, которые намного длиннее земных, год Марса содержит 669. Таким образом, марсианский год почти в два раза (а точнее в 1,88) продолжительнее земного.

В летний для северного полушария Земли период (в июле) наша планета более всего удалена от Солнца (152 млн. км.), а в зимний (январь) – менее (147 млн. км.). Разница в 5 млн. км. – незначительная, а поэтому лето в северном и южном полушариях почти одинаково теплое. То же самое можно сказать и о зимних периодах. Но поскольку эксцетриситет Марса больше, то удаление его от Солнца в перигелии составляет 206,7 млн. км., а в афелии – 249, 1 млн. км. В следствие этого Марс в афелии получает солнечной энергии в полтора раза меньше, чем в перигелии. А поэтому климат в северном и южном полушариях весьма различен. Он резко континентальный. Даже на экваторе после жаркого дня, ночью, могут быть заморозки. Перигелийную половину орбиты Марс проходит быстрее афелийной. Поэтому лето в южном полушарии, приходящееся на перигелийный период, более короткое, чем в северном полушарии, и более теплое, а зима и суровее. Из-за значительного эксцентриситета орбиты Марса длительность сезонов в разных полушариях значительно различается (табл. 1).

Таблица 1

В зависимости от сезона меняется и продолжительность дня и ночи. В полярных широтах длинный день, продолжающийся почти целый земной год, сменяется столь же долгой ночью. В средних широтах короткие зимние дни увеличиваются с приближением весны и лета и вновь уменьшаются после летнего солнцестояния.

Времена года на Марсе хорошо прослеживаются по его полярным шапкам.

Полярные шапки.

Северный и южный полюсы Марса прикрывают яркие светлые образования, которые по аналогии с земными названы «полярными шапками».

Белый покров в северном полушарии к концу зимы распространяется до широт 50 – 60° и его диаметр достигает от 4000 – 6000 км., а летом сокращается со скоростью 10 – 12 (иногда до 100) км. за сутки до диаметра 700 – 1500 км. Южная шапка тает больше, и в некоторые годы исчезает полностью, что объясняется эксцентричностью орбиты Марса. Вокруг тающей шапки образуется темная кайма, прилегающие к ней детали приобретают ясные очертания, и эта волна улучшения видимости движется к экватору со средней скоростью до 35 км. в сутки, а концу лета заходит даже за экватор до 25° широты другого полушария. Все это очень похоже на то, что происходит на Земле. Наблюдая, например, длительное время Землю с Луны, можно увидеть аналогичную картину. И вполне естественно возникла гипотеза, что полярные шапки Марса состоят из снега или льда. Однако это предположение не единственно возможное. О природе полярных шапок было высказано несколько гипотез.

Некоторые ученые считали, что это облачный покров или туманы. Другие доказывали, что это соляной покров, и в качестве примера указывали на соль, которая на поверхности земных солончаков образует обширные светлые покровы. Большинство же ученых связывало эти шапки со слоем твердой углекислоты – вещества, всем известного под названием «сухой лед». Эта гипотеза получила сравнительно широкое распространение, поскольку она соответствовала данным спектральных исследований, с помощью которых было установлено наличие в атмосфере Марса углекислого газа.

Что изумило ученых, анализировавших фотографии в южной полярной шапки, так это видимая толщина белого покрова, достигающая 80 см. Они считают, что это почти наверняка замерзшая углекислота, поскольку в атмосфере Марса нет достаточного количества воды для столь обширных залежей снега или льда. В пользу такого предположения говорят и температурные измерения. Так, инфракрасный радиометр «Маринера — 7» зарегистрировал у южной полярной шапки минимальную температуру –160°С, а среднюю –118°С, что примерно соответствует температуре замерзания углекислоты при том атмосферное давление, которое существует у поверхности Марса.

Однако по многолетним наблюдениям с Земли установлено, что вещество полярных шапок полностью не исчезает даже при температурах, близких к нулю. Поэтому скорее всего полярные шапки включают в себя как затверденевшую углекислоту, так и небольшое количество замерзшей воды. Не исключено, что под полярными шапками (в слое вечной мерзлоты) имеется также лед.

Марс — это суровый, холодный мир, условия на котором очень отличаются от привычных нам. Несмотря на то, что Солнце (при взгляде с поверхности Марса) кажется здесь лишь немногим меньше, чем при наблюдении с Земли, на самом деле Марс находится от него на расстоянии , то есть значительно дальше, чем наша планета (149,5 млн. км.). Соответственно, и солнечной энергии этой планете достается на четверть меньше, чем Земле.

Однако расстояние от Солнца — только одна из причин того, почему планета Марс — холодная планета. Вторая причина — это слишком тонкая , состоящая на 95% из углекислого газа, и неспособная удержать достаточного количества тепла.

Почему атмосфера так важна? Потому что для нашей (и любой другой) планеты, она служит своего рода «термобельем», или «одеялом», препятствующим слишком быстрому остыванию поверхности. А теперь представьте, что если на Земле, с её весьма плотной атмосферой, в зимние периоды температура падает в отдельных регионах до -50-70 градусов по Цельсию, насколько холодно должно быть на Марсе, чье одеяло-атмосфера тоньше земной в 100 раз!

Снег на Марсе — пейзаж, как его увидел один из марсоходов на поверхности красной планеты. Честно говоря, у нас в Якутии я наблюдал точь в точь такие же пейзажи

Температура на Марсе днем и ночью

Итак, Марс это безжизненная и холодная планета, из-за тонкой атмосферы напрочь лишенная шанса когда-нибудь «согреться». Однако какая температура обычно наблюдается в марсианских условиях?

Средняя температура на Марсе составляет что-то около минус 60 градусов по Цельсию. Чтобы вы понимали насколько это холодно, то вот и пища к размышлению: на Земле средняя температура составляет +14,8 градусов, так что да, на Марсе весьма и весьма «прохладно». Зимой, в районе полюсов, температура на Марсе может опускаться до -125 градусов по Цельсию независимо от времени суток. Летним днем, вблизи экватора, на планете относительно тепло: до +20 градусов, однако ночью столбик термометра снова упадет до -73. Ничего не скажешь — условия просто экстремальные!

С падением температуры, частички двуокиси углерода в атмосфере Марса замерзают и выпадают в виде инея, покрывая поверхность и скалы планеты подобно снегу. Марсианский «снег» мало напоминает земной, ведь его снежинки по размерам не превышают размеров клеток-эритроцитов в человеческой крови. Скорее такой «снег» напоминает разряженный туман, оседающий на поверхность планеты по мере замерзания. Впрочем, как только настанет марсианское утро, и атмосфера планеты начнет прогреваться, углекислый газ вновь превратится в летучее соединение, и снова покроет всё вокруг белым туманом, пока не испарится полностью.

Ледяные шапки Марса в хороший телескоп видны даже с земли

Сезоны (времена года) на Марсе

Как и у нашей планеты, ось Марса несколько наклонена относительно плоскости, что в свою очередь означает, что также как на Земле, на Марсе есть и 4 сезона, или времени года. Однако из-за того, что орбита Марса вокруг Солнца напоминает не ровный круг, а несколько смещена в сторону относительно центра (солнца), длина марсианских времен года тоже неравномерна.

Так, в северном полушарии планеты, самым длинным сезоном является весна , которая длится на Марсе целых семь земных месяцев. Лето и осень примерно шесть месяцев, а вот марсианская зима — самое короткое время года, и длится только четыре месяца.

Во время марсианского лета, полярная ледяная шапка планеты, состоящая в основном диоксида углерода, значительно уменьшается в размерах и может совсем исчезнуть. Впрочем, даже короткой, но необычно холодной марсианской зимы достаточно, чтобы нарастить её снова. Если где-то на Марсе и есть вода, то скорее всего искать её нужно на полюсе, где она заключена в ловушке под слоем замерзшего углекислого газа.

Суровый климат Марса отличается своими погодными условиями, обусловлено это тонкой атмосферой, неспособной удерживать тепло и огромным расстоянием до Солнца. В сравнении с Землей в 1.52 раза дальше соответственно и солнечного тепла получает меньше как результат там очень холодно.


Сезонные изменения времен года Марса

Есть ли на Марсе времена года?

Вопрос, наблюдается ли смена времен года на Марсе, уже давно закрыт. Экватор планеты расположен относительно плоскости его орбите под наклоном, его угол равен 25,19°. Именно из-за такого отклонения и происходит смена времен года на Марсе. Все дело в том, что при движении Марса вокруг Солнца направление оси не изменяется. Поэтому Марс, двигаясь по орбите, поворачивает один раз в 24 месяца к солнцу северное, а через 12 месяцев южное полушарие в среднем на 5 месяцев. В этот период полушарие планеты получает больше солнечного света, а значит и прогревается больше, образуя более теплый климат. По этой причине прослеживаются сезонные изменения, а на полушариях наблюдаются противоположные времена года.

Сезонные изменения на Марсе

Если на Марсе есть смена времен года как на Земле, то там есть и 4 сезона. Последовательность аналогична нашей – за зимой идет весна, затем лето, далее – осень. Сезонные изменения марсианского года неравномерны все потому, что орбита имеет эллиптическую форму, а центр орбиты относительно Солнца смещен в сторону. Так весна – самое длительное время года на Марсе, она продолжается иногда до семи месяцев. Самое короткое время года – зима, всего около четырех месяцев. Лето и осень занимают примерно по шесть месяцев в году. Один полный круг вокруг Солнца протекает за двадцать четыре месяца.

Начало времени года определяется через термин «солнечная долгота». Он обозначает угол от воображаемой линии, которая соединяет планету с Солнцем в день весеннего равноденствия.

Из-за специфического уклонения линии оси сезоны на Марсе ярче проявляются в южном полушарии. Преимущественно заметны перемены на полюсах. Их покрывают образования белого цвета, которые ученые назвали полярными шапками. Длина такого покрова в заполярье к окончанию холодного периода достигает 4000 – 6000 км. На размер влияет то, насколько низко опуститься температура. В начале весны корка начинает медленно уменьшаться. В жару ее протяженность превышает 700 – 1500 км. Там, где кров съежился, встречаются лишь небольшие участки льда.

Покрытие на юге испаряется гораздо быстрее и сохраняется меньше – а в некоторые года практически исчезает. Вокруг растаявшей области образуется темное обрамление, и близлежащие детали приобретают более отчетливые очертания.

Ни одна ледяная толща окончательно не пропадает. Часть, которая лежит даже в летнюю пору, называется «остаточная шапка». Она представляет собой самый нижний уровень ледника, который состоит из воды и пыли. По данным исследователей, массив остатков занимает пару сотен метров.

С наступлением жары отходит только начальная прослойка толщиной не более 1 м. В ее состав входит замерзшая углекислота – сухой лед. Он согревается и поднимается с испарениями в атмосферу, а затем опять нарастает – так образуется новая «шапка».

К сегодняшнему дню разработано несколько идей марсианского календарного исчисления. Основополагающим стало изобретение Томаса Гангале 1985 года. Разработанный им Дариский календарь и в дальнейшем усовершенствованный, стал наиболее вероятным для системы исчисления времени года красной планеты.

Дариский календарь

Он отличался удобством и простотой в использовании. Каждое десятилетие содержит в себе 6 лет по 669 дней и 4 года по 668 дней. Более длительные года встречаются чаще, чем обычные они называются високосными. Дариский календарь предлагает два варианта: сделать високосные года нечетными или в каждом десятилетии ставить их несколько лет один за другим.

Марсианский календарь тесно связан с земными стандартами. Основная единица измерения сол, длительность которого составляет 24 часа 39 минут. Согласно Дариской системе, начало приходится на воскресный день — Sol Solis. За ним следуют другие солы, которые получили наименования от объектов Солнечной системы.

Годовой промежуток делится на 4 квартала по 6 месяцев. В первых пяти из каждой шестерки по 28 дней. Если год високосный, то в финальном 24-ом месяце тоже 28 солов, а не 27.

Новая 7-дневка в месяце приравнивается к его собственному началу. Последний день опускается только тогда, если в месяце 27 дней – это используется для того, чтобы сохранить порядок выходных дней.

Согласно оценкам астрономов, ошибка в Дариском календаре возможная в один сол за 100 лет. Это говорит о достоверности этого плана отсчета времени.

Другие календари

Теория Мартиана – это одна из вариаций Дариского, она была представлена в 2002 году. Он предлагает новые версии распределения марсианских месяцев. Согласно ему, месяцы каждого квартала начинаются с одного дня недели. В четном году 1-ый квартал начинается с воскресенья, 2-ой с субботы, 3-ий с пятницы, 4-ый с четверга. В месяцах первых 3-х кварталов по 42 сола, в 4-ом по 41-му. В нечетном году: первый со среды, второй со вторника, третий с понедельника, четвертый с воскресенья. Количество солов аналогично системе четных годов, единственное отличие в последнем месяце года 42 сола.

1-й год

2-й год

Еще одна концепция марсианского календаря предлагает следующую систему исчисления. Год включает в себя привычные 12 месяцев. В первых двух по 49 солов, в третьем 56, в четвертом и пятом 63. Самый длинный месяц шестой, в нем 66 дней. Далее количество убывает в седьмом и восьмом месяцах по 63 сола, в девятом 56, в десятом и одиннадцатом по 49 и в последнем месяце в году 42 сола.

Смена времен года на Марсе происходит так же, как на Земле. Ярче всего сезонные изменения проявляются в полярных областях. В зимнее время полярные шапки занимают значительную площадь. Граница северной полярной шапки может удалиться от полюса на треть расстояния от экватора, а граница южной шапки преодолевает половину этого расстояния. Такая разница вызвана тем, что в северном полушарии зима наступает, когда Марс проходит через перигелий своей орбиты, а в южном — когда через афелий (т.е. в период максимального удаления от Солнца). Из-за этого зима в южном полушарии холоднее, чем в северном.

С наступлением весны полярная шапка начинает съёживаться, оставляя за собой постепенно исчезающие островки льда. По-видимому, ни одна из шапок не исчезает полностью. До начала исследований Марса при помощи межпланетных зондов предполагалось, что его полярные области покрыты застывшей водой. Более точные исследования обнаружили в составе марсианского льда также замерзший углекислый газ. Летом он испаряется и поступает в атмосферу. Ветры переносят его к противоположной полярной шапке, где он снова замерзает. Этим круговоротом углекислого газа и разными размерами полярных шапок объясняется непостоянство давления марсианской атмосферы. В целом у поверхности оно составляет приблизительно 0,006 давления земной атмосферы, но может подниматься и до 0,01.

«…Кроме того, они открыли две маленькие звезды, или два спутника, обращающиеся около Марса. Ближайший из них удален от центра этой планеты на расстояние, равное трем ее диаметрам, второй находится от нее на расстоянии пяти таких же диаметров». Это строки из романа Джонатана Свифта о приключениях Гулливера, написаны они были в 1726 году, когда никто спутников Марса не видел даже в телескопы, не говоря уже о том, чтобы довольно точно предсказать параметры этих небесных тел. Так, период обращения одного из спутников Марса Свифт угадал с точностью до одной четверти, а другого — до 40 процентов.

Между прочим, Свифт не был единственным великим писателем XVIII столетия, кто «открыл» спутники Марса. Франсуа Мари Вольтер — властитель дум блистательного века Просвещения, сочиняя в 1752 г. фантастическую повесть «Микромегас», тоже упомянул «две луны Марса». Но мельком, без тех подробностей, которые перечислил Свифт, единственным «доказательством» служит такое соображение: одной луны было бы недостаточно, чтобы освещать по ночам столь далекую от Солнца планету!

Однако до подлинного, а не «научно-фантастического» открытия спутников Марса человечеству пришлось ждать еще полтораста лет, до 1877 г., который стал поистине «марсианским». Джованни Скиапарелли в это время буквально поставил на ноги весь астрономический мир, сообщив о существовании на Красной планете «каналов» и «морей». Эта «марсианская горячка» имела под собой и объективную основу: 1877-й год был годом великого противостояния, при котором Марс и Земля очень близко подходят друг к другу. Такими благоприятными условиями не мог пренебречь опытный астроном Эсаф Холл (1829-1907), уже заслуживший себе немалый авторитет как один из лучших наблюдателей и вычислителей в Гарвардской обсерватории и профессор математики в Морской обсерватории (Вашингтон), которому и принадлежит открытие двух марсианских лун.

Узнав об открытии из газет, одна английская школьница предложила Холлу названия для новых небесных тел: богу войны в античных мифах вечно сопутствуют его детища — Страх и Ужас, так пусть внутренний из спутников именуется Фобосом, а внешний Деймосом, ибо так эти слова звучат в древнегреческом языке. Названия оказались удачными и закрепились навсегда.

марс планета зонд спутник

Вот и пришла весна. С полей сошел серый и унылый снег, а солнце стало теплее и ласковее. Пробуждается природа: начинает пробиваться первая зелень, набухают и распускаются почки на деревьях, возвращаются перелетные птицы, а из нор и гнезд выбирается живность. Вскоре наступят лето, осень, зима и снова придет весна. Из года в год на нашей планете сменяются времена года.

Но что же обеспечивает эти циклические изменения природы? Основной причиной смены времен года является наклон оси нашей планеты по отношению к плоскости эклиптики, т.е. плоскости вращения Земли вокруг Солнца. Ось Земли наклонена от плоскости эклиптики на 23,44°. Если бы этот угол был равен нулю, на планете никогда бы не сменялись времена года, продолжительность дня и ночи была бы одинакова, а солнце бы поднималось над горизонтом на одну и ту же высоту в течении всего года.

А сменяются ли времена года на других планетах Солнечной системы?

Меркурий

Если брать во внимание только тот показатель, который оказывает решающее влияние на формирование времен года на Земле, наклон оси вращения, то на Меркурии не должно быть привычных нам времен года. Однако Меркурий движется по очень вытянутой орбите, приближаясь в перигелии к Солнцу на 46 млн км и отдаляясь на 70 млн км в афелии, что вносит заметное влияние в формировании меркурианской погоды. Находясь на небольшом удалении от Солнца, освещенная сторона Меркурия нагревается в среднем до +300°C(максимум: +427 °C) и наступает меркурианское лето. В дальнем участке орбиты наступает зима, даже днем в это время температура не поднимается выше 107°C, а ночью опускается до -193°C.

Рассвет на Меркурии происходит лишь раз в два года (раз в 176 дней), но это самый горячий рассвет во всей системе.

В то же время на полюса Меркурия практически не попадает солнечный свет по причине минимального наклона оси вращения к плоскости эклиптики (0,01°). В этих темных и холодных областях были обнаружены ледяные полярные шапки, правда достигающие всего 2-х метров в толщину.

Интересно, что сутки (175,94 земных суток) на Меркурии длятся в два раза больше чем год (87,97 земных суток).

На Венере, как и на Меркурии, так же нет смены пор года. Угол оси вращения Венеры составляет внушительные 177°, другими словами, эта планета имеет перевернутую ориентацию, и фактический угол наклона составляет всего 3°. Эксцентриситет орбиты, т.е. ее степень отклонения от окружности, предельно мал (0,01) и потому не вносит совершено ни каких корректив в погоду. Круглый год на поверхности планеты царит раскаленное лето: средняя температура переваливает за отметку +400°C.

Круглый год на Венере царит знойная жара, средняя температура около +400°C.

Марс

Марс во многом похож на нашу планету. Наклон оси вращения Марса относительно плоскости его орбиты равен 25,2°, что лишь немногим больше земного. Немного больше и эксцентриситет орбиты Красной планеты. Как следствие, марсианский климат носит чуть более выраженный сезонный характер, иначе говоря разница (особенно в температуре) между различными временами года выражена сильнее.

Еще одна интересная особенность марсианских сезонов заключается в том, что они ощутимо отличаются в разных полушариях планеты. Так в южном полушарии наблюдаются жаркое лето и холодная зима, тогда как в северном такие контрасты отсутствуют — и лето и зима здесь мягкие.

Юпитер

Ось вращения планеты-гиганта наклонена всего на 3,13° по отношению к плоскости орбиты, степень отклонения самой орбиты от окружности также минимальна (0,05). Иначе говоря, ничто здесь климат не носит сезонного характера и постоянен на протяжении всего года.

Сатурн

Наклон оси вращения Сатурна равен 29°, поэтому смена времен года на этой планете характеризуется более выраженными перепадами в количестве солнечного света, а следовательно и температуры, чем на Земле. Каждый сезон — будь-то лето или осень длится на планете-гиганте около 7 лет. В зависимости от времени года, Сатурн может менять свою расцветку. Восемь лет назад, когда АМС «Кассини» впервые приблизился к планете, на северном полушарии была зима и эта часть Сатурна имела голубой оттенок. На сегодняшний день в голубой цвет окрашивается юг — туда пришла зима. По мнению астрономов это явление возникает из-за интенсивности излучения ультрофиолета — зимой оно понижается, с приходом лета — повышается.

Зима на южном полушарии Сатурна. Голубая дымка, покрывшая южный полюс планеты является прямым следствием понижения температуры, т.е. приходом зимы. 10 лет назад, в 2004 году точно такой же голубой туман окутывал северный полюс газового гиганта.

Уран

Угол наклона оси вращения планеты составляет 97,86° — другими словами Уран лежит на боку слегка вниз головой. Этот фактор объясняет довольно-таки специфическую смену сезонов. В периоды солнцестояния только один из полюсов планеты обращен к Солнцу. Привычная для нас смена дня и ночи характерна только для экватора, остальные части Урана находятся под покровом полярного дня или полярной ночи длиною 42 земных года.

Фотография Урана, сделанная зондом Вояджер-2

На обращенном к Солнцу полюсе происходят кардинальные изменения: температура значительно возрастает, верхние слои атмосферы начинают медленно приобретать яркие тона, сменяя бледно-голубой оттенок, возрастает скорость ветров и количество облаков.

Нептун

На Нептуне ось вращения отклонена на 30°, поэтому смена времен года здесь схожи с земными, однако свои коррективы вносит расстояние планеты до Солнца. Год на Нептуне составляет практически 165 земных лет, следовательно каждый сезон длится, не больше не меньше, 41 год! В 2005 году на южном полушарии началось лето, и продлится оно до 2046 года.

«Движение Земли»

«Движение Земли»

Лучший выбор для школьных экскурсий

Часто ли мы задумываемся о том, что представляет из себя наша планета? А ведь она является огромным механизмом, где все подчинено своим законам.

Суточное вращение Земли  вокруг оси приводит к смене дня и ночи, а годичное движение вокруг Солнца – к смене времен года. Почему так происходит? Об этом расскажет учебно-познавательный фильм «Движение Земли».

Современная графика и полнокупольная демонстрация даст зрителям возможность увидеть и ощутить неповторимую красоту каждого времени года, понаблюдать за нашей уникальной планетой из космоса, а также понять, почему происходит смена дня и ночи и почему изменяются сезоны в году.

Тема «Движение Земли» всегда была одной из сложных в подаче материала для младших школьников, но и также одной из самых востребованных тем в планетарии.  В фильме младшие школьники знакомятся не только с суточным и годичным движением Земли, но и с фазами Луны, ориентированием по Солнцу и Луне, суточным движением звездного неба. Большое внимание в фильме уделено объяснению смены времен года в умеренном поясе земли.

Помещение: Большой звёздный зал
Общая продолжительность сеанса: 50 минут
Доступные языки: Русский, Английский

Для просмотра программы на иностранном языке необходимо 

Внимание! Для просмотра программы на иностранном языке необходимо заранее сообщить об этом билетному контролеру в зале или взять наушники самостоятельно у оператора Большого Звездного зала под залог документа. Оператор объяснит, как правильно пользоваться наушниками.


СЕАНС СОСТОИТ ИЗ ДВУХ ЧАСТЕЙ

Перед показом полнокупольного фильма демонстрируется звездная программа – яркая, максимально близкая к естественной картина звездного неба, которую создает главный аппарат Планетария – Универсариум М9 — самый совершенный, единственный в России оптоволоконный проектор звездного неба.

«Времена года. Лето»

Вы узнаете, как выглядит летнее звездное небо, какие созвездия можно наблюдать в короткие летние ночи, увидите августовский «звездный дождь» — Персеиды. О том, какие звезды образуют «летний треугольник», какая звезда станет Полярной через несколько тысяч лет и многих других интересных явлениях расскажет Вам новая программа Планетария.

У Вас появится возможность не только узнать много нового и интересного, но и получить эстетическое удовольствие, слушая прекрасную музыку и стихи, которые сопровождают программу «Времена года. Лето».

Доступные языки: Английский, Русский

Вход в зал осуществляется
за 15 минут до начала сеанса

За час до сеанса вы можете посетить «Музей Урании»


После сеанса посетить Парк неба (Астроплощадка).