Почему зимой холодно, а летом жарко?

Причины различий времен года

Изменение времен года происходит по определенным причинам, которые могут быть прямыми и косвенными. Прямые связаны с географическими обстоятельствами, а косвенные с астрономическими. К первым можно отнести:

• Изменение сезонов в течение года. Оно имеет прямую связь с длительностью дня и ночи. Зимой дни короткие, а ночи длинные, в летнее время все меняется наоборот.
• Смена сезонов связана с разной высотой нахождения Солнца над горизонтом. Так, например, в широтах с умеренным климатом летом, когда Солнце находится в зените, поток интенсивного излучения попадает на относительно небольшой участок территории.
• Чем длиннее путь, проходимый солнечными лучами от источника до земной поверхности, тем больше они поглощаются атмосферой – меньшее количество достигает почвы, а значит, тем холоднее. Поэтому, когда зимой Солнце не поднимается высоко над горизонтом, оно и отдает так мало тепловой энергии.

К косвенным факторам можно отнести:

• Шарообразную форму нашей планеты;
• Степень параллельности попадающих на земную поверхность солнечных лучей;
• Вращение земного шара вокруг оси, а также движение нашей планеты по своей орбите вокруг основной звезды Солнечной системы.

Календарные времена года

В большинстве стран Северного полушария приняты следующие даты времен года:

• весна — 1 марта-31 мая (март, апрель, май);
• лето — 1 июня-31 август (июнь, июль, август);
• осень — 1 сентября-30 ноября (сентябрь, октябрь, ноябрь);
• зима — 1 декабря-28 (29) февраля (декабрь, январь, февраль).

Напомним, что в Северном полушарии ( к северу от экватора) находятся континенты и страны: Азия (умеренный климат), Европа, Северная Америка, маленькая часть Южной Америки (севернее Экватора), около ⅔ Африки, севернее реки Конго (Алжир, Бенин, Буркина-Фасо, Гамбия, Гана, Гвинея-Бисау, Джибути, Египет, Западная Сахара, Кабо-Верде, Камерун, Кения, Кот-д’Ивуар, Либерия, Ливия, Мавритания, Мали, Марокко, Нигер, Нигерия, Сенегал, Сомали, Судан, Сьерра-Леоне, Того, Тунис, Уганда, Центральноафриканская Республика, Чад, Экваториальная Гвинея, Эритрея, Эфиопия, Южный Судан), страны северной Океании, расположенные в Северном полушарии: Маршалловы острова, Микронезия, Палау, страны Южной Америки, расположенные в Северном полушарии: Венесуэла, Гайана, Колумбия, Суринам, Французская Гвиана.

В Южном полушарии другие даты времен года:

• весна — 1 сентября-30 ноября;
• лето — 1 декабря-28 (29) февраля;
• осень — 1 марта-31 мая;
• зима— 1 июня-31 августа.

В Южном полушарии (к югу от экватора) находятся континенты и страны:

Азия (полностью), Восточный Тимор (большей частью), Индонезия, Африка (Ангола, Ботсвана, Бурунди, Замбия, Зимбабве, Коморские Острова, Лесото, Мадагаскар, Маврикий, Малави, Мозамбик, Намибия, Руанда, Свазиленд, Сейшельские острова, Танзания, ЮАР), большей частью Габон, Демократическая Республика Конго, Республика Конго, частично Кения, Сан-Томе и Принсипи, Сомали, Уганда, Экваториальная Гвинея, Океания (Австралия, Вануату, Науру, Новая Зеландия, Папуа-Новая Гвинея, Самоа, Соломоновы Острова, Тонга, Тувалу, Фиджи, большей частью Кирибати). Южная Америка (Аргентина, Боливия, Парагвай, Перу, Уругвай, Чили, большей частью Бразилия, Эквадор, частично Колумбия.

Понятие «Времена года»

На протяжении всего календарного года на планете Земля природа изменяется согласно сменяемым друг друга сезонам. В результате того, что земная ось имеет угол наклона 66 градусов по отношению к горизонтальной плоскости, а также вращениям земного шара по своей орбите вокруг Солнца, и происходит чередование времен года. Как мы все знаем, всего их четыре – весенний, летний, осенний и зимний периоды. Вследствие того, что ось Земли наклонена под определенным углом, а также имеет четко установленное направление движения в пространстве, происходит так, что север и юг нашей планеты в одно и то же время года освещаются по-разному.

Астрономические начала сезонов не совпадают с календарными датами. Весна в северном полушарии начинается тогда, когда главная звезда нашей Солнечной системы проходит через точку весеннего равноденствия, а именно двадцать первого марта, лето – через точку летнего солнцестояния, приходящуюся на двадцать второе июня. Осенний период наступает при пересечении Солнцем точки осеннего равноденствия двадцать третьего сентября, начало зимнего периода совпадает с пересечением точки зимнего солнцестояния, согласно календарю это двадцать второе декабря. Выходит так, что траектория движения Солнца разделяется на четыре равных сектора с прямыми углами, которые образуются при пересечении им вышеописанных точек.

Прохождение звездой каждого такого сектора соответствует каждому времени года. Согласно астрономическим данным лето и весна длятся несколько дольше (примерно по 93 дня), чем зима и осень (примерно по 89 суток).

Для каждого сезона характерны разные температурные режимы и, соответственно, различные средние цифры температур. Начало весеннего периода в Северном полушарии и осеннего на территории южной части планеты начинается во время прохождения Солнца через исходный склоняющий круг. В этот период Солнце восходит на ноль градусов, или, другими словами, вовсе не восходит. Когда же в северной части планеты наступает лето, а в южной зима, прямое восхождение источника солнечного излучения достигает угла в 90 градусов. С наступлением осени в северном полушарии восхождение достигает развернутого угла в 180 градусов, при этом в южную часть земного шара приходит весенний период.

2.

Озеро Фрикселл, Антарктида
Северный полюс напротив, расположен на уровне моря. Океан вокруг него лучше поглощает солнечное тепло, чем воздух, а потому там теплее, чем на Южном полюсе: зимой температура доходит до -40°С, летом до 0°С.

Однако это всё равно куда холоднее тропического и экваториального климата. Почему в таком случае в странах Южного полушария нет таких же суровых зим, как в Норвегии, Финляндии, России и Канаде?

Почему в странах Южного полушария тёплые зимы?
Счастливых жителей Патагонии и Океании, а также беззаботных африканцев спасает от зимы наличие вокруг Антарктиды Южного океана. Холодные воздушные массы, образующиеся над полюсом, добираются до соседних материков уже прогретыми от воды.

Северному полушарию повезло меньше. Жители России и Канады находятся далеко от океанов и крупных водоёмов – тепловых резервуаров, которые дольше хранят тепло и смягчают перепады температур. Поэтому на материках господствует континентальный климат: суровая зима и жаркое лето с малым количеством осадков.

1.

Почему Южный полюс холоднее Северного?
«Север» – понятие, с которым обычно ассоциируют суровые зимы и пронизывающие ветра, в то время как «юг» выступает антиподом негостеприимной стихии.

Но когда речь заходит о полюсах, ситуация меняется. Самая южная точка планеты является наиболее холодным местом на Земле: там зарегистрирована температура -98°С, ниже рекорда станции Оймякон и других полюсов холода.

Однако стоит учитывать то, что Антарктида покрыта многокилометровым слоем льда, а потому Южный полюс оказался выше уровня моря почти на 2,8 тыс. метров. Воздух является плохим проводником, из-за чего тепло плохо проникает в верхнее воздушное пространство.

Как меняются времена года в разных поясах Земли?

Когда в северном полушарии наступает лето, в южное полушарие приходит зима, поскольку в это время оно находится дальше от Солнца. Аналогичным образом происходит во вторую половину года: при приближении южного полушария к нашей звезде на нем становится жарко, а на северном полушарии, соответственно, холодно.
Вместе с тем, в разных поясах планеты наблюдаются различные климатические условия, так как они находятся на неодинаковом расстоянии от экватора. Чем ближе регионы к экватору, тем жарче климат, и наоборот – более отдаленные от экватора области испытывают более холодные температуры.

На погоду может влиять и расположение тех или иных регионов по отношению к уровню моря. С ростом высоты снижается плотность воздуха, а Земля отдает меньше тепла, поэтому в горных районах всегда холоднее даже в летний сезон.

Времена года в Южном полушарии

Южная часть нашей планеты характеризуется тем, что в ней пояса меняются от экватора к Антарктике, а не наоборот. Их названия практически такие же, как и в северном полушарии, только порядок их обратен. Состоят они из тропического, умеренного и антарктического пояса. Экваториальный пояс является общим для обеих частей нашей планеты. В этих широтах круглый год царит день.

Если бы ось Земли не имела наклона, о котором говорилось выше, мы бы не знали смен климатических условий в течение года и сезонов. Так, в области полюсов и зон умеренного климата была бы всегда зима, а в тропических и экваториальных областях царило бы лето. Вследствие этого климат на территории нашей планеты был бы однообразный.

Времена года в Северном полушарии

Благодаря постоянному поступлению ультрафиолетового излучения, а с ним и тепла, к поверхности нашей планеты, становится возможными процессы жизнедеятельности всех существующих на Земле организмов. Однако вследствие неравномерного распределения тепла по всей земной поверхности, температурные режимы в разных регионах суши отличаются между собой. Понятное дело, что на территории, где в данный момент царит зимнее время года, температура воздуха будет гораздо ниже, нежели там, где лето. Обусловливается это тем, что воображаемая прямая линия, именуемая земной осью, наклонена по отношению к горизонтальной плоскости планеты (к экватору) под углом в 66 градусов. Вследствие наличия данного наклона Земля поочередно поворачивается к Солнцу своей северной или южной частью. Вместе с этим также изменяется угол падающих на поверхность нашей планеты солнечных лучей. Так в зимний период этот угол увеличивается, в летнее время несколько уменьшается. Менее отвесная линяя луча, отдает меньшее количество тепловой энергии.

Климат является словом греческого происхождения и в переводе на русский язык – это наклон. Зимний период на территории Северного полушария наступает в то время, когда Земля отдаляется от Солнца, проходя по орбите с большей дугой. В этот период можно заметить, что Солнце поднимается над поверхностью горизонта под относительно небольшим углом, лучи проходят практически горизонтально и почти не согревают. Четкая грань между зимним и летним периодом прослеживается только в умеренных широтах северной части глобуса. Разницы межсезонных температур в этих регионах в течение года значительны и достигают 50 и даже более градусов по шкале Цельсия.

Северное полушарие нашей планеты состоит из следующих основных климатических поясов: арктического, умеренного и тропического. Прилегающие к Атлантическому океану части Европы и Северной Америки характеризуются умеренным океаническим климатом, вследствие чего большинство осадков здесь выпадает за осенний и первую половину зимнего сезона. В весенний и летний период дожди проходят над этими территориями только параллельно с циклоном.

На территории Арктики изменение времен года можно наблюдать только по сменяющим друг друга полярным дням и ночам. Средние температуры воздуха здесь не переваливают за нулевое значение, а количество выпадающих в течение года осадков относительно постоянно. В восточной части Европейского континента и на юге Сибири, осень и зима характеризуются относительно сухой погодой, но зато летом выпадает большое количество осадков. На территории Дальнего Востока сезон проливных дождей наблюдается исключительно в летнее время.

В тропиках солнце находится постоянно в зените, что совпадает с периодом летнего и зимнего солнцестояния. Воздух здесь сухой, а атмосфера характеризуется повышенной прозрачностью. Температура воздуха же достигает максимальных значений. Однако зимой есть вероятность возникновения заморозков вследствие быстрого остывания поверхности земли в зимнее время. В тропическом пустынном климате за весь год может выпадать всего метр осадков. А вот в восточной части тропиков, где постоянно формируется большое количество морских воздушных масс, идущих с поверхности Атлантического океана, выпадает ежегодно не одна тысяча миллиметров дождевых осадков.

Вращение Земли вокруг Солнца

Все планеты Солнечной системы вращаются вокруг небесного светила и своей оси. Их орбита не круглая, как считают многие, а овальная. По мере движения вокруг Солнца, Земля приближается к нему и отдаляется.

Минимальное расстояние между планетой и небесным светилом называется перигелией, а максимальное – афелией. В первом случае удаленность от Солнца составляет 147 000 000 километров, а во втором – 152 млн км. Когда планета удаляется от небесного светила на максимальную дистанцию, на ней наступает зима и становится холодно.

Влияние наклона оси Земли на погоду

Ученые давно определили, что земная ось отклоняется от плоскости орбиты планеты на 23 градуса. Она проходит через центр обоих полюсов, при этом северный направлен в сторону Полярной звезды.

Во время вращения Земли вокруг Солнца 50% северного полушария наклонено к небесному светилу, а остальные 50% отдалены от него. Через полгода они меняются местами и там, где были низкие температуры, наступает потепление.

Температура летом и зимой

Летом теплее, чем зимой, потому что определенные участки Земли максимально приближаются к Солнцу. По мере приближения северного полушария к небесному светилу на него падает большое количество солнечных лучей. День становится продолжительнее, почва быстрее прогревается и накапливает тепло, а температура воздуха резко возрастает.

На скорость наступления жаркой поры года влияет угол падения солнечных лучей. При отдаленном северном полюсе они как бы скользят по поверхности планеты, а при приближенном они падают на Землю под прямым углом. Именно из-за этого почва и водоемы быстро нагреваются, а после высвобождают тепло. Это в сочетании с палящим солнцем создает сильную жару.

Меж тем глубокие слои Земли и океаны не успевают прогреться и остаются холодными. Конфликт горячих и холодных слоев приводит к парниковому эффекту. Пространство между земной корой и термосферой нагревается еще сильнее, из-за чего в некоторых регионах планеты температура воздуха достигает невероятных отметок.

Почему в горах холодно летом

Каждый, кто окончил школу, знает, что теплый воздух всегда стремится вверх. Но это правило почему-то не работает в случае с горной местностью. Если посмотреть фотографии живописных горных районов, где большую часть года тепло, а зимой нет осадков, то можно заметить, как над зеленеющими полями и лугами возвышаются горы, покрытые снеговой шапкой.

Ответ на вопрос кроется в разной плотности воздуха. Земля, прогретая солнечными лучами, отражает тепло только на определенную высоту. До 15 километров воздух теплый, а выше – холодный. Если у подножия температура примерно +25° градусов по Цельсию, то на вершине она достигает -45° С и ниже.

Еще одним фактором, влияющим на низкую температуру в горах, являются вечные снега. Снежная шапка отражает солнечные лучи и не дает им растопить замерзшую воду.

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.

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.

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.

Астрономические времена года

Как мы уже говорили, основной причиной смены времён года является наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики. Если бы ось Земли не была наклонена, то продолжительность дня и ночи в любом месте Земли была бы одинакова, а днем солнце поднималось бы над горизонтом на одну и ту же высоту в течение всего года. И тогда никаких изменений времен года не происходило бы. Но ось Земли образует с орбитальной плоскостью угол 66,56°. Наглядно это видно на данной схеме.

Астрономически времена года отсчитываются от точек летнего солнцестояния, осеннего равноденствия, зимнего солнцестояния и весеннего равноденствия. В году две точки равноденствия, когда солнце переходит из одной точки полушария в другую: из Северного полушария — в Южное, и наоборот. Весеннее и осеннее равноденствие являются переходной точкой от одного времени года к другому. В эти дни восход солнца начинается почти ровно на востоке, а заход почти строго на западе.

Промежуток между равноденствиями составляет полгода, а целый год принято считать тропическим годом, он продолжается 365,2422 суток. По Юлианскому календарю, в году 365¼ суток. Поэтому каждый следующий год продвигается на 6 часов вперед, а каждый четвертый год является високосным годом, где добавляется на сутки больше, которые приходятся на 29 февраля. Таким образом, каждые четыре года дополнительный день возвращает равноденствие на начало прежнего числа.

Периоды равноденствий:

• Весеннее равноденствие — 20 — 21 марта. Солнце переходит из Южного полушария в Северное.
• Осеннее равноденствие — 22 — 23 сентября. Солнце переходит из Северного полушария в Южное.

С 20 (21) марта до 22 (23) сентября из-за наклона земной оси Северное полушарие обращено к Солнцу бо́льшую часть суток, поэтому там больше тепла и света, чем в Южном, где в это время зима. Летом дни становятся длиннее, а положение Солнца — выше. Через полгода Земля переходит на противоположную точку своей орбиты. Наклон оси остаётся таким же, но теперь Южное полушарие оказывается обращённым к Солнцу большую часть суток, дни становятся длиннее и теплее. В Северном полушарии в это время наступает зима.

Но на время года влияет также и эллиптическая форма орбиты: времена года имеют разную продолжительность. В течение года планета Земля то приближается к Солнцу, то отдаляется от него, именно поэтому на разных континентах земного шара времена года отличаются продолжительностью.

Например, в Северном полушарии лето длиннее — 93,6 суток (а в Южном 89 суток), осень — 89,8 суток (а в Южном она длиннее — 92,8 суток). Зима – 89 суток (а в Южном — 93,6), весна — 92,8 суток (в Южном — 89,8).