Закономерное изменение положения Земли по отношению к Солнцу при ее движении по орбите с сохранением определенного наклона оси вращения обусловливает положение на Земле линий тропиков и полярных кругов, ограничивающих пояса освещенности (астрономические тепловые пояса). Они выделяются в зависимости от полуденной высоты Солнца и продолжительности освещения (от продолжительности дня).
Между тропиками (северным - тропиком Рака и южным - тропиком Козерога) лежит жаркий астрономический пояс , в пределах которого Солнце два раза в году стоит в полдень в зените. На экваторе эти моменты разделены равными промежутками времени по 6 месяцев (21 марта и 23 сентября). На тропиках Солнце стоит в зените только один раз в году - в дни солнцестояний (на северном тропике - 22 июня, на южном - 23 декабря). В поясах, расположенных между тропиками и полярными кругами, в умеренных астрономических поясах , Солнце не бывает в зените, но в течение 24 часов обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от времени года и от широты. На полярных кругах Солнце не поднимается над горизонтом выше чем на 47°, но может летом целые сутки не скрываться за горизонтом. Зимой целые сутки Солнце вообще не показывается. К северу от северного полярного круга и к югу от южного полярного круга находятся холодные астрономические пояса . Они отличаются тем, что при низком положении над горизонтом (меньше 47°) Солнце до полугода (на полюсах) не скрывается и такой же период времени не появляется (табл. 2, 3).

Чем выше стоит Солнце над горизонтом, тем больше солнечного тепла получает поверхность, на которую падают его лучи. Поэтому пояса между тропиками жаркие, пояса между полярными кругами и полюсами холодные. Промежуточные (расположенные между тропиками и полярными кругами) пояса по количеству получаемого от Солнца тепла - умеренные. Принимать за границы тепловых поясов линии тропиков и полярных кругов можно только условно, так как в действительности температура определяется рядом условий, зависящих в первую очередь от характера поверхности. Ho эти линии, безусловно, являются границами поясов с различной продолжительностью освещенности их солнечными лучами.
Расположение линии тропиков и полярных кругов зависит от угла наклона оси вращения планеты к ее орбите. Если бы ось Земли не имела наклона к орбите, этих линий вообще не было бы, не выделялись бы и пояса освещенности (астрономические тепловые пояса). Такое положение существует, например, на Меркурии. На планете, ось вращения которой наклонена к орбите на 45°, на широтах 45° с. и ю. в день летнего солнцестояния в соответствующем полушарии солнечные лучи падают отвесно (так, как на земных тропиках), а в день зимнего солнцестояния Солнце не появляется из-за горизонта (так, как на земных полярных кругах). Умеренного астрономического пояса на такой планете вообще не будет.
Изменение наклона оси вращения планеты к орбите вызывает расширение или сужение астрономических тепловых поясов (поясов освещенности).
Результатом вращения Земли вокруг оси и вызванной этим смены дня и ночи является суточный ритм процессов в географической оболочке Земли. В течение суток закономерно изменяется количество солнечной энергии, получаемой поверхностью, изменяются температура, влажность, атмосферное давление, движение воздуха. На эти изменения чутко реагируют организмы, влияющие в свою очередь на окружающую их среду. Суточный ритм процессов проявляется на фоне годового их ритма, обусловливаемого движением Земли вокруг оси, сменой времен года и выражающегося в закономерной смене явлений в природе.

Земля совершает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток и 6 часов. Для удобства принято считать, что в году 365 дней. А через каждые четыре года, когда «накопятся» лишние 24 часа, наступает високосный год, в котором не 365, а 366 дней (29 - в феврале).

В сентябре, когда после летних каникул вы снова приходите в школу, наступает осень. Дни становятся короче, а ночи - длиннее и прохладнее. Через месяц-другой с деревьев опадут листья, улетят перелётные птицы, в воздухе закружатся первые снежинки. В декабре, когда снег укроет белой пеленой землю, придёт зима. Наступят самые короткие дни в году. Восход Солнца в это время поздний, а заход ранний.

В марте, когда приходит весна, дни удлиняются, солнце светит всё ярче, воздух становится теплее, кругом начинают журчать ручьи. Природа вновь оживает, и вскоре начинается долгожданное лето.

Так было и будет всегда из года в год. А задавались ли вы когданибудь вопросом: почему происходит смена времён года?

Географические следствия движения Земли

Вы уже знаете, что у Земли два основных движения: она вращается вокруг своей оси и обращается по орбите вокруг Солнца. При этом земная ось наклонена к плоскости орбиты на 66,5°. Движение Земли вокруг Солнца и наклон земной оси определяют на нашей планете смену времён года и продолжительность дня и ночи.

Два раза в году весной и осенью - наступают дни, когда на всей Земле долгота дня равна долготе ночи - 12 часов. День весеннего равноденствия наступает 21-22 марта, день осеннего равноденствия 22 23 сентября. На экваторе день всегда равен ночи.

Самый длинный день и самая короткая ночь на Земле наступают в Северном полушарии - 22 июня, а в Южном - 22 декабря. Это дни летнего солнцестояния.

После 22 июня, вследствие перемещения Земли по орбите, в Северном полушарии высота Солнца над постепенно уменьшается, дни становятся короче, а ночи - длиннее. А в Южном полушарии Солнце поднимается над горизонтом выше и световой день увеличивается. Южное полушарие получает всё больше солнечного тепла, а Северное - всё меньше.

Самый короткий день в Северном полушарии наступает 22 декабря, а в Южном 22 июня. Это день зимнего солнцестояния.

На экваторе угол падения солнечных лучей на земную поверхность и продолжительность дня изменяются мало, поэтому смену времён года там заметить практически невозможно.

О некоторых особенностях движения нашей планеты

На Земле есть две параллели, на которых Солнце в полдень в дни летнего и зимнего солнцестояния находится в зените, то есть стоит прямо над головой наблюдателя. Такие параллели именуются тропиками. На Северном тропике (23,5° с. ш.) Солнце в зените бывает 22 июня, на Южном тропике (23,5° ю. ш.) - 22 декабря.

Параллели, расположенные на 66,5° северной и южной широты, называются полярными кругами. Они считаются границами территорий, где наблюдаются полярные дни и полярные ночи. Полярный день - это период, когда Солнце не опускается за горизонт. Чем ближе от полярного круга к полюсу, тем длиннее полярный день. На широте полярного круга он длится всего одни сутки, а на полюсе - 189 суток. В Северном полушарии на широте Северного полярного круга полярный день начинается 22 июня в день летнего солнцестояния, а в Южном - 22 декабря. Продолжительность полярной ночи бывает от одних суток (на широте полярных кругов) до 176 (на полюсах). Всё это время Солнце не появляется над горизонтом. В Северном полушарии это явление природы начинается 22 декабря, а в Южном - 22 июня.

Нельзя не отметить и тот чудесный период в начале лета, когда вечерняя заря сходится с утренней и всю ночь длятся сумерки, белые ночи. Наблюдаются они в обоих полушариях на широтах, превышающих 60 , когда Солнце в полночь опускается за горизонт не более чем на 7°. В (около 60° с. ш.) белые ночи продолжаются с 11 июня по 2 июля, а в Архангельске (64° с. ш.) - с 13 мая по 30 июля.

Пояса освещённости

Следствием годового движения Земли и её суточного вращения является неравномерное распределение солнечного света и тепла по земной поверхности. Поэтому на Земле существуют пояса освещённости.

Между Северным и Южным тропиками по обе стороны от экватора пролегает тропический пояс освещённости. Он занимает 40 % земной поверхности, на которые приходится наибольшее количество солнечного света. Между тропиками и полярными кругами в Южном и Северном полушариях находятся умеренные пояса освещённости, получающие меньшее количество солнечного света, чем тропический пояс. От полярного круга до полюса в каждом полушарии расположены полярные пояса. Этой части земной поверхности меньше всего достаётся солнечного света. В отличие от других поясов освещённости только здесь бывают полярные дни и ночи.

1. Пояса освещенности Земли.

Задания по рис.1.

1) Подпиши названия полюсов, тропиков, полярных кругов и поясов освященности Земли.

2) Укажи день года и особенности положения СОлнца на полюсах, тропиках и полярных кругах, времена года, наступающие в разных частях поверхности Земли.

3) Впиши пропущенные слова.

Лето наступает в северном полушарии, зима - в южном . Солнце находится в зените над линией северного тропика , не заходит за горизонт над линией северного полярного круга . В Северном полушарии продолжительность дня длиннее , чем продолжительность ночи.

День летнего солнцестояния.

2. Вращение Земли вокруг своей оси.

Задания по рис.2.

1) Укажи направление вращения Земли вокруг своей оси.

2) Обозначь районы Земли, где можно наблюдать: а) восход Солнца; б) вечерние сумерки; в) день и ночь.

3) Впиши пропущенные слова.

Земля совершает полный оборот вокруг своей оси за 24 часа. Если в вашем населенном пункте сейчас день, то через 12 часов будет ночь . За 24 часа Земля повернется на 360 градусов, а за 1 час - на 15 градусов.

Школа географа-следопыта.

В ходе работы с моделью "Земля-Луна-Солнце" (теллурием) составьте и запишите рассказ об одном из четырех особых положений Земли на околосолнечной орбите.

1. Дата, соответствующая данному положению Земли. В данном положении Земля находится на околосолнечной орбите 22 июня .

2. Времена года, которые заканчиваются весна-осень и начинаются лето-зима в этот день по астрономическому календарю. В этот день в Северном полушарии заканчивается весна и начинается лето . А в Южном полушарии заканчивается осень и начинается зима .

3. Стороны горизонта, откуда восходит и где заходит Солнце в этот день. Солнце в этот день восходит на западе , а заходит на востоке .

4. Время восхода и захода Солнца в этот день. Солнце восходит в этот день рано , а заходит поздно .

Солнце - источник света и тепла на Земле. Земля находится в космосе, где царит холод, и Солнце дает необходимую ей энергию. Без солнечного тепла и света не было бы жизни на Земле, не могли бы развиваться живые организмы: бактерии, растения, животные, люди. Но, Солнце освещает Землю не сразу со всех сторон, а «по очереди», в связи с этим мы рассмотрим пояса освещения.

Около 40% поверхности Земли занимает лежащий между тропиками жаркий пояс. День и ночь здесь мало отличаются по продолжительности, а солнце бывает в зените дважды в году.

52% территории Земного шара приходится на расположенные между тропиками и полярными кругами умеренные пояса , где солнце никогда не бывает в зените. Продолжительность дня и ночи зависит от широты и времени года. Около полярных кругов (с 60° до 66,5°) летом Солнце ненадолго и неглубоко уходит за горизонт, вечерняя и утренняя зори сливаются, и наблюдаются так называемые белые ночи.

Холодные (полярные) пояса занимают всего 8% земной поверхности к северу и югу от полярных кругов. Зимой здесь наблюдаются полярные ночи, когда Солнце не показывается из-за горизонта, а летом - полярные дни, когда Солнце не заходит за горизонт. Продолжительность их увеличивается от одних суток - на полярных кругах, до полугода - на полюсах.

Пояса освещенности - части поверхности Земли, ограниченные тропиками и полярными кругами и различающиеся по условиям освещенности.

Два тропика и два полярных круга делят Землю на пять поясов освещенности: тропический (между северным и южным тропиком), два умеренных (в каждом полушарии, между тропиком и полярным кругом) и два полярных (в каждом полушарии между полярным кругом и полюсом). Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и её движение вокруг Солнца, что и приводит к формированию на Земле пяти поясов освещения (рис. 11).

Рис.11

Чем они отличаются друг от друга?

Два полярных пояса освещенности характеризуются наличием здесь природных явлений полярного дня и полярной ночи. На полярных кругах они равны суткам (в дни солнцестояний и на полюсах продолжаются полгода). Полярный день продолжается на Северном полюсе со дня весеннего до дня осеннего равноденствия, на южном со дня осеннего до дня весеннего равноденствия. Максимальная высота Солнца над горизонтом на полюсах в дни солнцестояний составляет 23033". Чем выше широта в полярных поясах, тем более длинными будут полярный день и полярная ночь.

В тропическом поясе освещенности существует природное явление «Солнце в полдень в зените». На тропиках это бывает один раз в год (в дни солнцестояний), тогда как на любой широте между тропиками 2 раза в год, на экваторе это дни весеннего и осеннего равноденствия. Явление «Солнце в полдень в зените» происходит как качание маятника между тропиками: полгода от тропика северного до тропика южного, а затем полгода от тропика южного до тропика северного, таким образом, в течение года на всех широтах между тропиками это явление наблюдается дважды.

Линия света и тени всегда делит экватор на 2 одинаковых части, только здесь день и ночь всегда равны 12 часам, на всех других широтах они меняются в зависимости от сезона года. На тропиках минимальные значения составляют 10 часов 30 минут, максимальные - 13 часов 30 минут. В тропическом поясе Солнце всегда уходит за горизонт под углом, близким к прямому, поэтому быстро наступает темнота.

Два умеренных пояса освещенности характеризуются тем, что в течение года здесь на любой широте каждые сутки есть светлое и темное время и Солнце никогда не бывает в зените.

Чем выше широта, тем меньше угол, под которым Солнце уходит за горизонт, поэтому на высоких широтах долго не наступает темнота и рано занимается утро. В северном полушарии в июне-июле, а в южном - в декабре-январе на умеренных широтах близких полярным кругам наблюдается явление «белые ночи», например, в Санкт-Петербурге на 60° с.ш.

Наличие на Земле поясов освещенности является вторым важным географическим следствием вращения Земли вокруг Солнца, а причиной здесь также является наклон земной оси к плоскости орбиты вращения Земли вокруг Солнца.

На основании предыдущего можно сформулировать следующие астрономические признаки тепловых поясов:

1. В холодных поясах (от j = ± 66° 33" до j = ± 90°) Солнце может быть незаходящим и невосходящим светилом. Полярный день и полярная ночь могут длиться от 24 часов до полугода.

2. В умеренных поясах (от j = ± 23° 27" до j = ± 66° 33") Солнце каждый день восходит и заходит, но никогда не бывает в зените. Полярных дней и ночей здесь никогда не бывает. Продолжительность дня и ночи короче 24 часов. Летом день длиннее ночи, а зимой - наоборот.

3. В жарком поясе (от j = + 23° 27" до j = - 23° 27" ) Солнце также всегда восходящее и заходящее светило и два раза и голу (на тропиках один раз) в полдень бывает в зените (и разных местах - в разные дни года, а на экваторе - в день весеннего и в день осеннего равноденствий).

Пояса освещённости многие из нас (а до недавнего времени и ваш непокорный слуга) путают с часовыми поясами . Чтобы устранить эту неприятность, а заодно ответить на вопрос, позвольте мне рассказать, что же такое эти пояса освещённости, какие они бывают и «с чем их едят».

Основные понятия

Для дальнейшего рассказа мне понадобится краткая вводная. Итак, несколько основных понятий, которые пригодятся нам чуть позже, и пусть не покажется странной их кажущаяся несвязанность друг с другом.

Тропики (в географическом смысле) – это параллели Земли, расположенные примерно на 23° северной и южной широт . Параллель севернее экватора называется тропиком Рака, южнее – тропиком Козерога. Первый тропик определяет максимальную широту, на которой Солнце достигает зенита в день летнего солнцестояния (на Ивана Купалу), второй, соответственно, в день зимнего солнцестояния (Рождество Христово).

Что такое пояса освещённости и их типы

Это географические зоны земной поверхности, разделённые параллелями тропиков и полярных кругов . Как явствует из их названия, они отличаются средним уровнем освещённости, а также климатическими условиями.

Особенности движения нашей планеты вокруг своего светила и угол наклона оси её вращения к плоскости орбиты (эклиптике) сформировали пятёрку типов поясов освещённости:

• один тропический пояс . Расположен между параллелями тропиков . Здесь жарко, и два раза в год (кроме самих тропиков – там лишь единожды) можно наблюдать Солнце в зените;
• два умеренных пояса . Лежат между линией тропика и полярным кругом каждого полушария. Солнце до зенита, увы, не добирается;
• два полярных пояса . Простираются от полярного круга до полюса каждого полушария. Здесь холодно, но зато можно видеть полярный день или ночь.

Раньше пояса освещённости именовались «тепловыми поясами», но потом этот термин стал синонимом «температурных поясов».