Как происходит смена времен года?

Времена года

Главная причина смены времен года – наклон оси вращения Земли.

Мы все видим, что времена года меняются: летом мы загораем и плаваем в открытых природных водоемах, собираем луговые цветы, сидим у костра; осенью восхищаемся разноцветной красотой леса; зимой катаемся на санках и на лыжах, а весной радуемся теплому солнышку и наблюдаем, как быстро лопаются почки на деревьях и превращаются в зеленый наряд. Но почему происходит смена времен года?

Главная причина смены времен года – наклон оси вращения Земли.

Но сначала давайте поговорим о том, что означает термин «времена года». Это четыре периода, на которые условно поделен год. Обратите внимание на слово «условно».

В астрономии различают:

1) Календарные времена года, которые приняты в большинстве стран мира – деление года на четыре сезона по три месяца в каждом. Вот здесь как раз понятно, что деление это условно, т.к. календарная дата наступления зимы (или другого времени года) может не совпадать с реальной погодой.

2) Астрономические времена года – отсчитываются от точек солнцестояния (лето/зима) и равноденствия (весна/осень).

Давайте разберемся, что такое «точки солнцестояния» и «равноденствия». Июньское солнцестояние

Солнцестояние – это момент прохождения Солнца через точки эклиптики (большого круга небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), наиболее удаленные от экватора небесной сферы. Равноденствие

Равноденствие – это момент, когда центр Солнца в своём видимом движении по эклиптике пересекает небесный экватор.

3) Фенология (система знаний о сезонных явлениях природы), используя понятие «сезон», определяет длительность и сроки начала каждого климатического времени года в соответствии с природными условиями. Сезон отличается характерными для него погодными условиями и температурой.

Итак, смена времен года объясняется: годичным обращением Земли вокруг Солнца, наклоном оси вращения Земли относительно орбиты и эллиптичностью орбиты.

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.

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.

Наклон оси вращения Земли

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).

Климатические времена года

Время равноденствия и солнцестояния должны быть серединой соответствующих сезонов. Но климатические сезоны относительно астрономических задерживаются из-за многих факторов, т.к. физические особенности земли и воды  различны в определенных местах планеты.

  • В экваториальном поясе (географический пояс Земли, расположенный по обе стороны от экватора) зимой и летом идут сильные дожди, а весна и осень относительно засушливы. Для этой территории характерны пассаты (ветры, дующие между тропиками круглый год. В Индийском океане они превращаются в муссоны - ветры, периодически меняющие свое направление: летом дуют с океана, зимой с суши.
  • В тропическом поясе холодным временем года является сезон дождей, жарким — засушливый сезон. Однако в пустынях дожди могут не выпадать и в холодное время года.

Умеренный пояс выделен зеленым

  • В умеренном поясе (Западная Европа, атлантическое побережье Северной Америки) основная часть осадков приходится на осень и первую половину зимы. В холодное время на части территории выпадает снег. Весна и лето характеризуются эпизодическими дождями с циклонами (атмосферные вихри огромного диаметра с пониженным давлением воздуха в центре). В зоне умеренно-континентального и континентального климата (Восточная Европа, Южная Сибирь) самыми влажными оказываются летние месяцы, а осень и зима суше. В зоне муссонного климата (Дальний Восток) осадки чаще выпадают летом в виде сильных ливней, зима сухая и бесснежная.
  • В арктическом и антарктическом поясах смена времён года выражается только в смене полярного дня и полярной ночи. Из-за продолжающегося ледникового периода разница в уровнях осадков в разные сезоны невелика, а температура остается ниже нуля.

Таким образом, сезоны для Северного полушария противоположны сезонам для Южного полушария. Когда Северное полушарие обращено к Солнцу, оно получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, а ночи короче. Через полгода положение Солнца относительно Земли меняется, поэтому уже в Южном полушарии дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше, в то время как на Северном полушарии начинается зима.

Центральная Россия находится в зоне умеренного и умеренно-континентального климата.

Весна

Весной природа начинает пробуждаться от зимнего сна, это период роста и цветения растений. Изменения происходят и в мире животных – начинается период размножения, кладки яиц у птиц.

Здравствуй, весенняя первая травка!
Как распустилась? Ты рада теплу?
Знаю, y вас там веселье и давка,
Дружно работают в каждом yглy.
Высyнyть листик иль синий цветочек
Каждый спешит молодой корешок
Раньше, чем ива из ласковых почек
Первый покажет зеленый листок.

С. Городецкий

Лето

Летом мы видим активный рост растений, начало созревания плодов и овощей, появление птенцов.

  • Чем жарче день, тем сладостней в бору
  • Дышать сухим смолистым ароматом,
  • И весело мне было поутру
  • Бродить по этим солнечным палатам!
  • Повсюду блеск, повсюду яркий свет,
  • Песок - как шелк... Прильну к сосне корявой
  • И чувствую: мне только десять лет,
  • А ствол - гигант, тяжелый, величавый.
  • Кора груба, морщиниста, красна,
  • Но как тепла, как солнцем вся прогрета!
  • И кажется, что пахнет не сосна,
  • А зной и сухость солнечного лета.

И. Бунин «Детство»

Осень

Осенью рост растений замедляется, но они обильно отдают нам весь свой урожай, деревья сбрасывают листву, природа готовится к покою.

Унылая пора! Очей очарованье!
Приятна мне твоя прощальная краса —
Люблю я пышное природы увяданье,
В багрец и в золото одетые леса,
В их сенях ветра шум и свежее дыханье,
И мглой волнистою покрыты небеса,
И редкий солнца луч, и первые морозы,
И отдаленные седой зимы угрозы.

А.С. Пушкин

Зима

Зимой природа отдыхает, многие животные впадают в зимнюю спячку. Природный цикл завершился. Но только для того, чтобы начаться снова. 

Чудная картина,
Как ты мне родна:
Белая равнина,
Полная луна,

Свет небес высоких,
И блестящий снег,
И саней далеких
Одинокий бег.

А. Фет