1.3. Движение Земли вокруг Солнца

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

Ось вращения двигающейся по орбите Земли находится в пространстве почти в неизменном положении, то есть все время наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. Если бы ось вращения была перпендикулярна плоскости орбиты, то светораздельная линия¹ проходила бы все время через оба полюса. Светораздельная линия – линия на поверхности планеты, разделяющая освещенную ее часть от неосвещенной. В этом случае угол падения солнечных лучей в полдень изменялся бы от 90° на экваторе до 0° на полюсах, и оба полушария как Северное, так и Южное постоянно получали бы одинаковое количество тепла.

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

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

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

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

Вопросы для самоконтроля.

1. Какую форму имеет орбита Земли?

2. Что такое перигелий?

3. Что такое афелий?

4. Под каким углом наклонена ось вращения Земли к ее орбите?

5. Что такое светораздельная линия?

6. Что такое равноденствие?

7. Когда происходит день весеннего и осеннего равноденствия?

8. Когда в Северном полушарии происходит день летнего солнцестояния и почему?

9. Когда в Северном полушарии происходит день зимнего солнцестояния и почему?

10. С каким явлением связано проведение на земном шаре северного и южного тропика?

11. С каким явлением связано проведение на земном шаре северного и южного полярного круга?

12. Каковы географические следствия движения Земли вокруг Солнца?

13. Сколько длится полярный день и полярная ночь на полюсах?