Наклонът, който прави сезоните

Наклонената ос

Земята се върти около земната ос – въображаема права през Северния и Южния полюс. Оста не е изправена спрямо пътя на Земята около Слънцето, а е наклонена с около 23,44°. И сочи винаги в една посока – към Полярната звезда.

Затова през юни към Слънцето е обърнато Северното полукълбо, а през декември – Южното. Оста не се „люлее“: мени се само мястото на Земята по пътя ѝ около Слънцето.

Две причини за лятото

• По-дълъг ден. В София на 21 юни денят е около 15 часа, а на 21 декември – около 9.
• По-високо Слънце. По обед през юни Слънцето е на около 71° над хоризонта, а през декември – само на около 24°. Ниското Слънце разстила същата светлина върху по-голяма площ, затова всеки квадратен метър получава по-малко енергия.

Заедно двете причини дават около 4 пъти повече слънчева енергия на квадратен метър през юни, отколкото през декември.

Не е от разстоянието

Мнозина мислят, че лятото идва, когато Земята е по-близо до Слънцето. Не е така: Земята е най-близо до Слънцето около 3 януари (около 147,1 милиона km) – посред зима в България. Най-далеч е около 6 юли (около 152,1 милиона km). Тази разлика дава само около 7 % повече енергия.

И още едно доказателство: когато в България е лято, в Аржентина и Австралия е зима – а Земята е една и съща. Ако оста не беше наклонена, денят навсякъде щеше да е 12 часа и сезони нямаше да има.

Тропици и полярни кръгове

Тропиците (23,44° северна и южна ширина) са най-далечните ширини, над които Слънцето по обед може да застане точно над главата. На 21 юни това е над Северния тропик, на 21 декември – над Южния, а при равноденствие – над екватора.

Полярните кръгове (66,56° северна и южна ширина) са на 90° минус наклона. На север от Северния полярен кръг има дни, в които Слънцето не залязва (полярен ден), и дни, в които не изгрява (полярна нощ). Точно на кръга полярният ден е едно денонощие, в Тромсьо – около 2 месеца, а на полюса – около половин година.

На екватора денят е почти еднакъв целогодишно: в Сингапур разликата между юни и декември е около 9 минути.

За 8 клас: височината на Слънцето по обед

Ако φ е ширината на мястото, а δ – ширината, над която Слънцето днес е в зенита (от −23,44° до +23,44°), обедната височина е:

h = 90° − |φ − δ|

Например за София (42,7° северна ширина) при зимно слънцестоене (δ = −23,44°): h = 90° − 66,14° ≈ 23,9°. Разликата между лятото и зимата е точно два пъти наклона: 46,88°.

Какво опростява симулацията

• Денят започва, когато центърът на Слънцето мине хоризонта. В действителност въздухът пречупва лъчите и денят е с около 10 минути по-дълъг (при равноденствие в София – около 12 h 09 min). Ключът „Като в истинския живот“ показва разликата.
• Пътят на Земята е кръг, а годината – 365 дни (без 29 февруари).
• Енергията е тази, която стига до горната граница на атмосферата – без облаци. Затова най-топлият месец е юли, а не юни: сушата и морето се затоплят бавно.

Безопасност

Никога не гледай директно в Слънцето, дори при залез. Сянката на пръчка се наблюдава на земята.