Солнце - звезда Солнечной системы, которая является для источником громадного количества тепла и ослепительного света. Несмотря на то, что Солнце находится от нас на значительном расстоянии и до нас доходит лишь небольшая часть его излучения, этого вполне достаточно для развития жизни на Земле. Наша планета вращается вокруг Солнца по орбите. Если с космического корабля наблюдать Землю в течение года, то можно заметить, что Солнце всегда освещает только какую-либо одну половину Земли, следовательно, там будет день, а на противоположной половине в это время будет ночь. Земная поверхность получает тепло только днем.
Наша Земля нагревается неравномерно. Неравномерный нагрев Земли объясняется ее шарообразной формой, поэтому угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла. На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количества тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе,пронизывая , проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности. Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается , так как уменьшается угол падения солнечного луча.
На степень нагрева земной поверхности влияет также и то, что земная ось наклонена к плоскости орбиты, по которой Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, под углом 66,5° и все время направлена северным концом в сторону Полярной звезды.
Представим себе, что Земля, двигаясь вокруг Солнца, имеет земную ось, перпендикулярную плоскости орбиты вращения. Тогда бы поверхность на разных широтах получала бы неизменное в течение года количество тепла, угол падения солнечного луча был все время постоянным, всегда день был бы равен ночи, не происходило бы смены времен года. На экваторе эти условия мало отличались бы от нынешних. Существенное влияние на нагрев земной поверхности, а значит, и на весь наклон земной оси имеет именно в умеренных широтах.
В течение года, то есть за время полного оборота Земли вокруг Солнца, особо примечательны четыре дня: 21 марта, 23 сентября, 22 июня, 22 декабря.
Тропики и полярные круги разделяют поверхность Земли на пояса, которые различаются между собой солнечной освещенностью и количеством тепла, получаемого от Солнца. Выделяют 5 поясов освещенности: северный и южный полярные, которые получают мало света и тепла, пояс с жарким климатом и северный и южный пояса, которые получают света и тепла больше, чем полярные, но меньше, чем тропические.
Итак, в заключение можно сделать общий вывод: неравномерный нагрев и освещение земной поверхности связаны с шарообразностью нашей Земли и с наклоном земной оси до 66,5° к орбите вращения вокруг Солнца.
Происходит по орбите, имеющей форму эллипса, со скоростью около 30 км/с. Полный оборот Земля совершает за 365,26 суток. Это время называют звездным (сидерическим) годом . Ось Земли постоянно наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5°. При движении Земли вокруг Солнца ось не меняет своего положения. Поэтому каждая точка земной поверхности встречает солнечные лучи под углами, изменяющимися в течение года. В разные периоды года полушария Земли получают одновременно неодинаковое количество солнечного тепла и света, что служит причиной смены времен года .
На расстоянии от экватора на 23°27′ к северу и югу расположены воображаемые параллельные круги на поверхности земного шара, которые называются тропиками (Северный, или тропик Рака, и Южный, или тропик Козерога), где Солнце один раз в году бывает в полдень в зените. Это - дни солнцестояний: 22 июня - день летнего солнцестояния : вертикально солнечные лучи падают на Северный тропик. В это время в северном полушарии наивысшее положение Солнца и оно получает больше тепла и света, здесь лето и самый длинный день. А есть места, где в это время Солнце совсем не заходит за горизонт. Это полярные области, лежащие между Северным полюсом и северным полярным кругом - параллели, отстоящей от экватора на 66°33′. Здесь - полярный день; на самом полюсе он длится до 186 суток. В южном полушарии в это время зима, а в полярных районах (за южным полярным кругом) - полярная ночь.
Через полгода, 22 декабря - наивысшее положение Солнца над горизонтом в южном полушарии в день зимнего солнцестояния . В зените Солнце в это время над южным тропиком, а в районе полюса оно не заходит за горизонт, в южном полушарии теперь лето, а в северном полушарии - зима. 21 марта и 23 сентября Солнце в зените над экватором и его лучи отвесно падают на экватор; северное и южное полушария освещены вплоть до полюсов; на всех широтах день и ночь продолжаются по 12 ч.; поэтому эти числа называются соответственно - день весеннего и день осеннего равноденствия . 21 марта в северном полушарии начинается астрономическая весна , в южном - осень , а 23 сентября, наоборот, в южном полушарии весна, а в северном осень.
Двигаясь вокруг Солнца, Земля вращается в то же время вокруг своей оси с запада на восток с полным оборотом в течение звездных суток, или за 23 ч 56 мин 4,0905 с среднего солнечного времени. С этим движением связана на Земле смена дня и ночи . На освещенной Солнцем стороне Земли - день, на противоположной, теневой стороне - ночь. Время оборота - сутки - определяют по Солнцу и звездам. Солнечные сутки - это промежуток времени между двумя прохождениями центра диска Солнца через меридиан точки наблюдения. Движение Земли вокруг оси и вокруг Солнца сложное, неравномерное, поэтому продолжительность истинных солнечных суток в течение года меняется. Для определения среднего солнечного времени берут среднюю продолжительность суток в течение года. Солнечные сутки немного длиннее полного оборота Земли, так как Земля движется вокруг Солнца в том же направлении, в котором вращается вокруг оси. Поэтому точное время оборота Земли определяется временем между двумя прохождениями звезды через меридиан данного места. Звездные сутки короче средних солнечных на 3 мин 55,91 с среднего времени.
Угол, на который поворачивается любая точка Земли за определенный отрезок времени, называется угловой скоростью вращения. За час точка продвигается на 15° (360°: 24 ч = 15°). А линейная скорость зависит от широты места. Наибольшая она на экваторе - 464 м/с и уменьшается в направлении полюсов. Например, на широте Санкт‑Петербурга (60°) она будет уже 232 м/с.
Только на полюсе нет обычного деления времени на дни и ночи, так как около полугода Солнце не опускается за горизонт и столько же времени не восходит. Представление об изменении продолжительности дня и ночи на разных широтах можно получить, рассмотрев чертеж, на котором изображено положение Земли в день летнего и зимнего солнцестояния. Видно, как проходит светораздельная плоскость в том случае, когда земная ось наклонена северным концом к Солнцу, и наоборот. В том полушарии, которое обращено к Солнцу, день длиннее ночи. На широтах же, которые вообще не пересекаются светораздельной линией, Солнце какое‑то время круглосуточно освещает (или не освещает) Землю; там смены дня и ночи не происходит.
В результате суточного вращения земного шара (кроме приполярных областей) происходит благоприятная для жизни смена умеренного нагревания в течение дня и умеренного охлаждения за ночь.
Одно из следствий вращения Земли вокруг оси - отклонение движущихся тел в северном полушарии вправо, в южном - влево. Оно вызывается действием силы Кориолиса , основанной на законе инерции, по которому каждое тело стремится сохранить направление и скорость своего движения, а вращающаяся Земля тем временем перемещается, это и вызывает отклонение в направлении движущегося тела. Сила Кориолиса оказывает отклоняющее действие на движение воздуха и воды (речных потоков, морских течений).
Итак, Луна находится на расстоянии от 50х114=6000 км до 260х114=30000 км. Собственно, Солнце тоже, поэтому рассмотрим как оно освещает всю землю. (Кстати, почему солнце на разной высоте на разных широтах? Если оно близко - понятно, меняется угол обозрения. А лишняя тысяча километров никак не влияет на солнечный параллакс в официальной модели.)
Качественная картинка, построенная в неверном предположении, что Солнце (Луна) находится на расстоянии 2050 км:
сosZ=6371/8420=0.757, Z=41°
В действительности, угол Z находится в пределах от 60° до 80°.
Казалось бы, пусть Солнце движется по спирали от Северного полюса к Южному с покрытием 157°, оставляя 23° на полярный круг: на севере - полярный день, а на юге - полярная ночь. Но как только Солнце чуть опуститься южнее - Северный полюс окажется в вечной тьме.
Чтобы покрыть все 180°, без вспомогательных светил не обойтись.
И тут уместно будет вспомнить легенду о трех лунах.
Итак, Солнце всегда вращается по спирали поднимаясь/опускаясь над экватором на 23°, покрывая 134° (Z=67°).
сosZ=6371/(6371+H)=0.2924 и H=9936 км (с диаметром Солнца 90 км и радиусом сферы 16300 км).
А над Северным и Южным полюсами висят два малых светила, освещая при необходимости мертвые зоны, летом изображая солнце, а зимой - луну.
Максимальный угол покрытия малого светила - 23° (еще 23° попадают на полярную ночь).
6371/сos(11.5°)=6371/ 0.9799=6502 км, т.е. максимальная высота 130 км с диаметром 1.5 км.
Но в большинстве случаев светило должно покрыть меньшую площадь, поэтому оно опускается и увеличивает свой угловой размер. Либо оно меньшего размера и уменьшает угловой размер, поднимаясь. Поэтому реальными представляются параметры: высота в районе 100 км, диаметр а районе 1 км.
Если светил несколько, то должны происходить и сбои. И несколько солнц неоднократно наблюдалось:
Паргелий (от пара... и греч. hйlios - солнце) (ложное солнце) - одна из форм гало, при которой на небе наблюдается одно или несколько дополнительных изображений Солнца. Возникает вследствие преломления солнечного света в анизотропно ориентированных частичках льда, падающих в атмосфере. В «Слове о полку Игореве» упоминается, что перед наступлением половцев и пленением Игоря «четыре солнца засияли над русской землей». Воины восприняли это как знак надвигающейся большой беды.
Иногда на небе можно увидеть несколько Солнц. На самом деле, это виден эффект миллионов линз: ледяных кристаллов. По мере того как вода замерзает в верхних слоях атмосферы, создает маленькие, плоские, шестиугольные ледяные кристаллы льда. Плоскости этих кристаллов, кружась, постепенно опускаются на землю, основную часть времени ориентированы параллельно поверхности. На восходе или закате, луч зрения наблюдателя может проходить через эту самую плоскость, и каждый кристалл может вести себя как миниатюрная линза, преломляющая солнечный свет. Совместный эффект приводит к явлению, называемого паргелии, или ложного солнца.
Как и всё остальное, предложенная схема освещения вызвала резкую критику в интернете. Причем, совсем не удается добиться понимания, что именно она объясняют наблюдаемые явления. Например, высоту Солнца в полдень в зависимости от широты.
Давайте рассмотрим простую модель:
Пирамида из цилиндров уменьшающегося радиуса вращается против часовой стрелки и освещается параллельным пучком солнечных лучей (красные стрелки), перпендикулярным ребрам пирамид.
Правое ребро каждого цилиндра соответствует положению солнца в зените в полдень.
Как легко понять, при любом движении вверх-вниз по этому ребру ничего в положении Солнца над головой наблюдателя на ребре не меняется.
И не меняется ни на одном из цилиндров.
И нет никакого отличия у верхнего и нижнего цилиндров.
А теперь начнем увеличивать количество цилиндров, пропорционально уменьшая их высоту и радиус.
Предел такой операции - полусфера.
Добавим такую же нижнюю часть - и получится наш земной шарик. Для тех, кто не понимает математику, но работал в Фотошопе: если фото Земли сильно увеличить, то окружность превратится в набор прямоугольных пикселей - иначе её машинным способом не изобразишь.
Вывод: на всем земном шаре Солнце в полдень должно быть в зените.
Проведем мысленный эксперимент: зафиксируем Солнце в правой части нижней стрелки и проведем синие стрелки от этой точки к каждому цилиндру (если сложно - напишите в конференцию и я их нарисую).
Для синего цилиндра синяя стрелка совпадет с красной. Для желтого будет уже с наклоном, а для зеленого - с большим наклоном.
Вот так Земля и освещается.
Как же нас удалось обмануть?
Все просто: мы видим маленькое Солнце над головой и проводим от него линии на наших рисунках: влево и вправо. Но на самом деле оно не маленькое, а очень большое. И нет никакого влево и вправо от Солнца: и слева, и справа идет поток параллельных лучей вниз на нас. Нас сбивает детский рисунок "Пусть всегда будет солнце!". Уже в детстве этот образ прочно входит в сознание и выбить его невозможно никакими рисунками и формулами. Если мем не соответствует - он отторгается. Это уже аксиома психологии.
Господа, срывайте шоры, навешанные на вас с детства. Знайте, что всё кругом вранье!
Жаль, не получилось, а мне казалось, что это хорошая затравка к разговору о том, как соотносятся органы чувств с окружающей действительностью Пирамидку можно рассматривать как шутку, в которой есть доля истины. Парадокс пирамиды быстро раскусили на форуме: http://falsehood.my1.ru/forum/2-6-1
Попытка подтолкнуть к дальнейшему обсуждения провалилась. А ведь здесь есть, что сказать.
Что мешает предложенной модели? Сила тяжести, которая направлена от центра Земли. Формально, об этом идет речь в следующем разделе, но и так понятно, что у нас получилось, особенно если Вы уже читали весь текст. Вот мы построили модель, в которой Земля окружена защитной сферой. Но те, кто способен, построить такую огромную Землю, вполне могут построить и еще что-нибудь, что нам не совсем ясно. Например, сила притяжения действует со стороны стержня, на который насажены цилиндры (можно предложить несколько схем, каким образом при уменьшении радиуса эта сила остается постоянной). Тогда парадокс снимается. В любом месте наблюдатель будет перпендикулярен оси вращения, даже на полюсе. Ну, чем не модель? Кстати, может хорошо объяснить, почему Земля геоид, а не шар (с точки зрения сохранения силы тяжести вдоль стержня). Вам это не напоминает какие-то детские сказки с трением об ось вращения (там где всегда мороз)? Может ось вращения совсем не абстракция, а реальная вещь?
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ КОСМОСА. ВСЕЛЕННАЯ И ЕЁ УСТРОЙСТВОЧТО ОСВЕЩАЕТ ЗЕМЛЮ НОЧЬЮ?
В ночные часы земная поверхность освещена Луной и некоторыми другими источниками света. В ясные лунные ночи, когда глаз адаптируется, т.е. привыкнет к лунному уровню освещения, можно любоваться красотой ночного пейзажа. Ландшафт, залитый лунным светом; не однажды вдохновлял художников и поэтов. Один из афоризмов Козьмы Пруткова гласит: "Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? - ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло; а месяц - ночью". Самым сильным источником света ночью является Луна. В полнолуние освещенность, создаваемая "молодой" Луной больше, чем освещенность, создаваемая "старой" Луной, примерно на 1/5 часть. Это можно объяснить тем, что на поверхности Луны, обращенной к Земле, пятна, т.е. области лунных морей и океанов, расположены неравномерно: на "портрете" Луны в ее левой части темных областей больше, чем в правой части. Если ночь безлунная (для наблюдений звездного неба самое удобное время), то наземные предметы все равно освещены, хотя и очень слабо. Эту освещенность Земли создают звезды. До мере того, как глаз привыкает к темноте, человек начинает различать все более слабые звезды и все в большем количестве. Постепенно открывается "... бездна звезд полна". Подавляющее большинство ярких звезд находится в области Млечного Пути. Это самая светлая часть звездного неба. Попытки оценить роль свечения звезд в освещении земной поверхности ночью были впервые предприняты еще 1901 году американским астрономом Ньюкомбом. Он установил, что всей освещенности, создаваемой звездами, хватает только на половину освещенности, наблюдаемой с Земли в безлунную ночь. Роль планет в освещении Земли ничтожна. Какой же еще есть источник света? Его обнаружили в том же 1901 году немецкие ученые, благодаря фотографированию спектра ночного неба. На спектральных пластинах везде обнаруживались зеленые линии, характерные для полярных сияний. Появилось предположение, что непрерывный зеленый свет посылает источник, находящийся в земной атмосфере. Ученые Голландии, Англии в 1909-1915 годах исследовали спектр Млечного Пути в разных широтах, даже там, где полярные сияния наблюдаются крайне редко. Всюду присутствовала зеленая линия, в каждом снимке спектра. Яркость линии была тем больше, чем ближе к горизонту проводилось фотографирование. Оставалось сделать вывод, что весь небосвод каждую ночь излучает непрерывный свет, подобный свету полярных сияний.
Таким образом было открыто ночное свечение атмосферы. Выходит, что атмосфера Земли, ее "воздушная шуба", не только "согревает" Землю, поглощая теплоту, излучаемую Землей в космическое пространство, не только защищает Землю от губительных ультрафиолетовых лучей и от "небесных камней" - метеоритов, но и еще освещает Землю ночью. То есть в отсутствие Луны атмосфера Земли является ее главным "светильником".
В атмосфере светятся не все ее слои, а верхние, разреженные на высотах от 100 до 300 км. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца происходит расщепление, или, как говорят, диссоциация молекул газов на составляющие их атомы. Атомы при столкновениях друг с другом снова соединяются с молекулами, при этом выделяется энергия - энергия излучения.
ПОЧЕМУ ЛУНА - СПУТНИК?
В астрономии спутником называется тело, которое вращается вокруг большего по размерам тела и удерживается силой его притяжения. Луна - спутник Земли. Земля - спутник Солнца. Все планеты Солнечной системы, за исключением Меркурия и Венеры, имеют спутники.
Искусственные спутники - это созданные человеком космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли или другой планеты. Их запускают с различными целями: для научных исследований, для изучения погоды, для связи.
Система Земля - Луна - уникальная в Солнечной системе, так как ни одна планета не имеет такой крупный спутник. Луна - единственный спутник Земли, зато такой большой и близкий!
Она видна невооруженным глазом лучше, чем любая планета в телескоп. Телескопические наблюдения и крупные фотографии показывают, что ее красивая поверхность неровная и чрезвычайно сложная. Активное изучение естественного спутника Земли началось с 1959 года, когда в нашей стране и в США по направлению к Луне для всестороннего ее исследования были запущены космические зонды, автоматические межпланетные станции, доставившие образцы лунных пород. И до настоящего времени космические аппараты приносят немало информации для работы селенологов (ученых, изучающих Луну). Много загадок таит в себе наш спутник. Долгое время люди не видели его обратной стороны вплоть до 1959 года, когда автоматическая станция "Луна-3" сфотографировала невидимую сторону лунной поверхности. Позднее на основе снимков, полученных с помощью отечественной станции "Зонд-3" и американских космических аппаратов "Лунар орбитер" были составлены карты поверхности Луны. Полеты лунных автоматических станций и высадки лунных экспедиций помогли получить ответ на целый ряд неясных вопросов, волновавших астрономов. Но, в свою очередь, они поставили перед астрономами новые задачи.
ПОЧЕМУ ЛУНА ПРЕВРАЩАЕТСЯ В МЕСЯЦ?
Понаблюдайте за Луной и вы увидите, что вид ее меняется каждый день. Сначала узенький серп, затем Луна полнеет и через несколько дней становится круглой. Еще через несколько дней полная Луна постепенно становится все меньше и меньше и снова делается похожей на серп. Серп Луны часто называют месяцем. Если серп повернут выпуклостью влево, как буква "С", то говорят, что Луна "стареет". Через 14 суток и 19 часов после полнолуния старый месяц исчезнет совсем. Луна не видна. Такую фазу Луны называют "новолунием". Потом постепенно Луна из узкого серпа, повернутого вправо (если мысленно провести прямую линию через концы серпа, получится буква "Р", т.е. месяц "растет"), превращается снова в полную Луну.
Чтобы Луна снова "выросла", требуется такой же промежуток времени: 14 суток и 19 часов. Изменение вида Луны, т.е. изменение лунных фаз, от полнолуния до полнолуния (или от новолуния до новолуния) происходит каждые четыре недели, точнее, за 29 с половиной суток. Это лунный месяц. Он послужил основой для составления календаря. Можно заранее рассчитать, когда и как будет видна Луна, когда будут темные ночи, а когда светлые. Во время полнолуния Луна повернута к Земле освещенной стороной, а во время новолуния - неосвещенной. Луна - твердое, холодное небесное тело, своего собственного света не излучает, светит на небе только потому, что отражает своей поверхностью свет Солнца. Обращаясь вокруг Земли, Луна поворачивается к ней то полностью освещенной поверхностью, то частично освещенной поверхностью, то темной. Вот поэтому в течение месяца непрерывно меняется вид Луны.