Сонце - зірка Сонячної системи, яка є джерелом величезної кількості тепла і сліпучого світла. Незважаючи на те, що Сонце знаходиться від нас на значній відстані і до нас доходить лише невелика частина його випромінювання, цього цілком достатньо для розвитку життя на Землі. Наша планета обертається навколо Сонця по орбіті. Якщо з космічного корабля спостерігати Землю протягом року, можна помітити, що Сонце завжди висвітлює лише одну половину Землі, отже, там буде день, але в протилежної половині у цей час буде ніч. Земна поверхня отримує тепло лише вдень.
Наша земля нагрівається нерівномірно. Нерівномірне нагрівання Землі пояснюється її кулястою формою, тому кут падіння сонячного променя у різних районах різний, отже, різні ділянки Землі отримують різну кількість тепла. На екваторі сонячні промені падають прямовисно, і вони сильно нагрівають Землю. Чим далі від екватора, тим кут падіння променя стає меншим, а отже, і меншою кількістю тепла отримують ці території. Один і той же за потужністю пучок сонячного випромінювання обігріває набагато меншу площу, оскільки він падає прямовисно. Крім того, промені, що падають під меншим кутом, ніж на екваторі, пронизуючи, проходять у ній більший шлях, внаслідок чого частина сонячних променів розсіюється в тропосфері і не доходить до земної поверхні. Все це свідчить про те, що при віддаленні від екватора на північ або на південь зменшується, оскільки зменшується кут падіння сонячного променя.
На ступінь нагріву земної поверхні впливає також і те, що земна вісь нахилена до площини орбіти, за якою Земля здійснює повний оборот навколо Сонця, під кутом 66,5 ° і постійно спрямована північним кінцем у бік Полярної зірки.
Уявімо, що Земля, рухаючись навколо Сонця, має земну вісь, перпендикулярну до площини орбіти обертання. Тоді б поверхня на різних широтах отримувала б незмінну протягом року кількість тепла, кут падіння сонячного променя був увесь час постійним, завжди день дорівнював би ночі, не відбувалося б зміни пір року. На екваторі ці умови мало відрізнялися б від нинішніх. Істотний вплив на нагрівання земної поверхні, отже, і весь нахил земної осі має у помірних широтах.
Протягом року, тобто за час повного обороту Землі навколо Сонця, особливо примітні чотири дні: 21 березня, 23 вересня, 22 червня, 22 грудня.
Тропики та полярні кола поділяють поверхню Землі на пояси, які різняться між собою сонячною освітленістю та кількістю тепла, що отримується від Сонця. Виділяють 5 поясів освітленості: північний та південний полярні, які отримують мало світла та тепла, пояс із жарким кліматом та північний та південний пояси, які отримують світла та тепла більше, ніж полярні, але менше, ніж тропічні.
Отже, на закінчення можна зробити загальний висновок: нерівномірне нагрівання та освітлення земної поверхні пов'язані з кулястістю нашої Землі і з нахилом земної осі до 66,5 ° до орбіти обертання навколо Сонця.
Відбувається орбітою, що має форму еліпса, зі швидкістю близько 30 км/с. Повний оборот Земля здійснює за 365,26 діб. Цей час називають зірковим(сидеричним) роком. Вісь Землі постійно нахилена до площини орбіти під кутом 66,5 °. Під час руху Землі навколо Сонця вісь не змінює свого становища. Тому кожна точка земної поверхні зустрічає сонячні промені під кутами, що змінюються протягом року. У різні періоди року півкулі Землі отримують одночасно неоднакову кількість сонячного тепла і світла, що є причиною зміни пір року.
На відстані від екватора на 23°27′ на північ і південь розташовані уявні паралельні кола на поверхні земної кулі, які називаються тропіками(Північний, або тропік Рака, і Південний, або тропік Козерога), де Сонце один раз на рік буває опівдні у зеніті. Це - дні сонцестоянь: 22 червня - день літнього сонцестояння: вертикально сонячні промені падають на Північний тропік У цей час у північній півкулі найвище становище Сонця і воно отримує більше тепла та світла, тут літо та найдовший день. А є місця, де тоді Сонце зовсім не заходить за обрій. Це полярні області, що лежать між Північним полюсом і північним полярним колом - паралелі, що віддалена від екватора на 66 ° 33 '. Тут – полярний день; на самому полюсі він триває до 186 діб. У південній півкулі тим часом зима, а полярних районах (за південним полярним колом) - полярна ніч.
Через півроку, 22 грудня - найвище становище Сонця над горизонтом у південній півкулі у день зимового сонцестояння. У зеніті Сонце в цей час над південним тропіком, а в районі полюса воно не заходить за обрій, у південній півкулі тепер літо, а в північній півкулі – зима. 21 березня і 23 вересня Сонце в зеніті над екватором та його промені прямовисно падають на екватор; північна та південна півкулі освітлені аж до полюсів; на всіх широтах день і ніч продовжуються по 12 год; тому ці числа називаються відповідно - день весняногоі день осіннього рівнодення. 21 березня у північній півкулі починається астрономічна весна, у південному - осінь, а 23 вересня, навпаки, у південній півкулі весна, а в північній осені.
Рухаючись навколо Сонця, Земля обертається в той же час навколо своєї осі із заходу на схід з повним оборотом протягом зоряної доби, або за 23 год 56 хв 4,0905 із середнього сонячного часу. З цим рухом пов'язана Землі зміна дняі ночі. На освітленому Сонцем боці Землі - день, на протилежному, тіньовому боці - ніч. Час обороту - доба- визначають за Сонцем та зірками. Сонячна доба- це проміжок часу між двома проходженнями центру диска Сонця через меридіанні точки спостереження. Рух Землі навколо осі та навколо Сонця складний, нерівномірний, тому тривалість справжньої сонячної доби протягом року змінюється. Для визначення середнього сонячного часу беруть середню тривалість доби протягом року. Сонячна доба трохи довша за повний оборот Землі, оскільки Земля рухається навколо Сонця в тому ж напрямку, в якому обертається навколо осі. Тому точний час обороту Землі визначається часом між двома проходженнями зірки через меридіан цього місця. Зоряна добакоротше за середні сонячні на 3 хв 55,91 із середнього часу.
Кут, на який повертається будь-яка точка Землі за певний відрізок часу, називається кутовий швидкістюобертання. За годину точка просувається на 15° (360°: 24 год = 15°). А лінійна швидкість залежить від широти місця. Найбільша вона на екваторі - 464 м/с та зменшується у напрямку полюсів. Наприклад, на широті Санкт-Петербурга (60 °) вона буде вже 232 м/с.
Тільки на полюсі немає звичайного поділу часу на дні та ночі, тому що близько півроку Сонце не опускається за горизонт і стільки часу не сходить. Подання про зміну тривалості дня і ночі на різних широтах можна отримати, розглянувши креслення, на якому зображено положення Землі в день літнього та зимового сонцестояння. Видно, як проходить світлороздільна площина у тому випадку, коли земна вісь нахилена північним кінцем до Сонця, і навпаки. У тій півкулі, яка звернена до Сонця, день довший за ніч. А на широтах, які взагалі не перетинаються світлороздільною лінією, Сонце якийсь час цілодобово висвітлює (або не висвітлює) Землю; там зміни дня та ночі не відбувається.
Внаслідок добового обертання земної кулі (крім приполярних областей) відбувається сприятлива для життя зміна помірного нагрівання протягом дня та помірного охолодження за ніч.
Одне зі наслідків обертання Землі навколо осі - відхилення тіл, що рухаються в північній півкулі вправо, в південній - вліво. Воно викликається дією сили Коріоліса, заснованої на законі інерції, за яким кожне тіло прагне зберегти напрямок і швидкість свого руху, а Земля, що обертається, тим часом переміщається, це і викликає відхилення в напрямку рухомого тіла. Сила Коріоліса має відхиляючу дію на рух повітря і води (річкових потоків, морських течій).
Отже, Місяць знаходиться на відстані від 50х114 = 6000 км до 260х114 = 30000 км. Власне, Сонце теж, тому розглянемо, як воно висвітлює всю землю. (До речі, чому сонце на різній висоті на різних широтах? Якщо воно близько - зрозуміло, змінюється кут огляду. А зайва тисяча кілометрів ніяк не впливає на сонячний паралакс в офіційній моделі.)
Якісна картинка, побудована в невірному припущенні, що Сонце знаходиться на відстані 2050 км.
сosZ=6371/8420=0.757, Z=41°
Насправді кут Z знаходиться в межах від 60° до 80°.
Здавалося б, нехай Сонце рухається спіраллю від Північного полюса до Південного з покриттям 157°, залишаючи 23° на полярне коло: на півночі - полярний день, а на півдні - полярна ніч. Але як тільки Сонце трохи опуститься на південь - Північний полюс опиниться у вічній темряві.
Щоб покрити всі 180 °, без допоміжних світил не обійтися.
І тут доречно згадатиме легенду про три місяці.
Отже, Сонце завжди обертається по спіралі, піднімаючись/опускаючись над екватором на 23°, покриваючи 134° (Z=67°).
сosZ = 6371 / (6371 + H) = 0.2924 і H = 9936 км (з діаметром Сонця 90 км і радіусом сфери 16300 км).
А над Північним і Південним полюсами висять два малі світила, освітлюючи при необхідності мертві зони, влітку зображуючи сонце, а взимку - місяць.
Максимальний кут покриття малого світила - 23 ° (ще 23 ° потрапляють на полярну ніч).
6371/сos(11.5°)=6371/ 0.9799=6502 км, тобто. максимальна висота 130 км. з діаметром 1.5 км.
Але в більшості випадків світило має покрити меншу площу, тому воно опускається та збільшує свій кутовий розмір. Або воно меншого розміру та зменшує кутовий розмір, піднімаючись. Тому реальними видаються параметри: висота в районі 100 км, діаметр в районі 1 км.
Якщо світив кілька, то мають відбуватися і збої. І кілька сонців неодноразово спостерігалося:
Паргелій (від пари ... і грец. hйlios - сонце) (хибне сонце) - одна з форм гало, при якій на небі спостерігається одне або кілька додаткових зображень Сонця. Виникає внаслідок заломлення сонячного світла в анізотропно орієнтованих частинках льоду, що падають в атмосфері. У «Слові про похід Ігорів» згадується, що перед настанням половців та полоненням Ігоря «чотири сонця засяяли над російською землею». Воїни сприйняли це як знак великої біди, що насувається.
Іноді на небі можна побачити кілька Сонців. Насправді це видно ефект мільйонів лінз: крижаних кристалів. У міру того, як вода замерзає у верхніх шарах атмосфери, створює маленькі, плоскі, шестикутні крижані кристали льоду. Площини цих кристалів, кружляючи, поступово опускаються на землю, основну частину часу орієнтовані паралельно поверхні. На сході або заході сонця, промінь зору спостерігача може проходити через цю саму площину, і кожен кристал може поводитися як мініатюрна лінза, що заломлює сонячне світло. Спільний ефект призводить до явища, званого паргелії, чи хибного сонця.
Як і решта, запропонована схема освітлення викликала різку критику в інтернеті. Причому, зовсім не вдається домогтися розуміння, що саме вона пояснюють явища, що спостерігаються. Наприклад, висоту Сонця опівдні залежно від широти.
Давайте розглянемо просту модель:
Піраміда з циліндрів радіусу, що зменшується, обертається проти годинникової стрілки і висвітлюється паралельним пучком сонячних променів (червоні стрілки), перпендикулярним ребрам пірамід.
Праве ребро кожного циліндра відповідає становищу сонця в зеніті опівдні.
Як легко зрозуміти, за будь-якого руху вгору-вниз по цьому ребру нічого в становищі Сонця над головою спостерігача на ребрі не змінюється.
І не змінюється на жодному з циліндрів.
І немає жодної відмінності у верхнього та нижнього циліндрів.
А тепер почнемо збільшувати кількість циліндрів, пропорційно зменшуючи їх висоту та радіус.
Межа такої операції – півсфера.
Додамо таку ж нижню частину - і вийде наша земна кулька. Для тих, хто не розуміє математику, але працював у Фотошопі: якщо фото Землі сильно збільшити, то коло перетвориться на набір прямокутних пікселів - інакше її машинним способом не зобразиш.
Висновок: на всій земній кулі Сонце опівдні має бути в зеніті.
Проведемо подумки: зафіксуємо Сонце в правій частині нижньої стрілки і проведемо сині стрілки від цієї точки до кожного циліндра (якщо складно - напишіть в конференцію і я їх намалюю).
Для синього циліндра синя стрілка збігається із червоною. Для жовтого буде вже з нахилом, а для зеленого – з великим нахилом.
Ось так Земля і висвітлюється.
Як же нас удалося обдурити?
Все просто: ми бачимо маленьке Сонце над головою та проводимо від нього лінії на наших малюнках: вліво та вправо. Але насправді вона не маленька, а дуже велика. І немає ніякого ліворуч і праворуч від Сонця: і ліворуч, і праворуч йде потік паралельних променів униз на нас. Нас збиває дитячий малюнок "Нехай завжди буде сонце!" Вже в дитинстві цей образ міцно входить до тями і вибити його неможливо жодними малюнками та формулами. Якщо мем не відповідає – він відривається. Це вже аксіома психології.
Панове, зривайте шори, навішані на вас з дитинства. Знайте, що все навколо брехня!
Шкода, не вийшло, а мені здавалося, що це гарна затравка до розмови про те, як співвідносяться органи почуттів із навколишньою дійсністю Пірамідку можна розглядати як жарт, у якому є частка істини. Парадокс піраміди швидко розкусили на форумі: http://falsehood.my1.ru/forum/2-6-1
Спроба підштовхнути до подальшого обговорення провалилася. Адже тут є що сказати.
Що заважає запропонованій моделі? Сила тяжіння, спрямована від центру Землі. Формально про це йдеться в наступному розділі, але й так зрозуміло, що у нас вийшло, особливо якщо Ви вже читали весь текст. Ось ми побудували модель, де Земля оточена захисною сферою. Але ті, хто здатний побудувати таку величезну Землю, цілком можуть побудувати ще щось, що нам не зовсім ясно. Наприклад, сила тяжіння діє з боку стрижня, на який насаджені циліндри (можна запропонувати кілька схем, яким чином при зменшенні радіусу ця сила залишається постійною). Тоді феномен знімається. У будь-якому місці спостерігач буде перпендикулярний до осі обертання, навіть на полюсі. Ну чим не модель? До речі, може добре пояснити, чому Земля геоїд, а не куля (з точки зору збереження сили тяжіння вздовж стрижня). Вам це не нагадує якісь дитячі казки з тертям про вісь обертання (там, де завжди мороз)? Чи може вісь обертання зовсім не абстракція, а реальна річ?
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ КОСМОСУ. ВСЕСВІТ І ЇЇ ПРИСТРІЙЩО ОСВІЧАЄ ЗЕМЛЮ Вночі?
Вночі земна поверхня освітлена Місяцем і деякими іншими джерелами світла. У ясні місячні ночі, коли око адаптується, тобто. звикне до місячного рівня освітлення, можна милуватися красою нічного пейзажу. Ландшафт, залитий місячним світлом; неодноразово надихав художників та поетів. Один з афоризмів Козьми Пруткова говорить: "Якщо в тебе буде запитано: що корисніше, сонце чи місяць? - відповідай: місяць. Бо сонце світить вдень, коли й без того світло; а місяць - уночі". Найсильнішим джерелом світла вночі є Місяць. У повний місяць освітленість, створювана "молодим" Місяцем більше, ніж освітленість, створювана "старим" Місяцем, приблизно на 1/5 частина. Це пояснити тим, що у Місяця, зверненої Землі, плями, тобто. області місячних морів і океанів розташовані нерівномірно: на "портреті" Місяця в її лівій частині темних областей більше, ніж у правій частині. Якщо ніч безмісячна (для спостережень зоряного неба найзручніший час), то наземні предмети однаково освітлені, хоч і дуже слабко. Цю освітленість Землі створюють зірки. По мірі того, як око звикає до темряви, людина починає розрізняти все слабші зірки і все більшу кількість. Поступово відкривається "... безодня зірок повна". Переважна більшість яскравих зірок знаходиться в області Чумацького Шляху. Це найсвітліша частина зоряного неба. Спроби оцінити роль світіння зірок у висвітленні земної поверхні вночі вперше зробили ще 1901 року американським астрономом Ньюкомбом. Він встановив, що всієї освітленості, створюваної зірками, вистачає лише на половину освітленості, що спостерігається із Землі в безмісячну ніч. Роль планет у висвітленні Землі незначна. Яке ще є джерело світла? Його виявили в тому ж 1901 німецькі вчені, завдяки фотографуванню спектру нічного неба. На спектральних пластинах виявлялися зелені лінії, характерні для полярних сяйв. З'явилося припущення, що безперервне зелене світло посилає джерело, що у земній атмосфері. Вчені Голландії, Англії в 1909-1915 роках досліджували спектр Чумацького Шляху у різних широтах, навіть там, де полярні сяйва спостерігаються дуже рідко. Всюди була зелена лінія, в кожному знімку спектра. Яскравість лінії була тим більшою, чим ближче до обрію проводилося фотографування. Залишалося зробити висновок, що весь небосхил щоночі випромінює безперервне світло, подібне до світла полярних сяйв.
Таким чином було відкрито нічне свічення атмосфери. Виходить, що атмосфера Землі, її "повітряна шуба", не тільки "зігріває" Землю, поглинаючи теплоту, що випромінюється Землею в космічний простір, не тільки захищає Землю від згубних ультрафіолетових променів і від "небесного каміння" - метеоритів, але і ще вночі. Тобто відсутність Місяця атмосфера Землі є її головним "світильником".
У атмосфері світяться в повному обсязі її верстви, а верхні, розріджені висотах від 100 до 300 км. Під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця відбувається розщеплення, або, як кажуть, дисоціація молекул газів на їх атоми. Атоми при зіткненнях один з одним знову поєднуються з молекулами, при цьому виділяється енергія - енергія випромінювання.
ЧОМУ МІСЯЦЬ - СУПУТНИК?
В астрономії супутником називається тіло, яке обертається навколо більшого за розмірами тіла та утримується силою його тяжіння. Місяць – супутник Землі. Земля – супутник Сонця. Усі планети Сонячної системи, крім Меркурія і Венери, мають супутники.
Штучні супутники – це створені людиною космічні апарати, що обертаються навколо Землі чи іншої планети. Їх запускають із різними цілями: для наукових досліджень, для вивчення погоди, для зв'язку.
Система Земля – Місяць – унікальна в Сонячній системі, оскільки жодна планета не має такого великого супутника. Місяць - єдиний супутник Землі, зате такий великий та близький!
Вона видно неозброєним оком краще, ніж будь-яка планета в телескоп. Телескопічні спостереження та великі фотографії показують, що її гарна поверхня нерівна та надзвичайно складна. Активне вивчення природного супутника Землі почалося з 1959 року, коли в нашій країні та в США до Місяця для всебічного її дослідження було запущено космічні зонди, автоматичні міжпланетні станції, що доставили зразки місячних порід. І до сьогодні космічні апарати приносять чимало інформації для роботи селенологів (вчених, які вивчають Місяць). Багато загадок таїть у собі наш супутник. Довгий час люди не бачили його зворотного боку аж до 1959 року, коли автоматична станція "Місяць-3" сфотографувала невидиму сторону місячної поверхні. Пізніше на основі знімків, отриманих за допомогою вітчизняної станції "Зонд-3" та американських космічних апаратів "Лунар орбітер" було складено карти поверхні Місяця. Польоти місячних автоматичних станцій і висадки місячних експедицій допомогли отримати відповідь на низку неясних питань, що хвилювали астрономів. Але вони поставили перед астрономами нові завдання.
ЧОМУ Місяць перетворюється на МІСЯЦЬ?
Поспостерігайте за Місяцем і ви побачите, що вигляд його змінюється щодня. Спочатку вузький серп, потім Місяць повніє і за кілька днів стає круглим. Ще через кілька днів повний Місяць поступово стає все менше і менше і знову стає схожим на серп. Серп Місяця часто називають місяцем. Якщо серп повернутий опуклістю вліво, як буква "С", то кажуть, що Місяць "старіє". Через 14 діб та 19 годин після повного місяця старий місяць зникне зовсім. Місяць не видно. Таку фазу Місяця називають "новолунієм". Потім поступово Місяць із вузького серпа, повернутого вправо (якщо подумки провести пряму лінію через кінці серпа, вийде буква "Р", тобто місяць "зростає"), перетворюється знову на повний Місяць.
Щоб Місяць знову "виріс", потрібен такий самий проміжок часу: 14 діб та 19 годин. Зміна виду Місяця, тобто. зміна місячних фаз, від повного місяця до повного місяця (або від молодика до молодика) відбувається кожні чотири тижні, точніше, за 29 з половиною доби. Це місячний місяць. Він послужив основою складання календаря. Можна наперед розрахувати, коли і як буде видно Місяць, коли будуть темні ночі, а коли світлі. Під час повні Місяць повернуто до Землі освітленою стороною, а під час молодика - неосвітленим. Місяць – тверде, холодне небесне тіло, свого власного світла не випромінює, світить на небі тільки тому, що відбиває своєю поверхнею світло Сонця. Звертаючись навколо Землі, Місяць повертається до неї то повністю освітленою поверхнею, частково освітленою поверхнею, то темною. Саме тому протягом місяця безперервно змінюється вигляд Місяця.