Смена дня и ночи и смена времен года. Солнечная энергия на Земле

Смена дня и ночи происходит на Земле непрерывно. Но два раза в год в дни равноденствий (21 марта, 23 сентября) их продолжительность на всех широтах одинакова — 12 часов. В эти дни Солнце находится в зените над экватором. Светораздельная линия проходит через полюса так, что одна половина Земли освещена, а другая находится в тени. Северное и южное полушария получают одинаковое количество солнечного тепла. Наибольшее количество его поступает на экватор, где угол падения лучей в это время 90°. От экватора к полюсам угол этот уменьшается до 0°. Соответственно уменьшается и количество солнечного тепла. Так бывает весной и осенью.

Самый длинный день и самая короткая ночь — в день летнего солнцестояния (в северном полушарии 22 июня, в южном — 22 декабря). 22 июня земная ось наклонена северным концом в сторону Солнца. Солнечные лучи падают отвесно на северный тропик (23,5° с. ш.), светораздельная линия проходит так, что большая часть северного полушария освещена, на всех широтах в этом полушарии день длиннее ночи рис. 2. а.

Рис. 2. Положение Земли в дни летнего (а) и зимнего (б) солнцестояния

К северу от Северного полярного круга (66,5° с. ш.) — полярная ночь, продолжающаяся от 24 часов на полярном круге, до полугода — на Северном полюсе. В южном полушарии 22 июня на всех широтах день короче ночи, а южнее Южного полярного круга (66,5° ю. ш.) — полярная ночь. Северное полушарие получает в это время больше тепла, чем южное. Соответственно в северном полушарии — лето, в южном — зима.

После летнего (22 июня) солнцестояния, вследствие перемещения Земли по орбите, в северном полушарии высота Солнца постепенно уменьшается, дни становятся короче, а ночи длиннее. В южном полушарии, наоборот, Солнце поднимается выше, дни удлиняются, ночи становятся короче. 22 сентября — день осеннего равноденствия, после которого южное полушарие получает все больше солнечного тепла, а северное меньше. 22 декабря — день зимнего солнцестояния, когда максимальное количество тепла — в южном полушарии. В это время там лето, в северном полушарии зима рис. 2 б.

На экваторе день всегда равен ночи. Угол падения солнечных лучей на поверхность (высота Солнца) изменяется в течение года очень мало, поэтому смена времен года не выражена. На полюсах, где полгода день и полгода ночь, смена времен года и смена дня и ночи в общем совпадают. Смена дня и ночи и смена времен года обусловливают суточные и годовые ритмы в природе.

Солнечная энергия на Земле.Земля постоянно получает одну двухмиллиардную долю энергии, излучаемой Солнцем. Она распределяется неравномерно.

Распределение солнечного тепла по земной поверхности зависит от формы Земли, ее движения и положения по отношению к Солнцу. В зависимости от высоты Солнца и от продолжительности дня, т. е. от освещенности на Земле, выделяются пояса освещенности, ограниченные тропиками и полярными кругами рис. 3.

Рис. 3. Пояса освещенности

Экваториальный пояс лежит между Северным и Южным тропиками и отличается наибольшим количеством тепла, равномерно распределяющегося в течение года. Между тропиками и полярными кругами — умеренные пояса освещенности (северный и южный). В этих поясах высота Солнца всегда меньше 90°. При этом и высота Солнца, и продолжительность дня меняются в течение года в широких пределах. Поэтому четко выражены сезоны года и, чем дальше от тропиков, тем заметнее изменяется их продолжительность.

Полярные пояса ограничены полярными кругами. На полярных кругах высота Солнца изменяется от 47° летом до 0° зимой. На всех широтах в этом поясе бывает полярный день. И хотя высота Солнца невелика, количество солнечного тепла, получаемое поверхностью летом при незаходящем Солнце, значительно.