Зміна тривалості дня і ночі. Пояси освітлення

У зв’язку із нахилом земної осі до площини орбіти (екліптики) на різних широтах планети у різні сезони тривалість дня і ночі різна. Лише на екваторі весь час тривалість дня дорівнює тривалості ночі – по 12 годин. При цьому Сонце проходить небом від точки сходу до точки заходу через зеніт лише у дні весняного та осіннього рівнодень. Взимку небесна траекторія руху Сонця відхиляється на південь, влітку на північ, досягаючи максимальної величини 23,4° у дні зимового та літнього сонцестоянь відповідно. На решті широт тривалість дня дорівнює тривалості ночі лише під час рівнодень. Влітку у північній півкулі, коли траекторія добового руху Сонця відхиляється на північ, із збільшенням широти на північ від екватора тривалість дня зростає (хоча кут падіння сонячних променів зменшується), на південь від екватора – зменшується. Тому у північній приполярній зоні виникає явище полярного дня (коли Сонце у найнижчій точці добового руху не опускається за горизонт більше однієї доби), а у південній приполярній зоні – явище полярної ночі. Узимку північної півкулі все відбувається навпаки. Полярний день і полярна ніч стають можливими на широтах, більших за 66,7° північної та південної широти (які носять назву північного та південного полярних кіл). На полюсах ці явища тривають практично півроку, на полярних колах – 1 добу.

Паралелі 23,4° північної та південної широти називаються північним та південним тропіками (або тропіками Рака і Козерога відповідно). Вони обмежують широтну смугу навколо екватора, де Сонце двічі на рік (або 1 раз на рік – на самих тропіках) буває в зеніті. У позатропічних широтах Сонце в зеніті не буває ніколи.

Зважаючи на особливості падіння кута сонячних променів, а також характер зміни світлої та темної частин доби, на Землі виділяють 5 основних поясів освітлення:

1. Жаркий (між 23,5° пн.ш. і 23,5° пд.ш.): сонце двічі на рік буває в зеніті, кут падіння сонячних променів протягом року великий і змінюється незначною мірою (від 23,5° на екваторі до 47° на тропіках). Сезонні зміни у тривалості дя і ночі порівняно незначні.
2. Помірні північний і південий (між 23,5° пн.ш. та 66,7° пн.ш; між 23,5° пд.ш. і 66,7° пд.ш.). Сонце ніколи не буває в зеніті, але не буває і явищ полярного дня і полярної ночі. Протягом року висота Сонця над горизонтом змінюється на 47°, що зумовлює максимальну вираженість сезонних змін у інтенсивності освітлення та тривалості світлового дня.
3. Холодні північний і південний (між 66,7° пн.ш. і 90° пн.ш.; між 66,7° пд.ш. і 90° пд.ш.). Спостерігається явище полярного дня і полярної ночі (від 1 доби на полярних колах до півроку на полюсах). Зміна кута падіння сонячних променів – від 47° на полярних колах до 23,4° на полюсах. Тому, незважаючи на безперервне освітлення протягом полярного дня кількість сонячної радіації, яка потрапляє на поверхню планети, дуже мала.

У якій точці нашої планети день завжди дорівнює ночі?

У більшості місць земної кулі довжина дня і ночі змінюється протягом року. Але є місце, де у цьому плані панує стабільність. Де воно?

Наша планета, як відомо, обертається навколо своєї осі, через що у нас можлива зміна дня та ночі. Але вісь обертання нашої планети перебуває під кутом до площини екліптики — площини, де обертається Земля. Через цей нахил у нас можлива зміна пір року, а також можлива сезонна зміна тривалості світлового дня.

Найпростіше продемонструвати це на наочному прикладі. Якщо подивитися на картинку нижче, то можна помітити, що Сонце по-різному висвітлює земну кулю взимку та влітку. Зокрема, один із полюсів виявляється повністю покритий тінню в один із сезонів. Якщо полюс знаходиться в тіні, там спостерігається полярна ніч — тривалість світлового дня в цей період дорівнює нулю, — а якщо він виявляється постійно освітленим, то настає полярний день і ця тривалість дорівнюватиме 24 годин.

Тепер розглянемо точку, що лежить між екватором та полюсом. Для зручності розглянемо точку на паралелі, яка знаходиться вище за екватор. Уважно подивимося на неї у зимовий та літній період. Можна побачити, що взимку Сонце висвітлює значно меншу частину тієї області, якою наша точка рухається протягом дня. Більшість паралелі, де вона розташована, виявляється покрита тінню. У цей час тривалість ночі збільшується, а дня — зменшується. Влітку все відбувається з точністю навпаки.

Але є на нашій планеті місце, де тривалість дня та ночі завжди однакова. Якщо уважно подивитися на малюнок, можна легко помітити його — це екватор. Він виявляється завжди наполовину освітлений Сонцем, інша половина перебуває у тіні. Тривалість дня там становить приблизно 12 годин 7 хвилин та практично не змінюється протягом усіх сезонів. Чому саме 7 хвилин, а не просто 12 годин? Справа в тому, що Сонце для спостерігачів із Землі має цілком конкретні розміри. Світати починає, коли зірка тільки-но сходить, але центр Сонця з’являється не відразу, а приблизно через 7 хвилин — тоді і починається день.

Все це означає, що на екваторі є лише один сезон – вічне літо. Тому, якщо не хочете купувати купу комплектів одягу на зиму, літо, осінь та весну, ви знаєте, куди потрібно переїжджати.

Зміна тривалості дня і ночі. Пояси освітлення

У зв’язку із нахилом земної осі до площини орбіти (екліптики) на різних широтах планети у різні сезони тривалість дня і ночі різна. Лише на екваторі весь час тривалість дня дорівнює тривалості ночі – по 12 годин. При цьому Сонце проходить небом від точки сходу до точки заходу через зеніт лише у дні весняного та осіннього рівнодень. Взимку небесна траекторія руху Сонця відхиляється на південь, влітку на північ, досягаючи максимальної величини 23,4° у дні зимового та літнього сонцестоянь відповідно. На решті широт тривалість дня дорівнює тривалості ночі лише під час рівнодень. Влітку у північній півкулі, коли траекторія добового руху Сонця відхиляється на північ, із збільшенням широти на північ від екватора тривалість дня зростає (хоча кут падіння сонячних променів зменшується), на південь від екватора – зменшується. Тому у північній приполярній зоні виникає явище полярного дня (коли Сонце у найнижчій точці добового руху не опускається за горизонт більше однієї доби), а у південній приполярній зоні – явище полярної ночі. Узимку північної півкулі все відбувається навпаки. Полярний день і полярна ніч стають можливими на широтах, більших за 66,7° північної та південної широти (які носять назву північного та південного полярних кіл). На полюсах ці явища тривають практично півроку, на полярних колах – 1 добу.

Паралелі 23,4° північної та південної широти називаються північним та південним тропіками (або тропіками Рака і Козерога відповідно). Вони обмежують широтну смугу навколо екватора, де Сонце двічі на рік (або 1 раз на рік – на самих тропіках) буває в зеніті. У позатропічних широтах Сонце в зеніті не буває ніколи.

Зважаючи на особливості падіння кута сонячних променів, а також характер зміни світлої та темної частин доби, на Землі виділяють 5 основних поясів освітлення:

1. Жаркий (між 23,5° пн.ш. і 23,5° пд.ш.): сонце двічі на рік буває в зеніті, кут падіння сонячних променів протягом року великий і змінюється незначною мірою (від 23,5° на екваторі до 47° на тропіках). Сезонні зміни у тривалості дя і ночі порівняно незначні.
2. Помірні північний і південий (між 23,5° пн.ш. та 66,7° пн.ш; між 23,5° пд.ш. і 66,7° пд.ш.). Сонце ніколи не буває в зеніті, але не буває і явищ полярного дня і полярної ночі. Протягом року висота Сонця над горизонтом змінюється на 47°, що зумовлює максимальну вираженість сезонних змін у інтенсивності освітлення та тривалості світлового дня.
3. Холодні північний і південний (між 66,7° пн.ш. і 90° пн.ш.; між 66,7° пд.ш. і 90° пд.ш.). Спостерігається явище полярного дня і полярної ночі (від 1 доби на полярних колах до півроку на полюсах). Зміна кута падіння сонячних променів – від 47° на полярних колах до 23,4° на полюсах. Тому, незважаючи на безперервне освітлення протягом полярного дня кількість сонячної радіації, яка потрапляє на поверхню планети, дуже мала.