Защо се сменят годишните времена
Защо имаме годишни времена? Защо се редуват пролет, лято, есен и зима? Много хора вярват, че смяната на лятото и зимата се дължи на различното разстояние от Земята до Слънцето през годината. Земята всъщност не обикаля около Слънцето по съвършена окръжност. Има моменти, в които Земята е по-далеч от Слънцето, и други, в които е по-близо. Виж следващата картинка:
Виждаме, че когато Земята е „горе“, е по-далеч от Слънцето, отколкото когато е „долу“. На пръв поглед изглежда логично, че когато Земята е по-далеч от Слънцето, имаме зима, а когато е по-близо, имаме лято. Земята обаче е най-далеч от Слънцето около 5 юли и най-близо около 4 януари – тоест е точно обратното: когато Земята е най-далеч от Слънцето, имаме лято, а когато е най-близо, имаме зима.
Знаем също, че когато в северното полукълбо е лято, в южното е зима и обратно. Когато у нас в България замръзваме, в Австралия е лято. Годишните времена следователно не могат да се дължат на различното разстояние от Земята до Слънцето. Ако беше така, лятото щеше да е на цялата планета, а не само в едно полукълбо.
От картинката освен това изглежда, че разстоянието от Земята до Слънцето се променя драстично, но в действителност разликата е много по-малка. Когато Земята е най-близо до Слънцето, разстоянието е около 147 милиона километра. Когато е най-далеч, е около 152 милиона километра. Това е разлика от около три процента, което не е достатъчно голяма разлика, за да причини толкова голяма промяна във времето, каквато наблюдаваме между лятото и зимата.
Причината е в земната ос
Земната ос е въображаема права, около която се върти нашата Земя. И тази ос е леко наклонена спрямо въображаемата равнина, по която Земята обикаля около Слънцето. Виж картинката:
Оста е показана с белите черти горе и долу, а черната черта през Земята означава екватора. Той разделя Земята на две полукълба – южно и северно. Стрелката долу показва посоката на въртене на Земята около оста. Виждаме, че оста не е вертикална, а е леко наклонена. Още на тази картинка можем да забележим, че Слънцето свети много повече върху южното полукълбо, отколкото върху северното. Можем да забележим и други неща: върху южния полюс Слънцето свети, докато върху северния – не. И това състояние ще продължи още дълго. Представи си, че е изминал един ден и Земята се е завъртяла около оста си. Заради наклона на Земята Слънцето е светило върху южния полюс през цялото време, там въобще не е залязло! И обратно – на северния полюс през целия ден Слънцето не е изгряло! И през цялото време Слънцето е осветявало много по-голяма част от южното полукълбо, отколкото от северното – в южното полукълбо следователно е лято, а в северното е зима. Това съвпада с онова, което знаем: през зимата дните са по-къси, отколкото през лятото.
Това обаче още не обяснява защо през зимата Слънцето е по-“студено“, отколкото през лятото. Добре, през зимата Слънцето свети за по-кратко време, вече знаем защо – но защо същевременно не грее така, както ни топли през лятото? За това пък е причина ъгълът, под който падат лъчите.
Ъгъл на падане на слънчевите лъчи
Представи си стена, върху която светлинните лъчи падат перпендикулярно. И втора стена със същата дължина, върху която също падат светлинни лъчи, но не перпендикулярно – спрямо първата стена втората е завъртяна на 45 градуса:
Виждаме, че макар двете стени да са еднакво дълги и да са изложени на еднакво силен източник на светлина, върху втората стена падат по-малко лъчи, отколкото върху първата. И не само това, лъчите падат по-далеч един от друг. Втората стена следователно не е осветена толкова добре, колкото първата. Същото важи и за слънчевите лъчи – зависи под какъв ъгъл падат върху земята. Ако падат перпендикулярно, върху земята падат много, което усещаме като топлина. Ако падат под по-малък ъгъл, върху земята падат по-малко лъчи, „по-далеч един от друг“, и ние го усещаме като студ. Същото се случва и на Земята:
Всички лъчи, които падат върху земята перпендикулярно, падат върху южното полукълбо. Върху южното полукълбо така пада повече слънчева светлина на квадратен метър, което е причина там да е по-топло, отколкото в северното полукълбо, върху което лъчите също падат, но падат под по-малък ъгъл и затова падат по-малко. Затова и на север от нашата страна обикновено е по-студено, а на юг от нас – по-топло. На север от нас лъчите на Слънцето падат под по-малък ъгъл и затова падат по-малко, отколкото падат у нас.