Чому змінюються пори року
Чому в нас є пори року? Чому змінюються весна, літо, осінь і зима? Багато людей вірить, що зміна літа й зими спричинена різною відстанню від Землі до Сонця протягом року. Адже Земля обертається навколо Сонця не по ідеальному колу. Бувають моменти, коли Земля від Сонця далі, а бувають — коли ближче. Дивись наступний рисунок:
Бачимо, що коли Земля «вгорі», вона від Сонця далі, ніж коли «внизу». На перший погляд має сенс: коли Земля далі від Сонця, у нас зима, а коли ближче — літо. Але Земля найдалі від Сонця приблизно п'ятого липня, а найближче — приблизно четвертого січня, тобто все якраз навпаки: коли Земля найдалі від Сонця, у нас літо, а коли найближче — зима.
Знаємо також, що коли в північній півкулі літо, у південній зима, і навпаки. Коли в нас в Україні мороз, в Австралії літо. Отже, пори року не можуть бути спричинені різною відстанню від Землі до Сонця. Якби це було так, літо мало б бути на всій планеті, а не лише в одній півкулі.
До того ж на рисунку здається, що відстань від Землі до Сонця змінюється дуже сильно, але насправді різниця набагато менша. Коли Земля найближче до Сонця, відстань становить приблизно 147 мільйонів кілометрів. Коли найдалі — приблизно 152 мільйони кілометрів. Це різниця близько трьох відсотків, а цього замало, щоб спричинити таку велику зміну погоди, яку ми спостерігаємо між літом і зимою.
Усе через земну вісь
Земна вісь — це уявна пряма, навколо якої обертається наша Земля. І ця вісь трохи відхилена від уявної площини, у якій Земля обертається навколо Сонця. Подивись на рисунок:
Вісь показано білими лініями вгорі й унизу, чорна лінія впоперек Землі позначає екватор. Він ділить Землю на дві півкулі — південну та північну. Стрілка внизу вказує напрямок обертання Землі навколо осі. Бачимо, що вісь не вертикальна, а трохи нахилена. Вже на цьому рисунку помітно, що Сонце світить набагато більше на південну півкулю, ніж на північну. Можна помітити й інше: на південний полюс Сонце світить, а на північний — ні. І такий стан триватиме ще довго. Уяви, що минула одна доба і Земля обернулася навколо своєї осі. Через нахил Землі Сонце весь цей час світило на південний полюс, там Сонце взагалі не заходило! І навпаки — на північному полюсі за цілу добу Сонце не зійшло! І весь цей час Сонце освітлювало набагато більшу частину південної півкулі, ніж північної, тож у південній півкулі літо, а в північній зима. Це збігається з тим, що ми знаємо: узимку дні коротші, ніж улітку.
Але це ще не пояснює, чому взимку Сонце «холодніше», ніж улітку. Гаразд, узимку Сонце світить рідше, чому — ми вже знаємо, але чому воно водночас не гріє так, як улітку? За це відповідає кут падіння променів.
Кут падіння сонячних променів
Уяви стіну, на яку промені світла падають перпендикулярно. І другу стіну такої самої довжини, на яку промені світла теж падають, але вже не перпендикулярно — друга стіна повернута відносно першої на 45 градусів:
Бачимо, що хоча дві стіни однакової довжини й освітлюються однаково сильним джерелом світла, на другу стіну падає менше променів, ніж на першу. І не лише це: промені падають далі один від одного. Отже, друга стіна освітлена не так добре, як перша. Те саме стосується сонячних променів — важливо, під яким кутом вони падають на землю. Якщо падають перпендикулярно, на землю потрапляє багато променів, і ми відчуваємо це як тепло. Якщо падають під меншим кутом, на землю потрапляє менше променів, «далі один від одного», і ми відчуваємо це як холод. Те саме відбувається на Землі:
Усі промені, що падають на землю перпендикулярно, падають на південну півкулю. Тож на південну півкулю потрапляє більше сонячних променів на квадратний метр, через що там тепліше, ніж у північній півкулі, на яку промені теж падають, але під меншим кутом, а отже, їх там менше. Тому й на північ від нашої країни зазвичай холодніше, а на південь від нас — тепліше. На північ від нас сонячні промені падають під меншим кутом, і їх там потрапляє менше, ніж у нас.