§ 30. Розподіл сонячного світла і тепла на Землі
1. Пригадайте, чому на Землі відбувається зміна дня і ночі та пір року.
2. Що називається орбітою Землі?
Зміна висоти Сонця над горизонтом протягом року. Щоб зрозуміти, чому протягом року Сонце в полудень буває на різній висоті над горизонтом, пригадайте з уроків природознавства особливості руху Землі навколо Сонця.
На глобусі видно, що земна вісь має нахил. Під час руху Землі навколо Сонця кут нахилу не змінюється. Завдяки цьому Земля повертається до Сонця більше то Північною, то Південною півкулею. Від цього змінюється кут падіння сонячних променів на земну поверхню. І відповідно більше освітлюється та нагрівається то одна, то інша півкуля.
Якби земна вісь була б не нахилена, а перпендикулярна площині орбіти Землі, то кількість сонячного тепла на кожній паралелі протягом року, не змінювалася б. Тоді б у своїх спостереженнях за висотою полуденного Сонця, ви цілий рік записували б одну й ту саму довжину тіні гномона. Це вказувало б на те, що протягом року тривалість дня завжди дорівнює ночі. Тоді б земна поверхня нагрівалася протягом року однаково і пір року не існувало б.
Освітлення й нагрівання поверхня Землі протягом року. По поверхні кулястої Землі сонячне тепло і світло розподіляються нерівномірно. Це пояснюється тим, що кут падіння променів на різних широтах різний.
Ви вже знаєте, що земна вісь нахилена до площини орбіти під кутом. Своїм північним кінцем вона спрямована в бік Полярної зорі. Сонце завжди освітлює половину Землі. При цьому більше освітлюється то Північна півкуля (і день там триває довше, ніж у іншій півкулі), то, навпаки, Південна. Двічі на рік обидві півкулі бувають освітлені однаково (тоді й тривалість дня в обох півкулях однакова).
Коли Земля звернена до Сонця Північним полюсом, тоді воно більше освітлює і нагріває Північну півкулю. Дні стають довші за ночі. Настає тепла пора року – літо. На полюсі і в приполярній частині Сонце світить цілодобово і не заходить за горизонт (ніч не настає). Це явище називається полярний день. На полюсі він триває 180 діб (півроку), але чим далі на південь, тим його тривалість зменшується до однієї доби на паралелі 66,50 пн. ш. Цю паралель називають Північним полярним колом. Південніше цієї лінії Сонце вже опускається за горизонт і зміна дня і ночі відбувається у звичному для нас порядку – щодоби. 22 червня сонячні промені падатимуть прямовисно (під найбільшим кутом – 900) на паралель 23,5 пн. ш. Цей день буде найдовшим, а ніч найкоротшою в році. Цю паралель називають Північними тропіком, а день 22 червня – літнім сонцестоянням.
У цей час Південний полюс відвернутий від Сонця і воно менше освітлює і нагріває Південну півкулю. Там зима. На полюс і приполярну частину протягом доби сонячні промені зовсім не потрапляють. Сонце не з’являється з-за горизонту і день не настає. Це явище називається полярна ніч. На самому полюсі вона триває 180 днів, а чим далі на північ, тим стає коротшою до однієї доби на паралелі 66,50 пд. ш. Цю паралель називають Південним полярним колом. Північніше від неї Сонце вже з’являється на горизонті і зміна дня і ночі відбувається кожної доби. 22 червня день буде найкоротшим у році. Для Південної півкулі він буде зимовим сонцестоянням.
Через три місяця, 23 вересня, Земля займе таке положення відносно Сонця, коли сонячні промені однаково освітлюватимуть як Північну, так і Південну півкулю. Прямовисно сонячні промені падають на екваторі. На всій Землі, окрім полюсів, день дорівнюватиме ночі (по 12 год). Цей день називають днем осіннього рівнодення.
Ще через три місяці, 22 грудня до Сонця повернеться Південна півкуля. Там настане літо. Цей день буде найдовшим, а ніч – найкоротшою. У приполярній області настане полярний день. Промені Сонця прямовисно падатимуть на паралель 23,50 пд. ш. Натомість, у Північній півкулі буде зима. Цей день буде найкоротшим, а ніч найдовшою. Паралель 23,50 пд. ш. називають Південним тропіком, а день 22 грудня – зимовим сонцестоянням.
Ще через три місяці, 21 березня, знову обидві півкулі будуть освітлені однаково, день буде рівний ночі. Промені сонця прямовисно падатимуть на екваторі. Цей день називають весняним рівноденням.
В Україні найбільша висота Сонця опівдні – 61–690 (22 червня), найменша – 14–220 (22 грудня).
Цікава географія
Слов’янський бог Сонця
Стародавні слов’яни бога світла і Сонця називали Дажбогом. У відомому літературному творі “Слово о полку Ігоревім” наших пращурів – русичів названо внуками Дажбога. Поряд з іншими богами, поставленими князем Володимиром у Києві, стояв і Дажбог. За стародавніми міфами його в небі супроводжують три сонячні побратими: Ярило – бог весняного рівнодення, Семиярило – бог літнього сонцестояння та Коляда – бог зимового сонцестояння. Днем народження молодого Сонця вважався день зимового сонцестояння. Опікуном цієї світлоносної трійці вважався бог Троян – владика неба, землі і потойбічного царства.
Мал. Річний рух Землі навколо Сонця
Теплові пояси Землі. Нерівномірне нагрівання земної поверхні обумовлює різні температури повітря на різних широтах. Широтні смуги з певними температурами повітря називаються тепловими поясами. Пояси різняться між собою кількістю тепла, що надходить від Сонця. Їх простягання залежно від розподілу температур добре ілюструють ізотерми (від грецького “ізо” – однаковий, “терма” – тепло). Це лінії на карті, що з’єднують точки з однаковою температурою.
Жаркий пояс розміщений обабіч екватора, між Північним і Південним тропіками. Він обмежений з обох боків ізотермою +20 0С. Цікаво, що межі поясу співпадають з межами поширення пальм на суходолі і коралів в океані. Тут земна поверхня отримує найбільше сонячного тепла. Двічі на рік (22 грудня і 22 червня) опівдні сонячні промені падають майже прямовисно (під кутом 900). Повітря від поверхні сильно нагрівається. Тому там жарко протягом року.
Помірні пояси (в обох півкулях) примикають до жаркого поясу. Вони простяглися в обох півкулях між полярним колом і тропіком. Сонячні промені там падають на земну поверхню з деяким нахилом. Причому, чим північніше, тим нахил більший. Тому сонячне проміння менше нагріває поверхню. У результаті менше нагрівається і повітря. Ось чому в помірних поясах холодніше, ніж у жаркому. Сонце там ніколи не буває в зеніті. Чітко виражені пори року: зима, весна, літо, осінь. При цьому чим ближче до полярного кола, тим зима триваліша і холодніша. Чим ближче до тропіка, тим триваліше і тепліше літо. Помірні пояси з боку полюсів обмежує ізотерма найтеплішого місяця +10 0С. Вона є межею поширення лісів.
Холодні пояси (північний і південний) обох півкуль лежать між ізотермами +10 0С і 0 0С найтеплішого місяця. Сонце там взимку по кілька місяців не з’являється над горизонтом. А влітку, хоча й не заходить за горизонт місяцями, проте стоїть дуже низько над горизонтом. Його промені лише ковзають поверхнею Землі і нагрівають її слабо. Поверхня Землі не лише нагріває, а й охолоджує повітря. Тому температури повітря там низькі. Зими холодні та суворі, а літо коротке і прохолодне.
Два пояси вічного холоду (північний і південний) оконтурюються ізотермою з температурами всіх місяців нижче 0 0С. Це царство вічних снігів і льоду.
Отже, нагрівання і освітлення кожної місцевості залежить від положення в тепловому поясі, тобто – від географічної широти. Чим ближче до екватора, тим більший кут падіння сонячних променів, тим сильніше нагрівається поверхня і вища температура повітря. І навпаки, з віддаленням від екватора до полюсів кут падіння променів зменшується, відповідно температура повітря знижується.
Важливо пам’ятати, що лінії тропіків і полярних кіл за межі теплових поясів приймаються умовно. Оскільки в дійсності температура повітря визначається ще й низкою інших умов.
Мал. Теплові пояси Землі
Запитання і
завдання
1. Чому висота Сонця протягом року змінюється?
2. Якою півкулею буде звернена до Сонця Земля, коли в Україні: а) північ 22 червня; б) полудень 22 грудня?
3. Де середня річна температура повітря буде вищою: в Сінгапурі чи Парижі?
4. Чому середні річні температури знижуються від екватора до полюсів?
5. У яких теплових поясах знаходяться материки Африка, Австралія, Антарктида, Північна Америка, Євразія?
6. У якому тепловому поясі розташована територія України?
7. Знайдіть на карті півкуль місто, якщо відомо, що воно знаходиться на 430 зх. д. і що опівдні 22 грудня Сонце там буває над головою.
Українська