Почему осенью день становится короче?
Осенью в средних широтах Северного полушария место проводит всё меньшую часть оборота Земли на освещённой стороне. Причина — наклон оси и движение Земли вокруг Солнца. В Южном полушарии сезонная картина обратная.
Что именно становится короче?
Обычно «короткий день» означает меньше времени от восхода до заката. Это не значит, что Земля вдруг начинает вращаться быстрее. Во время сумерек после заката небо ещё может оставаться светлым, поэтому видимый свет и промежуток от восхода до заката — не совсем одно и то же.
В средних северных широтах световой день сокращается всю осень до декабрьского солнцестояния. В те же месяцы в средних южных широтах весна и световой день растёт. Сначала уточните полушарие, а не только месяц.
Проследите за одним местом в течение оборота
Представьте маленькую наклейку, обозначающую ваш город на глобусе. При вращении Земли это место выходит на свет, а затем уходит в темноту. Вокруг оси вращения оно движется по окружности на своей широте. Доля этой окружности на освещённой стороне определяет, какую часть оборота длится день.
Ось Земли наклонена примерно на 23,4° к перпендикуляру к плоскости её орбиты. При движении Земли вокруг Солнца ось сохраняет почти одно и то же направление в пространстве. Осенью она не начинает наклоняться всё сильнее.
В течение северной осени Северное полушарие всё больше отвёрнуто от Солнца. Для места, например, на 50° северной широты уменьшается доля суточной окружности на свету. Время от восхода до заката сокращается. В то же время для места в средних широтах Южного полушария освещённая доля растёт.
Три полезных ориентира
- Около сентябрьского равноденствия вдали от полюсов день и ночь приблизительно равны. При определении восхода и заката учитывают край солнечного диска, а атмосфера преломляет свет. Поэтому равноденствие не гарантирует ровно 12 часов между восходом и закатом.
- Около декабрьского солнцестояния в средних северных широтах световой день самый короткий в году, а в средних южных — самый длинный. Затем сезонная тенденция меняется, хотя в высоких широтах полярная ночь или полярный день могут продолжаться.
- Широта важна: около экватора годовые изменения небольшие, к полюсам — намного больше. В полярных областях бывают даты без восхода или без заката.
Почему дело не в расстоянии и не в переводе часов
Земля ближе всего к Солнцу примерно в начале января, когда в Северном полушарии зима. Расстояние не объясняет противоположные сезоны, которые одновременно идут в двух полушариях. Наклон влияет и на длительность светового дня, и на угол падения солнечных лучей.
Если часы переводят назад, закат получает более раннее обозначение времени. Но час солнечного света от этого не исчезает. Сравнивайте длительность от восхода до заката в одной системе отсчёта времени, а не только показания часов в момент заката.
Попробуйте модель с лампой и глобусом
Возьмите устойчивую, не нагревающуюся светодиодную лампу и глобус или мяч со съёмными наклейками. Держите мяч на расстоянии от лампы. Острые крепления и горячие лампы не нужны; прямо на Солнце смотреть нельзя. Это предложение опыта, а не отчёт о проведённых измерениях.
- Отметьте северный полюс и место посередине между ним и экватором. Представьте прямую ось через оба полюса. Слегка наклоните её и выберите стену, к которой будет постоянно направлен северный конец.
- Поставьте мяч с той стороны лампы, где северный конец наклонён к свету. Медленно поворачивайте мяч вокруг наклонённой оси. Следите, как наклейка города входит в освещённую часть и выходит из неё.
- Перенесите мяч на противоположную сторону лампы, сохраняя направление северного конца к той же стене. Снова поверните его вокруг оси с тем же наклоном. Северная наклейка должна проводить на свету меньшую часть своего пути.
- Сравнивайте доли пути, а не скорость движения рук. Близкая лампа, комнатное освещение и неточное вращение делают модель приблизительной: точное время восхода по ней не определить.
Проверьте другое полушарие
Определите полушарие и подумайте о доле суточного пути на свету. Выберите ответ или откройте пояснения ниже.
Ответы и пояснения
- Световой день растёт: большая доля суточного пути освещена: Верно. На юге весна переходит в лето. Всё большая доля суточной окружности этого места находится на свету.
- Световой день сокращается: меньшая доля суточного пути освещена: В эти месяцы так происходит в Северном полушарии. На 35° южной широты день растёт до декабрьского солнцестояния.
- Световой день растёт, потому что Земля вращается намного медленнее: Световой день растёт, потому что увеличивается освещённая доля суточного пути города, а не потому что Земля вдруг замедляет вращение.