§ 25. Розподіл сонячного світла і тепла на поверхні Землі
• з’ясувати, яка залежність існує між висотою Сонця над горизонтом, нагріванням земної поверхні і зміною пір року.
Мал. 73. Зміни висоти Сонця і довжини тіні протягом року
Як змінюється висота Сонця над горизонтом протягом року. Щоб з’ясувати це, пригадайте результати своїх спостережень за довжиною тіні, яку кидає гномон (жердина завдовжки 1 м) опівдні. У вересні тінь була однієї довжини, у жовтні вона стала довшою, у листопаді — ще довшою, у 20-х числах грудня — найбільшою. З кінця грудня тінь знову коротшає. Зміна довжини тіні гномона свідчить, що протягом року Сонце в полудень буває на різній висоті над горизонтом (мал. 73). Чим вище Сонце над горизонтом, тим коротша тінь. Чим нижче Сонце над горизонтом, тим довша тінь. Найвище піднімається Сонце в Північній півкулі 22 червня (у день літнього сонцестояння), а найнижче — 22 грудня (у день зимового сонцестояння).
Пори року. Розгляньте мал. 74. На ньому видно, що одна й та сама кількість світла й тепла, що надходить від Сонця, при його високому положенні потрапляє на меншу ділянку, а при низькому — на більшу. Яка ділянка буде нагріватися більше? Звичайно, менша, тому що на неї промені приносять стільки ж тепла і світла, як на велику ділянку.
Мал. 74. Залежність освітлення й нагрівання поверхні від кута падіння сонячних променів
Мал. 75. Зміна кута між сонячними променями і поверхнею Землі за порами року
Отже, чим вище Сонце над горизонтом, тим прямовисніше падають його промені, тим більше нагрівається земна поверхня, а від неї й повітря. Тоді настає літо (мал. 75). Чим нижче Сонце над горизонтом, тим менший кут падіння променів, тим менше нагрівається поверхня. Тоді настає зима.
Чим під більшим кутом до земної поверхні падають промені, тим більше вона освітлюється й нагрівається.
Нерівномірність розподілу сонячного тепла і світла на поверхні Землі. На поверхню кулястої Землі сонячні промені падають під різними кутами. Під найбільшим кутом до поверхні промені падають на екваторі. У напрямку до полюсів він зменшується (мал. 76, с. 110).
Станьте дослідниками природи
Продовжимо досліди з телурієм. Поставте глобус так, щоб лампа освітлювала півкулі рівномірно (земна вісь завжди має бути спрямована на північ). Зверніть увагу, що найяскравіше освітлення буде в районі екватора. Ближче до полюсів воно стає більш розсіяним, а самі вони ледь освітлюються косими променями. Пересунемо глобус по поверхні стола проти годинникової стрілки навколо лампи, як ми це робили в попередніх дослідах, спочатку на чверть кола. Добре видно, що освітлена ділянка змістилася на північ. Світло на півночі, хоча й слабке та розсіяне, доходить уже не лише до полюса, а й охоплює увесь район довкола нього. Можна помітити, що і найяскравіше освітлення поверхні змістилося з екватора далі на північ. Після проходження половини кола все повториться для Південної півкулі.
Майже прямовисно сонячні промені падають на екваторі. Земна поверхня там отримує найбільше сонячного тепла, тому обабіч екватора жарко цілорічно й змін пір року не буває.
Чим далі від екватора на північ чи на південь, тим кут між сонячними променями і поверхнею менший. Унаслідок цього менше нагрівається поверхня й повітря. Стає прохолодніше, ніж на екваторі. З’являються пори року: зима, весна, літо, осінь.
На полюси і приполярні райони взимку сонячні промені зовсім не потрапляють. Сонце по кілька місяців не з’являється з-за горизонту, і день не настає. Це явище називається полярна ніч. Поверхня й повітря сильно охолоджуються, тому зими там дуже суворі. Влітку ж Сонце місяцями не заходить за горизонт і світить цілодобово (ніч не настає) — це полярний день. Здавалося б, якщо так довго триває літо, то й поверхня мала б нагріватися. Проте Сонце там знаходиться низько над горизонтом, його промені лише ковзають поверхнею Землі і нагрівають її дуже слабко. Тому літо поблизу полюсів холодне.
Мал. 76. Зменшення кута між сонячними променями і поверхнею у напрямку від екватора до полюсів
Освітлення й нагрівання поверхні залежить від її розташування на Землі: чим ближче до екватора, тим більший кут між сонячними променями і поверхнею, тим сильніше вона нагрівається. З віддаленням від екватора до полюсів кут між сонячними променями і поверхнею зменшується, поверхня нагрівається менше і стає холодніше.
Значення світла і тепла для живої природи. Сонячне світло і тепло потрібні всьому живому. Навесні і влітку, коли світла і тепла багато, рослини перебувають у розквіті. З приходом осені, коли Сонце над горизонтом знижується і зменшується надходження світла і тепла, більшість рослин скидають листя. З настанням зими, коли тривалість дня мала, природа перебуває в стані спокою, окремі тварини (ведмеді, борсуки) навіть впадають у сплячку. Коли настає весна і Сонце піднімається дедалі вище, рослини знову починають бурхливий ріст, оживає тваринний світ. І все це завдяки Сонцю.
Навесні рослини починають бурхливо розвиватись
Станьте дослідниками природи
Проведіть спостереження за тим, як листя кімнатних рослин реагує на сонячне освітлення.
Завдання 1. З’ясуйте, як розміщені листки кімнатної рослини, що стоїть на підвіконні. Чи не стала вона «однобокою», адже кожний листок намагається тягнутися до світла? Запишіть у зошиті дату і результати своїх спостережень.
Завдання 2. Поверніть рослину до вікна іншим боком.
Завдання 3. Приблизно через тиждень знову розгляньте розташування листків. Які відбулися зміни? Дату і результати цього спостереження знову запишіть у зошиті. Поясніть причину змін, що відбулися.
Скарбничка знань
Кімнатні рослини, такі як монстера, фікус, аспарагус, якщо їх поступово повертати до світла, розростаються рівномірно в усі боки. Але є і такі, що погано переносять подібну перестановку. Азалія, камелія, герань, фуксія, бегонія майже одразу скидають бутони, а то й листя. Тому під час цвітіння «чутливі» рослини краще не переставляти.
Перевірка знань
1. Від чого залежить нагрівання земної поверхні Сонцем?
2. Чому висота Сонця протягом року змінюється?
3. Чому в нашій місцевості відбувається зміна пір року?
4. Чому в напрямку від екватора до полюсів стає холодніше?
5. Поясніть, чому на екваторі немає пір року.
Чому дні довші і коротші?
Мешканці Північної півкулі, або більшість населення Землі, напевно, всі помічали довші дні та короткі ночі влітку та протилежні взимку. Це явище відбувається тому, що вісь Землі не пряма вгору і вниз під кутом 90 градусів, а натомість трохи нахилена.
Тому, оскільки планета орбітує Сонце кожні 365 днів, іноді Північна півкуля ближче до Сонця (літо), а іноді – далі (зима).
Літо: довші дні та короткі ночі
Щоб пояснити, чому дні влітку довші і взимку коротші, спочатку розглянемо два способи обертання Землі весь час.
Він обертається навколо своєї осі, або уявної лінії, що проходить через Північний і Південний полюси кожні 24 години, щоб частина планети завжди була звернена до сонця (переживає денний час), тоді як протилежна сторона планети не є (переживає нічний час). Тим часом Земля також обертається навколо Сонця, завершуючи своє коло кожні 365 днів.
Якби вісь Землі була прямою вгору та вниз на 90 градусів, тривалість часу, проведеного до Сонця, завжди дорівнювала б тривалості часу, зверненій в бік. Але це не так.
Натомість Земля трохи нахилена на 23, 5 градусів, щоб бути точним. Крім того, цей нахил завжди спрямований у тому ж напрямку в просторі, у напрямку Поларіса (Північна зірка), навіть коли планета рухається по колу навколо Сонця. Це означає, що на всій його щорічній орбіті іноді Північна півкуля знаходиться ближче до Сонця (літо), а іноді – далі (зима).
Залежно від того, де ви перебуваєте на планеті, різниця в тривалості дня від сезону до сезону може бути більшою чи меншою.
Вимірювання широти
Широта – це вимірювання, яке локалізує точку на планеті щодо її відстані від екватора. Вищі широти ближче до полюсів, тоді як 0 градусів по широті – це сам екватор.
Оскільки Земля – це сфера, більш високі широти біля полюсів вже відгинаються від Сонця і тому отримують менше сонячного світла кожні 24 години. Ось чому полюси залишаються холоднішими, ніж решта планети.
Тому при додатковому нахилі на 23, 5 градуса від Сонця полюс отримує ще менше світла, і він буде переживати денний час у короткому вікні, коли його нижня частина буде відповідати променям Сонця. Насправді в середині зими сонце ніколи повністю не піднімається над горизонтом, і це, по суті, 24 години ночі; влітку – навпаки.
Рівнодення та сонцеплавства
Поєднання нахилу Землі та її обертання навколо Сонця означає, що одного дня на рік Північний полюс закінчується нахилом якомога далі до Сонця, тоді як Південний полюс нахилений якнайдалі. Це призводить до найдовшого дня в році, також відомого як літнє сонцестояння, для всіх локацій Північної півкулі, і найкоротшого дня в Південній півкулі, званого зимовим сонцестоянням.
На півдорозі між солянками – рівнодення. Це позначає точку на орбіті Землі, коли нахил планети перемикає свою орієнтацію на Сонце або вбік від нього. На весняному рівнодення однієї півкулі нахил змінюється в сторону до Сонця, подовжуючи наступні дні до осіннього рівнодення, коли настає протилежне.
Сонячники та рівнодення мають змінні дати через невеликі облікові різниці в орбіті Землі (рік трохи більше 365 днів) та календарних системах.
Однак перший день сезону, як зазвичай визначено в календарі, припадає на ті самі дати, що і ці астрономічні події. У Північній півкулі зимове сонцестояння настає близько 22 грудня; літнє сонцестояння, 22 червня; весняне рівнодення, 21 березня; і осіннє рівнодення, 23 вересня.
Як знати, що означає число на дні пластикової пляшки
Ви коли-небудь дивилися на дно пластикової ємності (пральний порошок, молоко, гірчицю тощо)? Багато з них містять число, оточене символом переробки. Цей код говорить про те, які пластмаси безпечні для переробки та загального використання, а які – ні.
Веселі факти на океанському дні
Світовий океан охоплює понад 71 відсоток земної поверхні, але люди досліджували лише близько п’яти відсотків. Людина шукала чудес, які лежали на океанському дні довгі століття. Існує безліч дивовижних і цікавих фактів про океанське дно, які ви можете не знати.
Чи чоловічі y хромосоми коротші, ніж х хромосоми?
Хромосоми людини X і Y відомі як статеві хромосоми. У людини 46 хромосом, що складаються з 22 пар соматичних хромосом і двох статевих хромосом. У самців є X та Y-хромосома, у жінок – дві X-хромосоми, одна з яких деактивована під час ембріонального розвитку.