В случае, если измерять ежедневно, под каким углом Солнце поднимается над горизонтом в 12 часов дня — данный угол именуется полуденной высотой Солнца, — то возможно подметить, что он неодинаков в различные дни и летом намного больше, чем зимний период. Об этом возможно делать выводы и без всякого угломерного инструмента, легко по длине тени, отбрасываемой шестом в 12 часов дня: чем меньше тень, тем больше полуденная высота, а чем тень дольше, тем меньше и полуденная высота. 22 июня в Северном полушарии полуденная высота Солнца громаднейшая. Это самый долгий сутки в году в данной половине Почвы. Он именуется днем летнего солнцестояния. Пара дней подряд полуденная высота Солнца изменяется очень мало (из этого и выражение «солнцестояние»), а потому и длительность дня кроме этого практически не изменяется.
Через полгода, 22 декабря, — сутки зимнего солнцестояния в Северном полушарии. Тогда полуденная высота Солнца мельчайшая и сутки самый маленький. Опять пара дней подряд полуденная высота Солнца изменяется очень медлительно и практически не изменяется длительность дня. Разность между полуденными высотами декабря 22 и Солнца 22 июня образовывает 47°. В году имеется два дня, в то время, когда полуденная высота Солнца совершенно верно на 23? ? ниже, чем в сутки летнего солнцестояния, и на столько же выше, чем в сутки зимнего солнцестояния. Это не редкость 21 марта (начало весны) и 23 сентября (начало осени). В эти дни ночи и продолжительность дня однообразна: сутки равен ночи. Исходя из этого 21 марта именуется днем весеннего равноденствия, а 23 сентября — днем осеннего равноденствия.
Чтобы выяснить, по какой причине происходит изменение полуденной высоты Солнца в течение года, произведем следующий опыт. Заберём глобус. У глобуса ось вращения наклонена к плоскости его подставки под углом 66? ?; а экватор — под углом 23? ?. Величины этих углов не случайны: земная ось наклонена к плоскости собственного пути около Солнца (орбите) кроме этого на 66? ?.
При перемещении Почвы около Солнца земная ось наклонена к плоскости собственного пути в любой момент под одним углом.
Поставим на стол броскую лампу. Она будет изображать Солнце. Отойдем с глобусом на некое расстояние от лампы так, дабы возможно было носить глобус около лампы; середина глобуса обязана оставаться на уровне лампы, а подставка глобуса — быть параллельной полу.
Вся обращенная к лампе сторона глобуса освещена. Попытаемся отыскать такое положение глобуса, дабы граница света и тени проходила в один момент через оба полюса. Такое положение относительно Солнца земной шар имеет в сутки весеннего равноденствия либо в сутки осеннего равноденствия. Вращая глобус около оси, легко подметить, что в этом положении сутки должен быть равен ночи, и притом в один момент в обоих полушариях — Северном и Южном.
Воткнем булавку перпендикулярно к поверхности глобуса в такую точку экватора, дабы она собственной головкой наблюдала прямо на лампу. Тогда тени от данной булавки мы не заметим; это указывает, что для обитателей экватора Солнце в 12 часов дня находится в зените, т. е. стоит прямо над головой.
Сейчас двинемся с глобусом около стола против часовой стрелки и пройдем четверть отечественного кругового пути. Наряду с этим мы должны не забывать, что при годовом перемещении Почвы около Солнца направление оси ее остается все время неизменным, т. е. ось глобуса обязана перемещаться параллельно самой себе, не изменяя собственного наклона.
Схема перемещения Почвы около Солнца и смена времен года.
При новом положении глобуса мы видим, что Северный полюс освещен лампой (изображающей Солнце), а Южный полюс находится в темноте. Конкретно в таком положении находится Почва, в то время, когда в Северном полушарии самый долгий сутки в году — сутки летнего солнцестояния.
Сейчас на северную половину Почвы лучи Солнца падают под громадным углом. Полуденное Солнце в данный сутки стоит в зените на северном тропике; в Северном полушарии тогда — лето, в Южном же полушарии — зима. В том месте сейчас лучи падают на земную поверхность более наклонно.
Продвинемся с глобусом еще на четверть окружности дальше. Сейчас отечественный глобус занял положение прямо противоположное весеннему. Снова мы подмечаем, что ночи и граница дня проходит через оба полюса, и опять сутки на всей Почва равен ночи, т. е. длится 12 часов. Это не редкость в сутки осеннего равноденствия.
Нетрудно убедиться, что в данный сутки на экваторе Солнце в 12 часов дня находится снова в зените и его лучи отвесно падают в том месте на земную поверхность. Следовательно, для обитателей экватора Солнце не редкость в зените два раза в году: на протяжении весеннего и осеннего равноденствий.
Пройдем сейчас с глобусом еще на четверть окружности дальше. Почва (глобус) будет пребывать по другую сторону от лампы (Солнца). Картина быстро изменится: Северный полюс сейчас находится в темноте, а Южный освещен Солнцем. Южное полушарие обогревается Солнцем больше, чем Северное. На северной половине Почвы — зима, а на южной — лето. Это положение Почва занимает в сутки зимнего солнцестояния. Сейчас на южном тропике Солнце в зените, т. е. его лучи падают отвесно. Это самый долгий сутки в Южном полушарии и самый маленький — в Северном.
Обойдя еще четверть окружности, мы возвращаемся снова к исходному положению.
Сделаем еще один занимательный опыт: не будем наклонять ось глобуса, а расположим ее перпендикулярно к плоскости пола. В случае, если мы проделаем тот же самый путь с глобусом около лампы, мы убедимся, что в этом случае на всей Почва будет круглый год продолжаться равноденствие. В отечественных широтах находились бы вечные весенне-осенние дни и не было бы резких переходов от теплых к холодным месяцам. Везде (не считая, само собой разумеется, самих полюсов) Солнце всходило бы совершенно верно на востоке в 6 часов утра по локальному времени, поднималось в 12 часов дня в любой момент на одну и ту же для данного места высоту и заходило бы совершенно верно на западе в 6 часов вечера по локальному времени.
Так, благодаря перемещению Почвы около Солнца и неизменному наклону земной оси к плоскости ее орбиты происходит смена времен года.
Этим же разъясняется да и то, что на Северном и Южном полюсах ночь и день продолжаются по полгода, а на экваторе в течение всего года сутки не редкость равен ночи. В средних широтах, к примеру в Москве, ночи и продолжительность дня в течение года изменяется от 7 до 17,5 часов.
На северном и южном тропиках, расположенных на широте 23? ? к северу и к югу от экватора, Солнце не редкость в зените лишь один раз в году. Во всех же местах, расположенных между тропиками, полуденное Солнце не редкость в зените по два раза в году. Пространство земного шара, заключенное между тропиками, по своим тепловым изюминкам стало называться жаркого пояса. Посередине его проходит экватор.
На расстоянии 23? ? от полюса, т. е. на широте 66? ?, один раз в год зимний период в течение целых дней Солнце не появляется над горизонтом, а летом, напротив, раз в год не входит в течение целых дней. В этих местах в Северном и Южном полушариях глобуса и на картах проводятся мнимые линии, каковые именуются полярными кругами.
Чем ближе от полярных кругов к полюсам расположено то либо иное место, тем большее число дней в том месте длится целой сутки (либо целая ночь) и Солнце не заходит либо не восходит. А на самих полюсах Почвы Солнце светит непрерывно в течение шести месяцев. Одновременно с этим тут солнечные лучи падают на земную поверхность весьма наклонно. Солнце ни при каких обстоятельствах не поднимается высоко над горизонтом. Исходя из этого около полюсов, в пространстве, окруженном полярными кругами, в особенности холодно. Таких поясов два — северный и южный; они стали называться холодных поясов. Тут короткое холодное и долгая зима лето.
Между тропиками и полярными кругами расположены два умеренных пояса (северный и южный). Чем ближе к тропикам, тем зима меньше и теплее, а чем ближе к полярным кругам, тем она дольше и жёстче.
Москва, большая часть и Ленинград нашей страны находятся в северном умеренном поясе.