Почему Солнце летом светит ярче

Почему Солнце светит? Как оно “работает” и как влияет на нашу планету?

Свет Солнца – одна из самых важных вещей на Земле. Он поддерживает жизнь в каждом организме нашей планеты, и без него мы бы просто не существовали. Но каким образом он влияет на нас? И почему Солнце светит вообще? Давайте узнаем, как работают эти процессы.

Ещё одна звезда в небе

В древности люди не знали, почему светит Солнце. Но уже тогда они заметили, что оно появляется рано утром и исчезает вечером, а на смену ему приходят яркие звезды. Его считали дневным божеством, символом света, добра и власти. Сейчас наука шагнула далеко вперед и Солнце уже не столь загадочно для нас. Десятки сайтов и книг расскажут о нём множество подробностей, а NASA даже продемонстрирует его снимки из космоса.

Сегодня мы смело можем утверждать, что Солнце не какой-нибудь особенный и неповторимый объект, а звезда. Такая же, как тысячи других, которые мы видим в ночном небе. Но другие звезды очень далеки от нас, поэтому с Земли они кажутся крохотными огоньками.

Солнце к нам гораздо ближе, и его сияние видно намного лучше. Оно является центром звездной системы. Вокруг него вращаются планеты, кометы, астероиды, метеороиды и другие космические тела. Каждый объект движется по своей собственной орбите. Наименьшее расстояние до Солнца имеет планета Меркурий, самые дальние части системы не изведаны. Одним из дальних объектов является Седна, которая делает полный оборот вокруг светила за 3420 лет.

Почему Солнце светит?

Как и все остальные звезды, Солнце представляет собой огромный горячий шар. Предполагается, что оно образовалось из остатков других звезд около 4,5 миллиардов лет назад. Газ и пыль, освободившиеся из них, стали сжиматься в облако, температура и давление в котором постоянно повышались. «Разогревшись» примерно до десяти миллионов градусов, облако превратилось в звезду, ставшую гигантским генератором энергии.

Так почему Солнце светит? Все это из-за термоядерных реакций внутри него. В центре нашего светила водород непрерывно превращается в гелий, под действием очень высокой температуры – около 15,7 миллионов градусов. В результате такого процесса вырабатывается огромное количество тепловой энергии, сопровождаясь свечением.

Термоядерные реакции проходят только в солнечном ядре. Излучение, которое оно вырабатывает, распространяется вокруг звезды, формируя несколько внешних слоев:

• зону лучистого переноса;
• конвективную зону;
• фотосферу;
• хромосферу;
• корону.

Свет Солнца

Основное количество видимого света производится в фотосфере. Это непрозрачная оболочка, которую отождествляют с поверхностью Солнца. Температура в Цельсиях фотосферы – 5 000 градусов, но есть на ней и более «холодные» области, называемые пятнами. В верхних оболочках температура вновь увеличивается.

Наше светило относится к жёлтым карликам. Это далеко не самая старая и не самая крупная звезда во Вселенной. В своей эволюции она достигла примерно половины пути и проживет в таком состоянии ещё около пяти миллиардов лет. Затем Солнце превратится в красного гиганта. А после сбросит внешнюю оболочку и станет тусклым карликом.

Свет, который оно излучает сейчас, практически белого цвета. Но с поверхности нашей планеты он виден жёлтым, так как рассеивается и проходит через слои земной атмосферы. Близким к реальному цвет излучения становится в очень ясную погоду.

Взаимодействие с Землёй

Расположение Земли и Солнца относительно друг друга неодинаково. Наша планета постоянно движется вокруг звезды по своей орбите. Полный оборот она делает за один год или примерно за 365 дней. За это время она преодолевает расстояние в 940 миллионов километров. На самой планете движение не ощущается, хотя каждый час она проходит примерно 108 километров. Последствия такого путешествия проявляются на Земле в виде смены времен года.

Однако сезоны определяет не только движение вокруг Солнца, но и наклон земной оси. Относительно орбиты она наклонена на 23,4 градуса, поэтому разные уголки планеты освещаются и согреваются звездой не одинаково. Когда Северное полушарие повернуто к Солнцу, там лето, а в Южном полушарии в это же время зима. Через полгода всё меняется с точностью наоборот.

Мы часто говорим, что Солнце появляется днём. Но это лишь выражение, ведь оно и создает нам день. Его лучи пробиваются через атмосферу, освещая планету с утра до вечера. Их яркость настолько сильна, что остальных звезд днем мы просто не видим. Ночью Солнце не перестает светить, просто Земля поворачивается к нему то одним, то другим боком, ведь она вращается не только по орбите, но и вокруг собственной оси. Полный оборот она делает за 24 часа. На стороне развернутой к светилу – день, на противоположной – ночь, каждые 12 часов они меняется.

Незаменимая энергия

От нашей планеты расстояние до Солнца составляет 8,31 световых лет или же в 1,496·10 8 километров, чего вполне достаточно для существования жизни. Более близкое расположение сделало бы Землю похожей на безжизненную Венеру или Меркурий. Впрочем, уже через миллиард лет звезда должна стать горячее на 10%, а ещё через 2,5 млрд. лет она сможет буквально иссушить все живое на планете.

В настоящее время температура светила подходит нам идеально. Благодаря этому, на нашей планете появилось огромное разнообразие жизненных форм, начиная от растений и бактерий, заканчивая человеком. Все они нуждаются в солнечном свете и тепле, и легко умрут при длительном их отсутствии. Свет звезды способствует фотосинтезу растений, при котором вырабатывается жизненно важный кислород. Её ультрафиолетовое излучение усиливает работу иммунитета, способствует выработке витамина D, помогает самоочищению атмосферы от вредных веществ.

Неравномерное прогревание Земли Солнцем создает движение воздушных масс, что, в свою очередь, создает климат и погоду на планете. Свет от звезды влияет на установление циркадных ритмов у живых организмов. То есть, вырабатывается строгая зависимость их активности от смены времени суток. Так, одни животные активны только днём, другие только ночью.

Наблюдение за Солнцем

Среди ближайших к нам звёздных систем Солнце не является самой яркой. Оно занимает по этому показателю только четвертое место. Например, звезда Сириус, которую отлично видно в ночном небе, превосходит его по яркости в целых 22 раза.

Несмотря на это, мы не можем смотреть на Солнце невооруженным взглядом. К Земле оно находится слишком близко и наблюдать его без специальных приборов губительно для зрения. Для нас оно примерно в 400 тысяч раз ярче, чем свет, отражаемый Луной. Невооруженным глазом смотреть на него мы можем только на закате и рассвете, когда его угол небольшой и светимость падает в тысячи раз.

В остальное время, чтобы увидеть Солнце, нужно использовать специальные солнечные телескопы или светофильтры. Если при этом проецировать изображение на белый экран, то разглядеть пятна и вспышки на нашем светиле возможно даже с непрофессиональной техникой. Но делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить её.

Почему зимой звезды ярче?

Ежегодно можно наблюдать интересное явление. Зимой ночное небо кажется более ярким и звездным, тогда как в летнее время звездный свет и блеск будто бы меркнет. Стоит разобраться, действительно ли яркость звезд зависит от времени года, и какие еще есть причины для подобных перемен?

Положение Солнца в разные времена года

На самом деле время года напрямую не влияет на вид звездного неба. Однако сезонное уменьшение и увеличение яркости – это никакая не иллюзия, а результат зрительного восприятия. Перемены происходят не со звездами, а с «фоном», на котором они расположены. Другими словами, меняется цвет неба.

Городские жители вряд ли замечают какие-либо перемены, потому что из-за светового загрязнения над крупными населенными пунктами звездное небо – редкое явление. Лучше всего смена яркости звезд заметна за городом или в небольших городках, селах. Цвет ночного неба меняется в зависимости от времени года. Зимой оно обычно выглядит намного темнее, чем летом. Это напрямую связано с особенностями восхода и заката Солнца и, соответственно, вращениями Земли вокруг звезды.

Планета Земля вращается вокруг Солнца по орбите. Она имеет не ровную круглую форму, а больше напоминает слега вытянутый эллипс. При этом Солнце располагается не посередине, а немного сбоку. Во время вращения планета постоянно меняет дистанцию в отношении Солнца – становится то ближе, то дальше. Полный оборот занимает 365 дней.

Вращение Земли вокруг Солнца

Минимальное расстояние между Землей и Солнцем наблюдается в январе и составляет оно 147 млн. км. У этого явления есть специальное название – «перигелий», которое обозначает ближайшую к Солнцу точку земной орбиты. Во время максимального приближения Земли больше всего света попадает на южную часть шара, поэтому там начинается лето.

На максимально большой дистанции от Солнца планета оказывается примерно в июле. При этом расстояние равно 152 млн. км. У наиболее отдаленной от Солнца точки земной орбиты тоже есть свое название – «афелий». В этот период времени солнечный свет получает северная часть земного шара. Летняя пора начинается здесь, в то время как на территории южных стран царит зима.

Как светит Солнце в разные времена года?

Удаленность Земли от Солнца, а также угол наклона по отношению к звезде – причины разной степени освещенности. Ось Земли – главный фактор, который влияет на смену времен года. Пока планета вращается вокруг звезды, она, в то же время, каждые 24 часа делает один оборот вокруг собственной условной оси. Угол наклона данной оси по отношению к Солнцу составляет 23,5 градуса. Она всегда «смотрит» на Полярную звезду.

Существуют также особые дни – равноденствия и солнцестояния. Равноденствие (весеннее и осеннее) представляет собой явление во время перехода Солнца из одного полушария в другое. При этом день длится почти столько же, сколько и ночь, а земной экватор оказывается под прямыми солнечными лучами. Вся поверхность планеты освещается одинаково. День солнцестояния бывает летним с самым продолжительным днем либо зимним – с наиболее продолжительной ночью в году. В первом случае Солнце находится на максимальной высоте над горизонтом, а во втором – на максимально низкой.

Таким образом, становится понятно, почему зимой ночное небо обретает более темный цвет. В этот период Земля находится на сравнительно небольшом расстоянии от Солнца. Соответственно, она вращается по орбите меньшего радиуса – Солнце уходит «дальше» за горизонт и небо становится темным. На нем отчетливо виднеются Млечный Путь, Луна, звезды. В летнее время Солнце располагается высоко над горизонтом. Земля вращается по большему радиусу, и звезда оказывается не сильно глубоко за горизонтом. Поэтому летом ночь кажется более освещенной, а на сумеречном небе звезды и прочие астрономические объекты хуже видны.

На яркость звезд влияет не время года, а цвет неба. Летом ночное небо выглядит более светлым из-за того, что Земля в это время года оказывается на большем расстоянии от Солнца. Звезда оказывается неглубоко за горизонтом, поэтому небо ночью приобретает сумеречные тона – звезды виднеются плохо. Зимой планета ближе к Солнцу, поэтому оно опускается ниже за линию горизонта. Небо приобретает глубокий темный оттенок, и звезды на нем выглядят более яркими.

Светит ли летом Солнце ярче

Экология познания: В наиболее горячие моменты сезонов,– летом в северном полушарии, и зимой в южном,- вы наверняка ждёте одного из перечисленных явлений

В наиболее горячие моменты сезонов,– летом в северном полушарии, и зимой в южном,- вы наверняка ждёте одного из перечисленных явлений:

— тёплые, яркие, долгие солнечные дни
— холодные, короткие, пасмурные деньки, которые лучше всего проводить дома

Но отчего эти дни становятся такими? Читатель спрашивает:

Мне кажется, что летом солнце светит ярче. Но если учесть изменение расстояния от Земли до Солнца в течение года, может ли быть реально такая разница в яркости?

Без сомнений, разница в видимой яркости солнца в дни летнего и зимнего солнцестояний достаточно заметна.

Для читателей, живущих вне тропиков (на широтах более 23,4°), привычным является летнее солнцестояние, когда солнце приближается к зениту сильнее всего. Во время зимнего солнцестояния максимальный подъём солнца над горизонтом на 46,8° меньше, чем во время летнего.

И эту разницу можно не только видеть, но и почувствовать – по температуре!

Нет сомнений, что солнце в зените ощущается более интенсивным, чем невысоко над горизонтом. Поэтому, даже без учёта задержки прогревания атмосферы, ближе к полудню температура выше, чем утром или после заката.

Но действительно ли солнце в зените более яркое?

Не совсем. Вы наверняка слышали о солнечных циклах и колебаниях интенсивности. При этом эти колебания относительно малы. В верхней части атмосферы Земли принимаемая энергия на единицу площади составляет от 1365,5 Вт/м2 до 1366,5 Вт/м2.

Иначе говоря, интенсивность излучения солнца меняется на 0,1%. Это вряд ли можно почувствовать.

С другой стороны, можно задаться вопросом расстояния от Земли до Солнца. Земля движется по эллиптической орбите. Возможно ли, что интенсивность доходящего до нас излучения меняется из-за изменения расстояния до Солнца?

Но и это тоже оказывает крайне малое влияние. На минимальном расстоянии от Солнца мы получаем энергии всего на 6% больше, чем на максимальном (интенсивность обратно пропорциональна квадрату расстояния). 6% больше, чем 0,1%, но всё равно пренебрежимо.

На самом деле на интенсивность в основном влияют два эффекта, происходящие от одного и того же феномена: наклона оси.

Когда свет от Солнца доходит до Земли, а Солнце находится прямо у вас над головой, то все эти 1366 Вт на кв.м. передаются на тот квадратный метр, на котором вы находитесь. Но если Солнце находится под углом, эта энергии распределяется по гораздо большей площади.

Если вспомнить тригонометрию, то количество энергии 1366 ± 0.1% ± 6% нужно помножить на косинус угла, откладываемого от зенита.

Вариация интенсивности на 6.1% оказывается эквивалентной разнице в 3,5° угла нахождения Солнца. Основной эффект состоит в том, что энергия распределяется по большей площади, поэтому меньше её доходит до того места, где находитесь вы.

Второй эффект заключается в том, что свету от Солнца необходимо пройти через атмосферу.

Атмосфера способна рассеивать излучение, включая и солнечный свет. Когда Солнце находится у нас над головой (90°), свету приходиться пройти около 100 км атмосферы. А если оно находится под углом в 45° — то 141 км атмосферы, что сильно уменьшает его интенсивность.

Вообще говоря, на моей широте, порядка 45°, солнечный свет проходит сквозь 108 км атмосферы в полдень летнего солнцестояния, и 272 км в полдень зимнего – почти в 3 раза больше!

Источники:

https://www.syl.ru/article/358642/pochemu-solntse-svetit-kak-ono-rabotaet-i-kak-vliyaet-na-nashu-planetu
https://kipmu.ru/pochemu-zimoj-zvezdy-yarche/
https://econet.ru/articles/114429-svetit-li-letom-solntse-yarche