Причина смены времен года

Уважаемый читатель, данная статья от 15.02.2010 года уже устарела. Более правильно и наиболее просто сказано здесь: "Смена времён года. Новая логика": http://www.proza.ru/2018/08/31/347 Смена времён года на Земле объясняется суммой двух самостоятельных причин - обращением наклонённой Земли (это и изображено на картинке из учебников) по наклонной орбите ("по наклонной орбите" - это вторая причина, существование которой с точностью до градуса и доказывается в этой статье). Угол 16,5 градусов - это угол отклонения оси суточного вращения Земли от вертикали оси вращения Солнца; угол 7 градусов - это угол наклона плоскости орбиты Земли к истинной горизонтали плоскости солнечного экватора. И доказывается эта "теорема" либрациями Луны, Солнца и орбиты Меркурия, равными тем самым 7-ми градусам, а также простым объяснением солнцестояний. Всё просто: качаются не планеты, а земной наблюдатель, обращающийся вместе с Землёй по наклонной орбите и оказывающийся то выше, то ниже планет и Солнца. Статья, что внизу, оставлена, так сказать, для истории. Так что, лучше читать сразу по ссылке. На картинке вверху вы можете видеть наклон земной орбиты.





В учебниках астрономическая причина смены времён года объясняется обращением наклонённой Земли. Это мы и видим на рисунке. Однако объяснять смену времён года наклоном оси суточного вращения (ОСВ) категорически нельзя. Сейчас объясню.

Ну, во-первых, если в правой части рисунка мы отклонили от Солнца ОСВ Земли, то и во всех других положениях Земли на рисунке должны отклонить её точно так же. Да, именно так обращаются все спутники, подчиняясь единым физическим законам, и Земля, являясь спутником Солнца,  никак не может быть исключением из их числа. Вспомним хотя бы многочисленные искусственные спутники Земли, наклонённые к Земле своими приёмными и передающими антеннами; их наклон постоянен и не требует коррекции длительное время. Наиболее показательным является обращение спутников связи на геостационарных орбитах. Отсюда: постоянный наклон оси суточного вращения Земли не может быть причиной смены времён года.

Николай Коперник в 1543 году полагал, что в дни весеннего и осеннего равноденствия положение Земли относительно Солнца должно быть симметричным на орбите, и на рисунке из учебников мы такую симметрию видим. Но, повторяюсь, спутники так не обращаются.

Во-вторых, возможно ведь и другое простое объяснение смены времён года: астрономической причиной смены времён года является обращение всегда истинно вертикальной Земли по наклонённой к плоскости её экватора орбите. Угол этого наклона равен 23 град. 44 мин. То есть мы как бы взяли изображение на картинке за правый край и просто приподняли. И, на первый взгляд, может показаться, что разницы тут нет никакой. Но, как говорится, будем посмотреть.

В результате такого движения Земля в день летнего солнцестояния оказывается в крайнем нижнем положении на орбите, и на Северном тропике солнце оказывается в зените. В день зимнего солнцестояния Земля будет находиться в крайнем верхнем положении на орбите, и уже на Южном тропике солнце будет в зените. Именно поэтому самое высокое полуденное солнце выше самого низкого полуденного солнца в году на 46 град. 88 мин., чем и объясняется смена времён года. Да, разницей в углах падения солнечных лучей в течении года или в течении дня и объясняется причина различного их нагревающего действия.

Если Солнце куда-то движется, то никаких замкнутых в пространстве орбит его спутников – круговых и эллиптических – быть не может, ведь "точкой отсчёта" для описания движения планет в Солнечной системе может быть только Солнце. Это первый натуральный закон космической механики. Движение по спиральной траектории и даёт нам упрощённое представление как наклонённой орбиты.

Представим для простоты, что направление движения Солнца и направление в пространстве ОСВ Земли в точности совпадают. Теперь Земля будет обращаться по спирали, то обгоняя Солнце и подставляясь его лучам своим «нижним» Южным полушарием, то отставая от него и подставляя его лучам Северное полушарие. Это легко можно представить. Но нам всё же привычнее замкнутые орбиты и не будем о спиралях. Пока.

Ориентация ОСВ Земли на Полярную звезду в предложенной модели обращения Земли вокруг Солнца всё время сохраняется. Так есть и так должно быть. Стало быть, теперь на Земле и в космосе есть одна истинная вертикаль и одна истинная горизонталь. Это ОСВ Земли и умозрительная плоскость её экватора. Думается, жить на такой Земле нам будет уютнее.

В дни обоих равноденствий центр Земли находится на «Оси равноденствий», то есть на прямой линии, проходящей ещё и через  центр Солнца, а плоскость экватора, находится в «Плоскости равноденствий». При желании эти координаты можно сделать бесконечными и использовать их по мере надобности. Например, детишкам на уроке можно сказать: мол, плоскость земной орбиты наклонена к Плоскости равноденствий под углом… И они поймут.

Кроме того, движением вертикальной Земли по наклонной орбите можно легко объяснить ещё, как минимум, три явления и ответить на три вопроса: 1) почему идеального равенства дня и ночи в дни равноденствия нет нигде на Земле?; 2) почему скорость прибыли-убыли продолжительности светлого времени суток в дни летнего и зимнего солнцестояния в 42 раза меньше, чем в дни так называемого равноденствия?; 3) почему мы имеем в году, например, только от 2-х до 5-ти полных солнечных затмений, а не все 12 или 13?

Многие помнят ещё со школы, что в дни весеннего и осеннего равноденствия  солнце на экваторе всходит точно на Востоке, поднимается по небосводу строго вертикально, ровно в полдень из точки зенита освещает дно самого глубокого вертикального колодца, расположенного на экваторе в наблюдаемом нами месте, и заходит точно на Западе.  Именно поэтому день в эти дни на всём земном шаре, кроме полюсов, равен ночи. Но это не совсем так, а вернее, совсем не так.

Вертикальный к поверхности шара луч – это луч, проходящий через его центр. Возьмём DVD-диск или нечто плоское и, держа его в горизонтальном положении на вытянутой руке, будем опускать и поднимать его по наклонной траектории от уровня глаз. Наш взгляд такой же прямолинейный, как и солнечный луч, а диск – умозрительная плоскость земного экватора. Мы увидим, что ракурс тонкого диска быстро меняется. Вот так же и перпендикулярный к земной поверхности солнечный луч стремительно пересекает плоскость экватора в дни равноденствия.

В дни равноденствия самая большая скорость прибыли-убыли светлого времени суток и составляет она примерно 7 минут в сутки, что соответствует подъёму или опусканию полуденного солнца примерно на 0,5 градуса в сутки. Поэтому нигде на Земле идеального равенства продолжительности дня и ночи быть не может. То есть, вчера ещё день был длиннее ночи, а сегодня уже ночь продолжительнее дня.

Перпендикулярный к поверхности земного шара солнечный луч пересекает экватор вращающейся Земли только в одной точке. Солнце встаёт на 0,25 градуса севернее или южнее восточного направления от этой точки и заходит на 0,25 градуса южнее или севернее западного. Тут допущена неточность, но это не  важно.

Проходя по поверхности вращающейся и обращающейся Земли в течении года, перпендикулярный солнечный луч движется по спиральной траектории. Сгущение линий такой траектории тяготеет к обоим тропикам. Вот на самих тропиках – Южном и Северном – и наблюдается в дни солнцестояния почти идеальное равенство дня и ночи. Разница там в секундах. Почему?

Снова возьмём DVD-диск и, держа его горизонтально в  вытянутой руке, проведём его у себя над головой. Мы заметим, что ракурс диска в верхней части дуги изменяется совсем незначительно на большом её отрезке. Земля обращается вокруг Солнца по наклонной орбите, то есть не совсем так, как в нашем опыте, но похоже. Поэтому ракурс Земли, если смотреть на неё со стороны Солнца, изменяется на различных участках орбиты схожим образом. Отсюда и большая разница в скорости прибыли-убыли продолжительности светлого времени суток между днями равноденствия и днями солнцестояния – примерно 42 раза. Картинка из учебников нам говорила о постоянной скорости "наступления" времён года. Кстати, феномен солнцестояний ещё никем и никогда не объяснялся.

На картинке Земля обращается вокруг Солнца, видимо, в плоскости стола средневекового мыслителя, и на ней нет Луны. Луна тяготеет к Солнцу примерно в 2,2 раза сильнее, чем к Земле. Это следует из соотношений расстояний, масс и закона всемирного тяготения. Следовательно, плоскость орбиты Луны должна быть всегда ориентирована на Солнце и тоже должна быть в плоскости стола.
 
«Наклон лунной орбиты к земному экватору периодически меняется от 18,3 до 28,6 градусов». Это из учебников. Находим средний угол этого наклона и получаем 23,45 градуса, что совпадает с наклоном земной орбиты. Поэтому в другом учебнике сказано: "Наклон лунной орбиты к земной орбите равен примерно 5 градусам". Но почему же она наклонена, ведь такого быть не должно?

Поместим нашу истинно вертикальную Землю в самую нижнюю и в самую верхнюю точки на её наклонной орбите. Проведём сквозную прямую линию, проходящую через эти точки и Солнце. Поместим Луну на эту линию с ночной, то есть с внешней от Солнца и Земли, стороны. Это будет означать, что тут и там мы наблюдаем полное лунное затмение. И вот, что ещё мы видим: летом полная луна находится ниже плоскости земного экватора, а зимой – выше её, находясь при этом по-прежнему в плоскости земной орбиты.

Да, наклонять ось суточного вращения Земли для объяснения чего бы там ни было и лишать людей простой и понятной системы координат категорически нельзя. Именно поэтому 90% студентов-первокурсников не знают ответа на вопрос об астрономической причине смены времён года на Земле и других планетах, который есть в учебниках... для "второклашек". Это факт.



P. S. от 14. 10. 2015. Эта статья в феврале 2010-го выносилась на обсуждение «Астрофорума». Модератор форума доктор физико-математических наук Дмитрий Вибе и сотрудники Московского планетария изъянов в предложенном представлении о ещё одной астрономической причине смены времён года на Земле не нашли.  Стало быть, не постоянный наклон оси суточного вращения Земли и движение Земли по орбите, а наклон орбиты истинно вертикальной Земли может быть истинной причиной смены времён года на Земле. Эта версия «просится» в учебники. Она нужна, хотя бы, для более глубокого понимания этой самой причины. Повторяюсь, наклон орбиты возник из упрощённого представления об обращении Земли по спиральной траектории, а не по замкнутой орбите, чего быть не может (если само Солнце куда-то летит, конечно).

               


Рецензии
Спасибо, Виктор, за ценные сведения и советы! Любимая Луна ближе стала...
Коты мои, берегитесь! Претензии все-к автору! В Чайковском прожила 33 года.
Скорблю по Н. Столяровой. Такой нелепый уход! Светлая память! с теплом

Нина Клинова   24.05.2017 05:27     Заявить о нарушении
Спасибо, Нина! И за интерес к моим статьям - тоже.

В Чайковском я тоже бывал, как и на "Семи братьях с Сестрой" :)

Мы с Натальей Столяровой считали друг друга земляками, ведь районный центр Орда, где я живу с 1979 года, не так уж и далеко от Чайковского. С её уходом я понял, что таких близких друзей здесь, на Прозе, у меня уже не будет. Светлая память!

С пожеланием здоровья и успехов во всём,
Виктор.

Виктор Бабинцев   24.05.2017 07:39   Заявить о нарушении
Виктор, так скажите дуракам: лето наступает, когда Земля приближается к Солнцу? А зима - когда она удаляется?

Петр Евсегнеев   08.09.2017 01:13   Заявить о нарушении
Дурак, знающий, что он - дурак, - уже не дурак :)

Лето в Северном полушарии наступает тогда, когда истинно вертикальная Земля, обращаясь вокруг Солнца по наклонной в 23,4 градуса орбите, оказывается ниже Солнца. Тогда солнечные лучи высокого солнца падают на земную поверхность под большим углом и лучше греют. Когда Земля находится примерно напротив Солнца, у нас бывает весна или осень. 23 сентября плоскость земного экватора будет - один только миг - находиться в Плоскости равноденствий, и условно день в любой точке земного шара будет равен ночи.

Виктор Бабинцев   08.09.2017 08:50   Заявить о нарушении
Значит, лето зависит лишь от угла падения лучей и не зависит от удаленности от солнца? А ТО СТАТЬЯ ДЛИННАЯ И УМНАЯ - не для средних умов - и не все сразу поймут суть.

Петр Евсегнеев   13.07.2019 01:25   Заявить о нарушении
Земля обращается по практически круговой орбите, но у всех почему-то только Кеплеровы эллипсы в голове (150 млн. км плюс-минус 2). Конечно, тепловой нагрев в данной точке поверхности шара зависит от угла падения солнечных лучей. И угол этот в течении года может изменяться по двум самостоятельным причинам - наклон орбиты и наклон земного шара.

Спасибо! Подумаю над текстом есчо.

Виктор Бабинцев   13.07.2019 06:42   Заявить о нарушении
На это произведение написано 13 рецензий, здесь отображается последняя, остальные - в полном списке.