Солнце – источник энергии

Глава 2

Солнечная радиация

Солнце – источник энергии

Основным источником света и тепла для поверхности Земли и для ее атмосферы является лучистая энергия Солнца, которая превращается в тепло отчасти в самой атмосфере, но главным образом на земной поверхности, где она расходуется на нагревание верхних слоев почвы и воды, а от них – воздуха.

Солнце – это звезда (табл. 2.1), огромный газовый шар, располагающийся в центре Солнечной системы, которая находится в составе спиральной галактики – Млечный Путь. Солнечная система состоит из Солнца, девяти планет и их спутников, комет, астероидов, большого количества пыли, газа и мелких частиц. Основная доля массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце – 99,8 %. Именно поэтому Солнце удерживает своей гравитацией все объекты Солнечной системы, размеры которой не менее шестидесяти миллиардов километров.

Таблица 2.1

Общие сведения о Солнце

Все планеты, астероиды, кометы вращаются вокруг Солнца в одном направлении (против хода часовой стрелки, если смотреть с северного полюса мира). Однако Венера вращается в обратном направлении, а Уран вращается, как говорят, «лежа на боку» (поскольку ось вращения Урана находится практически в плоскости его орбиты, то он перемещается вокруг Солнца, перекатываясь с боку на бок, а не наподобие юлы, как все остальные планеты).

Вращение Земли вокруг Солнца происходит против часовой стрелки по эллиптической орбите с максимальным удалением в афелии на 152 млн км (5 июля) и с минимальным в перигелиина 147 млн км (3 января; рис. 2.1). При этом средняя скорость движения равна примерно 29,8 км/с, а период вращения округленно составляет 365 суток и 6 ч. Для более удобного счета времени продолжительность года округляется до полных суток, и к каждому четвертому году прибавляются одни сутки (високосные года по Григорианскому календарю).

Наклон оси Земли к плоскости ее движения вокруг Солнца равен 66°33'. Начало астрономического года (день летнего солнцестояния 22 июня) соответствует положению Земли в афелии и наклону ее оси в сторону Солнца. В этот день в северном полушарии Солнце на всех широтах занимает на небе высшее положение, на широте 66º33' (северный полярный круг) устанавливается полярный день, т.е. Солнце не заходит за горизонт.

В день зимнего солнцестояния (22 декабря), Земля имеет наклон оси от Солнца, ее поверхность с широтами более 66°33' с.ш. оказывается неосвещенной (полярная ночь), а Солнце на всех широтах северного полушария занимает самое низкое положение над горизонтом.

Рис. 2.1. Схема движения Земли вокруг Солнца

В южном полушарии все описанные явления происходят в обратном порядке. Здесь полярная ночь или день начинаются на широте южного полярного круга – 66°33' ю.ш.

В дни весеннего и осеннего равноденствия (21 марта и 23 сентября) оба полушария Земли освещаются одинаково. Это соответствует переходным климатическим сезонам – весне и осени.

В связи с наклоном оси вращения Земли проявление сезонов года на разных широтах неодинаковое. В экваториальной зоне значения приходящей от Солнца радиации практически не изменяются по сезонам года. К северу и югу изменения становятся значительнее, достигая максимума в приполярных областях – смена полярных дня и ночи.

Вращение Земли вокруг оси приводит к полному обороту примерно за 24 ч, т.е. по 15° за час. Результат вращения Земли вокруг оси – суточный ритм процессов и явлений в природной среде, режима температур, давления, ветров, а в экваториальных областях и осадков. Этот ритм характерен для всех организмов и в целом развития человеческого общества. Нарушения суточного ритма болезненны для человека.

На экваторе, где наклон земной оси к плоскости орбиты не влияет на соотношение площадей освещенной и затененной частей планеты, дни и ночи всегда одинаковые по длине. На остальных широтах они неравные с нарастанием неравенства к северу и югу вплоть до широт полярных кругов, где наблюдаются периоды полярных дней и ночей. Лишь в дни весеннего и осеннего равноденствия дни и ночи становятся одинаковыми на всех широ­тах.

Особенности движения Земли вокруг Солнца и своей оси определяют закономерности освещенности различных участков планеты и распределение астрономических тепловых поясов.

Всемирное время. Земля при вращении делает полный оборот вокруг своей оси (360°) за сутки (24 ч) и соответственно поворачивается на 15° за 1 ч, на 15' за 1 мин, на 15" за 1 с. Вся поверхность земного шара разделена через 15° по географической долготе на 24 часовых пояса (от 0 до 23). Внутри каждого пояса часы показывают одно и то же поясное время t_п равное местному времени географического меридиана который проходит через середину данного пояса. При переходе от пояса к поясу (на границе поясов) время скачком изменяется на 1 ч (к востоку – увеличивается, к западу – уменьшается).

За нулевой принят пояс, средний меридиан которого совпадает с нулевым (гринвичским) меридианом. Время этого пояса называется гринвичским, или всемирным временем (t0).

Границы поясов проходят: нулевого – от 7,5° з.д. до 7,5° в. д., первого – от 7,5 до 22,5° в. д. и т. д.; долготы средних меридианов равны 0, 15, 30, 45°, ..., 15 N, где N – номер часового пояса. При этом границы часовых поясов проведены с учетом административных границ и не всегда соответствуют меридианам.

Система поясного счета времени была введена в России 8 февраля 1919 года. Декретом Совета народных комиссаров РСФСР «О введении счета времени по международной системе часовых поясов» страна разделена на 11часовых поясов, начиная со второго и по двенадцатый. Кроме того, декрет ввёл и непрерывный счет времени от 0 до 24, начиная с полуночи, тем самым отменив ненужные прибавки «по полудни», «по полуночи», «вечера», «дня», «утра» и «ночи».

После образования в 1924 году Советского Союза постановлением СНК СССР от 15 марта 1924 года исчисление времени по международной системе часовых поясов было введено на всей территории СССР.

До 1930 года в СССР действовало поясное время. В 1930 году стрелки часов были переведены на один час вперёд относительно поясного времени, а обратно в 1931 году их не вернули. Это время стали называть «декретным», так как оно было введено Декретом Совнаркома 16 июня 1930 года. Такой порядок существовал до 1981 года.

С 1984 года перемены времени приведены к единому графику. В последнее воскресенье марта в 2 часа ночи стрелки часов переводятся на час вперёд (летнее время), и московское время различается с гринвичским на 4 часа, а в последнее воскресенье октября в 3 часа ночи стрелки отводятся на час назад (зимнее время), и московское время отличается от гринвичского на 3 часа.

Калининградское время (-1), Московское (0), Екатеринбургское (+2), Омское (+3), Красноярское время (+4), Иркутское (+5), Якутское(+6), Владивостокское (+7), Магаданское время (+8).

Рис. 2.2. Время в субъектах Российской федерации. (Википедия – Свободная энциклопедия http://ru.wikipedia.org/wiki/Часовые_пояса_России)

В течение 1990-х – 2010 годов границы часовых поясов сдвигались на восток, Так, например, регионы Западной Сибири, ранее находившиеся в зоне MSK+4, перешли на время MSK+3, присоединившись к Омскому времени: Новосибирская область 23 мая 1993 года в 00:00, Алтайский край и Республика Алтай 28 мая 1995 года в 4:00, Томская область 1 мая 2002 в 3:00, Кемеровская область 28 марта 2010 года в 02:00.

Также было принято решение перевести на другое время Самарскую область (28 марта 2010 года в 2 часа ночи). После этого в Самаре действует московское время. Аналогично, Удмуртия перешла на московское время, а Камчатка и Чукотка на магаданское время. Тем самым в России сократилось количество часовых поясов с 11 до 9. Исчезли пояса – самарское время (МСК+1) и камчатское время (МСК+9) (рис. 2.2).

В настоящее время территория России располагается в 9 часовых поясах (со 2-го по 11-й включительно, за исключением 4-го) с одинаковым временем в пределах каждого часового пояса. Границы часовых поясов проходят по границам субъектов Российской Федерации, каждый субъект входит в один пояс, за исключением Якутии, которая входит в 3 пояса (MSK+6, MSK+7, MSK+8), и Сахалинской области, которая входит в 2 пояса (MSK+7 на Сахалине и MSK+8 на Курильских островах).