День и ночь. Времена года - Р. Куницкий

Проделайте следующий опыт, который поможет вам разобраться в этом доказательстве движения Земли.

Выйдите на открытое место и разыщите удалённое дерево, фабричную трубу или телеграфный столб.

Обернитесь к дереву лицом и вытяните перед собой правую руку с поднятым вверх указательным пальцем.

Закройте левый глаз и, смотря одним правым глазом, передвиньте правую руку так, чтобы палец закрыл собой дерево.

Не изменяя положения правой руки, закройте правый глаз и смотрите одним левым.

Что при этом произойдёт?

Оказывается, что если вначале, когда вы смотрели правым глазом, ваш палец закрывал дерево, то после того, как вы стали смотреть левым глазом, палец перестал закрывать дерево и сместился от него вправо. Почему же это случилось? Ведь и вы сами, и ваш палец, и дерево всё время не изменяли своего положения.

Ответ ясен: первый раз вы смотрели правым глазом, второй раз — левым. Следовательно, вы смотрели не из одного и того же места, а из разных мест. Поэтому вам и показалось, что палец переместился.

Таких опытов с более близкими и более далёкими предметами вы можете проделать сколько угодно как под открытым небом, так и в комнате. Во всех случаях вы убедитесь, что когда вы будете смотреть поочерёдно то правым, то левым глазом, более близкие предметы будут перемещаться относительно далёких предметов, то есть более далёкие предметы будут как бы оставаться на месте, а более близкие — смещаться в сторону.

Посмотрим теперь, как все эти опыты смогут нам помочь понять то основное доказательство движения Земли, о котором мы говорили.

Звёзды находятся от Земли и от Солнца на огромных расстояниях. Эти расстояния во много раз больше расстояния, отделяющего Землю от Солнца. Но есть звёзды более близкие и более далёкие. И нередко на небе можно найти две такие неподалёку расположенные друг от друга звезды, из которых одна значительно дальше от нас, чем другая. Если бы Солнце двигалось вокруг Земли, а Земля неподвижно покоилась на одном месте, мы никогда бы не наблюдали, что более близкие звёзды смещаются в течение года относительно более далёких. Но так как в действительности движется Земля вокруг Солнца, мы в различные времена года смотрим на звёзды не из одного и того же места, а из различных мест. Поэтому нам кажется, что более близкие к нам звёзды перемещаются относительно более далёких звёзд. Эти перемещения совершаются с очень большой правильностью и каждое из них заканчивается и вновь начинает повторяться через один год, то есть тогда, когда Земля, обойдя Солнце кругом, возвращается на прежнее место.

Сравним теперь это перемещение звёзд с перемещением пальца относительно дерева.

Почему палец перемещался? По двум причинам. Во-первых, потому, что вы меняли глаз: смотрели то правым, то левым глазом, то есть смотрели из разных мест. Во-вторых, потому, что палец был ближе к вам, чем дерево.

Почему при движении Земли вокруг Солнца звёзды смещаются друг относительно друга? Тоже по двум причинам. Во-первых, потому, что мы находимся на движущейся вокруг Солнца Земле и в разные дни года смотрим на звёзды из разных мест. Во-вторых, потому, что есть более близкие и более далёкие звёзды.

Рис. 7. Объяснение смещения звёзд, происходящего от движения Земли вокруг Солнца

Посмотрите на рис. 7. Большой круг на этом рисунке изображает путь, который Земля проходит вокруг Солнца в течение года. Маленький кружок в центре этого круга изображает Солнце. В правой части рисунка видны две звезды: более близкая и более далёкая. Если Земля находится в месте, обозначенном на рисунке буквой А, мы, глядя с Земли на звёзды, должны увидеть более близкую звезду левее более далёкой звезды. Но когда Земля переместится в место, обозначенное буквой Б, более близкая звезда будет видна нам правее более далекой звёзды. Таким образом, из-за движения Земли вокруг Солнца нам будет казаться, что более близкая звезда изменяет своё положение относительно более далёкой звезды.

Наблюдаются ли такие смещения звёзд на самом деле? Мы уже говорили, что наблюдаются. Только обнаружить эти смещения оказалось делом очень трудным, так как они из-за большой удалённости звёзд очень малы. Первый раз такое смещение удалось открыть и измерить всего лишь 100 с небольшим лет тому назад, то есть спустя, приблизительно, 300 лет после смерти Коперника. Но за последнее время такие смещения были обнаружены и измерены уже у нескольких тысяч звёзд.

Существуют и другие убедительные доказательства того, что Земля действительно движется вокруг Солнца.

10. Отчего происходит смена времён года?

Итак, Земля имеет два различных движения. Во-первых, она поворачивается вокруг своей оси один раз в сутки. Во-вторых, она обходит вокруг Солнца в течение одного года. В результате первого движения Земли происходит смена дня и ночи; в результате второго, как это вы сейчас увидите, происходит смена времён года.

Если бы Земля двигалась вокруг Солнца так, что ось её вращения всё время была расположена под прямым углом к солнечным лучам, никакой смены времён года на Земле не существовало бы. Посмотрите на рис. 4. Откуда бы Солнце ни освещало Землю — справа, слева, спереди или сзади, лишь бы его лучи падали на земную поверхность под прямым углом к земной оси, — никакой разницы не получилось бы. Во всех случаях лучи Солнца падали бы отвесно на земном экваторе и скользили бы вдоль земной поверхности у полюсов. В любом месте на Земле (кроме полюсов), из-за её вращения вокруг оси, ночь тянулась бы 12 часов и столько же продолжался бы день. Солнце всегда бы всходило на востоке и садилось на западе, совершая по небу изо дня в день всё один и тот же путь. Смены времён года на Земле не было бы.

В действительности, однако, дело обстоит не так.

Оказывается, что лучи Солнца только два раза в году — 21 марта и 23 сентября — падают на Землю под прямым углом к оси её вращения. Это значит, что только два раза в году — весной и осенью — бывает так, что день и ночь длятся по 12 часов, всю же остальную часть года либо ночь бывает длиннее дня, либо день длиннее ночи.

Рис. 8. Наклон земной оси к лучам Солнца в конце июня

Посмотрите на рис. 8. Он изображает Землю, на которую солнечные лучи падают справа. Поэтому на правой половине Земли день, а на левой — ночь. Обратите теперь внимание на то, как расположена ось вращения Земли. Она наклонена к лучам Солнца и при этом так, что её северная часть (на рисунке — верхняя) наклонена по направлению к Солнцу, а южная (на рисунке — нижняя) наклонена прочь от Солнца. Вследствие этого северная часть Земли получает значительно больше тепла и света, чем южная.

Посмотрите теперь на северный полюс Земли. Не только он сам, но и значительная часть земной поверхности вокруг него освещается солнечными лучами. Сколько бы Земля ни вертелась, ни на самом северном полюсе, ни вокруг него при таком положении земной оси ночь не может наступить: круглые сутки будет день.

В местностях, более удалённых от северного полюса, смена дня и ночи уже будет происходить, но, как это нетрудно сообразить, день будет длиннее ночи. И только на земном экваторе, то есть как раз посредине между двух полюсов Земли, продолжительность дня и ночи будет одинакова.

Совершенно иное будет происходить в южном полушарии. Как сам южный полюс Земли, так и значительная часть земной поверхности вокруг него не освещаются солнечными лучами. Это значит, что на южном полюсе и около него круглые сутки будет длиться ночь. В более удалённых от южного полюса местностях ночь уже будет сменяться днём, но её продолжительность вплоть до экватора будет больше продолжительности дня.

Из всего сказанного теперь легко понять, что при таком наклоне земной оси, как на рис. 8, в северном полушарии Земли будет лето, а в южном — зима (зимние месяцы в южном полушарии — июнь — август).

Рис. 9. Наклон земной оси к лучам Солнца в конце декабря

Посмотрите теперь на рис. 9. На нём тоже изображена Земля, освещённая справа солнечными лучами. Однако ось вращения Земли на этот раз наклонена в противоположном направлении: северный её конец от Солнца, а южный — к Солнцу. Северный полюс с окружающей его частью земной поверхности погружён в темноту. На нём и около него круглые сутки длится ночь. Несколько дальше от него смена дня и ночи происходит, но всюду день короче ночи. В северном полушарии Земли будет зима. В южном полушарии Земли в это время, очевидно, лето. Там день либо длиннее ночи, либо (на южном полюсе и поблизости от него) длится круглые сутки.

Рис. 10. Наклон земной оси к лучам Солнца в конце марта и в конце сентября