Польза и необходимость солнечного света для человеческого организма не подвергается сомнению. Любому из нас известно, что без него невозможно существование. Зимой все мы испытываем более или менее сильный его дефицит, что отрицательно сказывается на самочувствии и подрывает без того нестойкий иммунитет.
Что происходит со световым днем
С наступлением холодного сезона световой день, продолжительность которого стремительно уменьшается, все больше уступает права. Ночи делаются длиннее и длиннее, а дни, наоборот - короче. После периода зимнего равноденствия ситуация начинает меняться в обратную сторону, чего большинство из нас ждет с нетерпением. Множество людей желает точно ориентироваться в продолжительности светового дня в настоящее время и в ближайшей перспективе.
Как известно, количество световых часов в сутках начинает увеличиваться по окончании периода так называемого зимнего солнцестояния. На его пике ежегодно бывает зафиксирован световой день, продолжительность которого самая низкая. С научной точки зрения объяснение состоит в нахождении солнца именно в это время в наиболее отдаленной точке орбиты нашей планеты. Влияние на это оказывает эллиптическая (то есть вытянутая) форма орбиты.
В северном полушарии бывает в декабре и приходится на 21-22 число. Небольшое смещение данной даты зависит от динамики Луны и сдвигов в високосные годы. В то же самое время южное полушарие переживает обратный период летнего солнцестояния.
Световой день: продолжительность, сроки
За несколько дней до и после даты каждого солнцестояния дневное светило не меняет своего положения. Лишь через два или три дня по завершении самых темных суток светлый промежуток начинает понемногу увеличиваться. Причем вначале этот процесс практически не виден, так как прибавление происходит всего лишь на несколько минут в день. В дальнейшем начинает светлеть быстрее, объясняется это возрастанием скорости солнечного вращения.
Фактически увеличение продолжительности светового дня в северном полушарии Земли начинается не ранее 24-25 декабря, и происходит оно до самой даты летнего солнцестояния. Этот день поочередно приходится на один из трех: с 20 по 22 июня. Увеличение светового дня оказывает заметный положительный эффект на состояние здоровья людей.
По мнению астрономов, зимним солнцестоянием считается момент достижения солнцем самой наименьшей угловой высоты над уровнем горизонта. После него в течение нескольких может начинать свой восход даже чуть позже (на несколько минут). Рост продолжительности светового дня наблюдается вечерами и совершается за счет все более позднего заката.
Отчего так бывает
Данный эффект также объясняется увеличением скорости движения Земли. Убедиться в этом можно, взглянув на таблицу, где отражены солнечные восходы и заходы. Как говорят астрономы, день прибавляется вечером, а неравномерно с обеих сторон. График продолжительности светового дня дает наглядное представление о динамике этого процесса.
Ежедневно закат сдвигается на несколько минут. Точные данные легко проследить по соответствующим таблицам и календарям. Как поясняют ученые, эффект этот вызван сочетанием суточного и годового движений солнца по небу, которое зимой чуть скорее, чем летом. В свою очередь, вызвано это тем, что, обращаясь с постоянной скоростью вокруг собственной оси, Земля в зимнее время расположена ближе к Солнцу и двигается по орбите вокруг него чуть-чуть быстрее.
Эллипсообразная орбита, по которой перемещается наша планета, обладает ярко выраженным эксцентриситетом. Данный термин обозначает величину вытянутости эллипса. Максимально приближенная к Солнцу точка данного эксцентриситета именуется перигелием, а самая отдаленная - афелием.
Утверждают, что для двигающегося по орбите в форме эллипса тела характерна максимальная скорость в тех точках, которые максимально приближены к центру. Именно поэтому движение солнца по небосводу зимой чуть-чуть более быстрое, чем летом.
Как движение Земли по орбите влияет на климат
Как считают астрономы, точку перегелия Земля проходит приблизительно 3 января, а афелия - 3 июля. Возможно изменения этих дат на 1-2 дня, что связано с дополнительным влиянием движения Луны.
Эллипсоподобная форма орбиты Земли оказывает влияние также и на климат. Во время зимы в Северном полушарии наша планета расположена ближе к Солнцу, летом же - дальше. Этот фактор делает чуть менее заметной разницу между климатическими сезонами нашего северного полушария.
В то же время в Южном полушарии эта разница более заметна. Как установлено учеными, один оборот точки перегелия происходит примерно за 200 000 лет. То есть примерно через 100 000 лет ситуация поменяется на прямо противоположную. Что ж, доживем - увидим!
Даешь солнечный свет!
Если вернуться к текущим проблемам, то важнее всего для нас тот факт, что эмоциональное, психическое и физическое состояние жителей Земли улучшается прямо пропорционально возрастанию длительности светового времени суток. Даже незначительное (на несколько минут) удлинение дня сразу после зимнего солнцестояния оказывает серьезный моральный эффект на уставших от темных зимних вечеров людей.
С медицинской точки зрения, положительное влияние солнечного света на организм объясняется возрастанием выработки гормона серотонина, заведующего эмоциями счастья и радости. К сожалению, в темноте он вырабатывается крайне плохо. Именно поэтому увеличение продолжительности светового промежутка путем воздействия на эмоциональную сферу ведет к общему улучшению самочувствия и укреплению человеческого иммунитета.
Немалую роль в ощущениях каждого из нас играют суточные внутренние биоритмы, которые энергетически привязаны к продолжающемуся с момента сотворения мира чередованию дня и ночи. Ученые уверены, что адекватно работать и справляться с внешними перегрузками наша нервная система может, лишь регулярно получая вполне определенную дозу солнечного света.
Когда света недостаточно
Если же солнечных лучей не хватает, последствия могут быть самыми печальными: от регулярных нервных срывов до серьезных психических расстройств. При остром недостатке света может развиться самое настоящее депрессивное состояние. А сезонные расстройства аффективного характера, которые выражаются в подавленности, плохом настроении, общем снижении эмоционального фона наблюдается сплошь и рядом.
Кроме того, современные горожане подвержены еще одной напасти. Световой день, продолжительность которого слишком мала для современной городской жизни, требует корректировки. Речь идет об огромном, зачастую излишнем количестве искусственного освещения, которое получает почти любой житель мегаполиса. Наш организм, неприспособленный к такому количеству искусственного света, способен запутаться во времени и впасть в состояние десинхроноза. Это ведет не только к ослаблению нервной системы, но и к обострению любых имеющихся хронических заболеваний.
Что такое долгота дня
Рассмотрим теперь понятие долготы дня, актуального для каждого из нас в первые дни после зимнего солнцестояния. Этим термином обозначается тот промежуток времени, что длится от восхода до захода солнца, то есть время, на протяжении которого наше светило видно над горизонтом.
Величина эта находится в прямой зависимости от солнечного склонения и географической широты точки, где ее нужно определить. В районе экватора величина долготы дня не меняется и составляет ровно 12 часов. Эта цифра является пограничной. Для северного полушария весной и летом день длится дольше 12 часов, зимой и осенью - меньше.
Осеннее и весеннее равноденствие
Дни, когда продолжительность ночи совпадает с продолжительностью дня, именуются днями весеннего равноденствия, либо осеннего. Это происходит и 23 сентября соответственно. Понятно, что самой высокой цифры долгота дня достигает в момент летнего солнцестояния, а наиболее низкой - в день зимнего.
За полярными кругами каждого из полушарий величина долготы дня зашкаливает за 24 часа. Речь идет обо всем известном понятии полярного дня. На полюсах он имеет продолжительность в целых полгода.
Долготу дня в любой точке полушария можно определить достаточно точно по специальным таблицам, содержащим расчет продолжительности светового дня. Разумеется, эта цифра ежедневно меняется. Иногда для приблизительной оценки использует такое понятие, как средняя продолжительность светового дня по месяцам. Для наглядности рассмотрим эти цифры для той географической точки, где расположена столица нашей страны.
Продолжительность светового дня в Москве
В январе световой день на широте нашей столицы составляет в среднем 7 часов 51 минуту. В феврале - 9 часов 38 минут. В марте его продолжительность достигает 11 часов 51 минуты, в апреле - 14 часов 11 минут, в мае - 16 часов 14 минут.
На протяжении трех летних месяцев: июня, июля и августа - эти цифры составляют 17 часов 19 минут, 16 часов 47 минут и 14 часов 59 минут. Мы видим, что июньские что соответствует летнему солнцестоянию.
Осенью световой день продолжает сокращаться. В сентябре и октябре его длительность 12 часов 45 минут и 10 часов 27 минут соответственно. Рекордно короткими светлыми днями славятся последние холодные темные месяцы года - ноябрь и декабрь, средняя продолжительность дня которых не превышает 8 часов 22 минут и 7 часов 16 минут соответственно.
Световой день – это время от восхода и до захода Солнца. В зависимости от того, в какой точке своей орбиты находится Земля, вращающаяся вокруг Солнца, меняется и продолжительность светового дня. Самый длинный световой день – 21 июня, в этот день его продолжительность составляет 16 часов. Самый короткий день, который длится всего 8 часов, выпадает на 21 или 22 декабря, в зависимости от того, является ли год високосным. Осенью 21 сентября и 21 марта природа отмечает дни осеннего и весеннего равноденствия, когда продолжительность светового дня равна продолжительности ночи – времени от захода до восхода Солнца.От продолжительности светового дня зависит годовой цикл, которому подчиняется все живое на планете Земля. Вместе с тем, как изменяется длина светового дня, одно время года меняет другое: за весною следует лето, осень, зима и снова . Особенно наглядно эта зависимость прослеживается на примере растений. Весною, по мере того, как продолжительность светового дня увеличивается, в них начинается сокодвижение, летом вы можете наблюдать их расцвет, – увядание, а зимой – анабиоз, сон, похожий на смерть. Но, быть может, не в такой явной форме, но продолжительность светового дня влияет и на человека.
Влияние продолжительности светового дня на человека
Человек как часть биосферы планеты также чувствителен к тому, как долго длится световой день, несмотря на то, что режим его жизни подчинен ежедневному рабочему ритму. Тем не менее проведенные медицинские исследования подтвердили, что зимой интенсивность обмена веществ в организме человека снижается, следствием чего является повышенная сонливость и появление лишнего веса.Отсутствие достаточного количества естественного света сказывается и на психоэмоциональном состоянии. В зимнее время, а также в начале весны многие жалуются на депрессии, плохое настроение, головные боли, бессонницы и раздражительность. Нарушение функций провоцирует сбои в функционировании и других органов и систем. В организме снижается синтез естественного витамина Д, что влечет за собой снижение защитных свойств иммунной системы, поэтому общее количество заболеваний и обострений хронических патологических процессов в это время года самое высокое. Медики советуют в конце зимы - начале весны хотя бы в выходные дни выбираться на природу, проводить больше времени днем на свежем воздухе, это поможет справиться с плохим настроением и улучшить общее самочувствие.
Вопросы перед параграфом.
1. Сколько суток длится год на Земле?
Год на Земле длится 365 – 366 дней.
2. Какое расстояние между Солнцем и Землёй?
Расстояние между Солнцем и Землёй составляет 149,6 млн км.
3. В каком направлении вращаются Земля и Солнце вокруг своей оси?
Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток.
Вращение Солнца вокруг оси, происходит в том же направлении, что и вращение Земли (с запада на восток).
4. Какие сезонные явления вы отмечали в календаре природы?
В Календаре природы отмечаются сезонные изменения природы при смене времен года, такие как: признаки изменения погоды, длительность светового дня, явления природы и изменения в мире живой природы, характерные определенному месяцу времени года.
НАПРИМЕР: когда улетают птицы на юг, когда возвращаются; когда выпадает первый снег, и тд.
Вопросы после параграфа.
1. Под каким углом к плоскости орбиты наклонена ось вращения Земли? На какую звезду указывает северный конец земной оси?
Земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5° и всё время сохраняет постоянное направление на Полярную звезду.
2. Как называются дни 21 марта, 22 июня, 23 сентября и 22 декабря? Какова продолжительность дня и ночи в эти дни? Где и когда восходит и заходит Солнце в эти дни? На какой части поверхности Земли полуденное Солнце в эти дни находится в зените?
22 июня - день летнего солнцестояния, Весной и летом в Северном полушарии продолжительность дня больше, чем продолжительность ночи.
23 сентября - день осеннего равноденствия, На всей Земле, кроме полюсов, продолжительность дня и ночи равна 12 часам.
22 декабря - день зимнего солнцестояния, осенью и зимой в Северном полушарии продолжительность ночи больше, чем продолжительность дня.
3. Сравните даты наступления астрономических времён года и фенологических сезонов вашей местности. Опишите основные осенние фенологические явления вашей местности.
В Челябинской области почти соответствуют друг другу, с разницей в 15-20 дней.
Осенний моросящий дождик, холодные ветра, листопад, Среднесуточная температура от +12 до +15 С˚.
4. Почему весной продолжительность светового дня возрастает, а осенью уменьшается? Как изменяется температура воздуха весной и осенью?
Продолжительность светового дня весной возрастает потому, что меняется наклон оси Земли относительно Солнца при вращении вокруг него. Весной, Земля, после холодной зимы, с самым коротким днем, уменьшает угол наклона оси. При увеличении дневного времени суток температура земли и воздуха растет. После теплого лета, с длинным днем, переходя в осенний период, угол оси Земли увеличивается, при этом продолжительность дневных суток уменьшается, земля и температура остывают.
Сокращение в осенне-зимний период продолжительности светового дня сказывается на ухудшении самочувствия и ослаблении иммунитета человека, смены фазы подъёма фазой спада во всех жизненных циклах, увеличении расходной части бюджетов стран, приостановке сезонных работ в ряде отраслей экономики (сельском хозяйстве, строительстве и других).
День зимнего солнцестояния фиксирует световой день минимальной продолжительности. В этот день Солнце пересекает наиболее дальнюю точку эллипса, по которому вращается Земля. Этот день для жителей северного полушария нашей планеты наступает 21-22 декабря, в то же время у жителей южного полушария наступает день летнего солнцестояния максимальной продолжительности.
Солнечный свет содействует выработке в организме человека гормона серотонина, вызывающего эмоции радости и счастья. При коротком световом дне выработка серотонина сокращается, что угнетает эмоциональную сферу организма и приводит к ухудшению его состояния. Равенство длительности дня и ночи в дни осеннего и весеннего равноденствия создает идеальные условия для суточных биоритмов. Промежуток цикла, начинающийся в день осеннего равноденствия, и оканчивающийся в день зимнего солнцестояния, представляет собой этап сокращения светового дня в фазе его отставания от длительности ночи. Этот этап наиболее неблагоприятный, на его протяжении все живое на Земле все более угнетается. Второй этап, начинающийся в день зимнего солнцестояния и оканчивающийся в день весеннего равноденствия, также находится в фазе отставания светового дня от ночи, но это отставание постепенно сокращается, негативное влияние недостатка солнечного света постепенно ослабевает. Чем меньше в сутки человек получает солнечных лучей, тем больше он подвержен нервным срывам, вплоть до депрессивных состояний и психических расстройств. Техническая цивилизация пытается компенсировать недостаток солнечного света искусственным освещением, к которому человеческий организм не приспособлен, воспринимает искусственно освещенные ночные часы за дневные, впадая в так называемое состояние десинхроноза, усугубляющего хронические заболевания.
Вместе с тем население северного полушария меньше ощущает влияние смены сезонов года, чем население южного полушария, т.к. зимой северное полушарие находится ближе к Солнцу. Промежуток от восхода до захода Солнца называют долготой дня. Эта величина зависит от географической широты. На экваторе долгота дня является константой продолжительностью 12 часов. На северном полушарии в осенне-зимний период долгота дня меньше 12 часов, а в весенне-летний период больше 12 часов. На полюсах Земли полярные день и ночь длятся полгода. Учитывая важность продолжительности дня, составлены ежедневные и среднемесячные таблицы долготы дня для каждой географической широты.
Например, минимальная среднемесячная долгота дня на широте Москвы фиксируется в декабре месяце 7 часов 16 минут и в январе месяце 7 часов 51 минута.
Изменения продолжительности светового дня в разные сезоны объясняются вращением Земли вокруг ее оси. Если бы Земля не вращалась, дневной и ночной циклы были бы совсем иными. Хотя, вполне вероятно, что они и вовсе бы отсутствовали. Сокращение или увеличение продолжительности светового дня зависит от времени года и того, где вы находитесь на Земле. Кроме того, на дневное время влияет угол наклона земной оси и ее путь вокруг Солнца.
Продолжительность вращения
Сутки, продолжающиеся 24 часа, — это время, которое требуется для того, чтобы Земля совершила целый оборот вокруг собственной оси: именно поэтому на следующий день Солнце появляется в одном и том же месте на небе. Однако не стоит забывать, что Земля продолжает двигаться вокруг Солнца, и это явление оказывает огромное влияние на продолжительность светового дня.
Фактическое время одного вращения Земли несколько короче, чем мы привыкли думать: около 23 часов и 56 минут. Астрономы обнаружили это, регистрируя время, когда звезда появилась на одном и том же месте на небе на следующий день — это явление было названо звездным днем.
Более длинные и короткие дни
Хотя солнечный день составляет 24 часа, не в каждом дне содержится 12 часов светового дня и 12 часов темного времени суток. Зимой ночи длиннее, чем летом. Это явление объясняется тем, что воображаемая ось Земли расположена не под прямым углом: она наклоняется под углом в 23,5 градуса. Собственно, поскольку наша планета вращается вокруг Солнца на протяжении года, северная половина Земли наклоняется к Солнцу летом, вызывая продолжительный световой день и короткую ночь. Зимой это меняется: наша планета отдаляется от Солнца, и ночное время становится длиннее. Весной и осенью Земля ни наклонена к Солнцу, ни от него, а где-то между, поэтому день и ночь в эти времена года одинаковы. Вот как можно объяснить, почему весной продолжительность светового дня возрастает: наша планета поворачивается к солнышку!
Наше количество дневных часов зависит от нашей широты и того факта, каково положение Земли по отношению к Солнцу. Ось вращения нашей планеты наклонена от орбитальной плоскости и всегда расположена в одном направлении — к полярной звезде. В результате положение земной оси по отношению к Солнцу постоянно меняется в течение года.
Собственно, именно этот фактор влияет на распространение солнечного света по поверхности Земли на любой заданной широте.
Изменение угла приводит к изменению количества солнечной энергии, которая достигает определенных областей планеты. Это вызывает сезонное изменение интенсивности солнечного света, достигающего поверхности, и влияет на продолжительность светового дня.
Изменение интенсивности происходит потому, что угол, под которым лучи от Солнца двигаются и попадают на Землю, изменяется по мере смены сезонов.
Докажем на практике
Если вы посветите фонарем на потолок, площадь освещенной области будет изменяться в зависимости от того, будете ли вы направлять свет под прямым углом или нет. Точно также энергия Солнца распространяется по разным географическим районам, когда она достигает поверхности Земли. Он более сконцентрирован в наши летние месяцы, когда солнце выше в небе.
Между летним и зимним солнцестоянием количество дневных часов уменьшается, а темпы их уменьшения больше, чем выше широта. Чем меньше солнечных часов, тем холоднее ночи. Вот почему продолжительность светового дня весной возрастает: планета постепенно поворачивается к Солнцу, поглощая одной из своих сторон все больше солнечной энергии.
Поскольку параллельно вращению вокруг Солнца Земля также продолжает вращаться вокруг собственной оси, то за 24 часа она делает один полный оборот. Интересно, что продолжительность суток меняется со временем. Так, около 650 миллионов лет назад сутки длились около 22 часов вместо привычных нам 24!
Солнцестояние
Солнцестояние представляют собой явление, когда при определенном положении орбиты Земли отмечают самые длинные и кратчайшие дни года. Зимнее солнцестояние, происходящее в Северном полушарии, знаменует собой самый короткий день, после которого световой день начинает медленно расти. Летнее солнцестояние в этом же полушарии приходится на самый продолжительный световой день, после чего он начинает становиться короче. Солнцестояние также называют в честь месяца, в котором оно происходит.
Также важно понимать, что то, какая продолжительность светового дня в день солнцестояния, зависит от полушария, в котором вы находитесь. Так, в Северном полушарии июньское солнцестояние отмечает самый продолжительный световой день в году. В то время, как в Южном полушарии июньское солнцестояние обозначает самую длинную ночь.