Смена года
В зависимости от климатических условий и продолжительности светлого и тёмного времени суток на Земле выделяют времена года. В метеорологии Северного полушария часто используют деление: декабрь–февраль — зима, март–май — весна, июнь–август — лето, сентябрь–ноябрь — осень. В Южном полушарии сезоны противоположны. Астрономические сезоны отсчитывают от равноденствий и солнцестояний.
Долгое время люди считали, что Земля — центр Вселенной, а планеты и звёзды вращаются вокруг неё. В XVI веке польский учёный Николай Коперник предложил развитую гелиоцентрическую модель, в которой Земля обращается вокруг Солнца. Это помогло понять истинную причину смены времён года на Земле. В астрономии понятие «год» связано с обращением планеты по орбите вокруг звезды. Один полный оборот планеты вокруг своей звезды и называют годом. Земля совершает его примерно за 365 дней и 6 часов.
Однако не само вращение Земли по орбите является основной причиной смены времён. Если бы ось вращения планеты располагалась под прямым углом к плоскости орбиты, то никакой смены времён года не было бы. Но этот угол отклонения от перпендикулярного положения существует и равен он примерно 23,4°. Таким образом, при движении по орбите разные части поверхности Земли освещаются и нагреваются по-разному – отсюда и смена времён года.
В Северном полушарии лето наступает, когда оно наклонено к Солнцу и получает больше прямого солнечного света; в Южном полушарии в это время зима. Соответственно, когда в Северном полушарии весна, в Южном — осень.
В зависимости от времени года изменяется и продолжительность дня и ночи (в понимании темного и светлого времени суток). Около 20 марта и 22–23 сентября происходят равноденствия. В эти дни продолжительность дня и ночи близка к 12 часам, хотя из-за атмосферной рефракции и видимого размера солнечного диска не везде равна им точно. Поэтому если официально весна и осень начинаются 1 марта и 1 сентября, то с астрономической точки зрения смена этих времён года происходит в дни равноденствия. Продолжительность светлого времени суток летом всегда больше, чем зимой. В Северном полушарии летнее солнцестояние обычно приходится на 20–22 июня, а зимнее — на 20–23 декабря. В астрономической традиции эти события считают началом соответствующих сезонов.
Скорость движения Земли по орбите неравномерна, поэтому расстояние от осеннего до весеннего равноденствия на орбите она проходит быстрее. Из-за этого весна и лето в Северном полушарии вместе примерно на неделю продолжительнее осени и зимы.
