Question

8. Поясніть чому у Північній півкулі тривалість літа більша, ніж у Південній? Сформулюйте закон, за допомогою якого це можна довести.​

Answer 1

Ответ:  Дело в том, что орбита Земли не точно круговая, а эллиптическая.  Смотрите рисунок. На рисунке точками обозначены: 1  и 3  точки равноденствий; 2 – перигелий; 4 – афелий.  Для наглядности эксцентриситет изображенного эллипса много больше эксцентриситета орбиты Земли. Т.е. нарисованный эллипс более вытянут, нежели орбита Земли.

Земля, двигаясь по орбите, то приближается к Солнцу, при этом её орбитальная скорость возрастает, и в перигелии (на минимальном расстоянии от Солнца, точка 2) орбитальная скорость становится максимальной, то удаляется от Солнца. При этом орбитальная скорость Земли уменьшается и в афелии (на максимальном удалении от Солнца, точка 4), орбитальная скорость Земли становится минимальной.  Лето в северном полушарии наступает тогда, года Земля находится максимально далеко от Солнца, т.е. в афелии. При этом по орбите Земля движется с минимальной, или близкой к минимальной скоростью. Причем движется Земля до момента равноденствия (до начала осени, точка 1) не четверть орбиты, а заметно большее расстояние. В точке 1 в северном полушарии заканчивается лето и наступает осень, а в южном полушарии заканчивается зима и наступает весна. В точке 2 в южном полушарии наступает лето. А от точки начала лета в южном полушарии (точка 2) до точки начала осени (точка 3) на этом рисунке расстояние заметно меньше чем расстояние от точки 4, начала лета в северном полушарии, до точки 1 начало осени в северном полушарии. Да к тому же расстояния эти Земля проходит с разными скоростями.  Меньшее расстояние от точки 1 до 2 и далее до 3 (лето в южном полушарии) проходит с большей скоростью, а большее расстояние от точки 3 до 4 и далее до 1 (лето в северном полушарии) проходит с меньшей скоростью. Вот все это и приводит к тому, что лето в северном полушарии более продолжительное, чем в южном полушарии. Что касается закона, с помощью которого все это можно доказать, то я бы несколько изменил формулировку вопроса. Закон этот – второй закон Кеплера, вовсе не доказывает, а объясняет реально существующий в природе факт. И формулируется этот закон так: Радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, описывает за равные промежутки времени равные площади.  Т.е. этот закон объясняет, а не доказывает, что при приближении Земли к перигелию её скорость возрастает, а при удалении от перигелия и приближении к афелию, скорость Земли уменьшается. Повторяю, этот закон не доказывает, а объясняет реально существующий закон природы.

Answer 2

У Північній півкулі тривалість літа більша, ніж у Південній півкулі, через нахил земної осі. Закон, який описує це явище, називається законом Малюса-Кеплера.

Земля має форму навколополярного еліпсоїда, а її ось нахилена на кут близько 23,5 градусів відносно площини екліптики. Це означає, що в різний час року одна половина Землі сильніше освітлюється Сонцем, ніж інша.

Під час літнього сонцестояння в північний полукулярний день, нахилення земної осі призводить до того, що промені Сонця падають на північну півкулю більш прямим кутом, і тому отримувана енергія більша. В той же час на південній півкулі відбувається зимове сонцестояння, і промені Сонця падають на південну півкулю під менш прямим кутом, тому отримувана енергія менша.

Закон Малюса-Кеплера формулюється таким чином: теплова енергія, отримана від Сонця на певній площині, пропорційна косинусу кута між нормаллю до площини і променем Сонця. Тому, через більший кут падіння променів Сонця на Північній півкулі під час літнього сонцестояння, отримувана теплова енергія більша, що призводить до тривалішого літа.