Астрономія 11 клас

З курсу природознавства відомо, що вісь обертання Землі нахилена до площини орбіти під кутом 66,5°, і це призводить до зміни пір року на Землі. Якби вісь обертання Землі була перпендикулярною до площини орбіти, то зміни пір року не відбувалося б, бо Сонце протягом року освітлювало б рівномірно Північну та Південну півкулі нашої планети. Зараз такі дні, коли Сонце однаково освітлює дві півкулі Землі, настають тільки двічі на рік — весною 20 — 21 березня і восени 22 — 23 вересня, коли на всіх материках однакова тривалість дня — 12 годин. В інші місяці тривалість дня більша або менша за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження. Найдовший день у Північній півкулі настає 21—22 червня — початок астрономічного літа, а у Південній півкулі в цей

Рис. 3.6. Кут між площинами екватора та екліптики 23,5°, а кут між площиною екліптики та полюсом світу 66,5°. Це є причиною зміни пір року на Землі

Рис. 3.7. Освітлення Землі сонячними променями взимку і влітку.

Найбільше енергії від Сонця отримує тропічна зона, де опівдні сонячні промені можуть падати перпендикулярно до горизонту. Широта тропіків ±23,5° день починається астрономічна зима. Через півроку 21—22 грудня, навпаки, у Північній півкулі настає астрономічна зима, а в Південній — літо. (Рис. 3.7, 3.8.)

На широті 50° (Київ, Львів, Харків) тривалість найдовшого дня 22 червня — 16 год 20 хв — у два рази більша за тривалість найкоротшого дня 22 грудня — 8 год. На широті 45° різниця між найдовшим і найкоротшим днем трохи зменшується, тому в Криму найдовший день триває 15 год 30 хв, а найкоротший — 8 год 40 хв.

Найбільше сонячної енергії поверхня Землі отримує опівдні, коли настає верхня кульмінація Сонця, а найменше — вранці та ввечері. Вночі Земля тільки охолоджується, тому середня температура поверхні залежить також від тривалості дня і ночі. Наприклад, на широті 50° кількість енергії, яку отримує поверхня за літній день, досягає 25000 кДж/м2 . Цікаво, що ця енергія навіть більша, ніж на екваторі, де цілий рік тривалість дня не змінюється і дорівнює 12 годинам.

Узимку коротка тривалість дня та невелика висота Сонця над горизонтом призводять до значного зменшення сонячної енергії, що обігріває поверхню Землі. Наприклад, у грудні кількість енергії, яку отримує одиниця поверхні на наших широтах протягом дня, майже у 7 разів менша, ніж у літній день.

Сучасний нахил осі обертання до площини орбіти під кутом 66,5° є оптимальним для різноманітних кліматичних зон на поверхні Землі — від тропіків до полярного кола. Усі інші варіанти зміни кута нахилу осі обертання Землі призвели б до катастрофічних змін клімату і глобальної екологічної катастрофи. Наприклад, якби вісь обертання Землі була нахилена до площини орбіти під кутом 50°, то полярне коло проходило б через Україну, а тропіки — через Чорне море. На наших широтах влітку протягом місяця Сонце не заходило б за горизонт, а опівдні кульмінація була б поблизу зеніту. Розрахунки показують, що літня температура поверхні в Україні досягала б критичних для життя меж від +60 до +80°С. В іншому випадку, якби вісь обертання Землі була перпендикулярною до площини орбіти, зміни пір року взагалі не було б, тому Європа могла б перетворитись на холодну напівпустелю типу тундри.

Рис. 3.8. Механічний прилад XIX ст., який демонстрував рух планет і зміну пір року на Землі

У полярних країнах різниця між найдовшим і найкоротшим днем збільшується. Наприклад, у Москві найдовший день триває 17 год 40 хв, а найкорот- ший — 7 год, у С.-Петербурзі відповідно — 19 та б год. На широті С.-Петербурга у червні Сонце ненадовго заходить за горизонт, унаслідок цього спостерігаються «білі ночі». Цей період триває майже місяць, коли вночі видно яскраві зорі тільки в південній частині небосхилу, а північний обрій настільки яскравий, що опівночі можна читати книги.

Поблизу полюсів є області, де Сонце кілька місяців не заходить за горизонт — тоді влітку спостерігається полярний день. Узимку, навпаки, у полярних районах кілька місяців Сонце не сходить — настає полярна ніч. Границі цих областей називаються полярними колами. Вони розташовані на широті 66,5° обох півкуль.

На самих полюсах полярний день триває півроку і стільки ж триває полярна ніч. Наприклад, на Північному полюсі Сонце сходить 21 березня і заходить 23 вересня. У цей період схилення Сонця більше за нуль. На Південному полюсі, навпаки, полярний день триває від 23 вересня до 21 березня.

Використовуючи сайт ви погоджуєтесь з правилами користування

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Ми приєднуємось до закону про авторське право в цифрову епоху DMCA прийнятим за основу взаємовідносин в площині вирішення питань авторських прав в мережі Інтернет. Тому підтримуємо загальновживаний механізм “повідомлення-видалення” для об’єктів авторського права і завжди йдемо на зустріч правовласникам.

Копіюючи матеріали во повинні узгодити можливість їх використання з авторами. Наш сайт не несе відподвідальність за копіювання матеріалів нашими користувачами.

Пори року на Землі та інших планетах

Чому взимку холодно, а влітку тепло? Дивно, але багато людей, навіть дорослі, розумні й освічені, не знають відповіді на це питання. Через рух Землі навколо Сонця – звичайно, але чому саме? Найчастіша – неправильна – відповідь така: тому що взимку Земля далі від Сонця, ніж влітку. Однак це не може бути поясненням: адже в південній півкулі пори року міняються місцями, в січні там спекотно, а в липні – холодно! Насправді Земля дійсно рухається навколо Сонця не зовсім по колу, але все рівно навпаки: коли у нас літо, Земля далі від Сонця, а коли зима – ближче!

• Юпітер
• Вирішення завдань про Юпітер
• Уран
• Планета
• Період обігу навколо Сонця (тривалість місцевого року)
• Період обертання навколо осі (тривалість місцевої доби)
• Вирішення завдань про Уран
• Планета Дзета – «золота середина»
• Вирішення завдань про планету Дзету

Між іншим, літо і зима до того ж бувають не скрізь. А де бувають, там проходять по-різному. Виявляється, важливо не тільки те, що ми повернемося навколо Сонця, але і те, як ми при цьому крутимося навколо власної осі! Щоб розібратися в усьому цьому, давайте вирішимо кілька завдань, причому для початку помандруємо по інших планетах і тільки потім вже повернемося на Землю.

Як завжди, вирішити щось самостійно куди корисніше, ніж прочитати чуже рішення, тому постарайтеся самі розібратися в кожному завданні. А вже якщо не вийде, ми вам допоможемо. Вам може стати в нагоді м’ячик (а ще краще – глобус) і настільна лампа (найкраще підійшла б лампочка без абажура). На м’ячику потрібно намалювати полюси і екватор – велике коло посередині між полюсами. Це буде планета; лампа буде Сонцем. Якщо лампочки немає, її можна замінити власною головою: яку частину планети ви бачите – та освітлюється сонцем, там день; а яку не бачите – там ніч. Ще можна зліпити пластилінову кульку з двома ручками-сірниками, це буде місцевий житель. Уявних жителів планет (яких, на жаль, ніде, крім Землі, не існує) будемо називати чоловічками. Час, за який планета робить оберт навколо Сонця (він у всіх планет різний!), будемо називати місцевим роком, а час, за який планета обертається навколо осі, – добою.

Юпітер

У цій планеті вісь обертання майже точно перпендикулярна площині, в якій вона звертається навколо Сонця. Тобто якщо ваше Сонце лежить на столі, а ваш Юпітер повзе по столу навколо нього, то один з полюсів Юпітера завжди спрямований строго вгору – нехай це буде північний полюс. І повзе Юпітер не просто так, а швидко крутячись навколо своєї (вертикальної) осі (рис. 1). Про всяк випадок уточнимо відразу ще одну подробицю: всі планети рухаються навколо Сонця проти годинникової стрілки (якщо дивитися з Полярної зірки) і майже всі крутяться навколо осі в той же бік.

Ріс. 1. Юпітер рухається навколо Сонця по великому колу (орбіті) і одночасно швидко обертається навколо своєї осі. Показані його положення через кожну чверть юпітеріанського року – у нас це були б зима, весна тощо. Темним зафарбовані ті місця планети, де зараз темно (ніч); світлі області освітлені Сонцем, там день

Ввідна вправа. Знайдіть на вашому Юпітері місце, де Сонце в даний момент знаходиться в зеніті, тобто рівно над головою. А тепер знайдіть всі такі місця, де воно на горизонті (підказка: ці точки на поверхні планети утворюють велике коло). В яких точках Юпітера зараз відбувається схід Сонця, а в яких – захід сонця (потім порівняйте з малюнком 2 на наступній сторінці)? Поставте чоловічка на широті приблизно 45 ° (приблизно посередині між північним полюсом і екватором), нехай він одну руку підніме вгору, а іншу витягне на північ. Повертайте планету (не нахиляючи вісь!) до тих пір, поки Сонце не опиниться для вашого чоловічка якомога вище над горизонтом; у нього настав полудень. З якого боку від нього зараз Сонце – на півдні, на півночі, на сході? А що скаже про це такий же чоловічок, що живе в південній півкулі?

Рис, 2. Червона лінія показує всі точки, в яких зараз схід, синя – всі точки, де зараз захід сонця, на жовтій лінії скрізь полудень

Завдання Yu1. Уявіть собі істоту, яка живе на екваторі Юпітера. Прослідкуйте, як для нього рухається по небу Сонце протягом доби. В якій стороні світу (і навіть точніше – в якій саме точці) воно сходить? Заходить? В якому місці неба ця істота бачить Сонце опівдні? Якби воно, як стародавні люди, вважало, що небо – тверда поверхня (сфера), по якій рухаються світила, то як би воно намалювало спостережувану траєкторію Сонця на цій поверхні?

Посуньте тепер Юпітер по його орбіті навколо Сонця – нехай пройде, скажімо, чверть юпітеріанського року. Чи зміниться щось у нашого чоловічка?

Завдання Yu2. Відповідайте на ті ж питання, що в завданні Yu1, для чоловічка, який живе на північному полюсі.

На будь-якій планеті, як ми побачимо далі, можуть бути такі місця, де Сонце хоч коли-небудь протягом року буває в зеніті. Область, що включає всі такі місця, називається тропічною зоною. А бувають такі місця, в яких хоча б одну добу в році Сонце не опускається під горизонт – тобто хоча б на одну добу в році настає полярний день. Область, де буває полярний день, називається полярною зоною (а її межа – полярним колом; там Сонце один раз на рік стосується горизонту, не опускаючись під нього). Між іншим, там, де буває полярний день, буває і полярна ніч: скоро ви в цьому переконаєтеся.

Завдання Yu3. Розберіться, де на Юпітері тропічна і полярна зони.

І, нарешті, остання задача про Юпітер.

Завдання Yu4. Спробуйте розібратися, як живеться чоловічку, що знаходиться посередині між екватором і полюсом – на широті 45 °. В якому місці горизонту сходить у нього Сонце? Як воно рухається далі? На яку максимальну висоту піднімається?

Вирішення завдань про Юпітер

Зверніть увагу, що в завданнях про Юпітер ніде не обговорюються пори року. Їх на Юпітері немає! При русі планети навколо Сонця для «місцевих жителів» нічого не змінюється, кожен день у них відбувається одне і те ж.

(Yu1) Чоловічок, який живе на екваторі, бачить схід Сонця точно на сході (перевірте це, витягнувши одну його руку на північ, а іншу на схід), потім Сонце піднімається прямо вгору і опиняється в зеніті, тобто прямо над головою. Далі воно продовжує рухатися по тому ж великому колу, а ще через чверть доби сідає строго на заході. Ніч триває рівно половину доби. Весь рік – одне й те саме!

(Yu2) У чоловічка на полюсі життя ще більш одноманітне. Сонце у нього весь час на горизонті! Не світанок, не захід сонця – вічні полярні сутінки. Однак Сонце не стоїть на місці – воно рухається знову-таки по великому колу, залишаючись весь час на горизонті. У цьому можна переконатися, витягнувши руку чоловічка в який-небудь бік і обертаючи планету навколо осі.

(Yu3) Ми вже бачили, що у жителів екватора Сонце щодня проходить через зеніт. І тільки у них: чим північніше живе чоловічок, тим менше у нього полуденна висота Сонця (і тим менше воно нагріває поверхню планети). Див. рис. 3.

Рис, 3. Розмір будь-якої планети у багато разів менший, ніж відстань від неї до Сонця. Тому можна вважати, що напрямки на Сонці з будь-якої точки планети паралельні, як на цьому малюнку. Висота Сонця опівдні дорівнює кутовій відстані від спостерігача до полюса, тобто 90 ° мінус широта спостерігача: кути, позначені на малюнку дугами, рівні

Рис, 4. Тропіки (червона лінія) та полярні зони (сині точки)

Тому тропічна зона на цій планеті – це екватор. А полярна зона – і зовсім дві точки: Сонце не опускається під горизонт тільки на полюсах (рис. 4).

(Yu4) Сонце у всіх «спостерігачів» сходить рівно на сході, а сідає на заході. Протягом дня воно рухається по великому колу, але коло це нахилене до площини горизонту тим сильніше, чим менше широта (рис. 5). Якщо широта 45 °, то і Сонце підніметься над горизонтом на 90 ° ‑ 45 ° = 45 °. Протягом усього року Сонце рухається щодня по одному і тому ж колу.

Рис, 5. Переміщення Сонця протягом доби, як це здається чоловічку: половину доби Сонце проводить над горизонтом, половину – під ним

Розібралися з Юпітером? Полетіли тепер на іншу планету!

Уран

Ця планета «ходить, ліжа на боці» – вісь її обертання лежить рівно в площині її орбітального руху навколо Сонця (рис. 6). Дуже важливо, що, як і всякий добре закручений вовчок, планети ні за що не хочуть змінювати напрямок свого обертання, і вісь Урана «дивиться» завжди в одну і ту ж сторону – на одну і ту ж далеку зірку! (А не повертається весь час до Сонця, як можна було б подумати.) Маючи вже певний досвід вивчення Юпітера, досліджуймо цю планету. Зверніть увагу, що тепер ситуація для кожного жителя планети змінюється протягом року! При вирішенні завдань малюйте побільше малюнків, вибирайте зручний ракурс: іноді більше підходить вигляд зверху, іноді – збоку.

Рис. 6. Так Уран обертається навколо Сонця: вісь планети завжди спрямована однаково

Завдання U1. Знайдіть (та намалюйте) полярні та тропічні зони Урану. Зверніть увагу, що потрібна умова повинна виконуватися хоча б раз на рік.

Завдання U2. Почнемо цього разу з жителя полюса. Розберіться, як у нього змінюється освітленість протягом року. Коли (в якому місці орбіти) у нього літо, коли зима? Чи бувають дні, коли Сонце в зеніті – і скільки в році таких днів? Чи буває полярний день і полярна ніч, і якщо так, то скільки часу (яку частину року) вони тривають? Розфарбуйте на орбіті планети (вигляд зверху або зверху-збоку) відповідні точки та області.

Завдання U3. Ті ж питання для жителя екватора.

Завдання U4. Ті ж питання для жителя «тамтешньої Венеції» – на широті 45 °.

І, нарешті, найскладніша

Завдання U5. Для кожного з героїв завдань U2-U4 намалюйте (приблизно) видимий шлях Сонця на небі протягом року: для жителя Юпітера Сонце весь рік крутиться по одній і тій же окружності. А тут? Підказка: чи буває день, коли Сонце не рухається?

Планета

Період обігу навколо Сонця (тривалість місцевого року)

Період обертання навколо осі (тривалість місцевої доби)

1 рік = 365,25 земної доби

24 земні години

12 земних років

10 земних годин

17 земних годин

Вирішення завдань про Уран

Рис, 7. Вид на орбіту Урану зверху (розміри планети дуже сильно перебільшені!). Червоною точкою позначено місце, де Сонце в зеніті, синім зафарбована область, де Сонце не сходить (полярна ніч). Червоний промінь показує місце, в якому Сонце з’являється тільки на горизонті. Зверніть увагу, що тут червоною точкою позначено одне і те ж місце! Положення планети намальовані з інтервалом приблизно в 1/6 частину ураніанського року. і половину доби

(U1) Нагадаємо, що тропіки – це місця, де Сонце буває в зеніті. А це трапляється в будь-якій точці Урана два рази на рік, і тільки на полюсах – один раз на рік (рис. 7).

Так що тропічна зона – скрізь, а її межі – тропіки – на полюсах! Полярні зони – теж скрізь, тому що, наприклад, в дні, коли вісь планети дивиться прямо на Сонце (ліворуч і праворуч на малюнку 8), на половині планети – полярний день, а на іншій половині – полярна ніч. Тільки на екваторі Урану в ці дні – полярні сутінки: Сонце на горизонті; справжнього полярного дня або ночі на екваторі не буває.

(U2) На полюсі півроку триває полярний день – Сонце не заходить, а описує протягом доби коло практично на одній і тій самій висоті. Якби Уран не був так далеко від Сонця, там в цей час було б дуже спекотно: в середині полярного дня Сонце стоїть в зеніті! Причому коли на одному полюсі полярний день, на іншому – полярна ніч (на малюнку 8 – «літо» і «зима»). Потім, після коротких полярних сутінків, настає полярна ніч, яка теж триває півроку.

(U3) Для жителів екватора Сонце проходить через зеніт якраз тоді, коли на полюсах сутінки (верхнє і нижнє положення планети на малюнку). Зате опівночі Сонце рівно «під ногами». А через чверть року (на малюнку – положення планети ліворуч і праворуч) воно весь день на горизонті – але не рухається по колу, як було на полюсі Юпітера, а стоїть на місці! Перевірте це за допомогою «чоловічка». У всі інші добу день і ніч на екваторі тривають порівну.

Рис, 8. Рух Урану. Пори року вказано для правої («північної») півкулі

(U4) У «венеціанців» дні, коли Сонце в зеніті, відстоять один від одного на чверть року (ці дні відповідають положенням планети, показаним на малюнку 8 червоними лініями).

У ті ж дні Сонце стосується горизонту, не опускаючись під нього – а між ними все літо (чверть року) триває полярний день. У середині літа Сонце не заходить, але і не піднімається так високо. День, коли вісь планети дивиться точно на Сонце, на Урані з більшим правом, ніж у нас, можна назвати сонцестоянням: Сонце в цей день буквально стоїть в одній точці. Як ми вже бачили, для жителів екватора ця точка – на горизонті, для жителів північного полюса – в зеніті. Для «венеціанців» Сонце зависає на висоті 45 °, причому не на півдні, як можна було б подумати, а на півночі. Взагалі, влітку Сонце у них весь час в північній частині неба. Навесні і восени дні і ночі чергуються, як це відбувається у нас. А взимку полярна ніч, яка, як і полярний день, триває чверть року.

Оскільки майже на всій планеті довгі полярні дні і полярні ночі, на Урані найнудніша у всій Сонячній системі погода. Великі ділянки атмосфери прогріваються і остигають рівномірно: ні перепадів температури і тиску, ні сильних вітрів.

Не те що на Нептуні, хоч він і в півтора рази далі від Сонця. Цікаві для астрономів урагани і циклони бувають на Урані тільки навесні і восени, коли день чергується з вночі «нормальним» чином.

(U5) Чудово, що для всіх чоловічків на планеті видимий шлях Сонця – одна і та ж крива, тільки дивляться вони на неї під різними кутами, так само як на Юпітері велике коло, по якому рухається Сонце, був нахилений до горизонту для кожного спостерігача по-своєму. Почнемо з північного полюса. У день сонцестояння (ліворуч на малюнку 8) Сонце стоїть у зеніті, потім починає поступово спускатися по спіралі, роблячи кожну добу один майже горизонтальний виток. Кола, описані Сонцем, все нижче і все ширше; через чверть року черговий виток проходить вже по горизонту, і далі протягом півроку спіраль триває «під землею». Сонце доходить до нижчої точки – рівно під ногами – і повертається назад до горизонту, а потім – до зеніту.

На екваторі все рівно так само, тільки вся ця спіраль «лежить на боці». Так що, якби хтось надумав, живучи на екваторі, весь рік спостерігати Сонце ліжа (головою на північ), причому відзначав би положення Сонця не тільки над, але і під горизонтом – у нього вийшла б рівно та ж картинка, що і на північному полюсі.

Тепер вже зовсім легко здогадатися, як виглядає річний рух Сонця на будь-якій широті (рис. 9).

Рис. 9. Видимий шлях Сонця протягом півроку: а – на полюсі Урану, б – на екваторі, в – на широті 45 °. Спостерігач сидить у центрі сфери і дивиться на неї зсередини! Чорне коло – лінія горизонту, вертикаль показує напрямок в зеніт. Картинка зроблена для випадку, ніби в році 80 днів. Число витків спіралі дорівнює числу днів у півріччі

Тепер ми тимчасово залишаємо Сонячну систему, тому що в ній немає потрібної нам зараз планети.

Планета Дзета – «золота середина»

Ця уявна планета – «середня» між Юпітером і Ураном. Вісь її обертання нахилена до площини орбіти під кутом 45 ° (рис. 10).

Рис, 10. Планета Дзета. Пори року вказано для північної півкулі

Завдання D1. Як на цій планеті виглядають полярні та тропічні зони?

Завдання D2. Як протягом року рухається Сонце для спостерігача на полюсі? на екваторі? у «Венеції»? Чи буває воно в зеніті, і якщо так, то коли? Чи кожна доба опускається під горизонт, і якщо ні, то скільки часу триває полярний день?

Завдання D3. Для кожного з цих місць намалюйте видимий річний шлях Сонця на небі.

Вирішення завдань про планету Дзету

(D1) На Юпітері тропічною зоною був один тільки екватор, на Урані – вся планета. Тут – проміжна ситуація: найпівнічніші точки, в яких Сонце можна побачити в зеніті, мають широту 45 °, тобто знаходяться рівно посередині між екватором і північним полюсом. На всій цій колі (паралелі) найспекотніший день настає, коли напрямок осі планети найближче до напрямку на Сонці (рис. 11).

Ріс. 11. Червона лінія показує всі точки, в яких зараз схід, на жовтій лінії скрізь полудень. Позначено екватор і паралель на північній широті 45 °

Ріс. 12. Полярні (сині) і тропічна (червона) області планети Дзети

Цей же день і найдовший: як видно з тієї ж картинки, Сонце опівдні досягає зеніту, а опівночі стосується горизонту; варто трохи зміститися до полюса – і в цей день Сонце не сяде, але і до зеніту не підніметься. Через півроку та ж ситуація повторюється в південній півкулі. Отже, полярні зони – це «шапки» навколо обох полюсів, а тропічні – «пояс» навколо екватора. Межі того й іншого у Дзети збігаються, це паралелі 45 ° північної і південної широти. Вони одночасно і тропіки, і полярні кола (рис. 12).

(D2) На полюсах Сонце по півроку не заходить (на північному полюсі – влітку, на південному – взимку), а решта півроку триває ніч. Протягом доби Сонце робить коло, практично не змінюючи висоти над горизонтом. На максимальній висоті – 45 ° – воно буває в середині полярного дня. Цей момент називається сонцестоянням – хоча Сонце, на відміну від Урану, і не стоїть на місці. Всього сонцестояння два – одне літнє (коли день на північному полюсі), інше зимове (коли на південному). А дні, коли вісь планети перпендикулярна напрямку на Сонці (планета зверху і знизу на малюнку 10), називаються рівнодення. У ці дні на обох полюсах – полярні сутінки. Як видно, між кожним рівноденням і сонцестоянням – рівно чверть місцевого року.

В межах тропічної зони Сонце буває в зеніті 2 рази на рік, на екваторі це якраз дні рівнодень. Влітку жителі екватора бачать сонце на півночі, а взимку – на півдні. На екваторі день завжди дорівнює ночі, а Сонце піднімається від горизонту і опускається до нього строго по вертикалі. Жителі «Венеції» бачать Сонце в зеніті тільки раз на рік – у літнє сонцестояння. Цього ж дня воно не заходить, а тільки стосується горизонту. Двічі на рік – у дні рівнодень – день буває рівним ночі; півроку він довший за ніч, півроку – коротший. А в день зимового сонцестояння Сонце не сходить – це найкоротша, але все-таки полярна ніч.

(D3) Як і на Урані, видимий річний шлях Сонця – спіраль, для жителів різних місць планети нахилений по-різному. Але, на відміну від Урану, спіраль не заповнює всю сферу. Легко переконатися в цьому, малюючи шлях Сонця на полюсі: там вісь спіралі вертикальна і Сонце не піднімається вище 45 °.

Рис, 13. Видимий шлях Сонця протягом півроку на Дзеті: а – на полюсі, б – на екваторі, в – на широті 45 °

Тепер вже не складе труднощів зрозуміти, як влаштована зміна часів року на Землі. Насправді Земля дуже схожа на Дзету, з однією тільки різницею: вісь нашої планети відхиляється від «вертикалі» не на 45 °, а всього на 23 ° над горизонтом. Так що за цим параметром ми трохи ближче до Юпітера, ніж Дзета. Через це спіраль у нас вже – більше сплюснута: найдальші витки спіралі відстоять від її середини на 23 °. (Якби хтось став «виправляти» нашу вісь, наближаючи її до вертикалі, то спіраль сплющилася б в коло, як у Юпітера.) Від цього, наприклад, Сонце на полюсах ніколи не піднімається вище 23 ° над горизонтом. «Нахиляючи» спіраль, можна переконатися, що тропічна зона теж вже, ніж на Дзеті, – широта тропіків у нас знову ті ж 23 °. І на ті ж 23 ° відстоять від полюсів полярні кола. Наприклад, Москва в проміжній області між тими й іншими: ні полярних ночей, ні Сонця в зеніті в Москві не буває.

Наостанок для тих, кому сподобалося подорожувати планетами, додамо ще кілька завдань.

1. Чому все-таки у нас взимку холодно, а влітку тепло?
2. На яку висоту піднімається Сонце на екваторі Дзети в день літнього сонцестояння? А на земному екваторі?
3. Скільки часу на земному екваторі триває ніч 22 червня? А 22 грудня? (Це дні літнього і зимового сонцестоянь).
4. Намалюйте тропічну і полярну області на планеті, у якої вісь обертання нахилена до осі орбіти не на 23 °, як у Землі, а на 67 °.
5. Обчисліть максимальну висоту, на яку піднімається Сонце у Венеції (широта 45 °) протягом року. Вирахуйте висоту, на яку воно піднімається там же в день весняного рівнодення 21 березня.
6. Давньогрецькі мореплавці, які плавали Атлантичним океаном, розповідали землякам, що бачили Сонце опівдні на півночі. Їм не вірили, оскільки вважалося, що екватор перетнути неможливо. Але чи є тут протиріччя? Могли б вони побачити Сонце на півночі і не доплив до екватора?
7. Цікаво ще зробити екскурсію на планету Плюк. Вісь цієї (вигаданої) планети вертикальна, період її обертання навколо осі дорівнює періоду обігу навколо Сонця, але обертається вона в інший бік – все майже точно як на Венері, тільки у Венери ці два періоди відрізняються на одну десяту. Як влаштоване життя (зміна часів доби і року) на цій планеті?