Мне нравятся юмористические высказывания, встречающиеся в сети Интернет, если время года «не выполняет свои функции». К примеру, когда в декабре тепло, а весной очень холодно, то уместен искрометный юмор:
- Выйди за меня на работу, пожалуйста, - просит Март у Декабря.
- Да, конечно. Ты же за меня выходил, - дружески согласился Декабрь.
А если серьезно, почему природа одаривает нас таким разнообразием погоды? Давайте разбираться по порядку, что к чему.
Основополагающая причина смены времен года на планете Земля
Наша планета перемещается вокруг Солнца по эклиптике (орбита в форме эллипса). Ось , которая как бы «проткнула» два полюса, по отношению к орбите наклонена под углом приблизительно 23 градуса . Поэтому солнечные лучи неравномерно попадают на два полушария Земли во время движения планеты – это и является первопричиной смены времен года. Рассмотрим, как это происходит:
- Если больше Северная полусфера повернута к Солнцу, то в части Земли от Севера к экватору наступает лето, а в Южной части – зима. При этом Земля находится в наивысшей точке на эклиптике с северной стороны.
- Когда, двигаясь по орбите, планета «подставляет» солнечным лучам Южную полусферу, то там приходит лето, а зима - в противоположной части. Планета находится в наиболее низкой точке эклиптики с южной стороны.
- Первый день весны наступает в период, когда Солнце переходит через небесный экватор из Южного в Северное полушарие.
- Начало осени сопровождается переходом Солнца из Северной небесной полусферы в Южную.
Определение времени года: астрономический метод
В природе зима, весна, лето или осень не наступает только потому, что на календаре, созданном людьми, 1-е число:). В астрономии за точку отсчета берутся дни зимнего солнцестояния (21-22 декабря), летнего (20-21 июня), а также весеннего равноденствия (20-21 марта) и осеннего (22-23 сентября).
Интересно, что указанные дни в различных странах зачастую совпадают с почитаемыми праздниками. А в древние времена в дни солнцестояния и равноденствия совершались всевозможные обряды и магические ритуалы.
День летнего солнцестояния - важное астрономическое и географическое событие, происходящее в Солнечной системе. В моменты солнцестояний Солнце, в своем видимом движения по эклиптике наиболее удаляется от небесного экватора, достигает наибольшего склонения, северного или южного.
Точки эклиптики, максимально удаленные от небесного экватора, через которые происходит прохождение Солнца, называются точками солнцестояния. Это такой момент в годичном вращении Земли вокруг Солнца, когда наблюдается самый короткий день или самая короткая ночь.
Различают летнее и зимнее солнцестояние. В северном полушарии летнее солнцестояние обычно приходится на 21 июня, а зимнее - на 21 декабря, в южном полушарии – наоборот.
Во время летнего солнцестояния Земля, в результате наклона своей оси к плоскости эклиптики на 23 с небольшим градуса, обращена к Солнцу северным полюсом. На южном полюсе в это время стоит полярная ночь.
День летнего солнцестояния - это день начала лета в северном полушарии Земли и начала зимы в южном полушарии (Аргентина, Австралия и Антарктика).
В средних широтах, в течение года весной и в начале лета, Солнце каждый день поднимается все выше над горизонтом, а в момент летнего солнцестояния останавливается и изменяет своё движение на обратное. Затем оно каждый день опускается всё ниже и, в конце концов, в момент зимнего солнцестояния, снова изменяет своё движение на обратное и начинает подниматься.
В течение нескольких соседних дней солнцестояния Солнце почти не меняет склонения, его полуденные высоты в небе почти неизменны; отсюда и происходит самое название солнцестояния.
Во время летнего солнцестояния в северном полушарии Земли Солнце дольше всего остается над горизонтом, 21 и 22 июня - это самые длинные дни в году, а с 21 на 22 июня – самая короткая ночь.
Дни летнего солнцестояния издавна были поводом для праздника. Праздник летнего солнцестояния как один из самых важных праздников в жизни почитался еще у древних славян и прибалтийских народов. На Руси праздновали День Ивана Купалы, в Литве он известен как Ладо, в Польше - как Соботки, на Украине - Купайло, в Белоруссии – Купалье. Американцы и канадцы считают эту дату началом лета, китайцы, ирландцы, японцы, англичане - его разгаром.
Смена времен года является для нас обычным явлением. В холодные зимние дни мы мерзнем от суровых морозов, а с наступлением летнего периода страдаем от невыносимой жары. При этом мало кто из нас задумывается о причинах подобных процессов.
Почему летом жарко, а зимой холодно? Что влияет на смену сезонов? И почему зима и лето в различных уголках нашей планеты наступают в разное время?
Почему зимой холодно?
Всем известно, что Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси. При этом в процессе своего движения она то приближается к Солнцу, то удаляется от него на максимальное расстояние. Во время нахождения в перигелии (на минимальном удалении) она отстоит от звезды на 147,1 млн. км, а при приближении (в афелии) – на 152,1 млн. км.
Многие люди полагают, что когда Земля пребывает на самом удаленном расстоянии от Солнца, и приходит зима. На самом деле всё не так просто, поскольку на наступление холодов влияет еще один фактор – ось наклона планеты.
Ось вращения земного шара отклоняется от плоскости его орбиты вокруг Солнца на 23,5 градуса. Она проходит через южный и северный полюс, при этом последний всегда направлен на Полярную звезду. Таким образом, при вращении вокруг Солнца одну половину года северное полушарие планеты наклоняется к звезде, а другую половину года отклоняется от нее.
В то время, когда угол наклона удаляет северное полушарие от Солнца, день укорачивается, солнечные лучи не так хорошо прогревают земную поверхность, в результате чего наступает зима.
Почему летом жарко?
Летом всё происходит с точностью до наоборот. Когда северное полушарие оказывается ближе всего к Солнцу, оно получает намного больше солнечных лучей, день удлиняется, температура воздуха прогревается, в итоге становится жарко.
Кроме того, в летний период падают на Землю почти перпендикулярно, поэтому энергия на земной поверхности становится концентрированной и нагревает грунт гораздо быстрее. Зимой, напротив, лучи проходят вскользь, в результате чего почва и вода в океанах не успевают быстро прогреться, оставаясь холодными.
Иными словами, в летний период плотность солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, выше, зимой – ниже, а от этого зависят показатели температуры. Мало того, летом более длительный световой день, Солнце намного дольше светит над горизонтом, поэтому имеет гораздо больше времени для прогрева грунта и водных поверхностей.
Как меняются времена года в разных поясах Земли?
Когда в северном полушарии наступает лето, в южное полушарие приходит зима, поскольку в это время оно находится дальше от Солнца. Аналогичным образом происходит во вторую половину года: при приближении южного полушария к нашей звезде на нем становится жарко, а на северном полушарии, соответственно, холодно.
Вместе с тем, в разных поясах планеты наблюдаются различные климатические условия, так как они находятся на неодинаковом расстоянии от экватора. Чем ближе регионы к экватору, тем жарче климат, и наоборот – более отдаленные от экватора области испытывают более холодные температуры.
На погоду может влиять и расположение тех или иных регионов по отношению к уровню моря. С ростом высоты снижается , а Земля отдает меньше тепла, поэтому в горных районах всегда холоднее даже в летний сезон.
Почему на экваторе не бывает зимы и лета?
Почему же степень жары и холода зависит от расположения к экватору? Дело в том, что эта воображаемая линия, пересекающая центр Земли, независимо от оси наклона планеты всегда находится ближе всего к Солнцу.
По этой причине регионы, расположенные на экваторе, постоянно испытывают большой приток солнечной радиации, а температура воздуха на их территории остается неизменной в пределах +24…+28 °C.
Помимо того, солнечные лучи падают на экватор под прямым углом, благодаря чему данная часть суши больше остальных получает света и тепла.
Мы все видим, что времена года меняются: летом мы загораем и плаваем в открытых природных водоемах, собираем луговые цветы, сидим у костра; осенью восхищаемся разноцветной красотой леса; зимой катаемся на санках и на лыжах, а весной радуемся теплому солнышку и наблюдаем, как быстро лопаются почки на деревьях и превращаются в зеленый наряд. Но почему происходит смена времен года?
Главная причина смены времен года – наклон оси вращения Земли.
Но сначала давайте поговорим о том, что означает термин «времена года». Это четыре периода, на которые условно поделен год. Обратите внимание на слово «условно».
В астрономии различают:
1) Календарные времена года , которые приняты в большинстве стран мира – деление года на четыре сезона по три месяца в каждом. Вот здесь как раз понятно, что деление это условно, т.к. календарная дата наступления зимы (или другого времени года) может не совпадать с реальной погодой.
2) Астрономические времена года – отсчитываются от точек солнцестояния (лето/зима) и равноденствия (весна/осень).
Давайте разберемся, что такое «точки солнцестояния» и «равноденствия». 
Солнцестояние
– это момент прохождения Солнца через точки эклиптики (большого круга небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), наиболее удаленные от экватора небесной сферы. 
– это момент, когда центр Солнца в своём видимом движении по эклиптике пересекает небесный экватор.
3) Фенология (система знаний о сезонных явлениях природы), используя понятие «сезон», определяет длительность и сроки начала каждого климатического времени года в соответствии с природными условиями. Сезон отличается характерными для него погодными условиями и температурой.
Итак, смена времен года объясняется: годичным обращением Земли вокруг Солнца, наклоном оси вращения Земли относительно орбиты и эллиптичностью орбиты .
Календарные времена года
В большинстве стран Северного полушария приняты следующие даты времен года:
- весна - 1 марта-31 мая (март, апрель, май);
- лето - 1 июня-31 август (июнь, июль, август);
- осень - 1 сентября-30 ноября (сентябрь, октябрь, ноябрь);
- зима - 1 декабря-28 (29) февраля (декабрь, январь, февраль).
Напомним, что в Северном полушарии (к северу от экватора) находятся континенты и страны: Азия (умеренный климат), Европа, Северная Америка, маленькая часть Южной Америки (севернее Экватора), около ⅔ Африки, севернее реки Конго (Алжир, Бенин, Буркина-Фасо, Гамбия, Гана, Гвинея-Бисау, Джибути, Египет, Западная Сахара, Кабо-Верде, Камерун, Кения, Кот-д"Ивуар, Либерия, Ливия, Мавритания, Мали, Марокко, Нигер, Нигерия, Сенегал, Сомали, Судан, Сьерра-Леоне, Того, Тунис, Уганда, Центральноафриканская Республика, Чад, Экваториальная Гвинея, Эритрея, Эфиопия, Южный Судан), страны северной Океании, расположенные в Северном полушарии: Маршалловы острова, Микронезия, Палау, страны Южной Америки, расположенные в Северном полушарии : Венесуэла, Гайана, Колумбия, Суринам, Французская Гвиана.
В Южном полушарии другие даты времен года:
- весна - 1 сентября-30 ноября;
- лето - 1 декабря-28 (29) февраля;
- осень - 1 марта-31 мая;
- зима- 1 июня-31 августа.
В Южном полушарии (к югу от экватора) находятся континенты и страны:
Азия (полностью), Восточный Тимор (большей частью), Индонезия, Африка (Ангола, Ботсвана, Бурунди, Замбия, Зимбабве, Коморские Острова, Лесото, Мадагаскар, Маврикий, Малави, Мозамбик, Намибия, Руанда, Свазиленд, Сейшельские острова, Танзания, ЮАР), большей частью Габон, Демократическая Республика Конго, Республика Конго, частично Кения, Сан-Томе и Принсипи, Сомали, Уганда, Экваториальная Гвинея, Океания (Австралия, Вануату, Науру, Новая Зеландия, Папуа-Новая Гвинея, Самоа, Соломоновы Острова, Тонга, Тувалу, Фиджи, большей частью Кирибати). Южная Америка (Аргентина, Боливия, Парагвай, Перу, Уругвай, Чили, большей частью Бразилия, Эквадор, частично Колумбия.
Астрономические времена года
Как мы уже говорили, основной причиной смены времён года является наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики. Если бы ось Земли не была наклонена, то продолжительность дня и ночи в любом месте Земли была бы одинакова, а днем солнце поднималось бы над горизонтом на одну и ту же высоту в течение всего года. И тогда никаких изменений времен года не происходило бы. Но ось Земли образует с орбитальной плоскостью угол 66,56°. Наглядно это видно на данной схеме.
Астрономически времена года отсчитываются от точек летнего солнцестояния, осеннего равноденствия, зимнего солнцестояния и весеннего равноденствия. В году две точки равноденствия, когда солнце переходит из одной точки полушария в другую: из Северного полушария - в Южное, и наоборот. Весеннее и осеннее равноденствие являются переходной точкой от одного времени года к другому. В эти дни восход солнца начинается почти ровно на востоке, а заход почти строго на западе.
Промежуток между равноденствиями составляет полгода, а целый год принято считать тропическим годом , он продолжается 365,2422 суток. По Юлианскому календарю, в году 365¼ суток. Поэтому каждый следующий год продвигается на 6 часов вперед, а каждый четвертый год является високосным годом , где добавляется на сутки больше, которые приходятся на 29 февраля. Таким образом, каждые четыре года дополнительный день возвращает равноденствие на начало прежнего числа.
Периоды равноденствий:
- Весеннее равноденствие - 20 - 21 марта. Солнце переходит из Южного полушария в Северное.
- Осеннее равноденствие - 22 - 23 сентября. Солнце переходит из Северного полушария в Южное.
С 20 (21) марта до 22 (23) сентября из-за наклона земной оси Северное полушарие обращено к Солнцу бо́льшую часть суток, поэтому там больше тепла и света, чем в Южном, где в это время зима. Летом дни становятся длиннее, а положение Солнца - выше. Через полгода Земля переходит на противоположную точку своей орбиты. Наклон оси остаётся таким же, но теперь Южное полушарие оказывается обращённым к Солнцу большую часть суток, дни становятся длиннее и теплее. В Северном полушарии в это время наступает зима.
Но на время года влияет также и эллиптическая форма орбиты: времена года имеют разную продолжительность. В течение года планета Земля то приближается к Солнцу, то отдаляется от него, именно поэтому на разных континентах земного шара времена года отличаются продолжительностью.
Например, в Северном полушарии лето длиннее - 93,6 суток (а в Южном 89 суток), осень - 89,8 суток (а в Южном она длиннее - 92,8 суток). Зима – 89 суток (а в Южном - 93,6), весна - 92,8 суток (в Южном - 89,8).
Климатические времена года
Время равноденствия и солнцестояния должны быть серединой соответствующих сезонов. Но климатические сезоны относительно астрономических задерживаются из-за многих факторов, т.к. физические особенности земли и воды различны в определенных местах планеты.
- В экваториальном поясе (географический пояс Земли, расположенный по обе стороны от экватора) зимой и летом идут сильные дожди, а весна и осень относительно засушливы. Для этой территории характерны пассаты (ветры, дующие между тропиками круглый год. В Индийском океане они превращаются в муссоны - ветры, периодически меняющие свое направление: летом дуют с океана, зимой с суши.
- В тропическом поясе холодным временем года является сезон дождей, жарким - засушливый сезон. Однако в пустынях дожди могут не выпадать и в холодное время года.
- В умеренном поясе (Западная Европа, атлантическое побережье Северной Америки) основная часть осадков приходится на осень и первую половину зимы. В холодное время на части территории выпадает снег. Весна и лето характеризуются эпизодическими дождями с циклонами (атмосферные вихри огромного диаметра с пониженным давлением воздуха в центре). В зоне умеренно-континентального и континентального климата (Восточная Европа, Южная Сибирь) самыми влажными оказываются летние месяцы, а осень и зима суше. В зоне муссонного климата (Дальний Восток) осадки чаще выпадают летом в виде сильных ливней, зима сухая и бесснежная.
- В арктическом и антарктическом поясах смена времён года выражается только в смене полярного дня и полярной ночи. Из-за продолжающегося ледникового периода разница в уровнях осадков в разные сезоны невелика, а температура остается ниже нуля.
Таким образом, сезоны для Северного полушария противоположны сезонам для Южного полушария. Когда Северное полушарие обращено к Солнцу, оно получает больше тепла и света, дни становятся длиннее, а ночи короче. Через полгода положение Солнца относительно Земли меняется, поэтому уже в Южном полушарии дни становятся длиннее, Солнце поднимается выше, в то время как на Северном полушарии начинается зима.
Центральная Россия находится в зоне умеренного и умеренно-континентального климата .
Весной природа начинает пробуждаться от зимнего сна, это период роста и цветения растений. Изменения происходят и в мире животных – начинается период размножения, кладки яиц у птиц.
Здравствуй, весенняя первая травка!
Как распустилась? Ты рада теплу?
Знаю, y вас там веселье и давка,
Дружно работают в каждом yглy.
Высyнyть листик иль синий цветочек
Каждый спешит молодой корешок
Раньше, чем ива из ласковых почек
Первый покажет зеленый листок.
С. Городецкий
Мы видим активный рост растений, начало созревания плодов и овощей, появление птенцов.
- Чем жарче день, тем сладостней в бору
- Дышать сухим смолистым ароматом,
- И весело мне было поутру
- Бродить по этим солнечным палатам!
- Повсюду блеск, повсюду яркий свет,
- Песок - как шелк... Прильну к сосне корявой
- И чувствую: мне только десять лет,
- А ствол - гигант, тяжелый, величавый.
- Кора груба, морщиниста, красна,
- Но как тепла, как солнцем вся прогрета!
- И кажется, что пахнет не сосна,
- А зной и сухость солнечного лета.
И. Бунин «Детство»
Рост растений замедляется, но они обильно отдают нам весь свой урожай, деревья сбрасывают листву, природа готовится к покою.
Унылая пора! Очей очарованье!
Приятна мне твоя прощальная краса -
Люблю я пышное природы увяданье,
В багрец и в золото одетые леса,
В их сенях ветра шум и свежее дыханье,
И мглой волнистою покрыты небеса,
И редкий солнца луч, и первые морозы,
И отдаленные седой зимы угрозы.
А.С. Пушкин
Зимой природа отдыхает, многие животные впадают в зимнюю спячку. Природный цикл завершился. Но только для того, чтобы начаться снова.
Чудная картина,
Как ты мне родна:
Белая равнина,
Полная луна,
Свет небес высоких,
И блестящий снег,
И саней далеких
Одинокий бег.