Астрономические времена года

Четыре астрономических сезона, составляющие год: весна, лето, осень и зима начинаются, когда центр Солнца проходит одну из точек на эклиптике: весеннее и осеннее равноденствие, зимнее и летнее солнцестояние.

Основной причиной смены времен года является наклон оси нашей планеты по отношению к плоскости эклиптики, то есть плоскости вращения Земли вокруг Солнца. Ось Земли наклонена от плоскости эклиптики на 23,44 градуса. Если бы этот угол был равен нулю, на планете никогда бы не сменялись времена года, продолжительность дня и ночи была бы одинакова, а Солнце бы поднималось над горизонтом на одну и ту же высоту в течение всего года.

Смена времен года есть не только на Земле. Рассмотрим планеты Солнечной системы.

Ближайшие планеты к Солнцу Меркурий и Венера не подходит для примера, так как у этих планет почти отсутствует наклон оси вращения к эклиптике. У Меркурия это 0,01 градус, а у Венеры – 177 градусов (она перевернута), что можно приравнять 3 градусам.

Марс во многом похож на нашу планету. Наклон оси вращения Марса относительно плоскости его орбиты равен 25,2 градусов, что лишь немногим больше земного. Сезонность схожа с земной, но чуть более выражена. При наблюдении в разное время года можно разглядеть, как изменяются марсианские «шапки» на полюсах, происходит таяние.

Ось вращения Юпитера наклонена всего на 3 градуса по отношению к плоскости орбиты. На газовом гиганте климат не носит сезонного характера и постоянен на протяжении всего года.

Наклон оси вращения Сатурна равен 29 градусов, поэтому смена времен года на этой планете характеризуется более выраженными чем на Земле перепадами количества солнечного света, а, следовательно, и температуры. Все четыре сезона на Сатурне длятся примерно по 7 лет. Так как весь год окольцованной планеты длится 29 земных лет. В зависимости от времени года Сатурн может менять свою расцветку. В год, когда автоматическая межпланетная станция "Кассини" впервые приблизился к планете, на северном полушарии была зима и эта часть Сатурна имела голубой оттенок. Сейчас же на северном полушарии – лето. Это явление возникает из-за интенсивности излучения ультрафиолета, зимой оно понижается, в летний период - повышается. Ну а самый заметный факт смены времен года на Сатурне – это конечно его кольца. Именно они для наблюдателя с Земли быстро ответят на вопрос: «Какое время года сейчас на Сатурне?» Наклон меняется в зависимости от времени года, так как кольца лежат в плоскости экватора планеты, а значит, имеют наклон к эклиптике равный 29 градусов. Когда в северном полушарии лето, планета разворачивает северное полушарие и свои кольца к Солнцу, а значит и к Земле, когда зима – мы видим южное полушарие. В период весны и осени кольца для наблюдателя становятся настолько узкими, что их сложно разглядеть. В моменты равноденствий Сатурн превращается в планету без колец. Они исчезают.

Фото демонстрирует смену времен года на Сатурне

Угол наклона оси вращения Урана составляет 97,86 градусов - он лежит на боку, поэтому у планеты специфическая смена сезонов, не схожая с нашей планетой.

На Нептуне ось вращения отклонена на 30 градусов, поэтому смена времен года здесь схожа с земными, однако свои коррективы вносит расстояние планеты до Солнца. Год на Нептуне составляет практически 165 земных лет, а каждый сезон длится 41 год. В 2005 году на южном полушарии началось лето, и продлится оно до 2046 года.

Всегда ли Солнце восходит в одном месте? Нет. Со сменой времен года изменяется и направление на точку восхода Солнца. В день зимнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца ближе всего к направлению на юг, а в день летнего солнцестояния они ближе всего к северу.

Дни равноденствий и солнцестояний

20 марта 2020 года в 10 часов 49 минут по местному времени наступила астрономическая весна. В этот момент центр солнечного диска пересечет небесный экватор и перейдет из южного небесного полушария в северное. Высота Солнца на небесной сфере и, соответственно, световой день будут увеличиваться до наступления астрономического лета. Этот день называют весенним равноденствием. То, что равноденствие наступило так рано, не удивительно – год был високосный.

21 июня 2020 года в 4 часа 44 минуты - астрономическое лето. Солнце, двигаясь по своему пути, максимально удалится от небесного экватора и достигнет самой северной точки. Этот день называется солнцестоянием.

22 сентября 2020 года в 20 часов 31 минута - астрономическая осень. Солнце в этот день, двигаясь по своему пути на небесной сфере, пересекает экватор и переходит из северного полушария в южное. Этот день называется осенним равноденствием: день равен ночи. После чего ночь в северном полушарии Земли становится длиннее дня, а в южном полушарии Земли ночи становятся короче. Продолжится это астрономическое время года до 21 декабря.

Дни около осеннего равноденствия являются благоприятными для астрономов и любителей астрономии. Продолжительная ночь и сравнительно теплая погода дают возможность комфортно проводить астрономические наблюдения с вечера до утра, около 12 часов.

Во время равноденствий терминатор на Земле – линия, разделяющая дневную и ночную стороны планеты – располагается вертикально и соединяет северный и южный полюса. Это можно увидеть на фотографиях нашей планеты, которые делают искусственные спутники.

21 декабря 2020 года в 17 часов 2 минуты - зимнее солнцестояние. Солнце, двигаясь по своему пути, максимально удалится от небесного экватора и достигнет самой южной точки. В северном полушарии продолжительность дня наименьшая, а в южном полушарии - наибольшая. Это самый благоприятный период для наблюдений различных небесных объектов ночного неба, но зимние холода и частая ненастная погода (в средней полосе России) не позволяют проводить полноценных наблюдений.

Материал подготовила Виктория Дамм, УНЦ «Планетарий»
Источники: астрономический календарь на 2019/2020 учебный год. Выпуск 70;
программа «Stellarium».