Занимательная астрономия - Яков Исидорович Перельман
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Когда нижняя часть суточного пути Солнца совсем не погружается под горизонт, а лишь слегка скользит по нему, мы имеем не только слияние двух зорь, но и непрерывный день. Это впервые можно наблюдать на 65°42′ широты: здесь начинается царство полуночного Солнца. Еще севернее — с 67°24′ — можно наблюдать также и непрерывную ночь, слияние утренней зари с вечерней через полдень, а не через полночь. Это «черный день», противоположность белой ночи, хотя степень их освещения одинакова. Страна черных дней — та же страна полуночного Солнца, только в другое время года. Где можно видеть незаходящее Солнце в июне[5], там в декабре господствует многосуточный мрак, обусловленный невосходящим Солнцем.
Смена света и тьмы
Белые ночи — наглядное доказательство того, что усвоенное нами с детства представление о правильной смене дня и ночи на земном шаре слишком упрощенно охватывает картину этого чередования. На самом деле периодическая смена света и темноты на нашей планете гораздо разнообразнее и не укладывается в привычную схему дня и ночи. В этом отношении обитаемый нами шар можно разделить на пять поясов, каждый из которых имеет свой порядок чередования света и тьмы.
Первый пояс — если идти от экватора к обоим полюсам — простирается до 49° параллели: здесь и только здесь каждые сутки бывают полный день и полная ночь.
Второй пояс — между 49 и 651/2°, включающий все места севернее параллели 49°, — имеет около времени летнего солнцестояния период непрерывных сумерек; это — пояс белых ночей.
В третьем узком поясе между 651/2° и 671/2° Солнце около 22 июня в течение ряда суток вовсе не заходит: это — пояс полуночного Солнца.
Для четвертого пояса, между 671/2° и 831/2°, характерна, кроме непрерывного дня в июне, еще многосуточная ночь в декабре: Солнце в течение ряда суток вовсе не восходит, утренние и вечерние сумерки поглощают день. Это — пояс черных дней.
Самый сложный случай чередования света и темноты мы имеем в пятом поясе, севернее 831/2°. Та брешь, которую пробивают в однообразной смене дней и ночей петербургские белые ночи, достигает здесь полного разрыва с привычным порядком. Все полугодие от летнего до зимнего солнцестояния, т. е. от 22 июня до 22 декабря, разделяется на пять периодов, на пять времен года, если хотите. В течение первого периода стоит непрерывный день;в течение второго — дни чередуются с сумерками около полуночи, но полных ночей не бывает (слабым подобием их и являются летние петербургские ночи); в течение третьего периода стоят непрерывные сумерки — полных дней и ночей вовсе не бывает; в течение четвертого периода эти сплошные сумерки сгущаются около полуночи в полную ночь; наконец, в пятый период царит сплошная ночь. В следующем полугодии — с декабря по июнь — те же явления повторяются в обратном порядке.
По другую сторону экватора, в Южном полушарии, на соответствующих географических широтах наблюдаются, конечно, такие же явления.
Правда, параллель, отвечающая в Южном полушарии широте Санкт-Петербурга, не пересекает ни одного клочка твердой земли, — вся лежит в океане; любоваться «белыми ночами юга» могут только южнополярные мореплаватели. В последние годы в Антарктиде появилось много исследовательских станций. Обитатели этих станций и участники экспедиций вглубь материка могут наблюдать явления, характерные для четвертого и пятого поясов.
Загадка полярного Солнца
ЗАДАЧА. Полярные путешественники отмечают любопытную особенность лучей летнего Солнца в высоких широтах. Лучи его слабо греют там землю, зато оказывают неожиданно сильное действие на все предметы, возвышающиеся отвесно.
Заметно нагреваются крутые склоны скал и стены домов, быстро тают ледяные горы, растопляется смола в бортах деревянных судов, обжигается кожа лица и т. п.
Чем же объяснить подобное действие лучей полярного Солнца на вертикально стоящие предметы?
РЕШЕНИЕ. Мы имеем здесь неожиданное следствие физического закона, который гласит, что действие лучей тем значительнее, чем отвеснее падают они на поверхность тела. Солнце в полярных странах даже летом стоит невысоко: его высота за полярным кругом не может превышать половины прямого угла, а в высоких широтах значительно меньше половины прямого угла.
Легко сообразить, что если солнечные лучи составляют с горизонтальной поверхностью угол меньше половины прямого, то с отвесной линией они должны составлять угол больше половины прямого, иначе говоря, встречать вертикальные поверхности довольно круто.
Теперь понятно, что по той же причине, по какой лучи полярного Солнца слабо греют землю, они должны сильно нагревать все отвесно возвышающиеся предметы.
Когда начинаются времена года
Бушует ли 21 марта снежная метель, стоит ли крепкий мороз или, наоборот, установилась мягкая оттепель, — день этот в Северном полушарии считается концом зимы и началом весны — весны астрономической. Многим представляется совершенно непонятным, почему именно указанная сейчас дата, 21 марта (в иные годы — 22), избрана служить границей между зимой и весной, хотя в эту пору может еще в полной силе господствовать суровый мороз или же, напротив, давно уже стоит теплая погода.
Дело в том, что начало астрономической весны определяется вовсе не изменчивыми и ненадежными признаками погоды. Уже одно то, что момент наступления весны устанавливается один для всех мест данного полушария Земли, должно навести на мысль, что особенности погоды не имеют здесь существенного значения. Не может же на целой половине земного шара стоять всюду одинаковая погода!
И действительно, при установлении сроков наступления сезонов года астрономы руководствуются явлениями не метеорологическими, а астрономическими: высотой полуденного Солнца и вытекающей отсюда продолжительностью дня. Та или иная погода является уже обстоятельством сопутствующим.
День 21 марта отличается от других дней года тем, что в это время граница света и тени на нашей планете проходит как раз через оба географических полюса. Взяв в руки глобус и держа его соответственно повернутым к лампе, вы убедитесь, что граница освещения следует тогда по линии земного меридиана, пересекая экватор и все параллельные круги под прямым углом. Поворачивайте глобус в таком положении вокруг оси, освещая его лампой: каждая точка поверхности глобуса опишет при этом круг, ровно половина которого погружена в тень и ровно половина находится на свету. Это означает, что в указанный момент года продолжительность дня равняется продолжительности ночи. Равенство
