Земля нагревается от солнца. Но почему зимою у нас бывает холодно даже в солнечные дни? Всякий скажет, отчего у нас летом теплее, чем зимою. Во-первых, летом солнце греет жарче, чем зимою.Во-вторых, летом солнце каждый день греет нас дольше, чем зимою, так как летние дни у нас гораздо длиннее зимних. А ведь солнце светит и греет целый день; хотя в пасмурные дни мы не видим солнца на небе и не чувствуем его жарких лучей, но и тогда солнце есть на небе, оно светит и греет; только само оно скрыто за облаками и туманом.

Не совсем понятно, однако, отчего же летом солнце греет жарче, чем зимою. Чтобы обьяснить себе это, надо припомнить, как греет солнце в разное время дня.

Солнце греет всего жарче среди дня, когда оно стоит высоко на небе.Наоборот, солнце очень слабо греет ранним утром, когда оно только что взошло и стоит ещё невысоко над землёй; мало греет солнце и вечером, когда оно готово закатиться.

Стало быть, дело тут в высоте солнца: чем выше стоит солнце, тем сильнее оно греет. В самом деле, когда солнце стоит высоко над нами и светит сверху, как в полдень, тогда его жаркие лучи ударяют прямо в землю; они обливают нас, словно дождь. А когда солнце стоит на небе низко, вровень с землёю, как при восходе или при закате, тогда лучи от солнца идут полого, не ударяют в землю, а пролетают поверх земли, так что сколько солнце не даёт тепла, почти всё это тепло идёт мимо нас.

Посмотрим теперь, что бывает у нас зимою и летом. Зимою, в декабре месяце, солнце у нас восходит поздно, а закатывается рано. А летом, в июне, солнце у нас восходит очень рано, а закатывается поздно вечером: оно светит и греет летом почти втрое дольше, чем зимой.

По одной этой причине земля у нас в летний день должна получать от солнца больше тепла, чем в зимний день.

Но мало этого. Летом солнце поднимается над землёй гораздо выше, чем зимой. Поэтому и жарких лучей от него на землю падает больше.

Но откуда зимою берётся такой страшный холод, что руки замерзают, а вместо дождя идёт снег? Для этого вспомним, что бывает в летние ночи? Лишь только зайдёт солнце, земля холодеет, на траву садится свежая роса, а утром, перед самым восходом солнца, чувствуется уже заметный холодок. В августе месяце, когда ночи становятся подольше, к утру бывают даже морозцы, так что земля и трава покрываются мёрзлым инеем.

Значит, земля сильно остывает по ночам, и чем дольше ночь, тем сильнее земля остывает к утру.

Зимою ночи гораздо длиннее, чем летом. Ещё осенью, в сентябре месяце, ночь сравнивается с днём. С сентября по декабрь ночи становятся всё длиннее, а дни короче. В начале декабря ночи самые длинные. Они в два раза длиннее дня. В долгие зимние ночи земля стынет всё больше и больше, холод всё усиливается; и вот в январе у нас наступают самые жестокие, крещенские морозы.

Ну, если для школьника четвертого класса, то не вдаваясь в подробности можно сказать, что зимой Солнце не греет потому, что оно поднимается невысоко над горизонтом. Его лучи падают на поверхность под малыми углами и поэтому плохо нагревают поверхность земли. Но Солнце слабо греет вовсе не потому, что Земля стала дальше от Солнца. В январе Земля расположена максимально близко к Солнцу, тем не менее у нас в это время - зима. Вообще это связано со сменой времен года. И если более подробно, для тех кто искренне заблуждается в своем ответе на Ваш вопрос, то смена времен года на Земле происходит, во-первых, потому, что ось вращения Земли наклонена на некоторый угол к плоскости земной орбиты, а не перпендикулярна ей. Во-вторых, потому, что благодаря гироскопическому эффекту положение оси вращения Земли остается постоянным в пространстве (не будем обращать внимание на небольшую прецессию оси вращения). Благодаря этим двум главным факторам происходит следующее (см. рис.). На рисунке изображены два крайних положения Земли на её орбите: максимально близко и максимально далеко. Земля, изображенная справа от Солнца, расположена к нему ближе, чем изображенная слева. Справа отображено январское положение Земли относительно Солнца. Именно в январе Земля находится максимально близко к Солнцу, но не смотря на это в северном полушарии - зима. Потому, что солнечные лучи в высоких широтах падают на поверхность Земли под малыми углами (в районе полярного круга лучи просто скользят по поверхности). И именно по этой причине солнечные лучи плохо нагревают землю. За полярным кругом лучи вообще не освещают Землю. Там полярная ночь. В это же время в южном полушарии в высоких широтах солнечные лучи падают под значительно большими углами, чем на таких же широтах в северном полушарии. Падая под большими углами солнечные лучи сильнее нагревают Землю и в это время в южном полушарии лето. А за полярным кругом, естественно полярный день. Через полгода, в июле, Земля займет положение показанное на рисунке слева. В это время Земля будет "повернута" к Солнцу северным полушарием и северным полюсом. Углы падения солнечных лучей на поверхность северного полушария станут максимальными и в северном полушарии будет лето. А в южном полушарии лучи будут падать под малыми углами. Будут плохо прогревать землю и в июле в южном полушарии будет зима. При движении Земли по орбите постепенно меняется "повернутость" (если так можно выразиться) полушарий и полюсов к Солнцу. Таким образом в разных полушариях происходит одновременный постепенный переход от лета к зиме и от зимы к лету.

И конвекция и теплопроводность действуют через частицы вещества. Огромные пространства космоса, разделяющее Землю и Солнце, почти не содержат молекул, тем не менее все знают, что Солнце греет. Такая передача теплоты называется излучением.
Благодаря излучению тепло костра можно ощутить, даже находясь довольно далеко от него. Но сразу ставится холодно, если кто-то закрывает от нас пламя. Значит, воздух был и остался холодным, а тепло доходило прямо от костра.
Считается, что тепло в таких случаях передается при помощи особых тепловых волн, испускаемых источником излучения, например Солнцем или костром.
Излучение есть у всех тел, температура которых выше абсолютного нуля. Эти волны особенно хорошо улавливаются темными телами. Мы можем видеть лишь часть этих волн, только те, которые испускают очень горячие тела, например Солнце, спираль лампочки, тлеющие угольки.

Разные поверхности могут отражать или поглощать эти волны. Если тело поглощает тепловые волны, оно нагревается так же, как нагревается в солнечный день черная куртка. Если в тот же день надеть серебристый костюм, то в нем будет холоднее, потому что серебристая поверхность отражает много тепловых волн. Все тела отражают и поглощают тепловые волны.
Не все вещества прозрачны для тепловых волн. Вода, например, не пропускает теплового излучения, зато хорошо пропускает свет, а раствор йода - наоборот. В оранжерее стекла действуют как ловушки тепла, пропуская свет солнца, но не выпуская тепло на улицу.
Количество тепла, которое мы получаем через излучение, зависит от расстояния. Земля получает гораздо больше солнечного тепла, чем, например, Плутон, самая далекая планета Солнечной системы. Даже Марс, следующая после Земли планета от Солнца, получает в 2 раза меньше тепла, чем Земля.

ПОЧЕМУ СОЛНЦЕ СВЕТИТ И ГРЕЕТ?

Солнечной теплоты и света хватает всем живым существам на Земле, несмотря на то, что Солнце от нас на расстоянии почти 150 000 000 км, и если бы вдруг наше Солнце погасло, перестало светить и греть, то стало бы так холодно, что замерзла бы вся вода на Земле, замерз бы даже воздух. Погибли бы люди, животные, растения. Наша планета стала бы холодной и мертвой.

Температура на поверхности Солнца около 6 ООСПС. При такой высокой температуре железо и другие металлы не просто плавятся, а превращаются в раскаленные газы. Поэтому на Солнце нет ни твердых, ни жидких веществ: там только раскаленный газ. Солнце - это огромный раскаленный газовый шар. Внутри Солнца температура еще выше, чем на его поверхности. Вблизи центра шара она достигает 15 миллионов градусов. Такая высокая температура внутри Солнца существует уже несколько миллиардов лет и будет существовать еще примерно столько же. Что же происходит внутри Солнца? Почему не гаснет этот гигантский костер? Астрономы, физики долго размышляли над вопросом: каким же образом миллиарды лет поддерживается очень высокая температура внутри Солнца? Большинство ученых считает, что внутри Солнца химический элемент водород превращается в другой химический элемент гелий. Частички водорода объединяются в более тяжелые частички, при этом объединении выделяется энергия в виде света и теплоты, которая рассеивается Солнцем в космическом пространстве и приходит на Землю, чтобы дать жизнь всему живому.

Солнце - главный источник энергии на Земле. Без него невозможным было бы существование жизни. И хотя все буквально вертится вокруг Солнца, мы очень редко задумываемся над тем, как работает наша звезда.

Структура Солнца

Чтобы понять, как работает Солнце, сначала нужно разобраться в его структуре.

Ядро.
Зона лучистого переноса.
Конвективная зона.
Атмосфера: фотосфера, хромосфера, корона, солнечный ветер.

Диаметр солнечного ядра составляет 150-175 000 км, около 20-25% солнечного радиуса. Температура ядра достигает 14 млн градусов по Кельвину. Внутри постоянно происходят термоядерные реакции с образованием гелия. Именно в ядре в результате данной реакции выделяется энергия, а так же тепло. Остальная часть Солнца нагрета этой энергией, она проходит сквозь все слои до фотосферы.

Зона лучистого переноса находится над ядром. Энергия переносится с помощью излучения фотонов и их поглощения.

Над зоной лучистого переноса находится конвективная зона. Здесь перенос энергии осуществляется не переизлучением, а переносом вещества. С высокой скоростью более холодное вещество фотосферы проникает в конвективную зону, а излучение из зоны лучистого переноса поднимается на поверхность - это и есть конвекция.

Фотосфера - это видимая поверхность Солнца. Из этого слоя исходит большая часть видимого излучения. В фотосферу уже не проникает излучение более глубоких слоев. Средняя температура слоя достигает 5778 К.

Хромосфера окружает фотосферу, она имеет красноватый оттенок. Из поверхности хромосферы постоянно происходят выбросы - спикулы.

Последняя внешняя оболочка нашей звезды - корона, состоящая из энергетических извержений и протуберанцев, образующих солнечный ветер, распространяющийся к самым дальним уголкам солнечной системы. Средняя температура короны - 1-2 млн К, но есть участки с 20 млн К.

Солнечный ветер - это поток ионизированных частиц, распространяющийся до границ гелиосферы со скоростью около 400 км/с. Многие явления на Земле связаны с солнечным ветром, например, полярное сияние и магнитные бури.

Солнечное излучение

Плазма Солнца обладает высокой электропроводностью, что способствует появлению электрических токов и магнитных полей.

Солнце - самый сильный излучатель электромагнитных волн в мире, который дает нам:

ультрафиолетовые лучи;
видимый свет - 44% солнечной энергии (преимущественно желто-зеленый спектр);
инфракрасные лучи - 48%;
рентгеновское излучение;
радиационное излучение.

Лишь 8% энергии отводится на ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение. Видимый свет расположен между лучами инфракрасного и ультрафиолетового спектра.

Также Солнце является мощным источником радиоволн нетепловой природы. Помимо всевозможных электромагнитных лучей излучается постоянный поток частиц: электронов, протонов, нейтрино и так далее.

Все виды излучения оказывают свое влияние Землю. Именно это влияние мы ощущаем.

Воздействие УФ лучей

Ультрафиолетовые лучи воздействуют на Землю и все живые существа. Благодаря им существует озоновый слой, так как УФ-лучи разрушают кислород, который модифицируется в озон. Магнитное поле Земли в свою очередь формирует озоновый слой, который, как ни парадоксально, ослабляет силу воздействия УФ.

На живые организмы и окружающую среду ультрафиолет влияет многогранно:

способствует выработке витамина D;
обладает антисептическими свойствами;
вызывает появление загара;
усиливает работу кроветворных органов;
повышает свертываемость крови;
увеличивается щелочной резерв;
дезинфицирует поверхности предметов и жидкости;
стимулирует обменные процессы.

Именно ультрафиолетовое излучение способствует самоочищению атмосферы, устраняет смог, частицы дыма и пыли.

В зависимости от широты сила воздействия УФ излучения сильно изменяется.

Воздействие ИК лучей: почему и как Солнце греет

Все тепло на Земле - это инфракрасные лучи, которые появляются благодаря термоядерному синтезу водорода с образованием гелия. Эта реакция сопровождается огромным выбросом лучистой энергии. До земли доходит порядка 1000 Ватт на квадратный метр. Именно за это ИК излучение очень часто называют тепловым.

Удивительно, но Земля выступает в роли инфракрасного излучателя. Планета, а также облака поглощают ИК лучи, а затем переизлучают эту энергию обратно в атмосферу. Такие вещества как водяной пар, капли воды, метан, диоксид углерода, азот, некоторые соединения фтора и серы излучают ИК лучи во всех направлениях. Именно благодаря этому имеет место парниковый эффект, который поддерживает поверхность Земли в постоянно подогретом состоянии.

Инфракрасные лучи не только нагревают поверхности предметов и живых существ, но и оказывают другое влияние:

обеззараживают;
улучшают метаболизм;
стимулируют кровообращение;
снимают болевые ощущения;
нормализуют водно-солевой баланс;
укрепляют иммунитет.

Почему зимой Солнце греет слабо

Так как Земля вращается вокруг Солнца с некоторым наклоном оси, в разное время года происходит отклонение полюсов. В первой половине года Северный полюс повернут к Солнцу, в во второй - Южный. Соответственно, меняется угол воздействия солнечной энергии, а также мощность.

То полушарие, которое повернуто к Солнцу, получает больше электромагнитных и других лучей, нагревается сильнее - наступает лето. Полушарие, которое отвернуто от солнца получает падающие вскользь лучи - наступает зима. Из-за измененного угла падения поверхность и атмосфера прогреваются слабее.

Из-за изменения угла наклона зимой Солнце проходится низко над горизонтом. Соответственно, его лучи проходят длинный путь сквозь атмосферу. Зимой тепловая энергия растрачивается сильнее, за счет того что инфракрасные лучи встречают на своем пути и обогревают в 4-6 раз больше воздуха. До поверхности планеты доходит значительно меньше тепла, поэтому кажется, что Солнце почти не греет.