3 января 2018 года: Земля в перигелии

Более 400 лет назад Иоганн Кеплер показал, что все планеты движутся вокруг Солнца не по окружностям, а по эллипсам. Земля не исключение, хотя степень «вытянутости» (математики в таких случаях говорят об эксцентриситете) земной орбиты невелика. Земля действительно в одни моменты года ближе к Солнцу, чем в другие.

Вопрос заключается в том, когда Земля находится на минимальном расстоянии от Солнца, а когда на максимальном? (Точка орбиты Земли, ближайшая к Солнцу, называется перигелием.) Возможно, ответ удивит вас — ближе всего к Солнцу наша планета находится 3 или 4 января, то есть посреди зимы!

Орбиту Земли и всех планет Солнечной системы можно представить в виде эллипса, в одном из фокусов которого находится Солнце (S). Ближайшая точка орбиты к Солнцу называется перигелием (P), наиболее удаленная — афелием (A). Рисунок: Большая Вселенная

Кажется, не слишком логично, правда? Если зимой мы находимся ближе к Солнцу, чем летом (между прочим, ближе на целых 5 миллионов километров!), то зимой должно быть теплее.

Все правильно, но мы упускаем важный момент — наклон оси вращения Земли к плоскости ее орбиты. Из-за того что наша планета вращается вокруг своей оси как бы «на боку», зимой Солнце освещает в основном южное полушарие Земли, а не северное. Именно наклон земной оси играет определяющую роль в процессе смены времен года, а не изменяющееся расстояние Земли от Солнца.

Вспомним, что в начале года Солнце не поднимается у нас высоко над горизонтом, а в Мурманске, за полярным кругом, и вовсе не восходит. Световой день в Петербурге длится всего шесть часов, в Москве — семь. Так как все это время Солнце проводит низко над горизонтом, лучи его падают не отвесно, а под большим углом, почти по касательной. (Про них говорят косые лучи.) В результате зимой мы получаем гораздо меньше света и тепла, чем летом.

Кстати, прямо сейчас лето в разгаре за экватором, в южном полушарии Земли! Там в январе Солнце поднимается высоко в небе, его лучи в середине дня падают почти отвесно и потому греют хорошо. И, да, лето там в среднем жарче, чем у нас — именно потому, что Земля в январе находится ближе к Солнцу!

Кстати, из-за того, что 3 января Земля находится в перигелии, Солнце имеет наибольшие видимые размеры на небе. Можно ли это увидеть «на глаз»? Конечно, нет! Солнце слишком яркое, чтобы точно знать его размер, да и он меняется день ото дня слишком плавно и незаметно, а существенная, уловимая глазом, разница набегает за несколько месяцев. Но на фотографиях Солнца, сделанных, когда Земля находилась в перигелии и в афелии, разница в видимых размерах звезды на нашем небе, хорошо заметна.

Сравнительные размеры Солнца в перигелии 2015 года (слева) и в афелии (справа). Разница составляет примерно 3 процента. Источник: Giuseppe Petricca