Если бы у земной оси был другой наклон. ЗА

Слишком привычное уясняется нередко с большим трудом, чем необычное. Особенности десятичной системы счисления, которой мы овладеваем с детства, обнаруживаются для нас только тогда, когда мы пробуем изображать числа в иной, например в семиричной или двенадцатиричной системе. Сущность евклидовой геометрии постигается нами тогда, когда мы начинаем знакомиться с геометрией неевклидовой. Чтобы хорошо понять, какую роль в нашей жизни играет сила тяжести, надо вообразить, что она во много раз больше или меньше, чем в действительности. Мы так и поступим, когда будем говорить о тяжести. А сейчас воспользуемся способом «если бы», чтобы лучше уяснить себе условия движения Земли вокруг Солнца.

Начнём с затверженного в школе положения, что земная ось составляет с плоскостью орбиты Земли угол в 66,5° (около 2/3 прямого угла). Вы хорошо поймёте значение этого факта лишь тогда, когда вообразите, что угол наклона иной, — составляет не 3U прямого угла, а, например, целый прямой. Иначе говоря, представьте себе, что ось вращения Земли перпендикулярна к плоскости орбиты, как мечтали сделать члены Пушечного клуба в фантастическом романе Жюля Верна «Вверх дном». Какие изменения вызвало бы это в привычном обиходе природы?

Если бы земная ось была перпендикулярна к плоскости орбиты

Итак, вообразим, что предприятие жюльверновских артиллеристов «выпрямить земную ось» осуществилось, и она стала под прямым углом к плоскости орбиты нашей планеты Солнца. Какие перемены заметили бы мы в природе?

Прежде всего нынешняя Полярная звезда — альфа Малой Медведицы — перестала бы быть полярной. Продолжение земной оси не будет уже проходить близ неё, и звёздный купол станет вращаться вокруг другой точки неба.

Совершенно изменилась бы, далее, смена времён года; изменилась бы в том смысле, что смены этой больше не было бы вовсе.

Чем обусловлена смена времён года? Почему летом теплее, чем зимой? Не станем уклоняться от ответа на этот банальный вопрос. В школе разъясняют его далеко недостаточно, а позднее у большинства людей не бывает досуга им заняться.

Летом в северном полушарии становится тепло потому, во-первых, что из-за наклонного положения земной оси, северный конец которой теперь обращен больше к Солнцу, дни делаются длинными, ночи — короткими. Солнце дольше греет почву, а по ночам земля не успевает заметно остыть; приход тепла возрастает, расход уменьшается. Вторая причина та, что вследствие опять-таки наклона земной оси в сторону Солнца дневное светило ходит по небу высоко, и лучи его встречают почву под большим углом. Значит, летом Солнце греет не только долго, но и сильно, ночное же остывание непродолжительно. Зимой — наоборот, Солнце греет мало времени и притом греет слабо, а ночное остывание длится долго.

В южном полушарии те же явления происходят шестью месяцами позднее (или, если угодно, раньше). Весной и осенью оба полюса занимают одинаковое положение по отношению к солнечным лучам; круг освещения почти совпадает с меридианами, дни и ночи близки к равенству, — создаётся климатическая обстановка, средняя между зимой и летом.

Будут ли эти перемены происходить, если земная ось станет перпендикулярно к плоскости орбиты? Нет, потому что земной шар окажется всегда в одинаковом положении относительно' лучей Солнца, и в каждой точке круглый год будет царить один и тот же сезон. Какой? Для умеренного и полярного поясов мы можем назвать его весной, хотя он имеет столько же прав именоваться и осенью. Дни всегда и всюду будут равны ночи, как теперь бывают только в 20-х числах марта и сентября. (В таком примерно положении находится планета Юпитер; ось её вращения почти перпендикулярна к плоскости движения её вокруг Солнца.)

Так происходило бы в нынешнем умеренном поясе. В жаркой поясе климатические изменения были бы не столь заметны; на полюсах, напротив, они были бы всего значительнее. Здесь вследствие атмосферной рефракции, слегка поднимающей светило над горизонтом (рис. 15), Солнце никогда не заходило бы, а круглый год скользило бы у горизонта. Стоял бы вечный день, вернее — вечное раннее утро. Хотя теплота, приносимая лучами столь низкого Солнца, незначительна, но так как нагревание длилось бы непрерывно круглый год, то суровый полярный климат был бы заметно смягчён. Вот единственная выгода от перемены угла наклона оси, выгода, не вознаграждаемая ущербом, который понесут самые культурные области земного шара.

Рис. 15. Атмосферная рефракция. Луч, исходящий от светила S2, проходя земную атмосферу, преломляется в каждом её слое и искривляется, вследствие чего наблюдателю луч кажется вышедшим из точки S'2, лежащей выше. Светило S2 уже зашло за горизонт, но благодаря рефракции наблюдатель видит его.

Если бы земная ось была наклонена к плоскости орбиты на 45°

Сделаем теперь мысленно другую перемену: придадим земной оси наклон в половину прямого угла. В пору равноденствий (около 21 марта и около 23 сентября) смена дней и ночей «а Земле будет такая же, как и теперь. Но в июне Солнце окажется в зените для 45-й параллели (а не для 23,5°): эта широта играла бы роль тропиков. На широте Ленинграда (60°) Солнце не доходило бы до зенита только на 15°; высота Солнца поистине тропическая! Жаркий пояс непосредственно примыкал бы к холодному, а умеренного не существовало бы вовсе. В Москве, в Харькове весь июнь царил бы непрерывный, беззакатный день. Зимой, напротив, целые декады длилась бы сплошная полярная ночь в Москве, Киеве, Харькове, Полтаве. Жаркий же пояс на это время превратился бы в умеренный, потому что Солнце поднималось бы там в полдень не выше 45°. Тропический пояс, конечно, много потерял бы от этой перемены, так же как и умеренный. Полярная же область и на этот раз кое-что выгадала бы: здесь после очень суровой (суровее, чем ныне) зимы наступал бы умеренно-тёплый летний период, когда даже на самом полюсе Солнце стояло бы в полдень на высоте 45° и светило бы дольше полугода. Вечные льды Арктики заметно уступили бы дружному действию солнечных лучей.

Если бы земная ось лежала в плоскости орбиты

Третий мысленный опыт наш состоит в том, что мы кладём ось Земли в плоскость её орбиты (рис. 16). Земля будет обходить Солнце «лёжа», вертясь вокруг оси примерно так, как вертится далёкий член нашей планетной семьи — Уран. Что произойдёт?

Близ полюсов полугодовой день, в течение которого Солнце спирально поднималось бы вверх от горизонта к самому зениту и снова спускалось бы к горизонту по такой же спиральной линии, сменялся бы полугодовой ночью. Их разделяли бы непрерывные многосуточные сумерки. Перед тем как скрыться под горизонтом, Солнце несколько суток обходило бы всё небо, скользя по самому горизонту. В течение такого лета должны растаять все льды, накопившиеся за зиму.

В средних широтах дни будут быстро нарастать от начала весны, а затем в течение некоторого времени будет длиться многосуточный день. Этот долгий день наступит через столько примерно суток, на сколько градусов данное место отстоит от полюса, и будет длиться приблизительно столько суток, сколько градусов содержит удвоенная широта места.

Для Ленинграда, например, многосуточный день наступил бы через 30 дней после 21 марта и длился бы 120 суток. За тридцать суток до 23 сентября снова явятся ночи. Зимой будет происходить обратное: взамен непрерывного многосуточного дня столько же времени будет сплошная ночь. И только на экваторе день всегда равнялся бы ночи.

Приблизительно в таком положении по отношению к плоскости орбиты находится, как было упомянуто, ось Урана: наклонение оси этой планеты к плоскости её движения вокруг Солнца равно всего 8°. Уран, можно сказать, обращается вокруг Солнца в «лежа ч е м» положении. После этих трёх «если бы» читателю, вероятно, стала яснее тесная связь между климатическими условиями и наклоном земной оси. Не случайно слово «климат» значит по-гречески «н а к л о н».

Обобщая изложенное, заметим аналогию между величиной угла наклона земной оси и величиной

тока заряда аккумулятора. Известно, что этот ток пополняет энергию аккумулятора и должен иметь

определенное значение. При малом токе энергия будет пополняться очень медленно, а вот при

большом начнется бурный процесс заряда, отрицательно влияющий на работоспособность самого

аккумулятора. Поэтому для конкретного аккумулятора строго рассчитывается ток его заряда.

Также строго подобран угол наклона земной оси. При больших углах, т.е. > 66,5 градусов "ток"

заряда солнечной энергией уменьшит общую кинетическую энергию, например, течения рек,

т.к. намерзание воды на вершинах гор будет происходить медленнее за счет непрерывного

подтаивания и весной реки будут маловодными и тихоходными. И наоборот, в случае уменьшения

угла наклона величина кинетической энергии увеличится в силу большего испарения воды и большего

намерзания ее в зимний период в горах. А вот в весенне-летний период начнется огромный слив

намерзшей воды в низины. Реки начнут очень бурно разливаться, снося все на своем пути.

Образно говоря, поверхность земли закипит. И первый и второй варианты будут совсем не

комфортны для живых обитателей земли. Поэтому угол наклона оси земли расчитан удивительно

точно, что обеспечивает гармоничность всех процессов на нашей прекрасной планете.

Рис. 16. Как двигался бы земной шар вокруг Солнца, если бы ось вращения Земли лежала в плоскости её орбиты.