Земные пояса и круги.
Равноденствие и солнцестояние. -- Тропики.
Чтобы лучше уяснить себе описанные явления, необходимо внимательно рассмотреть все эти различные положения Земли. Возвратимся на минуту к тому рисунку, который изображает наш северный полюс более всего обращенным в сторону Солнца (фиг. 28, стр. 77). Какая именно точка поверхности Земли в этом ее положении освещается вполне отвесными лучами Солнца? Это будет точка Т, находящаяся на прямой линии, идущей от центра Земли к Солнцу. Представим себе круг, проведенный через эту точку параллельно экватору, т. е. везде в одинаковом от него расстоянии. Все точки этого круга, во время полного оборота, последовательно пройдут под теми лучами Солнца, которые оно испускает на Землю отвесно. В этот день обитатели мест, расположенных по линии воображаемого нами круга будут видеть дневное светило отвесно, прямо над их головою, каждый последовательно в час своего полудня. Солнце, которое кажется нам поднимающимся на небосклоне с каждым днем все выше и выше, чем накануне, в этот день представляется нам как бы остановившимся; другими словами, оно приостанавливается в своем дальнейшем поднятии над горизонтом. Такое положение Земли называется летним солнцестоянием; выражение солнцестояние обозначает предел повышения Солнца. День, в который Земля достигает такого положения, будет днем летнего солнцестояния; он приходится на 22 июня и является самым длинным днем года для нас и обитателей всего северного полушария. Тот параллельный круг, прямо против которого находится Солнце в этот момент, называется поворотным кругом или северным тропиком.
Действительно, со следующего же дня Солнце уже поднимается на небе в полдень несколько ниже, и с каждым наступающим затем днем оно спускается как бы на одну ступеньку. Точно так же и дни у нас с этого момента начинают убывать. Когда Земля пробежит около четверти своей орбиты, три месяца спустя, то ее экватор будет в точности противостоять, как это мы уже говорили, отвесным лучам Солнца. В этот день, именно 23 сентября, все жители экватора последовательно, во время полудня, опять будут иметь Солнце как раз над своею головой; лучи его будут падать здесь совершенно отвесно, и на всей Земле день этот будет равен следующей за ним ночи: везде Солнце взойдет в шесть часов утра и зайдет в шесть часов вечера. Вот почему такое положение Земли называется положением равноденствия.
День 23 сентября есть день осеннего равноденствия. С этого момента Солнце продолжает как будто спускаться, дни убывают -- вот и зима... Момент, когда Земля занимает положение прямо противоположное летнему солнцестоянию, по совершенно подобному же основанию, называется зимним солнцестоянием. Точки земной поверхности, над которыми Солнце в этот день стоит в полдень на отвесной линии, образуют также параллельный экватору круг в южном полушарии, и этот круг мы называем южным тропиком. В такое положение Земля приходит 22 декабря, и у нас в это время бывает самый короткий день в году. Со следующего дня Солнце начинает свой поворот, т. е. изо дня в день кажется все более поднимающимся в небе, а дни начинают прибавляться. Наконец, три месяца спустя, 21 марта Земля достигает места противоположного тому, которое она занимала в осеннее равноденствие; с наступлением этого дня, во все время суточного оборота Земли, Солнце стоит в отвесном направлении над всеми точками экватора; на всей Земле день равен следующей за ним ночи; это будет весеннее равноденствие.
Экватор.
Сделаем еще одно важное замечание. В каком бы положении ни находилась Земля относительно Солнца, обращая к нему тот или другой из своих полюсов, круг, разграничивающий свет от тени, всегда делит экватор на две равные части. Отсюда следует, что страны, расположенные вдоль этой линии, всегда совершают ровно половину своего суточного оборота в тени, а другую -- в свету, т. е. в течение всего года здесь дни равны ночам. Отсюда и самое название круга -- экватор, т. е. равноденственная линия (см. фиг. 32).
Продолжительность самых длинных дней в различных широтах.
По мере удаления от экватора и приближения к полюсам, разница в продолжительности между самыми длинными и самыми короткими днями в году все увеличивается. У нас, например, в Москве, самый длинный день летом продолжается около 17 1/4 часов, самый же короткий день в Москве зимой продолжается только 6 34 часов; разница получается более, чем вдвое. Для Петербурга, который лежит ближе к полюсу, разница будет еще больше; самый длинный день продолжается там около 18 1/2 часов, а самый короткий -- около 5 1/2 часов. Затем далее, около полюсов? О! там происходит настолько любопытное, настолько необыкновенное явление, что непременно надо с ним познакомиться.
Длинные дни и долгие ночи близполюсных стран.
Заметьте прежде всего, что в день летнего солнцестояния круг, отделяющий теневую сторону Земли от освещенной, совершенно не захватывает весьма большое пространство вокруг полюса (см. фиг. 32). Проведем на глобусе линию, обозначающую те точки, которые при своем прохождении во время оборота Земли в таком ее положении только лишь касаются края тени: это составит круг, параллельный экватору (но значительно меньше его), который называется полярным кругом, так как он окружает полюс. Ни одна из точек пространства близ полюса внутри этого круга при своем вращении не войдет в тень за эти сутки; для всех таких точек совсем не будет ночи.
Возьмем теперь для примера какую нибудь точку М, расположенную на полдороге между полярным кругом и полюсом (фиг. 28). Точка эта в настоящую пору года вращается, оставаясь постоянно в свету, изо дня в день без всякой ночи. Когда же наступит для нее ночь? Тогда, когда край тени, которая мало-по-малу пододвигается к полюсу (так как Земля изменяет свое положение), коснется ее и затем покроет при ее прохождении. Начиная с этого времени, она при каждом суточном обороте Земли будет входить в тень; для нее наступит последовательная смена дней и ночей, причем ночи будут становиться все длиннее и длиннее. Но вот область тени дошла уже до полюса -- это наступило равноденствие; вскоре затем, постоянно надвигаясь, тень все более покрывает пространство, окружающее полюс внутри полярного круга. Наконец, во время зимнего солнцестояния (фиг. 29) она совершенно его закроет. И тогда эта точка, как и все другие, находящиеся между полярным кругом и полюсом, вращается уже среди полного и постоянного мрака, совсем не вступая в область света. Многие дни, недели, даже целые месяцы тянется эта ночь...
На самом полюсе день длится шесть месяцев и столько же продолжается ночь, так как от начала весеннего равноденствия до наступления осеннего полюс бывает освещен постоянно, другую же половину года он все время находится в тени. Но там никто не живет.
Тем не менее отважные путешественники достигали этих мест. Представьте себе одну из таких своеобразных стран внутри полярного круга, напр., Гренландию (посмотрите на глобус). Путешественники, посещавшие эту страну летом, не видали там в течение целых месяцев солнечного заката. Солнце поднимается в этих местах лишь на небольшую высоту и, описав полный круг в близком расстоянии над горизонтом, не скрывается под ним. В тот час, когда мы все спим, там виднеется почти касающийся моря солнечный диск, сверкающий хотя и ярким пронизывающим светом, но холодным, как сияние луны: это -- полуночное солнце.
В течение такого долгого дня солнечные лучи остаются постоянно очень косыми и потому дают весьма мало тепла. Однакож мало-по-малу зимний снег тает, кое-какие травы, кое-какие низкие кустарники зеленеют на освободившейся от снега поверхности земли. Но вот наступает день, когда Солнце, находясь на самой низшей точке своего пути, как будто касается только горизонта и затем вновь приподнимается вкось. На другой день уже кажется, что оно как будто слегка затонуло, и с тех пор дневное светило погружается под горизонт все глубже и глубже. Наступает короткая ночь, увеличивающаяся с каждыми сутками. Затем ночь делается равною дню (равноденствие). При этом, однако, свет Солнца захватывает Землю только лишь весьма косыми лучами, так что тепло исчезает и возвращается холод. Далее ночи все более и более удлинняются, а дни становятся все короче и короче.
Наконец, наступает тот день, когда Солнце покажет над горизонтом только верхний край своего диска на несколько минут и затем опять скроется... На другой день оно уже не возвращается более. В полдень на юге виднеется только загорающаяся бледным светом заря, как будто хочет показаться Солнце; но оно уже не появляется; заря гаснет, и мало-помалу устанавливается мрачная, безрассветная ночь. Ото --- великая зимняя ночь, длящаяся несколько месяцев! Представьте себе, если только можете, эту долгую, печальную ночь, которая, наймется, никогда не кончится! В самый полдень над вашею головою расстилается темное небо и блестят звезды. Холод становится ужасным, почти смертельным. Снег падает и падает, накопляясь все больше и больше; реки, озера, даже моря -- все замерзает. Когда же здесь снова покажется Солнце? -- Увы! только будущею весною.
На противоположном полюсе земли южный полярный круг обозначает тот же предел долгих ночей и области льдов. Только времена года будут там наоборот, и вы знаете -- почему.
Климатические пояса.
Широкая полоса земли, лежащая между тропиками по обе стороны от экватора, образует вокруг земного шара как бы пояс, заключающий в себе наиболее теплые страны, и называется знойным или жарким поясом. Между тропиком и полярным кругом в каждом полушарии лежит по умеренному поясу; затем вокруг обоих полюсов находятся два холодных (фиг. 33). Очевидно, что на самом деле климаты не разграничиваются так резко теми кругами, которые мы себе вообразили: например, страны умеренного пояса, прилегающие к тропикам, обладают более теплым климатом; области, находящиеся ближе к полярному кругу, имеют более суровый климат. Большая часть России находится в средней полосе умеренного пояса, где не бывает особенно больших холодов, ни слишком сильных жаров, т. е. в условиях, чрезвычайно благоприятных для труда и умственного развития...