Географические причины. Причины сезонных изменений состояния природы можно подразделить на прямые и косвенные. К первым относятся географические причины.

1. Сезонные изменения продолжительности светлого времени суток: летом дни длинные, а ночи короткие; зимой их соотношение меняется на обратное.

2. Сезонные изменения высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. Летом в умеренных широтах в полдень Солнце находится ближе к зениту, чем зимой, и, следовательно, одинаковое количество солнечной радиации летом распределяется на меньшей площади земной поверхности.

3. Сезонные изменения длины пути прохождения солнечных лучей в атмосфере влияют на степень их поглощения. Находящееся низко над горизонтом Солнце дает меньше тепла и света, чем Солнце, расположенное высоко, ближе к зениту, поскольку солнечные лучи в первом случае преодолевают более мощный слой атмосферы.

В низких широтах в любое время года бльшую часть дня Солнце находится высоко над горизонтом. В умеренных широтах оно поднимается высоко над горизонтом только летом, а в остальное время года стоит низко. В полярных районах Солнце высоко никогда не поднимается. Несмотря на различные механизмы действия двух последних причин, их иногда объединяют и объясняют углом падения солнечных лучей.

Астрономические причины. К косвенным существенным причинам смены времен года, имеющим астрономическую природу, относятся: шарообразная форма Земли, параллельность солнечных лучей, вращение Земли вокруг своей оси с периодом в одни сутки, движение Земли вокруг Солнца с периодом в один год, наклон земной оси к плоскости земной орбиты и постоянство наклона земной оси при движении Земли по орбите. Наклон земной оси в сочетании с движением Земли вокруг Солнца представляет собой основную астрономическую причину смены времен года. Земная ось отклоняется под углом 23?27. от перпендикуляра к плоскости эклиптики, и, поскольку ее направление в пространстве практически постоянно, каждый из географических полюсов Земли часть года наклонен в сторону Солнца, а другую часть года - в противоположную от него сторону.

Последствия наклона земной оси. Климатическая зональность. Положение границ климатических зон зависит от наклона земной оси к плоскости эклиптики. Северный полярный круг проходит по широте 66?33. с.ш., а Южный полярный круг - по широте 66?33. ю.ш. Полярные круги отделяют, соответственно, северную и южную полярные зоны от умеренных зон Северного и Южного полушарий. Северный тропик (23?27. с.ш.) и Южный тропик (23?27. ю.ш.) являются границами между северной и южной умеренными зонами и внутритропической зоной. Таким образом, последняя охватывает по широте 46?54?.

Часть года в полярных областях Солнце не заходит и движется по кругу почти параллельно горизонту (полярный день). В другое время года в тех же областях Солнце не восходит (полярная ночь). Продолжительность полярного дня и полярной ночи вблизи полюсов шесть месяцев, она сокращается по мере удаления от полюсов и приближения к Северному или Южному полярному кругу. На 78. северной и южной широты полярный день и полярная ночь продолжаются по четыре месяца, а на широтах Северного и Южного полярных кругов - по 24 часа.

В умеренных зонах Солнце никогда не достигает зенита и никогда не описывает полного круга на небосводе. В пределах этих зон, но ближе к тропикам Солнце в полдень приближается к зениту. Вблизи полярных кругов Солнце описывает на небосводе почти полный круг или даже видимый полный круг из-за влияния атмосферной рефракции и некоторой сплюснутости Земли у полюсов.

Изменение склонения Солнца в течение года - еще одно важное следствие наклона земной оси. Оно проявляется в постепенном увеличении или уменьшении высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. В дни весеннего равноденствия Солнце проходит через точку пересечения небесного экватора и эклиптики. Для наблюдателя, находящегося на земном экваторе, небесный экватор располагается под прямым углом к горизонту и его плоскость пересекает точки, соответствующие востоку, солнечному зениту и западу. В дни весеннего равноденствия Солнце восходит на востоке и, следуя по эклиптике, проходит точно через зенит в полдень, а затем заходит на западе. В эти дни солнечные лучи перпендикулярны экватору и освещают Землю от Северного полюса до Южного, и на всей планете одинакова продолжительность дня и ночи.

После весеннего равноденствия Солнце покидает небесный экватор и сдвигается по эклиптике к северу от него, перемещаясь к востоку в своем видимом движении среди созвездий. Для наблюдателя на экваторе Солнце восходит несколько севернее точки востока. Затем Солнце пересекает небесный меридиан севернее точки зенита и заходит севернее западной точки горизонта. С каждым днем оно смещается дальше и дальше к северу вплоть до летнего солнцестояния, когда достигается максимальное отклонение в видимом смещении Солнца к северу - на 23?27. (точка восхода наиболее смещена от восточной точки горизонта к северу, а точка захода Солнца находится на наибольшем удалении к северу от точки запада). В день летнего солнцестояния солнечные лучи падают отвесно на Северном тропике и максимально освещают всю полярную область, касаясь Северного полярного круга, даже на противоположной стороне земного шара. В то же самое время в Южном полушарии Солнцем освещены лишь территории к северу от Южного полярного круга, а собственно полярная область не получает солнечного света. Из-за наклона земной оси, а также в зависимости от положения Земли на орбите круг, ограничивающий освещенную Солнцем часть земной поверхности, или линия восходов и заходов, проходящая вокруг Земли, неодинаково охватывает разные широты. Поэтому продолжительность светового дня в Северном полушарии оказывается больше, чем темное время суток, и меньше - в Южном.

После летнего солнцестояния изменения протекают в обратном направлении. Отклонение Солнца к северу уменьшается, и, если наблюдать с экватора, видно, что оно пересекает небесный меридиан с каждым днем все ближе и ближе к зениту вплоть до осеннего равноденствия, когда создаются условия, аналогичные времени весеннего равноденствия. Возрастает отклонение Солнца к югу, оно восходит южнее точки востока, пересекает небесный меридиан южнее зенита и заходит южнее точки запада. Максимальное южное отклонение достигается во время зимнего солнцестояния, когда условия Южного полушария близки тем, которые складываются в Северном во время летнего солнцестояния. Теперь уже в Южном полушарии отмечается большая продолжительность дня и короткие ночи. После 22 декабря отклонение Солнца к югу начинает уменьшаться, условия в каждом пункте земной поверхности меняются на противоположные, сохраняющиеся вплоть до весеннего равноденствия. В любой точке, расположенной на экваторе, Солнце проходит через зенит дважды в год, поднимаясь над горизонтом на 90?. При этом предметы отбрасывают самые короткие тени.

В умеренных широтах Солнце перемещается так, что продолжительность дня и ночи неодинакова, за исключением дней равноденствий. Солнце в полдень достигает максимальной высоты над горизонтом в день летнего солнцестояния, т.е. в первый день астрономического лета в каждом полушарии. Минимальная полуденная высота Солнца над горизонтом отмечается в день зимнего солнцестояния (в первый день астрономической зимы). Когда Солнце наиболее высоко поднимается над горизонтом, каждый конкретный участок земной поверхности получает максимальное количество солнечной радиации на единицу площади. При этом поглощение солнечных лучей при прохождении через атмосферу минимально. Чем с бльшим наклоном падают солнечные лучи, тем сильнее они поглощаются более мощным слоем газообразной атмосферы Земли и тем слабее освещают и нагревают предметы. На экваторе Солнце в полдень никогда не отклоняется от точки зенита более, чем на 23?27. (если пренебречь рефракцией). В умеренных широтах полуденное отклонение Солнца от зенита - от 0. до 90?. На полюсах Солнце никогда не поднимается над горизонтом выше, чем на 23?27?.

В целом сезонные температурные колебания обусловлены изменением количества солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли (инсоляции). Величина инсоляции в данной точке зависит от угла падения солнечных лучей, прозрачности атмосферы, солнечной постоянной и расстояния до Солнца.

Запаздывание времен года. Середина астрономического лета - день летнего солнцестояния в Северном полушарии - время, когда инсоляция максимальна. Однако "макушка" лета, а именно реальное количество тепла, накопленное на поверхности, запаздывает по сравнению с этой датой в различных регионах на разные сроки. В целом температура воздуха в Северном полушарии достигает максимума приблизительно 1 августа, а минимума - примерно 1 февраля, а в Южном - наоборот.

Запаздывание времен года происходит в основном из-за влияния атмосферы. После летнего солнцестояния сокращается количество тепла, ежесуточно поступающего от Солнца. Тем не менее каждый день в течение нескольких недель количество полученного тепла превышает количество тепла, отраженного земной поверхностью, так как воздух еще продолжает его удерживать и препятствует его быстрой потере. Значительное количество тепловой энергии накапливается в почвах, горных породах и водоемах. С начала августа потери тепла начинают превышать его поступление, что приводит к понижению среднесуточной температуры. Хотя серединой астрономической зимы является день зимнего солнцестояния, в течение нескольких недель после него суточные потери тепла превышают его поступление, так что температура понижается до тех пор, пока темпы прогревания Земли не превысят темпы ее охлаждения. Запаздывание времен года в пределах океанических акваторий больше, чем на материках, поскольку суша нагревается и остывает быстрее, чем вода. Существует также запаздывание в суточном ходе температур, и наиболее теплое время суток приходится не на полдень, а на время от 13 до 17 ч (в зависимости от региона).

Различия между полушариями. Времена года в Южном полушарии прямо противоположны временам года в Северном полушарии. Лето в Южном полушарии начинается примерно 22 декабря. Однако существуют некоторые различия, обусловленные эксцентриситетом земной орбиты. Зимнее солнцестояние там происходит всего за несколько дней перед тем, как Земля достигнет перигелия. В это время Земля в целом получает от Солнца больше тепла, чем в афелии - максимально удаленной от Солнца точке орбиты. Казалось бы из этого должно следовать, что лето в Южном полушарии теплее, чем на соответствующих широтах Северного полушария, а зима - холоднее. Тем не менее в умеренных широтах часто наблюдается обратное соотношение. Разность количества тепла, получаемого Землей в перигелии и афелии, составляет 6%, однако благодаря огромной площади океанов в Южном полушарии климат меняется больше, чем в результате упомянутого выше эффекта.

установившееся издавна деление года на периоды в соответствии с видимым движением Солнца по звёздному небу и сезонными изменениями в природе. Смена В. г. происходит вследствие того, что ось вращения Земли наклонена к плоскости земной орбиты (под углом 66° 33'). При движении Земли вокруг Солнца ось перемещается почти строго параллельно самой себе и поэтому в течение года оказывается наклонённой по направлению к Солнцу попеременно то северным, то южным своими концами (т. е. соответствующими полюсами Земли). При этом (см. рис.) Солнце сильнее нагревает и освещает то Северное, то Южное полушария Земли, вследствие чего лето в Северном полушарии совпадает с зимой в Южном, и наоборот.

Начало каждого В. г. в астрономии определяется видимым движением Солнца по небесной сфере. Началом весны в Северном полушарии считается момент, когда центр Солнца, двигаясь по эклиптике и переходя из Южного полушария неба в Северное (20 или 21 марта), пересекает небесный экватор в весеннего равноденствия точке (См. Весеннего равноденствия точка). В это время на всей Земле (кроме районов полюсов) день равен ночи (см. Долгота дня), на экваторе Солнце проходит в полдень через зенит, начинает восходить на Северном полюсе Земли и скрывается под горизонт на Южном полюсе. В момент начала лета в Северном полушарии (21 или 22 июня) Солнце проходит через самую северную точку эклиптики (точку летнего солнцестояния (См. Солнцестояние)). В Северном полушарии Земли в это время - наиболее длинный день, а в Южном - наиболее длинная ночь. В этот день Солнце проходит в полдень через зенит на северном тропике, касается в полночь горизонта на Северном полярном круге, внутри которого Солнце не заходит, и не восходит внутри Южного полярного круга. В момент начала осени в Северном полушарии (23 сентября) Солнце вторично пересекает экватор (в точке осеннего равноденствия (См. Равноденствие)), переходя из Северного полушария в Южное. На всей Земле день опять равен ночи, на земном экваторе Солнце в полдень проходит через зенит, скрывается под горизонт на Северном полюсе и появляется на Южном. Зима в Северном полушарии начинается (21 или 22 декабря), когда Солнце проходит через наиболее южную точку эклиптики (точку зимнего солнцестояния). В Северном полушарии Земли в это время наиболее короткий день, в Южном - наиболее короткая ночь. В этот день на южном тропике Солнце проходит в полдень через зенит, на Северном полярном круге совсем не восходит, на Южном полярном круге не заходит и лишь касается горизонта в полночь; внутри Северного полярного круга стоит круглосуточная ночь, а внутри Южного - круглосуточный день.

Эллиптичность земной орбиты обусловливает неравномерность движения Земли вокруг Солнца, и поэтому В. г. имеют неодинаковую продолжительность. Ближе всего Земля бывает к Солнцу в начале января, когда она проходит через перигелий, и движение Земли наиболее быстрое. Поэтому зима в Северном полушарии имеет наименьшую, а лето - наибольшую продолжительность из всех В. г. В настоящее время в Северном полушарии весна продолжается приблизительно 92,8 суток, лето - 93,6, осень - 89,8 и зима - 89,0 суток, в общей сложности составляя 365,2422 суток (тропический год). Различие между наименьшим и наибольшим расстояниями Земли от Солнца при движении её по орбите относительно мало, вследствие чего изменение количества солнечного тепла, получаемого Землёй, практически не оказывает влияния на смену В. г.

Лит.: Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, М., 1966.

Л. А. Михайлов.

Времена года по фенологическим признакам. С видимым годовым движением Солнца связаны годовые смены климатических показателей и сезонные явления в природе. В средних широтах Северного полушария четыре В. г. Для определения их смен пользуются разными критериями. По одному из них, зима, как правило, ограничена датами, между которыми среднесуточная температура воздуха удерживается ниже 0°С. За начало весны принимается дата устойчивого перехода среднесуточной температуры через 0°С. В районах, где к концу зимы снежный покров достигает 40-50 см (С.-З., центр Европейской части СССР, БССР), он успевает растаять через 2-4 дня после наступления суточной температуры 0°С, на С. и С.-В. Европейской части СССР, где снежный покров выше 60 см, он исчезает через 10-15 дней после перехода температуры через О°С. В южных районах Сибири снежный покров (25-30 см) тает на 10- 12 дней раньше перехода температуры через О°С вследствие воздействия прямой солнечной радиации и положительной температуры в полуденные часы. С началом весны связаны такие явления, как пыление ольхи, прилёт скворцов, начало ледохода на малых реках. Началом фенологического лета считается день, с которого средняя температура за сутки достигает 70\% средней температуры самого тёплого месяца года. В различных почвенно-географических условиях начало лета характеризуется разными фенологическими явлениями - от начала цветения яблони до цветения сирени или рябины; иногда начало лета связывают с зацветанием черёмухи обыкновенной. На лето падает 60\% продолжительности вегетационного периода, т. е. периода со среднесуточной температурой выше 5° С. В течение лета накапливается сумма положительной температуры воздуха, обусловливающая среднегодовую температуру выше О°С. Лето в климатическом смысле бывает лишь в местностях, где существует зима, т. е. где средняя температура хотя бы одного месяца в году бывает ниже 0°С. За начало осени принимают день, к которому проходит 60\% вегетационного периода, считая от начала лета (см. табл.).

Пример для Москвы: средняя температура июля (многолетняя) 18,1°С; 70\% средней температуры июля 12,7°С; начало лета 24. V; многолетняя продолжительность вегетационного периода (в сутках) 175; 60\% его продолжительности 105; начало осени 6. IX.

Фенологи часто делят В. г. на подсезоны. Например, конец зимы от прилёта грачей называется предвесенним периодом. Весну делят на 3 периода: от начала интенсивного таяния снега; от начала ледохода; от зеленения черёмухи. Лето - на 2 периода: от цветения сирени; от цветения липы мелколистной (а иногда на 3 периода: от цветения черёмухи; от цветения калины; от цветения вереска). Осень - на 3 периода: от отлёта стрижей; с момента полной смены летней окраски листьев у большинства деревьев на осеннюю; от окончания массового листопада у большинства деревьев. Существуют и другие индикаторы начала подсезонов.

Северная граница четырёхсезонной полосы в Европе совпадает с южной границей тундры; в Азии она проходит южнее: через Тобольск, Томск, севернее Благовещенска, пересекает о. Сахалин по 50-й параллели, полуостров Камчатка - по 56-57-й параллелям; в Америке - севернее полуострова Аляска, южнее залива Джеймса, по полуострову Лабрадор и южной оконечности о. Гренландия. К северу от этой границы настоящего лета нет. Здесь три В. г.: зима, продолжительная весна, за которой следует осень. В этой трёхсезонной зоне за начало осени принимается также день, к которому проходит 60\% вегетационного периода со дня перехода среднесуточной температуры через 5°С, принимаемого за начало вегетационного периода. В тундре начало осени совпадает с отлётом журавлей.

В тропических и экваториальных странах температура не имеет ярко выраженного годового хода. Вегетационный период продолжается круглый год. Здесь существуют сухие и влажные периоды. Последние характеризуются муссонными дождями, зона которых перемещается вместе с тропическим фронтом, следующим за движением Солнца между тропиками. В экваториальной зоне 4 сезона - 2 влажных, наступающих около времени равноденствий, и 2 сухих - около времени солнцестояний. В тропических странах влажные периоды более продолжительны и приходятся на месяцы, близкие к солнцестояниям, сухие - более короткие.

Начало (в среднем) времён года и их продолжительность (в сутках) в различных пунктах Северного полушария

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Географический | Ташкент | Львов | Ростов- | Саратов | Минск | Москва | Ленин- | Сверд- | Красно- | Влади- | Кола | Дудинка | Виннипег | Чикаго | Шпиц- |

| пункт | | | на-Дону | | | | град | ловск | ярск | восток | | | (Канада) | (США) | берген |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Северная широта | 41° | 50° | 47° | 52° | 54° | 56° | 60° | 57° | 56° | 43° | 69° | 69° | 50° | 42° | 79° |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Зима | 30.XII | 2.XII | 25.XI | 6.XI | 14.XI | 4.XI | 12.XI | 20.X | 21.X | 11.XI | 15.X | 22.IX | 3.XI | 8.XI | 16.IX |

| Начало . . . . . . . . . . . | 35 | 94 | 111 | 146 | 133 | 150 | 143 | 168 | 166 | 137 | 195 | 254 | 156 | 119 | 262 |

| Продолжительность | 2.II | 6.III | 16.III | 1.IV | 27.III | 3.IV | 3.IV | 6.IV | 5.IV | 28.III | 29.V | 3.VI | 7.IV | 6.III | 5.VI |

| Весна | 95 | 65 | 59 | 48 | 51 | 51 | 48 | 50 | 57 | 83 | 97 | 67 | 51 | 79 | 54 |

| Начало . . . . . . . . . . . | 8.V | 10.V | 14.V | 19.V | 17.V | 24.V | 21.V | 26.V | 1.V | 19.VI | - | - | 28.V | 24.V | - |

| Продолжительность | 158 | 129 | 128 | 112 | 112 | 105 | 104 | 97 | 95 | 116 | - | - | 107 | 139 | - |

| Лето | 13.X | 16.IX | 19.IX | 8.IX | 6.IX | 6.IX | 3.IX | 31.III | 4.IX | 13.X | 4.VIII | - | 13.IX | 11.X | 29.VII |

| Начало . . . . . . . . . . . | 77 | 77 | 67 | 59 | 69 | 59 | 70 | 50 | 47 | 29 | 73 | | 51 | 28 | 49 |

| Продолжительность | | | | | | | | | | | | | | | |

| Осень | | | | | | | | | | | | | | | |

| Начало . . . . . . . . . . . | | | | | | | | | | | | | | | |

| Продолжительность | | | | | | | | | | | | | | | |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Лит.: Кайгородов А. И., О временах года в связи с аналитическими и сравнительно-климатическими приемами их изучения, "Журнал геофизики и метеорологии", 1927, т. 4, в. 2; Полянский И. И., Сезонные явления в природе, 6 изд., Л., 1956; Шиголев А. А., Шиманюк А. П., Изучение сезонных явлений, М., 1962; Lastowski W., Podzial roku na fenologiczne sezony, Poznań, 1951.

Г. А. Ремизов.

Рисунок к ст. Времена года.