Земля не только обращается вокруг Солнца, она еще вращается и вокруг собственной оси. Ось Земли наклонена к плоскости орбиты, а это означает, что в разное время разные участки поверхности получают разное количество тепла и света, что и определяет погоду и климат.
Солнечный свет падает на земную поверхность под разными углами, по-разному нагревая разные регионы. Эта разница приводит к разным типам погодных условий. Совокупность характерных и повторяющихся из года в год погодных условий называется климатом. Таким образом, о погоде можно рассуждать, планируя ее на день или месяц вперед, а когда мы говорим о климате, мы имеем в виду более длительный период — десятилетия или даже века.
Для каждого времени года характерна своя особая погода и длительность светового дня. Наклон земной оси отвечает за смену сезонов. В умеренных регионах времена года четко разделяются на весну, лето, осень и зиму. В полярных регионах картина дополняется наличием полярных дня и ночи, которые длятся полгода. На экваторе, где лучи падают почти отвесно, такой четкой смены сезонов нет.
Температура, осадки, ветер, облачность и атмосферное давление являются основными факторами, которые определяют тип погоды на планете. Перемещение воздушных масс происходит за счет неодинакового прогрева земной поверхности. Если поверхность хорошо прогревается Солнцем, она постоянно нагревает приземный воздух, он расширяется, в нем накапливается все больше водяного пара. Так постепенно создается зона с высоким атмосферным давлением. Создается мощный восходящий воздушный поток, и воздух из этой зоны частично устремляется в зону, где давление не столь высоко. Так рождается ветер. Водяной пар, содержащийся в теплом воздухе, по мере остывания последнего переходит в жидкую фазу. Так образуются облака. В области с низким давлением скапливаются такие влажные и уже холодные воздушные массы, и вода выпадает в виде осадков. Есть и другие факторы, к примеру, океанские течения, которые также влияют на погоду.
От солнечного тепла вода на поверхности — в океанах, реках и озерах — испаряется. Пока воздух теплый, пар остается в газообразном состоянии. Как только воздух остывает, пар конденсируется. Мельчайшие капельки образуются на холодных пылинках, которых полно в воздухе. Постепенно капли растут, формируя облака. Эти капли становятся все больше и затем падают вниз в виде дождя. Если температура у земли такая же низкая, как и высоко в атмосфере, идет снег.
Самый холодный климат в Антарктиде. Почти весь континент покрыт слоем льда, толщина которого порой достигает 2,5 км. Самая низкая температура, зарегистрированная здесь, равнялась -89,6°С. Это значение было получено на исследовательской станции «Восток» в центре Восточно-Антарктического ледникового щита.
Земля вращается вокруг своей оси, подставляя Солнцу то одну, то другую сторону. Поэтому на планете происходит смена дня и ночи.
В любое время половина Земли обращена к Солнцу, и там день, а половина в противоположную сторону, и там ночь.
Земля вращается с запада на восток, поэтому нам кажется, что Солнце встает на востоке и садится на западе.
Угол, под которым солнечные лучи падают на определенную область поверхности, определяет длительность дня и ночи на этой территории. Летом Солнце дольше остается над горизонтом, поэтому и дни длиннее. Зимой — меньше. Это определяет угол наклона оси к плоскости вращения планеты.
Это проявление сил инерции. Сила Кориолиса, вызванная вращением Земли, проявляется в глобальных масштабах. Например, в Северном полушарии сила Кориолиса направлена вправо от движения, поэтому правые берега рек здесь более крутые, так как их подмывает вода под действием этой силы. В Южном полушарии все наоборот. Сила Кориолиса заставляет циклоны и антициклоны в Северном полушарии закручиваться вправо, а в Южном — влево.
В Северном полушарии самый длинный день выпадает на лето, 20, 21, 22 июня, когда северная половина Земли наклонена к Солнцу под углом максимально близким к прямому. Это явление называется солнцестоянием. На Крайнем Севере все это время полярный день. В период зимнего солнцестояния (21 или 22 декабря) в северной части Земли наступает самая длинная ночь в году. 22 или 23 сентября и 20 или 21 марта Земля находится в таком положении, когда продолжительность дня и ночи совпадает (12 часов). Эти дни известны как осеннее и весеннее равноденствия.