Зимой холоднее прежде всего из-за наклона земной оси. Когда Северное полушарие наклонено от Солнца, Солнце видно ниже над горизонтом. Его лучи падают косо и распределяют свет по большей площади, поэтому каждый участок земли прогревается слабее. День также становится короче: поверхность получает солнечное тепло меньше времени. Оба изменения объясняет NASA Space Place — образовательный проект Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства.
Ребёнку можно сказать короче: «Зимой Солнце светит на нас как бы сбоку, поэтому его свет распределяется по земле шире. День ещё и короче: Солнце греет землю меньше времени». Если ребёнок захочет понять, почему Солнце оказалось ниже, добавьте рассказ о наклонённой Земле. Начинать с космической схемы необязательно: сначала достаточно связать низкое Солнце, косые лучи, короткий день и более слабый нагрев земли.
Почему низкое Солнце греет слабее
Представьте, что на стол попадает полоса света. Когда свет направлен почти прямо сверху, пятно получается компактным. Если направить его на стол сбоку, пятно вытянется. Свет распределится по более длинному участку. Это сравнение помогает понять, что означает «лучи падают под углом».
Для ребёнка здесь важна земля под ногами, а не воздух вокруг Земли. Солнечный свет попадает на поверхность и нагревает её. Зимой в наших широтах Солнце проходит по небу ниже, поэтому лучи освещают поверхность более косо. Летнее Солнце поднимается выше, и на такой же участок земли свет попадает более прямо. Разницу в угле и её связь с сезонами описывает NASA Space Place.
Не нужно обещать, что каждый солнечный зимний день окажется теплее пасмурного. Мы говорим о причине смены сезонов, а не пытаемся угадать температуру завтра. Для разговора с ребёнком полезнее вопрос: «Солнце сегодня видно высоко над домами или ближе к горизонту?» Так он сможет заметить часть объяснения в знакомом пейзаже.
Откуда берётся эта перемена
Земля вращается вокруг воображаемой линии, которую называют осью. Эта ось наклонена. Пока Земля движется вокруг Солнца, направление наклона оси в пространстве остаётся примерно одним и тем же. Поэтому в одной части пути Северное полушарие обращено к Солнцу сильнее, а в другой — отклонено от него. Когда у нас зима, происходит второй случай: Солнце видно ниже, и лучи приходят к поверхности под меньшим углом. NASA Space Place показывает эту связь на схеме сезонов.
Фраза «Земля наклонилась зимой» может запутать. Она звучит так, будто планета каждый сезон меняет наклон своей оси. Лучше сказать: «Земля всё время движется вокруг Солнца с наклонённой осью. Из-за этого разные полушария по очереди оказываются обращены к Солнцу сильнее». Так сразу становится понятнее, почему в Северном и Южном полушариях сезоны различаются.
Расстояние от Земли до Солнца не объясняет привычную нам смену зимы и лета. Если бы дело было только в расстоянии, трудно было бы понять, почему в двух полушариях одновременно разные сезоны. На вопрос «Неужели зимой мы просто дальше?» можно ответить: «Главное — с какой стороны на нашу часть Земли падают лучи». Это согласуется с объяснением NASA Space Place.
Схема, которую можно нарисовать вместе
Понадобятся лист бумаги и два карандаша разных цветов. Это рисунок для разговора, а не точная карта космоса. Нарисуйте Солнце слева, а Землю — кругом справа. Проведите через земной круг наклонную ось от нижнего левого края к верхнему правому. Верхний конец подпишите «Север», нижний — «Юг». В такой схеме северный конец оси направлен от Солнца: мы изображаем зиму в Северном полушарии.
Теперь проведите от Солнца к Земле несколько параллельных горизонтальных линий. Они показывают направление лучей. Проведите через центр Земли линию экватора поперёк оси. Поставьте точку «мы» слева от центра, на освещённой стороне круга и выше экватора — в Северном полушарии. Попросите ребёнка сравнить: лучи идут прямо к участку возле середины освещённой стороны круга или к нашей точке подходят более косо? На рисунке видно второе. Этого достаточно для главной мысли: северная часть Земли зимой получает свет под другим углом.
Проверьте схему перед объяснением. Солнце находится слева; северный конец оси смотрит вправо, от него; лучи идут слева направо. Если северный конец случайно направить к Солнцу, получится противоположная ситуация. Не добавляйте на тот же рисунок вторую Землю с осью, повёрнутой в другую сторону: это создаст впечатление, будто ось разворачивается во время движения планеты.
Рядом с рисунком можно написать всего одну фразу: «Косые лучи освещают большую площадь». Она связывает космическую картинку с ответом на вопрос о холоде. Если ребёнку пока трудно представить угол, не требуйте повторить всю цепочку сразу. Пусть сначала покажет на рисунке Солнце, северную часть Земли и направление света, а затем объяснит своими словами, почему зимой земля прогревается слабее.
Как ответить на вопросы, которые возникают по ходу
«Но Солнце ведь то же самое?» — Да, мы не говорим, что оно зимой выключается или начинает светить «холодным светом». Меняется положение нашей части Земли относительно падающих лучей. Сравнение с лампой можно использовать лишь для формы светового пятна; лампа не должна подменять собой объяснение наклона Земли.
«Почему снег блестит, если Солнце греет слабее?» — Блеск показывает, что свет попадает на поверхность и отражается от неё. По одному блеску нельзя судить, насколько сильно прогреется земля. Можно заметить красивую искру на снегу и при этом ощущать зимний холод — противоречия здесь нет.
«Значит, везде сейчас зима?» — Нет. Когда Северное полушарие отклонено от Солнца, Южное обращено к нему сильнее. На рисунке это можно увидеть по двум концам одной оси: они направлены в разные стороны. Достаточно показать это пальцем, без нового большого объяснения о климате разных стран.
Ребёнок может спросить и о том, почему зимой раньше темнеет. Это отдельная часть сезонной картины. Её удобнее обсудить по материалу «Почему зимой темнеет раньше, чем летом: объяснение для детей», когда вопрос действительно возникнет.
Небольшая игра «Найди верное объяснение»
Цель игры — отличить причину зимнего холода от похожих, но неверных ответов. Подготовка занимает минуту: запишите на листе три фразы — «Солнце зимой становится холодным», «Земля зимой наклоняется заново», «Наша часть Земли получает лучи более косо». Ребёнок выбирает фразу и показывает на схеме, какая деталь её подтверждает.
Один ход может звучать так: взрослый читает «Солнце зимой становится холодным». Ребёнок смотрит на рисунок и отвечает: «Солнце нарисовано тем же. Изменилось положение нашей части Земли». Затем он выбирает третью фразу и проводит пальцем вдоль луча к северной половине круга. На этом раунд завершён: верное объяснение найдено и показано, а не просто угадано.
Если ребёнок выбрал неверную фразу, возвращайтесь к одному элементу схемы. Например, спросите, куда смотрит северный конец оси. Не нужно сразу повторять весь рассказ. Когда ребёнок сможет связать наклон оси с косыми лучами и слабым нагревом поверхности, ответ на исходный вопрос уже собран.
Частые вопросы
Почему зимой бывает тепло в отдельный день?
Объяснение сезонов говорит о положении Земли и солнечных лучей в течение года. Оно не задаёт погоду на конкретную дату. Тёплый день зимой не отменяет того, что для сезона характерно более низкое положение Солнца.
Нужно ли объяснять ребёнку угол в градусах?
Нет. Для первого разговора достаточно сравнить компактное и вытянутое световое пятно и показать косые лучи на рисунке. Числа понадобятся только если ребёнок сам захочет измерять и сравнивать углы.
Как понять, что ребёнок уловил главную мысль?
Попросите закончить фразу: «Зимой Солнце ниже, поэтому его лучи…» Подойдёт ответ своими словами: «падают более косо и хуже нагревают землю». Точное повторение формулировки взрослого не требуется.
Почему короткий день тоже влияет на зимний холод?
Зимой солнечный свет нагревает поверхность меньше часов за день. Вместе с косыми лучами это помогает объяснить, почему земля получает меньше тепла.