Регулярная смена времен года на Земле уникальна: есть ли на других планетах весна, лето, осень и зима

Весна, лето, осень и зима — времена года на Земле, которые меняются каждые несколько месяцев, ежегодно примерно в одно и те же время. Люди могут воспринимать этот цикл как нечто само собой разумеющееся, однако подобная смена времен года наблюдается далеко не на каждой планете, пишет IFLScience.

В новом исследовании доцент кафедры физики Технологического института Джорджии Гунцзе Ли сосредоточился на понимании того, почему на Земле есть регулярная смена времен года, тогда как на других планетах этого нет.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В ходе своих исследований ученый обнаружил, что регулярная смена времен года на Земле уникальна: ось вращения нашей планеты вдоль Северного и Южного полюсов не совсем смещена с вертикальной осью, расположенной перпендикулярно орбите вращения Земли вокруг Солнца. По мнению астрофизика, именно этот небольшой наклон оказывает наибольшее влияние на все: от времен года до ледниковых щитов. Более того, ученый полагает, что именно эта величина также способна определить, насколько планета пригодна для жизни.

Времена года на Земле

Когда планета имеет идеальное выравнивание между осью, по которой она вращается, и осью вращения, количество солнечного света, получаемое ей, фиксировано во время ее обращения вокруг Солнца. Сами сезоны возникают из-за различий в том, сколько солнечного света достигает поверхности планеты. Простыми словами, на идеально выровненной планете попросту не будет времен года. Однако Земля не является такой — наша планета не идеально выровнена по своей оси.

Именно этот небольшой наклон в 23 градуса от вертикали Земли фактически ответственно за смену сезонов на нашей планете. В результате Северное полушарие испытывает интенсивный солнечный свет летом, когда Солнце располагается непосредственно над Северным полушарием. По мере вращения Земли вокруг Солнца, количество солнечного света, получаемого Северным полушарием, постепенно уменьшается по мере того, как Северное полушарие отклоняется от Солнца. В этот момент наступает зима.

Как изменения наклона влияют на времена года?

По словам Ли, низкий наклон означает, что ось вращения совпадает с ориентацией планеты, когда она вращается вокруг Солнца, что приводит к более сильному солнечному свету на экваторе и низкому — возле полюса. Именно так происходит на Земле.

Однако большой наклон, когда ось вращения планеты направлена к Солнцу или от него, приводит к появлению чрезвычайно горячих или холодных полюсов. При этом экватор становится холодным, так как солнечные лучи не достигают его круглый год. Все это приведет к резкому изменению времен года в высоких широтах и низким температурам на экваторе.

Если наклон планеты превысит 54 градуса, экватор планеты покроется льдом, а полюс станет теплым. По словам Ли, это называется обратной зональностью, и противоположно тому, что происходит на Земле. Астрофизик также считает, что резкое и сильное изменение угла наклона может фактически превратить планету в снежный ком, покрытый льдом.

Спин-орбитальные резонансы

Большинство планет не являются единственными в своих солнечных системах, а потому их планетарные братья и сестры могут нарушать орбиту друг друга, что может привести к изменениям формы их орбит и их наклона.

По словам Ли, планеты на орбите можно сравнить с волчками, вращающимися на крыше автомобиля, который трясется по дороге. При этом авто в данном случае представляет собой орбитальную плоскость. Когда скорость вращения волчков совпадает с частотой, с которой трясется "автомобиль", происходит то, что называется спин-орбитальным резонансом.

Спин-орбитальные резонансы могут вызывать такие изменения наклона, когда планета колеблется вокруг своей оси. Например, Марс колеблется вокруг своей оси больше, чем Земли, при это они имеют примерно одинаковый угол наклона. По словам Ли, это объясняется вращением Луны вокруг Земли.

Дело в том, что Земля и Марс имеют одинаковую частоту прецессии вращения, которая соответствует орбитальным колебаниям, однако у нашей планеты есть массивный спутник, помогающий притягивать ось вращения Земли, тем самым заставляя ее прецессировать быстрее. Простыми словами, именно Луна стабилизирует наклон Земли, и потому наша планета не колеблется вокруг своей оси столь же сильно как Марс.

Сезоны на других планетах

За последние несколько десятилетий ученым удалось открыть тысячи экзопланет или планет за пределами нашей Солнечной системы. В своем исследовании Ли с командой хотели понять, насколько обитаемы эти планеты и есть у них резкий наклон или спутники, помогающие им стабилизироваться.

В ходе исследования ученые изучили Kepler-186f — первую обнаруженную планету размером с Землю, находящуюся в обитаемой зоне. Ученые обнаружили, что другие планеты оказывают на ее орбиту и движение лишь слабое влияние.

Результаты исследования показывают, что Kepler-186f имеет фиксированный наклон, как и Земля. Даже без большой луны на ней нет резко меняющихся или непредсказуемых времен года, как на Марсе. В будущем ученые планируют продолжить исследование, чтобы понять, как выглядят времена года на других планетах во Вселенной.

Ранее Фокус писал о том, как меняются сезоны на планете, где год длится всего 3 дня.