Регулярна зміна пір року на Землі унікальна: чи є на інших планетах весна, літо, осінь і зима

Весна, літо, осінь і зима — пори року на Землі, які змінюються кожні кілька місяців, щороку приблизно в один і той самий час. Люди можуть сприймати цей цикл як щось само собою зрозуміле, проте подібна зміна пір року спостерігається далеко не на кожній планеті, пише IFLScience.

У новому дослідженні доцент кафедри фізики Технологічного інституту Джорджії Гунцзе Лі зосередився на розумінні того, чому на Землі є регулярна зміна пір року, тоді як на інших планетах цього немає.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Під час своїх досліджень учений виявив, що регулярна зміна пір року на Землі є унікальною: вісь обертання нашої планети вздовж Північного і Південного полюсів не зовсім зміщена з вертикальною віссю, розташованою перпендикулярно орбіті обертання Землі навколо Сонця. На думку астрофізика, саме цей невеликий нахил має найбільший вплив на все: від пір року до льодовикових щитів. Ба більше, вчений вважає, що саме ця величина також здатна визначити, наскільки планета придатна для життя.

Пори року на Землі

Коли планета має ідеальне вирівнювання між віссю, за якою вона обертається, і віссю обертання, кількість сонячного світла, яку вона отримує, фіксована під час її обертання навколо Сонця. Самі сезони виникають через відмінності в тому, скільки сонячного світла досягає поверхні планети. Простими словами, на ідеально вирівняній планеті просто не буде пір року. Однак Земля не є такою — наша планета не ідеально вирівняна по своїй осі.

Саме цей невеликий нахил у 23 градуси від вертикалі Землі фактично відповідальний за зміну сезонів на нашій планеті. У результаті Північна півкуля відчуває інтенсивне сонячне світло влітку, коли Сонце розташовується безпосередньо над Північною півкулею. У міру обертання Землі навколо Сонця, кількість сонячного світла, одержуваного Північною півкулею, поступово зменшується в міру того, як Північна півкуля відхиляється від Сонця. У цей момент настає зима.

Як зміни нахилу впливають на пори року?

За словами Лі, низький нахил означає, що вісь обертання збігається з орієнтацією планети, коли вона обертається навколо Сонця, що призводить до сильнішого сонячного світла на екваторі та нижчого — біля полюса. Саме так відбувається на Землі.

Однак великий нахил, коли вісь обертання планети спрямована до Сонця або від нього, призводить до появи надзвичайно гарячих або холодних полюсів. При цьому екватор стає холодним, оскільки сонячні промені не досягають його цілий рік. Усе це призведе до різкої зміни пір року у високих широтах і низьких температур на екваторі.

Якщо нахил планети перевищить 54 градуси, екватор планети покриється льодом, а полюс стане теплим. За словами Лі, це називається зворотною зональністю, і протилежно тому, що відбувається на Землі. Астрофізик також вважає, що різка і сильна зміна кута нахилу може фактично перетворити планету на снігову грудку, вкриту льодом.

Спін-орбітальні резонанси

Більшість планет не є єдиними у своїх сонячних системах, а тому їхні планетарні брати та сестри можуть порушувати орбіту одна одної, що може призвести до змін форми їхніх орбіт та їхнього нахилу.

За словами Лі, планети на орбіті можна порівняти з дзиґами, що обертаються на даху автомобіля, який трясеться по дорозі. При цьому авто в цьому випадку являє собою орбітальну площину. Коли швидкість обертання дзиґ збігається з частотою, з якою трясеться "автомобіль", відбувається те, що називається спін-орбітальним резонансом.

Спін-орбітальні резонанси можуть спричиняти такі зміни нахилу, коли планета коливається навколо своєї осі. Наприклад, Марс коливається навколо своєї осі більше, ніж Земля, при цьому вони мають приблизно однаковий кут нахилу. За словами Лі, це пояснюється обертанням Місяця навколо Землі.

Річ у тім, що Земля і Марс мають однакову частоту прецесії обертання, яка відповідає орбітальним коливанням, однак у нашої планети є масивний супутник, який допомагає притягувати вісь обертання Землі, тим самим змушуючи її прецесувати швидше. Простими словами, саме Місяць стабілізує нахил Землі, і тому наша планета не коливається навколо своєї осі настільки ж сильно, як Марс.

Сезони на інших планетах

За останні кілька десятиліть ученим вдалося відкрити тисячі екзопланет або планет за межами нашої Сонячної системи. У своєму дослідженні Лі з командою хотіли зрозуміти, наскільки населені ці планети і чи є у них різкий нахил або супутники, що допомагають їм стабілізуватися.

Під час дослідження вчені вивчили Kepler-186f — першу виявлену планету розміром із Землю, що перебуває в населеній зоні. Вчені виявили, що інші планети чинять на її орбіту і рух лише слабкий вплив.

Результати дослідження показують, що Kepler-186f має фіксований нахил, як і Земля. Навіть без великого місяця на ній немає різко мінливих або непередбачуваних пір року, як на Марсі. У майбутньому вчені планують продовжити дослідження, щоб зрозуміти, який вигляд мають пори року на інших планетах у Всесвіті.

Раніше Фокус писав про те, як змінюються сезони на планеті, де рік триває всього 3 дні.