четверг, 4 июня 2015 г.

Почему есть лето и зима? (Почему летом жарко, а зимой - холодно?)

(краткий правильный ответ: потому что земная ось наклонена, и поэтому на одно из полушарий попадает гораздо больше света, чем на другое, и они плавно меняются местами через полгода)


Как-то раз мне задали этот вопрос на собеседовании (на программиста).
Несмотря на то, что учился на физфаке МГУ, ответа я не знал.
Так и сказал: "ммм... не знаю". Все ещё удивились, типа, никто до меня так не отвечал.
Вроде меня туда не взяли, или не писали потом, хз, давным-давно это было.

Пришёл домой, начал гуглить, изучать, и открыл для себя ответ на этот с виду простой, а на деле - просто замечательный и гениальный по своей простоте вопрос.




Выяснилось, что им можно весело тестировать людей: наблюдать за тем, как человек будет себя вести, когда задашь ему этот вопрос, причём на публике, чтобы остальные слышали, но не имели возможности вмешиваться.

Давно известно, что логика не работает у человека: каждый лишь подгоняет и тасует факты так, чтобы на выходе состряпать те ответы, решения и выводы, которые лучше всего подойдут ему самому, и не будут вызывать у него когнитивных диссонансов о том, что он не прав, что он плохой, что он слаб, что он ошибся, что его обманули, что он заблуждался, и тому подобное.
И убедительность речи окружающие воспринимают почти полностью на эмоциях, а не на фактах: без разницы, какую ахинею будет нести выступающий, если при этом он будет смотреться адекватным и "респектабельным", желательно с ворохом санов типа "Академик Такой-то Академии" или "Заслуженный Министр Того-то", и если будет казаться "уверенным в своих словах", и говорить в стиле "я принёс вам истину, уверуйте", если будет говорить напористо, и затмевать своей харизмой оппонентов, нейтрализуя их контраргументы всем известными риторическими приёмчиками и трюками типа аллегории, гиперболизации, перевода темы, перехода на личности, и тому подобными - тысячи их.

Итак, задаёшь человеку, такой, вопрос: "Василий, а вот как ты думаешь, почему есть лето и зима?".
Сначала человек обычно полностью уверен, что он знает ответ на этот вопрос, и начинает отвечать: "Ну как?! Что значит почему?! Это все знают: конечно же потому что ось Земли наклонена!".

В принципе, в этом ответе уже есть вся соль - слова "это все знают".
Тут работает классическая система школьной дрессировки: Маша "знает" ответ на вопрос, Маша получает пятёрку. На самом деле школа - это такой же религиозный зомбирующий институт, как и какая-нибудь церковно-приходская духовная семинария в средних веках.
Человек просто не так воспринимает вопрос.
Вместо "А знаешь, почему Что-то Такое-то?" он слышит "А вот не знаешь, как там нам обычно говорят, почему Что-то Такое-то?".
То есть, за реальное положение вещей человек принимает ту виртуальную реальность, которую ему навязало общество, и при этом свято в неё верит, и любое сомнение в ней автоматически (общество выработало этот рефлекс) считает ересью.
Очень смешно со стороны выглядит, например, когда у человека в голове полно заблуждений, которые он не ставит под сомнение, и свято в них верит, а когда попытаешься ему объяснить что-нибудь выходящее за рамки, или что-нибудь, оспаривающее его убеждения, то человек, в особо запущенных случаях, сразу начинает требовать "фактов", и не хочет ни слушать, ни тем более верить. Недаром говорят, что самый лучший раб - это тот, который полностью уверен в том, что он не является рабом. А если человек при этом попадётся невысоким в уровне развития (есть и такие люди, посмотрите хотя бы на сегодняшнюю сумасшедшую фашистскую Украину), то он и вовсе начнёт нападать на вас, давить, агрессивно и ревностно защищая собственную виртуальную реальность от уничтожения. Для аналогии, представьте себе раба, который уверен в том, что он свободен, и при этом ещё ревностно защищает своего хозяина-поработителя.
Это, конечно, не вина человека: люди так устроены, это их природа, и ничего постыдного в этом нету. И никто от такого не застрахован.

Возвращаясь к заданному вами вопросу, самое веселье начинается, когда вы отвечаете собеседнику, что он не может выстроить нормальную логическую цепочку от мантры от "наклоненной оси" до ответа на заданный вопрос, и что он, таким образом, не знает ответа на этот вопрос.
По реакции можно выносить суждения о самом человеке: поведёт ли он себя агрессивно в ответ, уйдёт ли в глухую оборону, недосягаемую для логики, и т.п. В особо сложных и редких случаях, после раскрытия вами правильного ответа, человек настолько боится быть неправым, что идёт на самообман, и уверяет как вас, так и самого себя, что он так с самого начала и говорил.
Страх ошибки запрограммирован в природе человека в качестве защиты, необходимой на ранних этапах развития сознания, но при этом он также является одним из основных факторов, сдерживающих развитие человека после прохождения начального этапа развития.

По поводу ответа на сам вопрос...
По интуиции, конечно, можно предположить (и принять на веру ту лапшу, которую всем где-то вешают на уши), что потому что один полюс из-за наклона Земли всегда находится дальше от Солнца, чем другой, и потому в одном полушарии лето, а в другом - зима.
И некоторые люди уверены, что именно это удаление и есть причина зимы и лета.На самом же деле, такое небольшое удаление одного полюса по сравнению с другим не способно обеспечить разности температур (и если вдруг такая разница есть, то она пренебрежительно мала).

Всё дело в том, что то полушарие, которое наклонено вовне, получает один и тот же свет, только под более скользкими углами к поверхности, а то полушарие, которое наклонено внутрь, получает свет под углами, более отвесными к поверхности Земли.
Поэтому на одну единицу площади земной поверхности в холодном полушарии приходится меньшее количество падающих солнечных лучей, чем на такую же единицу площади земной поверхности в жарком полушарии: например, на картинке ниже наглядно видно, что "синяя" часть света, которая приходится на холодное полушарие, почти в два раза меньше "жёлтой" части света, которая приходится на жаркое полушарие - именно поэтому (и ни почему другому) в жарком полушарии в это время года жарко, а в холодном в это время года - холодно.

Если вам знакомо понятие "телесного угла" (тот же геометрический двумерный угол, только расширенный на понятие трёхмерного пространства - получается такой как бы конус)


, то я скажу вам так: одна и та же единица площади земной поверхности получает меньшую долю света (а, значит, и меньше тепла) в холодном полушарии, потому что там телесный угол от солнца к этой единице поверхности будет меньше; и наоборот, одна и та же единица площади земной поверхности получает бОльшую долю света (а, значит, и больше тепла) в жарком полушарии, потому что там телесный угол от солнца к этой единице поверхности будет больше.

Если среди вас есть астрономы, которым нужны математические формулы, то вы можете их найти на этой странице: в разделе "интенсивность" сразу даётся формула, связывающая интенсивность излучения и телесный угол к площадке. Вот вам формула, для придания моей речи напыщенности и официозности, и для повышения "убедительности" моих рассуждений


Поскольку интенсивность солнечного света одинакова в любой точке пространства (это по определению такое свойство у интенсивности излучения звезды в астрономии), то энергия, передаваемая солнечным светом к поверхности Земли, зависит только лишь от телесного угла от Солнца к единичной площадке поверхности Земли: чем больше телесный угол, тем больше энергии он в себе вмещает.

Для опровержения заблуждения о том, что зима и лето есть, потому что одно полушарие из-за наклона получается чуть дальше другого, можете придумать какие-нибудь наглядные и очевидные опровержения в стиле "парадоксов".

Например, какова орбита Земли вокруг Солнца? Ваш собеседник, конечно же, ответит, что, естественно, эллипсоидная. И нарисует на бумаге эллипс, такой вытянутый. Где же находится Солнце внутри этого эллипса? Ваш собеседник, вероятно, скажет, что в центре (интуитивный ответ, так в детских книжках нам всем рисовали). Переспросите, точно ли оно находится именно там. Если он уверен, то заметьте, что, вообще-то, не в центре, а в одном из фокусов эллипса. Если эллипс нарисован сильно вытянутым, то Солнце будет сильно смещено в одну из сторон. Ок, если орбита Земли - это нарисованный вытянутый эллипс, и малая разница в расстояниях до каждого полушария из-за наклона оси вращения Земли так сильно влияла бы на температуру, то почему, когда мы проходим те две точки эллипса, которые ближе всего к Солнцу, всё живое на Земле не сгорает?

На самом деле, технически ваш собеседник обронил верную фразу: технически это приближённо эллипс. Хотя на самом деле я бы сказал, что от круга вы его вряд ли отличите, потому что эксцентриситет этого эллипса 0,0167, и наибольший его диаметр составляет 149,60 миллионов километров, а наименьший - 149,58 миллионов километров, то есть разница диаметров - всего около 20 тысяч километров, то есть чуть больше одной десятой процента.


Солнце находится в одном из фокусов этого как-бы-эллипса, и поэтому немного смещено в одну сторону.
(на картинке ниже эллипс, видимо, для драматичности, неестественно вытянут по ширине - не забывайте, что на самом деле орбита Земли на глаз неотличима от круга)


Если теперь вернуться к вопросу, заданному вами вашему собеседнику, о том, почему в точках эллипса, которые наиболее близки к Солнцу, всё не сгорело, то можно сказать, что мы теперь знаем, что орбита Земли - это на самом деле фактически круг, и эти точки ближе остальных к Солнцу лишь на 10 000 километров, что примерно равно диаметру Земли, и поэтому не столь драматично. Ок, у меня есть ещё пара парадоксов в рукаве...

Теперь можно прикопаться к разнице расстояний от Солнца до Земли летом и зимой (см. картинку). Спросите вашего собеседника, что если его теория верна, то почему в июле, то есть когда в нашем полушарии лето, Земля находится дальше от Солнца, а в январе, когда у нас зима, Земля, наоборот, находится ближе к Солнцу?

Далее, если посчитать: 152 100 000 км - 147 300 000 км =~ 5 000 000 км. Пять миллионов километров - такова разница расстояний от Земли до Солнца летом и зимой. Если ваш собеседник утверждает, что та мизерная разность расстояний, даваемая наклоном Земной оси, влияет как-то на температуру, то давайте посчитаем её - она будет уж точно не больше диаметра Земли, который равен 12 742 км. Теперь сравните расстояние в десять тысяч километров, которое якобы создаёт зиму и лето, и расстояние в пять миллионов километров, которое, в таком случае, заморозило бы всё в вечную мерзлоту или спалило бы всё живое. Десять тысяч километров и пять миллионов километров. Миллионов, Карл!


И ещё один, последний, примеченный мною факт из серии опровержений этой лжетеории, в которую все свято верят: если действительно только лишь расстояние играло бы роль, то в таком случае один из полюсов раз в полгода полностью таял бы, и там образовывался бы оазис.

Вот ещё какая-то ссылка, из энциклопедии для детей.

2 комментария:

  1. Казалось бы, каким образом можно приплести Украину к вопросу по астрономии, но лишнехромосомным это не составит труда. Интересно, что С 2008 по 2017 годы астрономия не преподавалась в школах России в виде отдельного предмета. Согласно опросам ВЦИОМ в 2007 году 29 % россиян считали, что не Земля вращается вокруг Солнца, а наоборот — Солнце вращается вокруг Земли, а в 2011 году уже 33 % россиян придерживались этой точки зрения. Лучше по ватотелевизору расскажите своим гражданам о науке! А то только про Украину травите.

    ОтветитьУдалить