3 января 2026 года Земля пройдёт перигелий — ближайшую к Солнцу точку орбиты. Произойдёт это примерно в 17:00 по всемирному времени (UTC) или около 20:00 по московскому времени. Никакой «вспышки тепла» мы, конечно, не почувствуем, но само событие — хороший повод освежить школьные знания или, по крайней мере, задуматься: почему, собственно, зимой у нас холодно, хотя в это время мы ближе к Солнцу, чем летом?
Что такое перигелий?
В переводе с греческого слово «пери» означает «близко», а «гелиос» — Солнце. Расстояние от Земли до Солнца постоянно изменяется. Происходит это потому, что орбита Земли представляет собой не строгую окружность, а слегка вытянутый эллипс. Соответственно, на этой орбите можно отметить две точки: в одной Земля находится на максимальном расстоянии от звезды, а в другой расстояние от Земли до Солнца минимально.
Первая точка называется афелий. Вторая — перигелий. Именно ближайшую к Солнцу точку орбиты, перигелий, проходит Земля 3 января 2026 года.
Основные точки орбиты Земли. На этом рисунке орбита намеренно вытянута гораздо сильнее, чем на самом деле, для наглядности.
Википедия
В перигелии Солнце больше и светит ярче?
Вопрос, который в середине зимы неловко задавать: действительно ли в январе Солнце больше на небе и даёт Земле больше тепла, чем в июле? Да, вблизи перигелия, то есть в начале января, Солнце действительно выглядит чуть больше на небе и светит немного ярче, чем летом, когда Земля находится вблизи точки афелия.
Другое дело, что заметить изменение размеров Солнца в течение года невооружённым глазом совершенно невозможно. (Да и не следует смотреть на Солнце без средств защиты!) Почему?
Почему изменение размеров Солнца незаметно?
Хотя орбита Земли — эллипс, на самом деле она мало отличима от окружности. 3 января 2026 года расстояние от Земли до Солнца составит около 147,1 миллиона километров (≈ 0,983 астрономической единицы). В афелии же (начало июля) расстояние будет равно примерно 152,1 миллиона километров. То есть разница между максимальным и минимальным расстояниями составляет около 5 миллионов километров.
Выглядит внушительно. В конце концов, расстояние до Луны составляет в среднем только 384 тысячи километров — в 13 раз меньше! Но по меркам Солнечной системы эта величина небольшая. По сравнению со средним расстоянием от Земли до Солнца отклонение не превышает 3%.
Конечно, изменение размеров нашего дневного светила на 3% невозможно заметить невооружённым глазом. Но если сравнить две фотографии Солнца, сделанные в моменты перигелия и афелия, то разница в размерах станет очевидной.
Солнце в афелии и перигелии. Сравнительные размеры Солнца в точках афелия и перигелия земной орбиты можно получить, сфотографировав наше дневное светило с интервалом в полгода. На этом изображении представлены снимки, сделанные 2 января и 5 июля 2005 года в Афинах, Греция. Разница в угловых размерах составляет чуть больше 1 минуты дуги.
Насколько сильнее греет Солнце в перигелии?
Чтобы выяснить, насколько больше света получает Земля от Солнца в январе, чем в июле, вспомним, что плотность излучения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. В афелии Земля примерно в rаф/rпер = 152,1/147,1 ≈ 1,034 раза дальше, чем в перигелии. Тогда отношение потоков света составит Iпер/Iаф = (rаф/rпер)² ≈ 1,07.
Получается, что в январе Земля получает на 7 % больше солнечной энергии, чем в июле. Кажется, это довольно ощутимая разница.
Почему зимой холодно, хотя мы ближе к Солнцу?
Довольно распространено мнение, будто лето наступает, когда Земля находится близко от Солнца, а зима — когда Земля удаляется от звезды. Как мы уже убедились выше, это мнение ошибочно. Тем более, что в январе зима только в Северном полушарии Земли. В Южном полушарии сейчас лето!
С чем тогда связана смена времён года?
Ключевой фактор — наклон земной оси. Наша планета вращается вокруг своей оси не «прямо», а «наклонившись» по отношению к орбите вокруг Солнца примерно на 23,5°. (Ось вращения при этом направлена в точку на небе, которая находится вблизи Полярной звезды. Собственно, этим Полярная звезда и знаменита.)
Наклон земной оси и времена года. При движении вокруг Солнца наклон земной оси не меняется, оставаясь направленным в одну и ту же точку пространства (примерно на Полярную звезду). Из-за этого летом Солнце освещает в основном северное полушарие Земли, а зимой — южное.
Из-за того, что ось вращения Земли наклонена к орбите, с конца марта по конец сентября Солнце освещает в среднем больше Северное полушарие нашей планеты. Солнце поднимается высоко, день длинный. С конца сентября по конец марта дела обстоят ровно наоборот: большую часть своего света Солнце дарит Южному полушарию Земли. У нас же в это время — особенно зимой! — день короток, а Солнце едва показывается над горизонтом.
Именно наклон земной оси определяет смену времён года. Изменение расстояния до Солнца в пределах нескольких процентов от среднего на картину сезонов почти не влияет.
7 % дополнительного света: куда они деваются?
Если предельно коротко — преимущественно на обогрев Южного полушария Земли. С геометрической точки зрения во время южного лета Земля действительно получает немного больше солнечной энергии, чем во время северного. Но в реальном климате эту разницу сглаживают океаны, которые занимают бо́льшую часть поверхности Южного полушария, поэтому «пережарки» там не возникает.
Благодаря воде происходит сглаживание глобального климата Земли. Поглощая солнечную энергию, океаны перераспределяют тепло между полушариями, аккумулируя тёплые и холодные течения.
Зато есть другой эффект. Находясь ближе к Солнцу, Земля движется по орбите немного быстрее. Участок орбиты вблизи перигелия она проходит скорее, чем участок вблизи афелия. В сумме это приводит к тому, что своё лето Южное полушарие Земли «проскакивает» быстрее, чем Северное: лето там короче, а зима длиннее. У нас — наоборот: лето в среднем почти на неделю длиннее зимы. Отчасти поэтому февраль и оказался самым коротким месяцем в году.
А как сказываются дополнительные 7 % на нас? Ведь Солнце зимой ярче, чем летом! В общем, практически никак.
Судите сами:
Соответственно, летом в ясный день Земля в средней полосе получает около 6 кВт⋅ч/м² солнечной энергии, а зимой — примерно в 10 раз меньше, около 0,6 кВт⋅ч/м². При такой разнице прибавка освещённости в 7 % заметной роли не сыграет.
Перигелий в будущем
Сейчас Земля пересекает перигелий в начале января, через пару недель после зимнего солнцестояния. Но эта дата смещается из-за гравитационных возмущений со стороны других планет Солнечной системы и прецессии орбиты Земли. Процесс этот идёт крайне медленно и становится заметен только на масштабах столетий и тысячелетий — в течение человеческой жизни перигелий практически «стоит на месте».
Что для любителей астрономии, то день перигелия — это просто дата в календаре. Искушённые фотографы могут попробовать запечатлеть Солнце в этот день, чтобы сравнить с фотографией нашего дневного светила через месяц. Но сделать это не так просто. Серьёзной помехой может оказаться не только облачность, но и низкое положение Солнца над горизонтом.
