Введение

Самая холодная из четырех умеренных сезонов

Зима – самый холодный и темный сезон года в полярных и умеренных климатических зонах. Она наступает после осени и перед весной. Сезоны вызываются наклоном земной оси; зима наступает, когда полушарие обращено от Солнца. Различные культуры определяют разные даты как начало зимы, а некоторые используют определение, основанное на погодных условиях. Когда в Северном полушарии зима, в Южном полушарии лето, и наоборот. Зимой обычно выпадают осадки, которые, в зависимости от климата региона, преимущественно представлены дождем или снегом. Момент зимнего солнцестояния характеризуется наиболее отрицательным углом возвышения Солнца над Северным или Южным полюсом, то есть Солнце находится в самой низкой точке относительно горизонта, отсчитываемой от полюса. В день зимнего солнцестояния наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь, при этом продолжительность дня увеличивается, а продолжительность ночи уменьшается по мере продвижения сезона после солнцестояния. Даты самого раннего заката и самого позднего восхода солнца за пределами полярных областей отличаются от даты зимнего солнцестояния и зависят от широты. Это различие обусловлено изменением продолжительности солнечного дня в течение года, вызванным эллиптической орбитой Земли (см. самый ранний и самый поздний восход и закат солнца).

Этимология

Английское слово "winter" происходит от протогерманского существительного *wintru, происхождение которого неясно. Существует несколько гипотез, наиболее распространенная из которых связывает его с протоиндоевропейским корнем *wed, означающим 'вода', или с его вариантом, содержащим носовой инфикс *wend.

Причина

Наклон оси Земли относительно плоскости ее орбиты играет большую роль в формировании погоды. Земля наклонена под углом 23,44° к плоскости своей орбиты, из-за чего разные широты поочередно оказываются обращенными прямо к Солнцу по мере движения Земли по орбите. Эта вариация и является причиной смены сезонов. Когда в Северном полушарии зима, Южное полушарие обращено к Солнцу более прямо и, следовательно, испытывает более высокие температуры, чем Северное. И наоборот, зима в Южном полушарии наступает, когда Северное полушарие наклонено к Солнцу сильнее. С точки зрения наблюдателя на Земле, зимнее Солнце имеет меньшую максимальную высоту над горизонтом, чем летнее. Зимой в любом полушарии, из-за меньшей высоты Солнца, солнечные лучи падают на Землю под углом. Таким образом, на единицу площади поверхности приходится меньшее количество солнечной радиации. Кроме того, свету приходится проходить большее расстояние через атмосферу, что позволяет ей рассеивать больше тепла. По сравнению с этими эффектами, влияние изменения расстояния от Земли до Солнца (из-за эллиптической орбиты Земли) незначительно. Проявление метеорологической зимы (отрицательные температуры) в северных, подверженных снегопадам широтах сильно варьируется в зависимости от высоты над уровнем моря, близости к морским ветрам и количества осадков. Например, в Канаде (стране с холодными зимами) Виннипег, расположенный на Великих равнинах (вдали от океана), имеет среднюю январскую температуру 11,3 °C (12 °F) днем и -21,4 °C (-7 °F) ночью. Для сравнения, Ванкувер, на западном побережье (под влиянием смягчающих тихоокеанских ветров), имеет среднюю январскую температуру -1,4 °C (35 °F) ночью, с дневными температурами выше нуля, достигающими 6,9 °C (44 °F). Оба города находятся на 49° северной широты и в одной западной части континента. Аналогичный, но менее выраженный эффект наблюдается в Европе: несмотря на свою северную широту, на Британских островах нет ни одной метеостанции, расположенной не в горах, где средняя температура в январе опускалась бы ниже нуля.

Метеорологические расчеты

Метеорологический сезон – это метод определения зимнего периода, используемый метеорологами на основе устойчивых погодных закономерностей для целей учета и статистики, поэтому начало метеорологической зимы меняется в зависимости от широты. Метеорологи обычно определяют зиму как три календарных месяца с самыми низкими средними температурами. В Северном полушарии это декабрь, январь и февраль, а в Южном – июнь, июль и август. Самые низкие средние температуры сезона обычно наблюдаются в январе или феврале в Северном полушарии и в июне, июле или августе в Южном. Зимой преобладают ночные часы, а в некоторых регионах наблюдается наибольшее количество осадков, а также продолжительная влажность из-за постоянного снежного покрова или высоких объемов осадков в сочетании с низкими температурами, препятствующими испарению. Зимой часто возникают метели, вызывающие задержки в транспортном сообщении. Алмазная пыль, также известная как ледяные иглы или ледяные кристаллы, образуется при температурах, близких к -40 °C, в результате смешения воздуха с немного повышенной влажностью, опускающегося сверху, с более холодным приземным воздухом. Она состоит из простых гексагональных кристаллов льда. Шведский метеорологический институт (SMHI) определяет термическую зиму как период, когда среднесуточная температура остается ниже 0 °C в течение пяти последовательных дней. По данным SMHI, зима в Скандинавии наиболее выражена, когда атлантические циклоны проходят по более южным и северным траекториям, освобождая путь для антициклонов и низких температур. В результате самый холодный январь за всю историю наблюдений в Стокгольме, в 1987 году, оказался также самым солнечным. Накопление снега и льда обычно связано с зимой в Северном полушарии из-за обширных суши. В Южном полушарии более выраженный морской климат и относительное отсутствие суши к югу от 40° южной широты делают зимы более мягкими, поэтому снег и лед менее распространены в населенных районах Южного полушария. В этом регионе снег ежегодно выпадает в горных районах, таких как Анды, Большой Водораздельный хребет в Австралии и горы Новой Зеландии, а также в южной части Патагонии в Аргентине. В Антарктиде снег выпадает круглый год.

Астрономические и другие календарные расчеты

В Северном полушарии некоторые специалисты определяют период зимы на основе астрономических фиксированных точек (то есть, исключительно по положению Земли на орбите вокруг Солнца), независимо от погодных условий. В одной из версий этого определения зима начинается в день зимнего солнцестояния и заканчивается в день весеннего равноденствия. Эти даты несколько позже, чем те, что используются для определения начала и конца метеорологической зимы, которая обычно считается охватывающей весь декабрь, январь и февраль в Северном полушарии и июнь, июль и август в Южном. Астрономически, день зимнего солнцестояния – день с наименьшим количеством светового дня в году – должен приходиться на середину сезона, однако сезонный лаг означает, что самый холодный период обычно наступает через несколько недель после солнцестояния. В некоторых культурах сезон считается начинающимся в день солнцестояния и заканчивающимся следующим равноденствием. В Северном полушарии, в зависимости от года, это соответствует периоду между 20, 21 или 22 декабря и 19, 20 или 21 марта. Во многих странах Южного полушария, включая Австралию, Новую Зеландию и Южную Африку, зима начинается 1 июня и заканчивается 31 августа. В кельтских странах, таких как Ирландия (используя ирландский календарь) и Скандинавия, зимнее солнцестояние традиционно считается серединой зимы, а зимний сезон начинается 1 ноября, в День всех святых, или Самайн. Зима заканчивается, а весна начинается в Имболк, или Канделемас, который приходится на 1 или 2 февраля. В китайской астрономии и других восточноазиатских календарях зима начинается 7 ноября или около этой даты, в Лидун, и заканчивается с приходом весны 3 или 4 февраля, в Личунь. Ученый поздней Римской республики Марк Теренций Варрон определял зиму как период, продолжающийся с четвертого дня до Ид ноября (10 ноября) до восьмого дня до Ид февраля (6 февраля). Эта система времен года основана исключительно на продолжительности дня. Трехмесячный период самых коротких дней и наименьшего солнечного излучения приходится на ноябрь, декабрь и январь в Северном полушарии и на май, июнь и июль в Южном полушарии. Многие страны континентальной Европы традиционно признавали Мартинмас, или День святого Мартина (11 ноября), как первый календарный день зимы. Этот день приходится на середину между датами старого юлианского равноденствия и солнцестояния. Кроме того, День святого Валентина (14 февраля) в некоторых странах считается предвестником первых весенних обрядов, таких как цветение. Трехмесячный период, связанный с самыми низкими средними температурами, обычно начинается в конце ноября или начале декабря в Северном полушарии и длится до конца февраля или начала марта. Эта "термологическая зима" наступает раньше, чем определение, основанное на солнцестоянии, но позже, чем определение, основанное на продолжительности светового дня (кельтское или китайское). В зависимости от сезонного лага этот период может варьироваться в разных климатических регионах. Поскольку почти все определения, применимые к Северному полушарию, охватывают 31 декабря и 1 января, сезон разделяется между годами, как и лето в Южном полушарии. Каждый календарный год включает в себя части двух зим. Это создает неоднозначность при отнесении зимы к конкретному году, например, "Зима 2018". Решения этой проблемы включают указание обоих лет, например, "Зима 18/19", или выбор года начала сезона или года, на который приходится большинство дней сезона, что является более поздним годом для большинства определений.

Исключительно холодно .

1683–1684 год, "Великий Мороз", когда Темза, на которой проводились морозовые ярмарки, замерзла до Лондонского моста и оставалась замерзшей около двух месяцев. Толщина льда в Лондоне составляла примерно , а в Сомерсете – . Море замерзло на расстоянии до 2 миль (3 км) от побережья южной части Северного моря, что вызвало серьезные проблемы для судоходства и сделало невозможным использование многих портов. 1739–1740 годы – одна из самых суровых зим в истории Великобритании. Темза оставалась скованной льдом около 8 недель. Ирландский голод 1740–1741 годов унес жизни не менее 300 000 человек. 1816 год стал "Годом без лета" в Северном полушарии. Необычная прохлада зимы 1815–1816 годов и последовавшего за ней лета была вызвана в основном извержением вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года. Вторичные эффекты имели место в результате неизвестного извержения или извержений около 1810 года, а также нескольких небольших извержений по всему миру в период с 1812 по 1814 год. Кумулятивный эффект был глобальным, но особенно сильным в восточных Соединенных Штатах, Атлантической Канаде и Северной Европе. В мае в Новой Англии образовались заморозки, уничтожившие многие недавно посаженные посевы, и лето так и не наступило. В июне в Нью-Йорке и штате Мэн выпал снег, а в озерах и реках образовался лед в июле и августе. В Великобритании снежные заносы сохранялись на холмах до конца июля, а Темза замерзла в сентябре. В большинстве стран Северного полушария сельскохозяйственные культуры погибли, а скот умер, что привело к нехватке продовольствия и самому страшному голоду XIX века. 1887–1888 годы: на Верхнем Среднем Западе были зафиксированы рекордно низкие температуры, сильные снегопады по всему миру и необычные штормы, включая Школьную метель 1888 года (на Среднем Западе в январе) и Великую метель 1888 года (в восточной части США и Канаде в марте). В Европе аномально холодными были зимы начала 1947 года, февраля 1956 года, 1962–1963 годов, 1981–1982 годов и 2009–2010 годов. Зима 1946–1947 годов в Великобритании началась относительно нормально, но стала одной из самых снежных зим в истории Великобритании, с почти непрерывным снегопадом с конца января по март. В Южной Америке зима 1975 года была одной из самых суровых, с рекордным снегопадом при 25° южной широты в городах, расположенных на небольшой высоте, и температурой до −17 °C в некоторых районах южной Бразилии. Зима 2013–2014 годов и вторая половина февраля 2015 года в восточной части Соединенных Штатов и Канады были аномально холодными.

Исторически значимые

1310–1330: Много суровых зим и холодных, влажных лет в Европе, первое явное проявление непредсказуемой погоды Малого ледникового периода, который продолжался несколько веков (примерно с 1300 по 1900 год). Постоянно холодная, влажная погода вызвала большие трудности, была основной причиной Великого голода 1315–1317 годов и сильно способствовала ослаблению иммунитета и недоеданию, предшествовавшим Черной смерти (1348–1350). 1600–1602: Чрезвычайно холодные зимы в Швейцарии и Балтийском регионе после извержения вулкана Уайнапутина в Перу в 1600 году. 1607–1608: В Северной Америке лед сохранялся на озере Верхнем до июня. Жители Лондона провели свою первую ярмарку на замерзшей реке Темзе. 1622: В Турции замерз Золотой Рог и южная часть Босфора. 1690-е: Чрезвычайно холодные, снежные и суровые зимы. Лед окружал Исландию на многие километры во всех направлениях. 1779–1780: Самая холодная зима в Шотландии за всю историю наблюдений, и лед окружал Исландию во всех направлениях (как в 1690-х годах). В Соединенных Штатах пятинедельный период рекордно низких температур достиг минимума в Хартфорде, штат Коннектикут, и в Нью-Йорке. Река Гудзон и нью-йоркская гавань замерзли. 1783–1786: Темза частично замерзла, и снег лежал на земле несколько месяцев. В феврале 1784 года корабль «Северная Каролина» замерз в Чесапикском заливе. 1794–1795: Суровая зима, с самым холодным январем в Великобритании и самой низкой температурой, когда-либо зарегистрированной в Лондоне: 25 января. Холод начался в канун Рождества и продолжался до конца марта, с редкими кратковременными потеплениями. Реки Северн и Темза замерзли, и снова начались ярмарки морозов. Французская армия попыталась вторгнуться в Нидерланды через замерзшие реки, а голландский флот застрял в гавани. Зимой преобладали восточные ветры (из Сибири). 1813–1814: Сильные морозы, последнее замерзание Темзы и последняя ярмарка морозов. (Удаление старого Лондонского моста и изменения русла реки сделали замерзания менее вероятными.) 1883–1888: Понижение температуры по всему миру, включая серию аномально холодных и суровых зим на Верхнем Среднем Западе, связанных с извержением Кракатау в августе 1883 года. В Великобритании снег был зарегистрирован в октябре и в июле в течение этого периода. 1976–1977: Одна из самых холодных зим в США за последние десятилетия. 1985: Арктическое вторжение в США, вызванное смещением полярного вихря, в результате чего было побито множество рекордов холодной температуры. 2002–2003 год был необычно холодной зимой на севере и востоке США. 2010–2011: Продолжительные сильные морозы на всей восточной половине США с декабря и далее, с небольшим или полным отсутствием потеплений в середине зимы, и с прохладной погодой, продолжающейся весной. Сильными факторами были явление Ла-Нинья и отрицательные арктические осцилляции. Обильные и продолжительные осадки способствовали почти постоянному снежному покрову на северо-востоке США, который, наконец, отступил в начале мая. 2011 год был одним из самых холодных за всю историю наблюдений в Новой Зеландии, снег уровня моря выпал в Веллингтоне в июле впервые за 35 лет, а в августе произошел гораздо более сильный снежный шторм, продолжавшийся три дня подряд.

Влияние на человека

Люди чувствительны к зимнему холоду, который снижает способность организма поддерживать как внутреннее, так и поверхностное тепло тела. Скольжение на обледенелых поверхностях – частая причина зимних травм. Другие травмы, вызванные холодом, включают:

Переохлаждение – озноб, приводящий к неловким движениям и смерти.
Обморожение – замерзание кожи, приводящее к потере чувствительности и повреждению тканей.
Траншейная стопа – онемение, приводящее к повреждению тканей и гангрене.
Холодовые язвы – повреждение капилляров в пальцах рук и ног может привести к более серьезным повреждениям от холода.
Уровень заболеваемости гриппом, COVID-19 и другими респираторными заболеваниями также возрастает зимой.