Study this in the app →

English · हिन्दी · తెలుగు · தமிழ் · മലയാളം · मराठी · ಕನ್ನಡ

The Earth in the solar system: shape, motions and seasons

മലയാളത്തിൽ വിശദീകരണം

The Earth: its place, motions and interior · Part 1 / 3 · Fact-checked on · how we check

Written with AI from the sources listed at the bottom of this page, then fact-checked by a separate AI.

The solar system and the IAU's 2006 definition of a planet, the Earth's shape and size, rotation and revolution, perihelion and aphelion, the tilt of the axis and the seasons, solstices and equinoxes, and how day length changes with latitude.

Each idea is explained first in Malayalam (മലയാളം), ending with the English and Hindi exam terms, followed by the same point in exam English. UPSC Prelims is in English or Hindi, so understand it in Malayalam and revise it in English.

ഭൂമിശാസ്ത്രം തുടങ്ങുന്നത് നമ്മുടെ ഭൂമിയിൽ നിന്നുതന്നെ: സൗരയൂഥത്തിൽ ഭൂമി എവിടെ, എങ്ങനെ ചലിക്കുന്നു. ഭൂമി സൂര്യനോട് എപ്പോൾ ഏറ്റവും അടുത്താണ്, രണ്ട് അർധഗോളങ്ങളിലും ഋതുക്കൾ എന്തുകൊണ്ട് വിപരീതമാണ്, ജൂണിൽ വിദൂര വടക്ക് ആഴ്ചകളോളം സൂര്യൻ എന്തുകൊണ്ട് അസ്തമിക്കുന്നില്ല — ഇവയൊക്കെ ഈ ഭാഗത്തിൽ. ആദ്യം ഭൂമിയുടെ ആകൃതിയും വലുപ്പവും; പിന്നെ ഭ്രമണവും പരിക്രമണവും; ഒടുവിൽ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ചരിവ് പകലും രാത്രിയും ഋതുക്കളും എങ്ങനെ ഉണ്ടാക്കുന്നു എന്ന്. രണ്ടാം ഭാഗത്തിൽ അക്ഷാംശ-രേഖാംശങ്ങളും സമയവും; മൂന്നാം ഭാഗത്തിൽ ഭൂമിയുടെ ഉള്ളിലെ പാളികളും ശിലകളും. (→ English: solar system, rotation, revolution · हिन्दी: सौर मंडल, घूर्णन, परिक्रमण)

In exam EnglishPhysical geography starts with the planet itself: where the Earth sits in space and how it moves. These basics look easy, yet Prelims questions keep returning to them: when the Earth is closest to the Sun, why the seasons are reversed in the two hemispheres, or why in June the Sun does not set for weeks in the far north. This part places the Earth in the solar system and describes its shape and size. It then explains the Earth's two motions, rotation and revolution, and how the tilt of its axis turns them into day and night, the seasons, the solstices and the equinoxes. Part 2 builds on these motions to draw the grid of latitude and longitude and to work out time, and Part 3 goes below the surface to the Earth's layers and its rocks.

സൂര്യനും അതിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണത്താൽ ചുറ്റും കറങ്ങുന്ന ഗ്രഹങ്ങൾ, ഉപഗ്രഹങ്ങൾ, ഛിന്നഗ്രഹങ്ങൾ, വാൽനക്ഷത്രങ്ങൾ എല്ലാം ചേർന്നതാണ് സൗരയൂഥം — കൂട്ടുകുടുംബത്തിൽ കാരണവരുടെ ചുറ്റും എല്ലാവരും ഉള്ളതുപോലെ. ആദ്യത്തെ നാലു ഗ്രഹങ്ങൾ ചെറുതും പാറ നിറഞ്ഞതും; പുറത്തെ നാലെണ്ണം വാതകങ്ങൾ നിറഞ്ഞ ഭീമന്മാർ. 2006-ൽ അന്താരാഷ്ട്ര ജ്യോതിശാസ്ത്ര സംഘടന ഗ്രഹത്തിന് മൂന്നു നിബന്ധനകൾ വെച്ചു: സൂര്യനെ ചുറ്റണം, ഉരുണ്ടിരിക്കണം, സ്വന്തം പാത വൃത്തിയാക്കിയിരിക്കണം. പ്ലൂട്ടോ മൂന്നാമത്തേതിൽ തോറ്റു; അതിനാൽ ഇപ്പോൾ അത് കുള്ളൻ ഗ്രഹം. ചന്ദ്രനാണ് ഭൂമിയുടെ ഏക പ്രകൃതിദത്ത ഉപഗ്രഹം. (→ English: solar system, dwarf planet · हिन्दी: सौर मंडल, बौना ग्रह)

In exam EnglishThe solar system is the Sun together with everything its gravity keeps in orbit: eight planets and their moons, dwarf planets, asteroids, comets and dust. The Sun is a star that shines by nuclear fusion, and it holds almost all of the system's mass. Counting outward, the planets are Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune. The first four are small and rocky and are called the inner or terrestrial planets; the outer four are giants built mostly of gases and ices, and a belt of asteroids between Mars and Jupiter separates the two groups. In August 2006 the International Astronomical Union laid down three tests for a planet: it must orbit the Sun, be massive enough for its own gravity to pull it into a nearly round shape, and have cleared other bodies from the neighbourhood of its orbit. Pluto passes the first two but fails the third, so it is now classed as a dwarf planet, like Ceres and Eris. The Moon is the Earth's only natural satellite.

സൂര്യനിൽ നിന്ന് മൂന്നാമത്തെ ഗ്രഹമാണ് ഭൂമി; പാറഗ്രഹങ്ങളിൽ ഏറ്റവും വലുത്. സൂര്യനിൽ നിന്നുള്ള ശരാശരി ദൂരം ഏകദേശം 15 കോടി കി.മീ.; സൂര്യപ്രകാശം ഇവിടെയെത്താൻ എട്ടു മിനിറ്റിലധികം എടുക്കും. ഭൂമി പൂർണ ഗോളമല്ല — മാവുരുള വേഗത്തിൽ കറക്കിയാൽ നടുവിൽ വീർത്ത് മുകളിലും താഴെയും പരന്നുപോകുന്നതുപോലെ. അതുകൊണ്ട് ഭൂമധ്യരേഖയിലെ ആരം ധ്രുവ ആരത്തേക്കാൾ ഏകദേശം 21 കി.മീ. കൂടുതലാണ്. ഈ ആകൃതിയെ 'ജിയോയിഡ്' എന്നു വിളിക്കുന്നു. ദ്രാവകജലവും സംരക്ഷിക്കുന്ന അന്തരീക്ഷവും ജീവന് സഹായകം; 71% ജലം കാരണം ഭൂമി നീലഗ്രഹമായി കാണുന്നു. (→ English: geoid, blue planet · हिन्दी: जियॉइड (भू-आभ), नीला ग्रह)

In exam EnglishThe Earth is the third planet from the Sun and the biggest of the four rocky ones. Its average distance from the Sun is close to 150 million km, a gap that sunlight crosses in a little over eight minutes. The Earth is not a perfect ball. Its spin has made it swell slightly around the equator and flatten at the poles, so the equatorial radius (about 6,378 km) is roughly 21 km longer than the polar radius (about 6,357 km). Geographers call this true, slightly irregular shape a geoid, which simply means 'earth-shaped'. Two features make the Earth fit for life as we know it: its distance from the Sun lets most of its water stay liquid, and its atmosphere, mostly nitrogen and oxygen, screens out harmful radiation and keeps temperatures from swinging wildly between day and night. Because oceans cover about 71 per cent of the surface, the Earth looks blue from space and is often called the blue planet.

പമ്പരം അതിന്റെ ആണിയിൽ കറങ്ങുന്നതുപോലെ ഭൂമി സ്വന്തം അച്ചുതണ്ടിൽ പടിഞ്ഞാറുനിന്ന് കിഴക്കോട്ട് കറങ്ങുന്നു — ഇതാണ് ഭ്രമണം. തീവണ്ടിയിലിരുന്നാൽ പുറത്തെ മരങ്ങൾ പിന്നോട്ടോടുന്നതായി തോന്നും; അതുപോലെ നാം കിഴക്കോട്ട് കറങ്ങുന്നതുകൊണ്ട് സൂര്യൻ കിഴക്കുദിച്ച് പടിഞ്ഞാറ് അസ്തമിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു. സൂര്യന്റെ കണക്കിൽ ഒരു കറക്കം 24 മണിക്കൂർ; വിദൂര നക്ഷത്രങ്ങളുടെ കണക്കിൽ ഏകദേശം 23 മണിക്കൂർ 56 മിനിറ്റ്. പകുതി ഭൂമിക്ക് പകൽ, പകുതിക്ക് രാത്രി; രണ്ടിനെയും വേർതിരിക്കുന്ന അതിർത്തി 'പ്രകാശവൃത്തം'. (→ English: rotation, circle of illumination · हिन्दी: घूर्णन, प्रदीप्ति वृत्त)

In exam EnglishThe first motion is rotation, the Earth spinning on its axis, an imaginary line joining the North and South Poles. The spin is from west to east, which is why the Sun, the Moon and the stars seem to climb out of the eastern sky and sink in the west: we are the ones moving, carried eastward towards them. One full turn measured against the Sun takes 24 hours and is called a solar day; measured against distant stars, a turn takes about 23 hours 56 minutes, because the Earth also moves a little along its orbit during each day. Rotation gives us day and night. At any moment half the globe faces the Sun and half is in darkness, and the moving boundary between the two halves is called the circle of illumination. Rotation also matters well beyond the daily rhythm: because every place passes under the Sun once a day, it is the basis of time-keeping, and it deflects moving air and water, an effect taken up in the chapter on climate.

ഭൂമി ഏതാണ്ട് വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പാതയിൽ സൂര്യനെ ചുറ്റുന്നതാണ് പരിക്രമണം; ഒരു ചുറ്റിന് ഏകദേശം 365 ദിവസവും 6 മണിക്കൂറും. ബാക്കിയാകുന്ന കാൽദിവസങ്ങൾ നാലു വർഷത്തിലൊരിക്കൽ ഫെബ്രുവരി 29 ആയി ചേർക്കുന്നു — അതാണ് അധിവർഷം (2000 അധിവർഷം, 1900 അല്ല). ജനുവരി തുടക്കത്തിൽ ഭൂമി സൂര്യനോട് ഏറ്റവും അടുത്തും ജൂലൈ തുടക്കത്തിൽ ഏറ്റവും അകലെയുമാണ്. അത്ഭുതം: അടുത്തായിരിക്കുന്ന ജനുവരിയിലാണ് വടക്ക് ശൈത്യകാലം! അതിനാൽ ഋതുക്കൾക്കു കാരണം ദൂരമല്ല, അച്ചുതണ്ടിന്റെ ചരിവാണ്. (→ English: revolution, perihelion, aphelion · हिन्दी: परिक्रमण, उपसौर, अपसौर)

In exam EnglishThe second motion is revolution, the Earth's journey around the Sun along a path called its orbit, which is an ellipse very close to a circle. One trip takes about 365 days and 6 hours. A calendar year has 365 days, so the leftover quarter-days are saved up and added as 29 February every fourth year, giving a leap year of 366 days; to keep the calendar exact, century years are leap years only when divisible by 400, which is why 2000 was a leap year but 1900 was not. Because the orbit is slightly oval, the Earth's distance from the Sun changes during the year. It is nearest, about 147 million km away, in early January, a position called perihelion, and farthest, about 152 million km away, in early July, called aphelion. Many students are surprised that the Northern Hemisphere has its winter when the Earth is closest to the Sun. That one fact proves that the changing distance is not what makes the seasons; the cause lies in the tilt of the axis.

ഋതുക്കളുടെ യഥാർഥ കാരണം അച്ചുതണ്ടിന്റെ ചരിവാണ്. ഭൂമിയുടെ അച്ചുതണ്ട് ഏകദേശം 23½° ചരിഞ്ഞിരിക്കുന്നു (പരിക്രമണതലവുമായി 66½° കോൺ); വർഷം മുഴുവൻ ഒരേ ദിശയിലേക്കു ചൂണ്ടുന്നു. അതിനാൽ ചില മാസങ്ങളിൽ വടക്കൻ ഭാഗം സൂര്യനിലേക്കും ചില മാസങ്ങളിൽ അകലേക്കും ചായുന്നു. ഉച്ചയ്ക്ക് തലയ്ക്കു മുകളിൽ നേരെ വീഴുന്ന വെയിലും വൈകുന്നേരം ചരിഞ്ഞു വീഴുന്ന വെയിലും തമ്മിലുള്ള ചൂടിന്റെ വ്യത്യാസം ഓർക്കുക — നേർരശ്മിയും നീണ്ട പകലുമുള്ള ഭാഗത്ത് വേനൽ; ചരിഞ്ഞ രശ്മിയും ചെറിയ പകലുമുള്ളിടത്ത് ശൈത്യം. (→ English: tilt of the axis · हिन्दी: अक्षीय झुकाव)

In exam EnglishSeasons come from the tilt of the axis. The Earth's axis leans about 23½° away from a line drawn perpendicular to the plane of its orbit; put the other way, it makes an angle of about 66½° with that plane. Just as important, the axis keeps pointing in the same direction in space all year round, towards a spot close to the Pole Star. So as the Earth travels around the Sun, for part of the year the Northern Hemisphere is tipped towards the Sun and for the opposite part it is tipped away. The half tipped towards the Sun gets rays that strike more directly, concentrating heat on a smaller patch of ground, and it also gets longer days, so it has summer. The other half gets slanting rays spread thinly over a larger area and shorter days, so it has winter. If the axis stood upright, the Sun would always be overhead at the equator, there would be hardly any seasons, and day and night would be close to equal everywhere throughout the year.

വർഷത്തിൽ നാലു പ്രധാന തീയതികൾ. ജൂൺ 21-ഓടെ സൂര്യരശ്മികൾ ഉത്തരായനരേഖയിൽ നേരെ പതിക്കുന്നു — വടക്കൻ അർധഗോളത്തിന് ഗ്രീഷ്മ അയനാന്തം, ഏറ്റവും നീണ്ട പകൽ; ആർട്ടിക് വൃത്തത്തിനു വടക്ക് സൂര്യൻ അസ്തമിക്കുന്നില്ല. ഡിസംബർ 22-ഓടെ ദക്ഷിണായനരേഖയിൽ — വടക്ക് ശൈത്യം, തെക്ക് വേനൽ; അതുകൊണ്ടാണ് ഓസ്ട്രേലിയയിൽ ക്രിസ്മസ് വേനലിൽ. മാർച്ച് 21-നും സെപ്റ്റംബർ 23-നും ഭൂമധ്യരേഖയിൽ — എല്ലായിടത്തും പകലും രാത്രിയും തുല്യം; ഇവയാണ് വിഷുവം. തലയ്ക്കു മുകളിലെ സൂര്യൻ രണ്ടു രേഖകൾക്കിടയിൽ മാത്രം അങ്ങോട്ടുമിങ്ങോട്ടും നീങ്ങുന്നു. (→ English: solstice, equinox · हिन्दी: अयनांत, विषुव)

In exam EnglishFour dates mark the yearly cycle. Around 21 June the Sun's rays fall vertically on the Tropic of Cancer. This is the summer solstice of the Northern Hemisphere: it has its longest day, and everywhere north of the Arctic Circle the Sun does not set at all, while the region south of the Antarctic Circle stays dark. Around 22 December the vertical rays fall on the Tropic of Capricorn; this is the winter solstice of the north and midsummer in the Southern Hemisphere, which is why Christmas comes in summer in Australia. Around 21 March and 23 September the vertical rays fall on the equator, neither pole leans towards the Sun, and day and night are roughly equal all over the world; each of these dates is an equinox, a word that means 'equal night'. Between June and December the overhead Sun moves south, and from December to June it moves back north. It is never directly overhead anywhere outside the belt between the two tropics.
Solstices and equinoxes compared
Date (about)Vertical rays overNorthern HemisphereSouthern Hemisphere
21 MarchEquatorEquinox: day and night about equalEquinox: day and night about equal
21 JuneTropic of Cancer (23½°N)Summer solstice: longest dayWinter: shortest day
23 SeptemberEquatorEquinox: day and night about equalEquinox: day and night about equal
22 DecemberTropic of Capricorn (23½°S)Winter solstice: shortest daySummer: longest day

ഭൂമധ്യരേഖയിൽ വർഷം മുഴുവൻ പകലും രാത്രിയും ഏകദേശം 12 മണിക്കൂർ വീതം. ധ്രുവങ്ങളിലേക്കു പോകുന്തോറും വേനൽപ്പകലുകൾ നീളുകയും ശൈത്യപ്പകലുകൾ ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു — വ്യത്യാസം കൂടിക്കൂടി വരുന്നു. ആർട്ടിക് വൃത്തം കടന്നാൽ ജൂണിൽ അർധരാത്രിയിലും സൂര്യനെ കാണാം (നോർവേ, ഫിൻലൻഡ്); ഡിസംബറിൽ ചില ദിവസം സൂര്യൻ ഉദിക്കുന്നേയില്ല. ധ്രുവങ്ങളിൽ ആറു മാസം വെളിച്ചം, ആറു മാസം ഇരുട്ട് — ഒറ്റ നീണ്ട പകലും ഒറ്റ നീണ്ട രാത്രിയും പോലെ. ചുരുക്കത്തിൽ: ഭ്രമണം പകലും രാത്രിയും; ചരിഞ്ഞ അച്ചുതണ്ടോടെയുള്ള പരിക്രമണം ഋതുക്കളും അയനാന്തവും വിഷുവവും. (→ English: rotation, revolution, solstice, equinox, midnight sun · हिन्दी: घूर्णन, परिक्रमण, अयनांत, विषुव, अर्धरात्रि का सूर्य)

In exam EnglishThe tilt also explains why the length of the day changes far more in some places than in others. On the equator, day and night stay close to 12 hours each all through the year. Moving towards either pole, summer days grow longer and winter days shorter, so the yearly swing in day length widens with distance from the equator. Beyond the polar circles the swing becomes extreme. Around the June solstice the Sun stays above the horizon through the night north of the Arctic Circle, which is why northern Norway and Finland are called lands of the midnight sun; around the December solstice the same areas have days when the Sun does not rise at all. At the poles themselves, roughly six months of daylight are followed by roughly six months of darkness. Taken together, the ideas of this part form one chain: rotation gives day and night; revolution with a tilted axis that keeps its direction gives the seasons, the solstices and equinoxes, and the changing length of days. Part 2 uses the same motions to fix the special parallels and to measure time.

Exam traps

Recap

Practice questions

Q1. At which time of the year is the Earth nearest to the Sun?

  1. Around 21 June
  2. Early July
  3. Early January
  4. Around 23 September
Show answer

Answer: C. Early January

Perihelion, the Earth's closest point to the Sun (about 147 million km), falls in early January. 21 June is the summer solstice, when the vertical rays reach the Tropic of Cancer, which is about tilt, not distance; early July is aphelion, the farthest point; 23 September is an equinox.

Q2. Consider the following statements:
1. The Earth rotates on its axis from west to east.
2. On 21 June the Sun's rays fall vertically on the Tropic of Capricorn.
Which of the statements given above is/are correct?

  1. 1 only
  2. 2 only
  3. Both 1 and 2
  4. Neither 1 nor 2
Show answer

Answer: A. 1 only

(a) is correct. Statement 1 is true: the west-to-east spin is why the Sun appears to rise in the east. Statement 2 is false: on 21 June the vertical rays fall on the Tropic of Cancer; they reach the Tropic of Capricorn around 22 December. So (b) and (c) wrongly accept statement 2, and (d) wrongly rejects statement 1.

Q3. The Earth's axis makes an angle of about how many degrees with the plane of its orbit?

  1. 23½°
  2. 66½°
  3. 45°
  4. 90°
Show answer

Answer: B. 66½°

The axis leans about 23½° from the perpendicular to the orbital plane, so it makes about 66½° with the plane itself. 23½° is the tilt measured from the perpendicular, not the angle with the plane; 90° would mean an upright axis with almost no seasons; 45° has no basis.

Q4. Which one of the following is the main cause of the change of seasons on the Earth?

  1. The changing distance between the Earth and the Sun
  2. The rotation of the Earth on its axis
  3. The pull of the Moon's gravity
  4. The revolution of the Earth with its axis tilted in a fixed direction
Show answer

Answer: D. The revolution of the Earth with its axis tilted in a fixed direction

Seasons arise because the Earth revolves with its axis tilted about 23½° and pointing the same way all year, so each hemisphere in turn leans towards the Sun. Distance cannot be the cause, since the Earth is nearest the Sun in the northern winter; rotation gives day and night, not seasons; the Moon's gravity drives tides, not seasons.

Q5. Consider the following statements:
1. The equatorial radius of the Earth is longer than its polar radius.
2. A solar day is shorter than the time the Earth takes to turn once relative to distant stars.
Which of the statements given above is/are correct?

  1. 1 only
  2. 2 only
  3. Both 1 and 2
  4. Neither 1 nor 2
Show answer

Answer: A. 1 only

(a) is correct. Statement 1 is true: the Earth bulges at the equator (about 6,378 km against about 6,357 km at the poles). Statement 2 is false: the solar day (24 hours) is longer than the star-based turn (about 23 hours 56 minutes), because the Earth moves along its orbit and must turn a little extra to face the Sun again. So (b) and (c) wrongly accept statement 2, and (d) wrongly rejects statement 1.

Q6. Match List I (approximate date) with List II (where the Sun's rays fall vertically at noon):
List I: A. 21 March B. 21 June C. 22 December
List II: 1. Tropic of Capricorn 2. Equator 3. Tropic of Cancer
Select the correct answer using the code given below.

  1. A-2, B-3, C-1
  2. A-2, B-1, C-3
  3. A-3, B-2, C-1
  4. A-1, B-3, C-2
Show answer

Answer: A. A-2, B-3, C-1

On 21 March (equinox) the vertical rays are on the equator; on 21 June (summer solstice of the north) on the Tropic of Cancer; on 22 December (winter solstice of the north) on the Tropic of Capricorn: A-2, B-3, C-1. Option (b) swaps the two tropics; (c) puts the March Sun on a tropic and the June Sun on the equator; (d) puts the March Sun on the Tropic of Capricorn and the December Sun on the equator.

Q7. Consider the following statements:
1. At the equinoxes, day and night are roughly equal all over the Earth.
2. At the North Pole there are roughly six months of continuous daylight in a year.
Which of the statements given above is/are correct?

  1. 1 only
  2. 2 only
  3. Both 1 and 2
  4. Neither 1 nor 2
Show answer

Answer: C. Both 1 and 2

(c) is correct. Statement 1 is true: around 21 March and 23 September the vertical rays fall on the equator, neither pole leans towards the Sun, and day and night are about equal everywhere. Statement 2 is true: at the poles roughly six months of daylight alternate with roughly six months of darkness. So (a) and (b) each leave out a true statement, and (d) rejects both.

Q8. Which one of the following is NOT one of the conditions laid down by the International Astronomical Union in 2006 for a body to be called a planet?

  1. It orbits the Sun.
  2. Its own gravity has pulled it into a nearly round shape.
  3. It has cleared the neighbourhood around its orbit.
  4. It has at least one natural satellite.
Show answer

Answer: D. It has at least one natural satellite.

The IAU's three tests are orbiting the Sun, being massive enough to be nearly round, and having cleared the neighbourhood of its orbit, so options (a), (b) and (c) are all real conditions. Having a moon is not required: Mercury and Venus are planets with no moons. Pluto fails the third test and is therefore a dwarf planet.

All partsNext: Part 2 →

Study this in the Upscore app to keep notes, save it for revision, track your practice scores and follow a plan to the exam date. It's free.

Study this in the app →

Sources