Study this in the app →

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

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

தமிழில் விளக்கம்

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 Tamil (தமிழ்), 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 Tamil and revise it in English.

புவியியல் நம் பூமியிலிருந்தே தொடங்குகிறது: சூரியக் குடும்பத்தில் பூமி எங்கே இருக்கிறது, எப்படி இயங்குகிறது. பூமி சூரியனுக்கு எப்போது அருகில் இருக்கிறது, இரண்டு அரைக்கோளங்களிலும் பருவங்கள் ஏன் தலைகீழாக உள்ளன, ஜூனில் தொலை வடக்கில் சூரியன் வாரக்கணக்கில் ஏன் மறைவதில்லை — இவை இந்தப் பகுதியில். முதலில் பூமியின் வடிவமும் அளவும்; பிறகு தற்சுழற்சி, சூரியனைச் சுற்றுதல்; இறுதியில் அச்சுச் சாய்வால் பகல்-இரவும் பருவங்களும் எப்படி வருகின்றன. இரண்டாம் பகுதியில் அட்சரேகை-தீர்க்கரேகையும் நேரமும்; மூன்றாம் பகுதியில் பூமியின் உள் அடுக்குகளும் பாறைகளும். (→ 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.

சூரியக் குடும்பம் என்பது சூரியனும், அதன் ஈர்ப்பால் அதைச் சுற்றி வரும் கோள்கள், துணைக்கோள்கள், சிறுகோள்கள், வால்விண்மீன்கள் அனைத்தும் — கூட்டுக் குடும்பத்தில் பெரியவரைச் சுற்றி எல்லோரும் இருப்பது போல. முதல் நான்கு கோள்கள் சிறியவை, பாறையாலானவை; அடுத்த நான்கு வாயுக்கள் நிறைந்த பெரியவை. 2006-இல் பன்னாட்டு வானியல் ஒன்றியம் கோளுக்கு மூன்று நிபந்தனைகள் வைத்தது: சூரியனைச் சுற்ற வேண்டும், உருண்டையாக இருக்க வேண்டும், தன் பாதையைத் தெளிவாக்கியிருக்க வேண்டும். புளூட்டோ மூன்றாவதில் தோற்றது; எனவே இப்போது அது குறுங்கோள். சந்திரன் பூமியின் ஒரே இயற்கைத் துணைக்கோள். (→ 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.

சூரியனிலிருந்து பூமி மூன்றாவது கோள்; பாறைக் கோள்களில் மிகப் பெரியது. சூரியனிலிருந்து சராசரி தூரம் ஏறக்குறைய 15 கோடி கி.மீ.; சூரிய ஒளி இங்கு வர எட்டு நிமிடங்களுக்குச் சற்று மேல் ஆகிறது. பூமி முழு உருண்டை அல்ல — மாவு உருண்டையை வேகமாகச் சுழற்றினால் நடுவில் புடைத்து மேலும் கீழும் தட்டையாகும் அல்லவா, அது போல. அதனால் நிலநடுக்கோட்டு ஆரம் துருவ ஆரத்தைவிட சுமார் 21 கி.மீ. அதிகம். இந்த வடிவத்தை 'ஜியாய்டு' என்பர். திரவ நீரும் காக்கும் வளிமண்டலமும் உயிர் வாழ உதவுகின்றன; 71% நீரால் பூமி நீலக் கோளாகத் தெரிகிறது. (→ 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.

பம்பரம் தன் ஆணியைச் சுற்றிச் சுழல்வது போல் பூமி தன் அச்சில் மேற்கிலிருந்து கிழக்காகச் சுழல்கிறது — இதுவே தற்சுழற்சி. ரயிலில் அமர்ந்தால் வெளியே மரங்கள் பின்னோக்கி ஓடுவது போல் தெரியும் அல்லவா; அது போல நாம் கிழக்கே சுழல்வதால் சூரியன் கிழக்கில் உதித்து மேற்கில் மறைவது போல் தெரிகிறது. சூரியக் கணக்கில் ஒரு சுற்று 24 மணி நேரம்; தொலைதூர விண்மீன் கணக்கில் சுமார் 23 மணி 56 நிமிடம். பாதி பூமிக்குப் பகல், பாதிக்கு இரவு; இரண்டையும் பிரிக்கும் கோடு 'ஒளி வட்டம்'. (→ 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.

பூமி சூரியனை ஏறக்குறைய வட்டமான பாதையில் சுற்றி வருவதே சூரியனைச் சுற்றுதல்; ஒரு சுற்றுக்குச் சுமார் 365 நாள் 6 மணி நேரம். மீதமாகும் கால் நாட்களை நான்கு ஆண்டுக்கு ஒருமுறை பிப்ரவரி 29 ஆகச் சேர்க்கிறோம் — அதுவே லீப் ஆண்டு (2000 லீப், 1900 இல்லை). ஜனவரித் தொடக்கத்தில் பூமி சூரியனுக்கு அருகிலும், ஜூலைத் தொடக்கத்தில் தொலைவிலும் இருக்கிறது. வியப்பு என்னவென்றால், அருகில் இருக்கும் ஜனவரியில்தான் வடக்கே குளிர்காலம்! எனவே பருவங்களுக்குக் காரணம் தூரம் அல்ல, அச்சின் சாய்வு. (→ 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.

பருவங்களுக்கு உண்மைக் காரணம் அச்சுச் சாய்வு. பூமியின் அச்சு சுமார் 23½° சாய்ந்துள்ளது (சுற்றுப்பாதைத் தளத்துடன் 66½° கோணம்); ஆண்டு முழுவதும் ஒரே திசையைக் காட்டுகிறது. அதனால் சில மாதங்கள் வடபகுதி சூரியனை நோக்கியும், சில மாதங்கள் விலகியும் சாய்கிறது. நண்பகலில் தலைமேல் நேராக விழும் வெயில் எவ்வளவு சுடும், மாலையில் சாய்வாக விழும் வெயில் எவ்வளவு குறைவு என்று நினைத்துப் பாருங்கள் — நேர் கதிர்களும் நீண்ட பகலும் உள்ள பகுதிக்குக் கோடை; சாய்ந்த கதிர்களும் குறுகிய பகலும் உள்ள பகுதிக்குக் குளிர்காலம். (→ 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.

ஆண்டில் நான்கு முக்கியத் தேதிகள். ஜூன் 21 அளவில் சூரியக் கதிர்கள் கடக ரேகையில் நேராக விழுகின்றன — வட அரைக்கோளத்துக்குக் கோடைக் கதிர்த் திருப்பம், மிக நீண்ட பகல்; ஆர்க்டிக் வட்டத்துக்கு வடக்கே சூரியன் மறைவதில்லை. டிசம்பர் 22 அளவில் மகர ரேகையில் — வடக்கே குளிர், தெற்கே கோடை; அதனால்தான் ஆஸ்திரேலியாவில் கிறிஸ்துமஸ் கோடையில். மார்ச் 21, செப்டம்பர் 23 அளவில் நிலநடுக்கோட்டில் — எங்கும் பகலும் இரவும் சமம்; இவையே சம இரவு நாள். உச்சி வெயில் சூரியன் இரண்டு ரேகைகளுக்கு இடையே மட்டுமே முன்னும் பின்னும் நகர்கிறது. (→ 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

நிலநடுக்கோட்டில் ஆண்டு முழுவதும் பகலும் இரவும் ஏறக்குறைய 12 மணி நேரம் வீதம். துருவம் நோக்கிப் போகப் போகக் கோடைப் பகல் நீளும், குளிர்காலப் பகல் குறுகும் — வேறுபாடு கூடிக்கொண்டே போகும். ஆர்க்டிக் வட்டத்தைத் தாண்டினால் ஜூனில் நள்ளிரவிலும் சூரியன் தெரியும் (நார்வே, பின்லாந்து); டிசம்பரில் சில நாட்கள் சூரியன் உதிப்பதே இல்லை. துருவங்களில் ஆறு மாதம் ஒளி, ஆறு மாதம் இருள் — ஒரே ஒரு நீண்ட பகல், ஒரே நீண்ட இரவு போல. சுருக்கமாக: தற்சுழற்சியால் பகல்-இரவு; சாய்ந்த அச்சுடன் சூரியனைச் சுற்றுதலால் பருவங்கள், கதிர்த் திருப்பங்கள், சம இரவு நாட்கள். (→ 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