Защо имаме сезони

Земята е най-близо до Слънцето в началото на януари, точно по средата на северната зима. Така че разстоянието не може да е това, което прави лятото горещо. Истинската причина е наклон от около 23 градуса, и това променя всичко.

Сезоните идват от наклон, а не от разстояние.

Вижте.

Познайте първо: в кой месец Земята е най-близо до Слънцето?

В началото на януари, в средата на северната зима. Така че разстоянието не може да бъде това, което прави лятото.

Много хора смятат, че лятото се случва, когато Земята е по-близо до Слънцето. Това не е вярно. Земята е най-близо до Слънцето в началото на Януари, което е зимата в Европа, Северна Америка и по-голямата част от Азия.

Истинската причина е, че Земята е наклонена. Оста на въртене е наклонена с около 23,4 градуса. Оста остава насочена в една и съща посока в пространството (към Северната звезда) през цялата година. И така:

• В Юни, северната половина на Земята е наклонена към Слънцето. Дните са дълги, слънцето се издига високо и на север има лято. На юг има зима.
• В Декември, това е обратното.
• В Март и Септември, нито половината се накланя към Слънцето. Ден и нощ са приблизително еднакви навсякъде. Това са равноденствията.

Опитайте Сезони експлорър по-горе. Преместете датата и географската ширина и вижте как се променят две неща: колко високо е Слънцето по обяд и колко часа дневна светлина има.

Разбирам.

Два ефекта правят лятото топло:

1. Височина на слънцето. Когато Слънцето е високо, светлината му попада по-директно върху земята и всеки квадратен метър получава повече енергия. Когато е ниска, един и същ лъч се разпространява върху по-голяма площ.
2. Продължителност на деня. Повече часове слънчева светлина означава повече време за затопляне и по-малко нощно охлаждане.

Позицията на Слънцето северно или южно от екватора се нарича неговото Деклинация. Тя се колебае между +23,44° (юнийското слънцестоене) и −23,44° (декемврийското слънцестоене), като пресича 0° при равноденствията.

По обяд височината на Слънцето над хоризонта е:

noon height = 90° − |latitude − declination|

За Лондон (51,5° северна дължина) през юни: 90 − |51,5 − 23,44| = 61,9°. През декември: 90 − |51.5 + 23.44| = 15.1°. Това е огромна разлика в това колко силно слънчевата светлина нагрява земята.

Близо до полюсите се случва нещо странно. На север от Арктическия кръг (66,56° с.ш.) има поне един ден всяка година, когато Слънцето никога не залязва и един ден, когато никога не изгрява.

Господарю.

The length of daylight comes from the hour angle H₀ of sunset, where the Sun’s centre meets a flat horizon:

cos H₀ = −tan φ · tan δ,   дневна светлина = 2H₀ / 15 часа

с географска ширина φ и деклинация δ, H₀ в градуси. Ако −tan φ · tan δ ≤ −1, Слънцето никога не залязва; ако е ≥ 1, то никога не изгрява. На екватора (φ = 0) формулата дава 12 часа на всеки ден от годината.

Това е геометричният ден. Действителната дневна светлина е по-дълга с няколко минути, защото атмосферата изкривява светлината над хоризонта (пречупване, около 0.57°) и защото изгревът се определя от горния край на Слънцето, а не от неговия център (около 0.27°). Официалните таблици за изгрев използват −0,833° вместо 0°.

Самата деклинация идва от еклиптичната дължина на Слънцето λ и наклонът на Земята ε: sin δ = sin ε · sin λ. Инструментът използва американския. Приблизителната формула на Военноморската обсерватория за λ, с точност до около 0.01° през този век.

Ефектът на разстоянието е реален, но малък. Между перихелия (147,1 милиона км) и афелиума (152,1 милиона км) слънчевата светлина, достигаща Земята се променя с (152,1/147,1)² ≈ 1,069, около 7%. Наклонът променя обедната слънчева светлина на квадратен метър в Лондон с фактор от синус 61,9° / синус 15,1° ≈ 3,4, а продължителността на деня с фактор повече от два.