なぜ季節があるか

Earth is closest to the Sun in early January, right in the middle of the northern winter. 距離が夏を暑くするのではない。 本当の理由は 傾斜が23度くらいで 全てが変わる

季節は傾斜から来る 距離ではない

見て

まずは、地球が太陽に最も近い月は何かを推測してみてください。

In early January, in the middle of northern winter. 距離が夏を作るわけじゃない

多くの人は地球が太陽に近づいたときに夏が来ると思っている。 それは本当ではありません。 Earth is closest to the Sun in early January, which is winter in Europe, North America and most of Asia.

本当の理由は地球が 傾斜. Its spin axis leans by about 23.4 degrees. 軸は一年中空間内で同じ方向（北極星に向かって）を指し続ける。 だから…

• In June, the northern half of Earth leans towards the Sun. 昼は長く、太陽は高く昇り、北には夏がある。 南には冬がある。
• Decemberでは逆である。
• In March and September, neither half leans towards the Sun. 昼と夜はどこでもほぼ等しい。 これらは 分点.

上のシーズンズ・エクスプローラーを試してみてください。 日付と緯度を動かして、正午に太陽がどれくらい高くなるのか、昼間の時間がどれくらいあるのかという二つの変化を見てください。

理解

夏を暖かくする二つの効果がある。

1. Height of the Sun. When the Sun is high, its light hits the ground more directly and each square metre gets more energy. 低いときは同じビームがより大きな領域に広がる。
2. 日の長さ 日照時間が多いほど暖かくなる時間が長くなり、冷たい夜が少なくなる。

赤道の北か南にある太陽の位置は，その傾斜度と呼ばれる。 It swings between +23.44° (June solstice) and −23.44° (December solstice) and crosses 0° at the equinoxes.

正午、地平線上の太陽の高さは：

正午高度 = 90° - |緯度 - 経度|

For London (51.5° N) in June: 90 − |51.5 − 23.44| = 61.9°. In December: 90 − |51.5 + 23.44| = 15.1°. これは太陽光が地表をどれだけ強く熱するかの大きな違いである。

極点近くでは もっと奇妙なことが起こる North of the Arctic Circle (66.56° N) there is at least one day each year when the Sun never sets, and one when it never rises.

マスター

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,  日光 = 2H₀ / 15時間

with latitude φ and declination δ, H₀ in degrees. −tan φ · tan δ ≤ −1 ならば太陽は決して沈まず、それが≥ 1 ならば決して昇らない。 赤道（φ＝0）では，この式は一年のすべての日に12時間を与える。

今日は「幾何学」の日だ。 Real daylight is longer by several minutes because the atmosphere bends light over the horizon (refraction, about 0.57°) and because sunrise is defined by the Sun’s top edge, not its centre (about 0.27°). 公式の日出表は0°ではなく−0.833°を用いる。

赤緯そのものは太陽の黄道経度λと地球の傾斜度εから来る：sin δ = sin ε · sin λ。 このツールは米国の 海軍天文台の λ に対する近似式は、この世紀の約0.01°の精度である。

距離効果は実在するが小さい。 Between perihelion (147.1 million km) and aphelion (152.1 million km) the sunlight reaching Earth changes by (152.1/147.1)² ≈ 1.069, about 7%. Tilt changes the noon sunlight per square metre at London by a factor of sin 61.9° / sin 15.1° ≈ 3.4, and the day length by a factor of more than two.