Kenapa kita ada musim

Bumi paling dekat dengan matahari pada awal Januari, tepat di tengah musim sejuk utara. Jadi jarak tidak boleh menjadi apa yang membuat musim panas panas. Alasan sebenar adalah kemiringan sekitar 23 darjah, dan ia mengubah segalanya.

Musim datang dari sudut, bukan dari jarak.

Lihat

Teka dulu: Bulan manakah Bumi paling dekat dengan Matahari?

Pada awal Januari, di tengah musim sejuk utara. Jadi jarak tidak boleh menjadi apa yang membuat musim panas.

Banyak orang fikir musim panas berlaku apabila Bumi lebih dekat dengan matahari. Itu tidak benar. Bumi paling dekat dengan Matahari pada awal Januari, yang merupakan musim sejuk di Eropah, Amerika Utara dan kebanyakan Asia.

Alasan sebenar adalah bahawa Bumi miring. Sumbu putarannya cenderung sekitar 23.4 darjah. Paksi terus menunjukkan arah yang sama di ruang (ke Bintang Utara) sepanjang tahun. Suara:

• Pada Jun, separuh utara Bumi melintang ke arah Matahari. Hari-hari panjang, matahari naik tinggi, dan utara mempunyai musim panas. Selatan mempunyai musim sejuk.
• Pada Desember, ia adalah sebaliknya.
• Pada Mac dan September, kedua-duanya tidak melintang ke arah Matahari. Hari dan malam hampir sama di mana-mana. Ini adalah equinoxes.

Cuba penjelajah musim di atas. Alihkan tarikh dan garis lintang dan lihat dua perkara berubah: berapa tinggi matahari pada tengah hari, dan berapa jam cahaya siang.

Faham

Dua kesan membuat musim panas hangat:

1. Ketinggian Matahari. Apabila Matahari tinggi, cahayanya menimpa tanah lebih langsung dan setiap meter persegi mendapat lebih banyak tenaga. Apabila ia rendah, beam yang sama tersebar di kawasan yang lebih besar.
2. Panjang hari. Lebih banyak jam cahaya matahari bermakna lebih banyak masa untuk memanaskan dan kurang malam untuk menyejukkan.

Posisi Matahari di utara atau selatan khatulistiwa dipanggil dekliasinya. Ia bergoyang antara +23.44° (solstice Jun) dan -23.44° (solstice Disember) dan melintasi 0° pada ekuinoks.

Pada tengah hari, ketinggian Matahari di atas cakrawala adalah:

ketinggian tengah hari = 90° − |latitud − deklinasi|

Untuk London (51.5° N) pada bulan Jun: 90 − |51.5 − 23.44| = 61.9°. Pada bulan Disember: 90 − |51.5 + 23.44| = 15.1°. Itu adalah perbezaan besar dalam bagaimana kuat cahaya matahari memanaskan tanah.

Di dekat kutub, sesuatu yang pelik berlaku. Utara dari Bulatan Arktik (66.56° N) terdapat sekurang-kurangnya satu hari setiap tahun apabila Matahari tidak pernah terbenam, dan satu ketika ia tidak pernah terbit.

Master

Panjang cahaya siang datang dari sudut jam H₀ matahari terbenam, di mana pusat Matahari bertemu dengan cakrawala rata:

cos H₀ = −tan φ · tan δ,   cahaya siang hari = 2H₀ / 15 jam

dengan garis lintang φ dan deklinasi δ, H₀ dalam darjah. Jika −tan φ · tan δ ≤ −1 Matahari tidak pernah terbenam; jika ia adalah ≥ 1 ia tidak pernah terbit. Di khatulistiwa (φ = 0) formula memberikan 12 jam pada setiap hari tahun.

Ini hari yang geometrik. Cahaya siang hari sebenar lebih lama beberapa minit kerana atmosfera membengkokkan cahaya di atas cakrawala (penyimpangan, kira-kira 0.57°) dan kerana matahari terbit ditakrifkan oleh tepi atas Matahari, bukan pusatnya (kira-kira 0.27°). Jadual matahari terbit rasmi menggunakan −0.833° bukan 0°.

Kejatuhan itu sendiri datang dari bujur ekliptik Matahari λ dan obliquety Bumi ε: sin δ = sin ε · sin λ. Alat ini menggunakan U.S. Formula kira-kira Observatorium Angkatan Laut untuk λ, tepat kepada sekitar 0.01 ° abad ini.

Kesan jarak adalah nyata tetapi kecil. Antara perihelion (147.1 juta km) dan aphelion (152.1 juta km) cahaya matahari yang mencapai Bumi berubah oleh (152.1/147.1)² ≈ 1.069, kira-kira 7%. Keluasan mengubah cahaya matahari tengah hari per meter persegi di London dengan faktor sin 61.9° / sin 15.1° ≈ 3.4, dan panjang hari dengan faktor lebih daripada dua.