De ce avem anotimpuri

Pământul este cel mai aproape de Soare la începutul lunii ianuarie, chiar în mijlocul iernii nordice. Deci, distanța nu poate fi ceea ce face vara fierbinte. Motivul real este o înclinare de aproximativ 23 de grade, și schimbă totul.

Anotimpurile vin dintr-o înclinare, nu de la distanță.

Uite.

Ghiciți mai întâi: în ce lună este Pământul cel mai aproape de Soare?

La începutul lunii ianuarie, în mijlocul iernii nordice. Deci, distanța nu poate fi ceea ce face vara.

Mulți oameni cred că vara se întâmplă atunci când Pământul este mai aproape de Soare. Nu este adevărat. Pământul este cel mai aproape de Soare la începutul lunii Ianuarie, care este iarna în Europa, America de Nord și cea mai mare parte a Asiei.

Adevăratul motiv este că Pământul este înclinat. Axa sa de rotație este înclinată cu aproximativ 23,4 grade. Axa continuă să arate în aceeași direcție în spațiu (spre Steaua Nordului) pe tot parcursul anului. Deci:

• În iunie, jumătatea nordică a Pământului se înclină spre Soare. Zilele sunt lungi, Soarele se ridică înalt, iar nordul are vară. Sudul are iarnă.
• În decembrie, este invers.
• În martie și septembrie, niciuna dintre jumătăți nu este înclinată spre Soare. Ziua și noaptea sunt aproape egale peste tot. Acestea sunt cele mai bune Echinocții.

Încercați Exploratorul de anotimpuri de mai sus. Mutați data și latitudinea și urmăriți două lucruri care se schimbă: cât de sus ajunge Soarele la prânz și câte ore de lumină sunt.

Înţelegeţi.

Două efecte fac vara caldă:

1. Înălțimea Soarelui. Când Soarele este înalt, lumina sa lovește pământul mai direct și fiecare metru pătrat primește mai multă energie. Când este scăzut, același fascicul este răspândit pe o suprafață mai mare.
2. Lungimea zilei. Mai multe ore de soare înseamnă mai mult timp pentru încălzire și mai puțin timp pentru răcire.

Poziția Soarelui la nord sau sud de ecuator se numește poziție ecliptică. Declinație. Ea oscilează între +23,44° (solstițiul din iunie) și −23,44° (solstițiul din decembrie) și traversează 0° la echinocții.

La amiază, înălțimea Soarelui deasupra orizontului este:

Altitudinea la amiază = 90° − |latitudine − declinație|

Pentru Londra (51,5° N) în iunie: 90 − |51,5 − 23,44| = 61,9°. În decembrie: 90 − |51.5 + 23.44| = 15.1°. Aceasta este o diferenţă uriaşă în cât de puternic lumina soarelui încălzeşte solul.

Aproape de poli se întâmplă ceva mai ciudat. La nord de Cercul Arctic (66,56° N) există cel puțin o zi în fiecare an când Soarele nu apune niciodată și una când nu răsare niciodată.

Maestre.

Lungimea zilei este determinată de unghiul orar H₀ al apusului, unde centrul Soarelui întâlnește orizontul plat:

cos H₀ = −tan φ · tan δ,   lumina zilei = 2H₀ / 15 ore

cu latitudinea φ și declinația δ, H₀ în grade. Dacă −tan φ · tan δ ≤ −1 Soarele nu apune niciodată; dacă este ≥ 1, nu răsare niciodată. La ecuator (φ = 0) formula dă 12 ore în fiecare zi a anului.

Aceasta este ziua geometrică. Lumina zilei reale este mai lungă cu câteva minute deoarece atmosfera înclină lumina deasupra orizontului (refracție, aproximativ 0,57°) și pentru că răsăritul soarelui este definit de marginea superioară a Soarelui, nu de centrul său (aproximativ 0,27°). Tabelele oficiale de răsărit folosesc −0,833° în loc de 0°.

Declinația în sine provine din longitudinea ecliptică a Soarelui λ și obliqueitatea Pământului ε: sin δ = sin ε · sin λ. Instrumentul utilizează sistemul de calcul al SUA. Formula aproximativă a Observatorului Naval pentru λ, cu o precizie de 0,01° în acest secol.

Efectul de distanta este real, dar mic. Între periheliu (147,1 milioane km) și afeliu (152,1 milioane km), lumina solară care ajunge pe Pământ se schimbă cu (152,1/147,1)² ≈ 1,069, aproximativ 7%. Înclinarea schimbă lumina soarelui de la amiază pe metru pătrat în Londra cu un factor de sin 61,9° / sin 15,1° ≈ 3,4, iar lungimea zilei cu un factor mai mare de două.