Зашто имамо годишња доба

Најближи је Сунцу у јануару, када се налази на средини северне зиме. Дакле, удаљеност не може бити оно што чини лето вруће. Прави разлог је нагиб од око 23 степени, и то мења све.

Сезоне долазе од нагиба, а не од удаљености.

Погледај.

Погоди прво: у којем је месецу Земља најближа Сунцу?

У средњем делу то је средина јануара, а у северном делу зиме. Дакле, удаљеност не може бити оно што чини лето.

Многи људи мисле да се лето дешава када је Земља ближа Сунцу. То није истина. Земља је најближа Сунцу у раним јутарњим часовима. јануарЗима је у Европи, Северној Америци и већем делу Азије.

Прави разлог је што је Земља нагинута. Његова орбитална брзина је око 23,4 km/s. Оса је увек окренута истом смеру у свемиру (ка Северној звезди) током целе године. Дакле:

• У Јун, северна половина Земље је нагнута према Сунцу. Дани су дуги, Сунце се уздиже високо, а на северу је лето. Југ има зиму.
• У децембру, то је обрнуто.
• У Март и СептембраНиједна половина није нагнута ка Сунцу. Данас су дан и ноћ скоро једнаки. Ово су еквинокс.

Погледајте експерименте изнад. Померите датум и географску ширину и посматрајте две ствари које се мењају: колико високо Сунце долази у подне, и колико сати дана има.

Разумем.

Два ефекта чине лето топлим:

1. Висина сунца. Када је Сунце високо, његова светлост утиче на земљу више директно и сваки метар квадратни добија више енергије. Када је ниска, исти зрак се шири на већој површини.
2. Дужина дана. Више сати сунчевог светла значи више времена за загревање и мање ноћи да се охлади.

Позиција Сунца северно или јужно од екватора се назива његова деклинација. Налази се између +23,44° (јунско солстицијум) и −23,44° (децембарско солстицијум), а прелази 0° на еклиптици.

У подне, висина Сунца изнад хоризонта је:

noon height = 90° − |latitude − declination|

За Лондон (51,5° СГШ) у јуну: 90 − |51,5 − 23,44| = 61,9°. У децембру: 90 − |51,5 + 23,44| = 15,1°. То је огромна разлика у томе колико јако сунчево светло загрева земљу.

У близини пола се дешава нешто чудно. Северно од Арктичког круга (66,56° северне географске ширине) постоји барем један дан сваке године када Сунце никад не залази и један када се никад не издиже.

Господару.

Дужина дана долази од сатног угла H₀ заласка сунца, где се центар Сунца сусреће са равним хоризонтом:

cos H₀ = −tan φ · tan δ,   дневна светлост = 2H₀ / 15 сати

са географском ширином φ и деклинацијом δ, H₀ у степенима. Ако је −tan φ · tan δ ≤ −1, Сунце никад не залази; ако је ≥ 1, никада не излази. На екватору (φ = 0) формула даје 12 сати на сваки дан у години.

Ово је геометријски дан. Право дневно светло је дуже за неколико минута јер атмосфера савија светлост преко хоризонта (прелом, око 0,57°) и зато што се излазак Сунца дефинише по врху Сунца, а не његовом центру (око 0,27°). Званичне табеле изласка сунца користе −0,833° уместо 0°.

Сама деклинација долази од Сунчеве еклиптичке дужине λ и Земљине нагибине ε: sin δ = sin ε · sin λ. Алат користи америчку . Приближна формула поморске опсерваторије за λ, тачна на око 0,01° овог века.

Утицај удаљености је реалан, али мали. Између перихела (147,1 милиона km) и афелија (152,1 милиона km), количина сунчеве светлости која долази на Земљу се мења за (152,1/147,1)² ≈ 1,069, око 7%. Нагиб мења пунданску сунчану светлост по квадратном метру у Лондону за фактор синус 61,9° / синус 15,1° ≈ 3,4, а дужину дана за фактор више од два.