Jako dziecko widziałam pory roku tak:
w grudniu i styczniu padał śnieg i było zimno,
w kwietniu i maju wszystko kwitło,
w lipcu i sierpniu było gorąco i słonecznie,
a wrzesień i październik
mieniły się kalejdoskopem kolorowych liści.
Tak wyglądał świat. To było jak magia.
Gdyby mi wtedy powiedziano,
że 1/3 ludzkości nigdy nie widziała śniegu,
a 4 lipca to niekoniecznie idealny dzień na plażowanie,
pomyślałabym, że oszalał.
4 pory roku występują tylko w dwóch rejonach naszej planety.
Nawet tam występują naprzemiennie. Dlaczego?
Słyszeliśmy o astronomie Johannesie Keplerze,
który udowodnił, że orbity planet to elipsy
i że Słońce nie jest w ich centrum.
Kilkaset lat temu było to naprawdę wielkie odkrycie.
Rozwiązało to problemy matematyczne,
prześladujące astronomów przy pomiarach orbit planet.
Nasza orbita nie jest idealnym kołem.
Jednak ilustracje w podręcznikach
czy w telewizji czy filmach,
wyolbrzymiają faktyczne wydłużenie orbity.
W istocie orbita Ziemi to niemal idealne koło.
Technicznie uchodzi za elipsę,
choć jej nie przypomina.
Słońce nie znajduje się idealnie pośrodku.
Czyli odległość Ziemi od Słońca zmienia się w ciągu roku.
Czyli zima jest wtedy, kiedy jesteśmy dalej od Słońca!
Nie tak szybko.
Ziemia jest bliżej Słońca w styczniu niż w lipcu,
o 5 milionów kilometrów.
Styczeń to sam środek najzimniejszej pory roku
na półkuli północnej.
Wciąż nieprzekonani?
A co powiecie na to:
Lato i zima występują na Ziemi w tym samym czasie.
Kiedy w Connecticut jest zimno, w Nowej Zelandii jest pełnia lata.
Jeśli nie chodzi więc o odległość od Słońca, to w czym rzecz?
Trzeba pamiętać, że Ziemia nie "stoi" prosto. Jest nachylona.
To kąt nachylenia osi
jest głównym powodem występowania pór roku.
Ziemia kręci się wokół własnej osi,
nachylonej o 23,5 stopnia.
Równocześnie okrąża Słońce
z osią skierowaną zawsze w tę samą stronę.
Nachylenie, obrót wokół osi i okrążanie Słońca
powodują zmiany długości dnia w ciągu roku.
W lecie dni są dłuższe, a w zimie krótsze.
Światło słoneczne nagrzewa Ziemię.
Po zachodzie Ziemia się wychładza.
W lecie obszary powyżej 40. równoleżnika północnego,
takie jak Hartford czy Connecticut,
mają 15 godzin dnia i 9 godzin nocy.
Powierzchnia nagrzewa się dłużej,
niż się wychładza.
Tak jest codziennie.
Następuje ocieplenie.
Zapamiętajcie to na później!
W zimie jest odwrotnie.
Ziemia stygnie dłużej niż się nagrzewa.
Dzień po dniu następuje wychłodzenie.
Co ciekawe, im bardziej na północ,
tym letni dzień jest dłuższy.
W Juneau na Alasce dzień trwa 19 godzin,
a w Tallahassee na Florydzie 14 godzin.
W lecie na Biegunie Północnym
słońce w ogóle nie zachodzi.
Czyli chodzi o długość dnia, kapuję!
Niezupełnie, brakuje jeszcze jednego elementu układanki.
Gdyby sama długość dnia sterowała średnią temperaturą,
czy Biegun Północny nie byłby najgorętszym punktem podczas lata,
skoro dzień trwa tam całą dobę
w miesiącach przed i po przesileniu?
A przecież to Biegun Północny!
Pływają góry lodowe,
jest pełno śniegu.
O co chodzi?
Ziemia jest kulą.
Ilość otrzymywanej energii słonecznej
zmienia się zależnie od wysokości słońca na niebie,
co zmienia się w ciągu dnia,
od wschodu do zachodu Słońca.
Maksymalna wysokość zmienia się też w ciągu roku.
W lecie jest wyżej.
Najwyżej w południe podczas letniego przesilenia,
czyli na półkuli północnej 21 czerwca,
a na południowej 21 grudnia.
Podczas obiegu Ziemi
północna półkula odchyla się od Słońca zimą,
a pochyla ku niemu latem,
przez co Słońce świeci pod mniejszym kątem
przez więcej godzin.
Pamiętacie wydłużone dni w lecie?
Energia przypadająca na km2 wzrasta,
im wyżej jest słońce na niebie.
Kiedy słońce świeci pod kątem,
ilość dostarczonej energii jest mniejsza.
Choć na biegunie słońce świeci przez 24 godziny,
światło słoneczne jest bardzo rozproszone.
i dostarcza mniej energii niż na południu,
gdzie słońce jest wyżej
z powodu mniejszego odchylenia.
Ponadto biegun północny ma co nadrabiać.
Wychładzał się bez odrobiny słońca
przez całe 6 miesięcy.
Obserwując w dowolnym miejscu zmiany pór roku,
możesz doceniać nie tylko ich piękno
ale też astronomiczną złożoność czynników,
dzięki którym istnieją.