Khi tôi còn nhỏ
những gì tôi biết về các mùa trong năm
là Tháng mười hai và Tháng giêng thì rất lạnh
tuyết phủ khắp mọi nơi,
Tháng tư và Tháng năm thì muôn hoa nở rộ,
Tháng bảy, Tháng tám thì trời nắng nóng
và Tháng chín, Tháng mười lại như ống kính vạn hoa của những chiếc lá đầy màu sắc.
Nó chính là cách làm việc của thế giới,
và nó thật huyền diệu.
Nếu bạn đã nói với tôi hồi đó
rằng một phần ba dân số của thế giới
chưa bao giờ thấy tuyết
hoặc ngày 4 Tháng 7 chắc chắn không phải một ngày để đi biển,
Tôi có thể nghĩ rằng bạn đang điên.
Nhưng trên thực tế, sự thay đổi theo mùa với bốn mùa riêng biệt
chỉ xảy ra ở hai nơi trên hành tinh.
Và, ngay cả trong hai khu vực đó,
các mùa đảo ngược lẫn nhau.
Nhưng tại sao lại như vậy?
Nhiều người đã nghe về một nhà thiên văn học
tên Johannes Kepler
và làm thế nào ông chứng minh được rằng quỹ đạo trái đất là hình elip
và mặt trời không phải là trung tâm của quỹ đạo đó.
Đó đã từng là một vấn đề lớn khi ông tìm ra nó
vài trăm năm trước đây.
Khám phá của ông đã giải quyết rất nhiều vấn đề toán học
của các nhà thiên văn học
với việc đo quỹ đạo hành tinh.
Trong khi sự thật là quỹ đạo của chúng ta không hoàn toàn tròn,
những hình ảnh trong cuốn sách khoa học của chúng ta
trên TV, và cả trong phim
cho một ấn tượng phóng đại
về việc giãn dài quỹ đạo chúng ta.
Trong thực tế, quỹ đạo của trái đất gần như là một vòng tròn hoàn hảo.
Tuy nhiên, bởi quỹ đạo của trái đất về mặt kỹ thuật là một hình elip,
ngay cả khi nó trông không giống lắm,
và mặt trời không phải chính xác ở ngay tâm,
điều đó có nghĩa là khoảng cách từ chúng ta đến mặt trời
thay đổi qua các năm.
Ah-ha!
Vì vậy, mùa đông sẽ xảy ra khi trái đất cách xa mặt trời!
Ồ không, từ từ đã.
Trái đất thực sự gần mặt trời hơn
vào Tháng giêng so với Tháng bảy
khoảng 5 triệu km.
Tháng một là đúng ngay khoảng giữa
của mùa lạnh nhất trong năm
đối với chúng ta, những người sống ở phía bắc.
Vẫn không thuyết phục à?
Vậy thế này thì sao:
Mùa hè và mùa đông xảy ra đồng thời
trên bề mặt của hành tinh chúng ta.
Khi đang là mùa đông tại Connecticut,
thì New Zealand lại đang là mùa hè.
Vì vậy, nếu vấn đề không phải là khoảng cách từ mặt trời,
thì nó có thể là vì lí do nào khác?
Vâng, chúng ta cũng cần phải biết
rằng trái đất không đứng thẳng.
Nó thực sự hơi nghiêng.
Và độ nghiêng của trục quay của trái đất
là một trong những lý do chính gây ra các mùa .
Trái đất quay trên một trục
nghiêng 23,5 độ so với phương thẳng đứng.
Cùng lúc đó, trái đất xoay quanh mặt trời
với trục luôn luôn chỉ một hướng trong không gian.
Cùng với độ nghiêng,
sự quay quanh mình và quay quanh mặt trời gây nên
sự thay đổi số giờ được chiếu sáng ở một vùng
qua các năm,
với số giờ chiếu sáng vào mùa hè nhiều hơn
và ít hơn trong mùa đông.
Vì vậy, khi mặt trời chiếu sáng trên trái đất, nó ấm lên.
Sau khi mặt trời lặn, mọi thứ có thời gian để nguội đi.
Vì vậy, trong mùa hè,
bất kỳ vị trí nào trong khoảng 40 độ phía bắc của đường xích đạo,
như Hartford, Connecticut,
sẽ được 15 giờ chiếu sáng mỗi ngày
và 9 giờ ban đêm.
Nó ấm lên lâu hơn so với thời gian nguội đi.
Điều này xảy ra ngày qua ngày,
vậy nên sẽ có một tác động ấm lên tổng thể.
Hãy nhớ điều này về sau nhé!
Vào mùa đông, điều ngược lại sẽ xảy ra.
Có rất nhiều giờ làm mát hơn
so với số giờ được sưởi ấm,
và ngày qua ngày, việc này dẫn đến một hiệu ứng làm mát.
Điều thú vị là, khi bạn di chuyển lên phía bắc,
số giờ ban ngày vào mùa hè tăng.
Vì vậy, Juneau, Alaska sẽ nhận được khoảng 19 giờ ban ngày
trong cùng một ngày mùa hè mà Tallahassee, Florida chỉ được khoảng 14.
Trong thực tế, vào mùa hè tại Bắc cực,
mặt trời không bao giờ lặn.
OK, bây giờ, đó là tất cả về số giờ chiếu sáng ban ngày, tôi đã hiểu!
Ồ, không, còn một mảnh ghép quan trọng nữa cho câu đố này.
Nếu số giờ ban ngày là điều duy nhất
xác định nhiệt độ trung bình,
chẳng lẽ Bắc cực là nơi nóng nhất
trên trái đất trong mùa hè của cực bắc
vì nó nhận được 24 giờ ánh sáng ban ngày
trong những tháng quanh ngày hạ chí?
Nhưng nó là Bắc cực.
Vẫn có những tảng băng trôi trong nước
và tuyết trên mặt đất.
Vì vậy, chuyện gì đang xảy ra?
Trái đất là một hình cầu
và như vậy số năng lượng mặt trời một vùng nhận được
thay đổi dựa vào độ cao của mặt trời trên bầu trời,
trong đó, như bạn đã biết đấy, thay đổi trong ngày
giữa bình minh và hoàng hôn.
Tuy nhiên, chiều cao tối đa cũng thay đổi trong năm,
với số năng lượng nhiều nhất trong những tháng mùa hè
và cao nhất của tất cả là vào giữa trưa ngày hạ chí,
đó là ngày 21 tháng 2 ở Bắc bán cầu
và ngày 21 tháng 12 ở Nam bán cầu.
Điều này là bởi vì khi trái đất xoay,
Bắc bán cầu nghiêng đi
cách xa khỏi mặt trời trong mùa đông
và hướng về mặt trời vào mùa hè,
điều này đặt mặt trời thẳng trực tiếp trên không
lâu hơn.
Bạn có nhớ những khoảng thời gian có số giờ chiếu sáng cao vào mùa hè không?
Và số năng lượng mặt trời trên một kilomet vuông cũng tăng
khi mặt trời lên cao trên bầu trời.
Vì vậy, khi mặt trời ở một góc nào đó,
số lượng năng lượng cung cấp
đến mỗi mét vuông của vùng được chiếu sáng sẽ ít hơn.
Vì vậy, mặc dù Bắc cực nhận được 24 giờ
chiếu sáng ban ngày để ấm lên,
ánh sáng nó nhận được đã bị trải ra
và cung cấp ít năng lượng hơn so với nơi xa phía Nam,
nơi mặt trời lên cao trên bầu trời
bởi vì nó nghiêng hơn về phía mặt trời.
Bên cạnh đó, Bắc cực có rất nhiều thời gian để làm lạnh trở lại.
Nó lạnh xuống mà không có bất kỳ ánh sáng mặt trời nào
trong suốt 6 tháng.
Vì vậy, khi các mùa thay đổi, dù bạn đang ở đâu,
bạn có thể mong chờ không chỉ vẻ đẹp lung linh khác nhau giữa các mùa
mà còn cả sự phức tạp của thiên văn học
điều đó mang đến những vẻ đẹp đó.