Mistä vuodenajat johtuvat? - Rebecca Kaplan

Koko oppitunti: http://ed.ted.com/lessons/reasons-for-the-seasons-rebecca-kaplan

Miksi joillain alueilla on ikuinen kesä, mutta toisilla joudutaan pärjäämään lumen ja pakkasen keskellä? Miksi vuodenajat ovat päinvastaiset eteläisellä ja pohjoisella pallonpuoliskolla? Rebecca Kaplan selittää, kuinka Maan kiertoradan muoto ja Maan akselikallistuma vaikuttavat eri alueiden saaman Auringon energian määrään.

Oppitunti: Rebecca Kaplan, animaatio: Marc Chrisoforidis.

Lapsena en ymmärtänyt
mistä vuodenajat johtuvat.

Tiesin kyllä, että talvella
on lunta ja pakkasta,

kukat kukkivat keväällä, kun taas
kesällä on lämmintä ja aurinkoista.

Syksy taas on täynnä ruskan värejä.

Vuodenajat vaihtuivat,
vaikken ymmärtänytkään miksi.

Jos olisit kertonut, että

kolmannes maapallon asukkaista
ei ole koskaan nähnyt lunta,

tai että heinäkuun neljäntenä
saattaa olla pakkasta,

olisin pitänyt sinua hulluna.

Todellisuudessa neljä vuodenaikaa voidaan
havaita vain kahdella maapallon alueella.

Niilläkin vuodenajat
ovat päinvastaiset.

Mutta miksi?

Tähtitieteilijä Johannes Kepler osoitti,
että planeettojen kiertoradat

ovat ellipsejä, ja että Aurinko
ei sijaitse aivan niiden keskellä.

Keplerin havainto oli tärkeä:

se ratkaisi planeettojen kiertoratoihin
liittyviä matemaattisia ongelmia.

Vaikka kiertoradat eivät olekaan
aivan pyöreitä,

oppikirjojen kuvat usein liioittelevat
kiertoradan soikeutta.

Oikeasti Maan kiertorata on hyvin lähellä täydellistä ympyrää.

Mutta koska kiertorata on hieman soikea,
ja koska Aurinko ei ole aivan sen keskellä,

Maan etäisyys Auringosta vaihtelee
vuoden aikana.

A-haa!
Talvella Maa on siis kauempana Auringosta!

Ei oikeastaan.

Tammikuussa Maa on itse asiassa

viisi miljoonaa kilometriä
lähempänä Aurinkoa kuin heinäkuussa.

Tästä huolimatta pohjoisessa
on tammikuussa talvi.

Kaipaatko lisää todisteita?

Entäs tämä: kesä ja talvi vallitsevat
samanaikaisesti planeettamme pinnalla.

Kun Connecticutissa on talvi,
Uudessa-Seelannissa on kesä.

Jos vuodenajat eivät johdu
etäisyydestä Aurinkoon, mistä sitten?

Maan akseli ei ole aivan suorassa.

Tämä akselikallistuma on tärkein syy,
joka saa aikaan vuodenajat.

Maan akselikulma on 23,5°
sen ratatasoon nähden.

Kun Maa pyörii akselinsa ympäri
ja kiertää Aurinkoa,

sen akseli on koko ajan kallellaan
samaan suuntaan avaruudessa.

Tämän seurauksena päivän pituus vaihtelee
Maan eri leveysasteilla vuoden aikana.

Kesällä päivänvaloa on enemmän,
talvella vähemmän.

Kun Maa on kääntyneenä Aurinkoa kohti,
se lämpenee.

Kun Maa kääntyy poispäin
Auringosta, se viilenee.

Kesällä 40° leveysasteen pohjoispuolella,
kuten Hartfordissa Connecticutissa

päivän pituus on 15 tuntia
ja yön 9 tuntia.

Maa siis lämpenee pidempään kuin se jäähtyy.

Kun tämä tapahtuu joka päivä,
Maan pinta lämpenee.

Muista tämä myöhempää varten!

Talvella käy päinvastoin:

viilentävä yö on monta tuntia
pidempi kuin lämmittävä päivä.

Kun tämä tapahtuu useina päivinä,
Maan pinta viilenee.

Kauemmas pohjoiseen mentäessä
päivän pituus kesällä pitenee.

Juneaussa, Alaskassa päivän pituus on
kesällä 19 tuntia,

kun taas Tallahaseessa, Floridassa
päivä on 14 tuntinen.

Pohjoisnavalla Aurinko ei kesällä
laske lainkaan.

Vuodenajat johtuvat siis
päivän pituudesta. Selvä!

Ei aivan niinkään.

Jos ainoastaan päivän pituus
säätelisi keskilämpötilaa,

eikö Pohjoisnapa olisi kesällä
Maan kuumin paikka?

Sehän saa keskikesällä auringonvaloa
24 tuntia vuorokaudessa.

Pohjoisnapa on kuitenkin jään peitossa
myös kesällä. Miksi?

Maa on pyöreä, ja sen pinnan saama
Auringon energia riippuu siitä,

miten korkealta Aurinko paistaa.

Tämä muuttuu päivän aikana
auringonnousun ja -laskun välillä.

Auringon säteilyn suurin saapumiskulma
vaihtelee myös vuoden aikana.

Se on suurimmillaan kesäpäivänseisauksena,
joka on 21.6. pohjoisella

ja 21.12. eteläisellä pallonpuoliskolla.

Pohjoinen pallonpuolisko
kääntyy poispäin Auringosta talvella,

ja Aurinkoa kohti kesällä,

jolloin pohjoinen pallonpuolisko saa
säteilyä suuremmassa kulmassa ja kauemmin.

Päiväthän ovat kesällä pidempiä.

Auringon säteilyenergia pinta-alaa kohti
kasvaa, kun säteilykulma kasvaa.

Kun säteily tulee matalammalta,
sen energia pinta-alaa kohti on pienempi.

Tämän takia pohjoisnavalla on kylmä,
vaikka valoa riittääkin 24 h vuorokaudessa.

Auringon säteilyn sisältämä energia
leviää laajalle alueelle

eikä lämmitä niin kuin etelämpänä,
jossa säteily tulee suuremmassa kulmassa.

Pohjoisnavan täytyy sitä paitsi lämmetä
talven jälkeen,

koska se ei saanut Auringon valoa
puoleen vuoteen.

Kun tarkkailet vuoden kiertoa,
voit nauttia vuodenaikojen kauneudesta.

Voit myös samalla pohtia planetaarisia ilmiöitä, jotka aiheuttavat vuodenajat.