Pory roku — skąd się biorą i dlaczego

Pory roku bierze się często z odległości Ziemi od Słońca — to najbardziej rozpowszechniony błąd w geografii. Poniżej rzeczywisty mechanizm.

Nie odległość, lecz nachylenie

Ziemia rzeczywiście krąży po orbicie eliptycznej i jej odległość od Słońca się zmienia. Ale zmiana wynosi zaledwie kilka procent, a co ważniejsze — Ziemia jest najbliżej Słońca na początku stycznia, gdy na półkuli północnej trwa zima.

Gdyby decydowała odległość, obie półkule miałyby lato jednocześnie. Tymczasem gdy u nas jest lato, w Australii panuje zima — to rozstrzyga sprawę.

Prawdziwą przyczyną jest nachylenie osi ziemskiej o 23,5 stopnia do płaszczyzny orbity. Oś zachowuje stały kierunek w przestrzeni, więc przez pół roku bardziej oświetlona jest półkula północna, a przez drugą połowę południowa.

Dlaczego nachylenie daje różnicę

• Kąt padania promieni — latem Słońce świeci bardziej stromo, więc ta sama porcja energii ogrzewa mniejszą powierzchnię
• Długość dnia — latem dzień trwa dłużej, więc energia dociera przez więcej godzin

Oba czynniki działają w tę samą stronę i wzajemnie się wzmacniają. Dlatego różnica między latem a zimą jest tak wyraźna, mimo niewielkiej zmiany odległości od Słońca.

Cztery daty przełomowe

• 21 marca — równonoc wiosenna; dzień równy nocy na całej Ziemi
• 22 czerwca — przesilenie letnie; najdłuższy dzień na półkuli północnej
• 23 września — równonoc jesienna
• 22 grudnia — przesilenie zimowe; najkrótszy dzień

W dniach równonocy Słońce góruje w zenicie nad równikiem, w przesilenia nad zwrotnikami.

Dlaczego najcieplej nie jest w przesilenie

Najdłuższy dzień przypada 22 czerwca, ale najcieplejszy miesiąc to zwykle lipiec. Podobnie najkrótszy dzień jest w grudniu, a najzimniej bywa w styczniu i lutym.

Przyczyną jest bezwładność cieplna: lądy i oceany potrzebują czasu, by się nagrzać i wychłodzić. Ziemia nadal zyskuje ciepło jeszcze przez kilka tygodni po przesileniu, bo dostarczana energia przewyższa wypromieniowaną. To samo opóźnienie widać w skali doby — najcieplej jest około godziny piętnastej, a nie w południe.

Pory roku astronomiczne i klimatyczne

W kalendarzu funkcjonują dwa podziały. Pory astronomiczne wyznaczają równonoce i przesilenia, więc wiosna zaczyna się 21 marca. Pory klimatyczne opierają się na średnich temperaturach i dla wygody przypisuje się im pełne miesiące — wiosna to marzec, kwiecień i maj.

Meteorolodzy stosują ten drugi podział, bo ułatwia porównywanie danych między latami: sezon zawsze obejmuje te same trzy miesiące. Stąd rozbieżność w komunikatach — pierwszy dzień wiosny w prognozie pogody bywa inny niż w kalendarzu astronomicznym, a obie daty są poprawne w swoim systemie.

Strefy oświetlenia

• Międzyzwrotnikowa — Słońce może górować w zenicie, dzień zawsze zbliżony do 12 godzin
• Umiarkowana — wyraźne cztery pory roku, znaczne wahania długości dnia
• Podbiegunowa — występuje dzień i noc polarna

Za kołem podbiegunowym Słońce przez część roku nie zachodzi wcale, a przez inną nie wschodzi. Na samym biegunie trwa to po pół roku — jeden „dzień” i jedna „noc” w skali roku.