Skälen till årstiderna

Säsongbyten är ett av dessa fenomen som människor tar för givet. De vet att det händer på de flesta platser, men slutar inte alltid att tänka på varför vi har säsonger. Svaret ligger i området astronomi och planetvetenskap.

Det största skälet till årstiderna är att jordens axel lutas relativt sitt omloppsplan. Tänk på solsystemets omloppsplan som en platt platta. De flesta planeter kretsar runt solen på plattans "yta". I stället för att deras nord- och sydpoler pekar direkt vinkelrätt mot plattan, har de flesta planeter sina stolpar i sned. Detta gäller särskilt jorden, vars poler lutas 23,5 grader.

Jorden kan ha en lutning på grund av en stor påverkan i vår planets historia som sannolikt orsakade skapandet av vår måne. Under denna händelse blev spädbarn Jorden smackad ganska kraftigt av en påverkan av stor storlek på Mars. Det fick den att välta på sin sida ett tag tills systemet slog sig ner. 

Den bästa teorin om bildandet av månen säger att spädbarnet Jorden och en Mars-stor kropp som heter Theia kolliderade tidigt i solsystemets historia. Resterna sprängdes ut i rymden och sammanfogades så småningom för att bilda månen. NASA / JPL-Caltech 
 

Så småningom bildades månen och jordens lutning nådde till de 23,5 grader som den är i dag. Det innebär att under en del av året lutas hälften av planeten bort från solen, medan den andra halvan lutas mot den. Båda halvkloterna får fortfarande solljus, men den ena får den mer direkt när den lutas mot solen på sommaren, medan den andra får den mindre direkt under vintern (när den lutas bort). 

Detta diagram visar jordens axiella lutning och hur det påverkar halvkuglen som lutas mot solen genom olika delar av året. NASA / CMGlee

När den norra halvklotet lutas mot solen upplever människor i den delen av världen sommaren. Samtidigt får den södra halvklotet mindre ljus, så vintern inträffar där. Solstice och equinoxes används mest i kalendrar för att markera början och slutet av säsonger men är inte själva relaterade till orsakerna till årstiderna.

Säsongsändringar

Vårt år är uppdelat i fyra säsonger: sommar, höst, vinter, vår. Om inte någon bor vid ekvatorn levererar varje säsong olika vädermönster. Generellt sett är det varmare på våren och sommaren och svalare på hösten och vintern. Fråga de flesta varför det är kallt på vintern och varmt på sommaren och de kommer sannolikt att säga att jorden måste vara närmare solen på sommaren och längre bort på vintern. Detta verkar att göra sunt förnuft. När allt kommer omkring en eld känner de ju mer värme. Så varför skulle inte närheten till solen orsaka den varma sommarsäsongen?

Även om detta är en intressant observation, leder det faktiskt till fel slutsats. Här är anledningen: Jorden är längst från solen i juli varje år och närmast i december, så orsaken till "närhet" är fel. När det är sommar på norra halvklotet sker vinter också på den södra halvklotet, och vice versa. Om orsaken till säsongerna enbart berodde på vår närhet till solen, borde det vara varmt i både norra och södra halvkuglen samtidigt på året. Det händer inte. Det är verkligen lutningen som är det främsta skälet till att vi har säsonger. Men det finns en annan faktor att tänka på.

Alla planeter har en axiell lutning, inklusive gasjättarna. Uranus-lutningen är så allvarlig att den "rullar" runt solen på sidan. NASA

Det är varmare vid High Noon Too

Jordens lutning innebär också att solen kommer att se upp och ställa in i olika delar av himlen under olika tider på året. På sommaren toppar solen nästan direkt över huvudet, och i allmänhet kommer det att ligga över horisonten (dvs det kommer att bli dagsljus) under mer av dagen. Detta innebär att solen kommer att ha mer tid att värma jordens yta under sommaren, vilket gör den ännu varmare. På vintern finns det mindre tid att värma ytan, och saker är lite kyligare.

Observatörer kan i allmänhet se denna förändring av synliga himmellägen för ganska enkelt. Under ett år är det ganska lätt att notera solens position på himlen. På sommaren kommer den att vara högre upp och stiga och ställas på olika positioner än på vintern. Det är ett fantastiskt projekt för alla att prova, och allt de behöver är en grov ritning eller bild av den lokala horisonten öster och väster. Observatörer kan titta på soluppgången eller solnedgången varje dag och markera soluppgången och solnedgången varje dag för att få en fullständig idé.

Tillbaka till närhet

Så spelar det någon roll hur nära jorden är till solen? Tja, ja, på något sätt gör det det, inte så som folk förväntar sig. Jordens omloppsbana runt solen är bara lite elliptisk. Skillnaden mellan dess närmaste punkt till solen och den mest avlägsna är lite mer än tre procent. Det räcker inte för att orsaka enorma temperatursvingningar. Det betyder i genomsnitt en skillnad på några grader Celsius. Temperaturdifferensen mellan sommar och vinter är mycket mer än det. Så närhet gör inte så stor skillnad som mängden solljus som planeten får. Det är därför som helt enkelt antar att jorden är närmare under en del av året är fel. Skälen till våra säsonger är lätta att förstå med en god mental bild av vår planets lutning och dess bana runt solen.

Nyckelvägar

• Jordens axiella lutning spelar en stor roll för att skapa säsonger på vår planet.
• Hemisfären (norr eller söder) lutad mot solen får mer värme under den tiden.
• Closeness to the Sun är INTE en anledning till årstiderna.

källor

• "Jordens lutning är anledningen till årstiderna!" Ice-Albedo-feedback: Hur smälta is orsakar mer is att smälta - Windows till universum, www.windows2universe.org/earth/climate/cli_seasons.html.
• Greicius, Tony. "NASA-studien löser två mysterier om slingrande jorden." NASA, NASA, 8 april 2016, www.nasa.gov/feature/nasa-study-solves-two-mysteries-about-wobbling-earth.
• “I djupet | Earth - Solar System Exploration: NASA Science. ” NASA, NASA, 9 april 2018, solarsystem.nasa.gov/planets/earth/in-depth/.

Redigerad av Carolyn Collins Petersen.