Dzisiaj po raz kolejny mój optymizm zwyciężył nad realizmem, w związku z czym ubrałem się za lekko i zmierzając kolejno na zajęcia i ankiety zmarzłem. Jednak moje cierpienie nie poszło na marne i chociaż swoich nawyków związanych z ubiorem raczej nie zmienię to zacząłem się zastanawiać dlaczego robi się coraz zimniej i zadałem sobie pytanie:
Dlaczego zimą jest zimno, a latem ciepło?
Pierwszą odpowiedzią jaka się nasuwa jest stwierdzenie, że latem ziemia jest bliżej słońca, a zimą dalej. Jest to odpowiedź zgodna z naszym doświadczeniem i intuicją, i jak to zwykle bywa z intuicyjnymi wytłumaczeniami jest niepoprawna.
Wiemy przecież, że na półkuli południowej mają 'przestawione' względem nas pory roku, tzn. kiedy my mamy lato, oni mają zimę, a kiedy my mamy zimę, oni mają lato. Niestety, z tego co wiem wiedza ta ma się nijak do odpowiadania na moje pytanie, bo jakoś się tak dziwnie składa, że ludzie mają problemy z kojarzeniem faktów, które niby znają, ale które są z różnych dziedzin.
Wracając jednak do mojego pytania, skoro to nie odległość od słońca to co?
Wiemy, że pory roku, są przeciwstawne na półkulach północnych i południowych.
Wiemy też, że pory roku zmieniają się cyklicznie, a pełen cykl zajmuje około 365 dni.
Pierwszy fakt wyklucza naszą teorię o odległości od słońca, drugi natomiast wskazuje, że odpowiedź może się jednak kryć w ruchu obiegowym Ziemi wokół Słońca. Przyjrzyjmy się mu bliżej:
- ruch ten odbywa się po elipsie i trwa ok. 365,25 dni
- Ziemia w ciągu roku pokonuje odległość ok. 930 mln kilometrów, oznacza to, że wszyscy mkniemy przez pustkę kosmosu z prędkościami (zaokrąglonymi nieznacznie):
- 29 km na sekundę!
- 1760 km na minutę!
- 105 000 km na godzinę!
Liczby te przyprawiają mnie o zawrót głowy, a przypuszczam, że są one o wiele mniejsze od prędkości, z jaką nasz układ słoneczny kręci się wokół centrum galaktyki. Wszystko zależy od układu odniesienia, ale znowu uciekam od tematu.
- Ziemia w swojej eliptycznej podróży nie jest ustawiona prostopadle do elipsy, jest do niej nachylona pod kątem ok. 66°, co obrazuje poniższy rysunek:
Jak widać na powyższym rysunku, choć odległość od słońca jest względnie stała (od ~147 mln km. do ~ 152 mln km.) to ze względu na nachylenie osi obrotu Ziemi promienie słoneczne padają na różne półkule pod różnym kątem (przy takich odległościach, możemy bezpiecznie założyć, że promienie słoneczne są równoległe względem siebie). I właśnie te różnice kątów padania promieni słonecznych tłumaczą zmiany długości dnia i nocy, oraz pory roku:
- kiedy promienie padają pod kątem bliższym kątowi prostemu dni są dłuższe i mamy lato (lewa strona powyższego rysunku dla półkuli północnej)
- a kiedy promienie padają pod coraz mniejszym kątem, to dni robią się coraz krótsze i obserwujemy zjawiska zachodzące za naszymi oknami
Nie jestem teraz pewien, ale wydaje mi się, że od tego kąta padania zależą różnice temperatur w lecie i zimie - w zależności od kąta padania światło pokonuje atmosferę pod różnymi kątami - ale czy jest to pogląd trafny nie wiem, a nie mam już siły szukać potwierdzenia w źródłach.*
Ot, cała zagadka.
Co ciekawe, w roku 1987 zadano takie pytanie 23 absolwentom Harvardu podczas uroczystości rozdania dyplomów, jedynie dwójka z nich udzieliła poprawnej odpowiedzi wskazując na kąt padania promieni słonecznych i nachylenie Ziemi. Niech to będzie przestrogą, że nasz poziom ignorancji nie zależy od uzyskanych papierków.
źródła:
1) North season - Tau'olunga
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:North_season.jpg
2)Earth-lighting-summer-solstice EN - Przemyslaw "Blueshade" Idzkiewicz
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Earth-lighting-summer-solstice_EN.png
3)Earth-lighting-winter-solstice EN - Przemyslaw "Blueshade" Idzkiewicz
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Earth-lighting-winter-solstice_EN.png
4) Thinking with data - Marsha Lovett, Priti Shah
strony 195-196
* w tym miejscu należą się podziękowania dla osoby z nickiem Stefanescu, która to wytknęła mi mój wcześniejszy, głupi błąd. Bowiem niepotrzebnie wmieszałem atmosferę, w długość dnia i nocy. Od atmosfery może zależeć co najwyżej temperatura, a nie długość dnia i nocy - ta zależy jedynie od kąta nachylenia planety względem elipsy.
