Hvorfor skifter årstiderne
Hvorfor har vi årstider? Hvorfor skiftes forår, sommer, efterår og vinter? Mange tror, at skiftet mellem sommer og vinter skyldes, at Jordens afstand til Solen varierer i løbet af året. Jorden kredser nemlig ikke om Solen i en perfekt cirkel. Der er tidspunkter, hvor Jorden er længere væk fra Solen, og andre, hvor den er tættere på. Se den følgende figur:
Vi ser, at når Jorden er »øverst«, er den længere væk fra Solen, end når den er »nederst«. Ved første øjekast giver det mening, at vi har vinter, når Jorden er længere væk fra Solen, og sommer, når den er tættere på. Men Jorden er længst væk fra Solen omkring den femte juli og tættest på omkring den fjerde januar, så det er præcis omvendt: når Jorden er længst væk fra Solen, har vi sommer, og når den er tættest på, har vi vinter.
Vi ved også, at når det er sommer på den nordlige halvkugle, er det vinter på den sydlige halvkugle og omvendt. Når vi i Danmark fryser, har de sommer i Australien. Årstiderne kan altså ikke skyldes Jordens varierende afstand til Solen. Hvis det var tilfældet, skulle der være sommer på hele planeten og ikke kun på den ene halvkugle.
På figuren ser det desuden ud til, at afstanden mellem Jorden og Solen ændrer sig dramatisk, men i virkeligheden er forskellen meget mindre. Når Jorden er tættest på Solen, er afstanden omkring 147 millioner kilometer. Når den er længst væk, er den omkring 152 millioner kilometer. Det er en forskel på cirka tre procent, og det er ikke en stor nok forskel til at forårsage så stor en ændring i vejret, som vi ser mellem sommer og vinter.
Det hele skyldes Jordaksen
Jordaksen er en tænkt linje, som vores Jord drejer rundt om. Og denne akse hælder lidt i forhold til det tænkte plan, som Jorden kredser i om Solen. Se på figuren:
Aksen er vist med de hvide streger øverst og nederst, og den sorte streg på tværs af Jorden markerer ækvator. Den deler Jorden i to halvkugler, den sydlige og den nordlige. Pilen forneden viser Jordens omdrejningsretning om aksen. Vi ser, at aksen ikke er lodret, men hælder lidt. Allerede på denne figur kan vi se, at Solen skinner langt mere på den sydlige halvkugle end på den nordlige. Vi kan også lægge mærke til andre ting: Solen skinner på Sydpolen, mens den ikke skinner på Nordpolen. Og den tilstand vil vare ved længe. Forestil dig, at der er gået en dag, og Jorden dermed har drejet sig rundt om sin akse. På grund af Jordens hældning skinnede Solen på Sydpolen hele tiden, Solen gik slet ikke ned dér! Og omvendt, på Nordpolen stod Solen ikke op i hele døgnet! Og hele tiden belyste Solen en langt større del af den sydlige halvkugle end af den nordlige, så på den sydlige halvkugle er det sommer og på den nordlige vinter. Det passer med det, vi kender: om vinteren er dagene kortere end om sommeren.
Men det forklarer ikke, hvorfor Solen er »koldere« om vinteren end om sommeren. Okay, om vinteren skinner Solen sjældnere, det ved vi nu hvorfor, men hvorfor varmer den samtidig ikke så meget, som den varmer os om sommeren? Det skyldes til gengæld strålernes indfaldsvinkel.
Solstrålernes indfaldsvinkel
Forestil dig en mur, som lysstråler rammer vinkelret. Og en anden mur, der er lige lang, og som lysstråler også rammer, men ikke vinkelret: i forhold til den første mur er den anden mur drejet 45 grader:
Vi ser, at selv om de to mure er lige lange og udsat for en lige stærk lyskilde, rammer der færre stråler den anden mur end den første. Og ikke nok med det, strålerne rammer længere fra hinanden. Den anden mur bliver altså ikke belyst så godt som den første. Det samme gælder for solstråler: det afhænger af, i hvilken vinkel de rammer jorden. Hvis de rammer vinkelret, rammer der mange stråler jorden, og det mærker vi som varme. Hvis de rammer i en mindre vinkel, rammer færre stråler jorden, »længere fra hinanden«, og det mærker vi som kulde. Det samme sker på Jorden:
Alle de stråler, der rammer jorden vinkelret, rammer den sydlige halvkugle. På den sydlige halvkugle rammer der dermed flere solstråler pr. kvadratmeter, og det gør, at det er varmere dér end på den nordlige halvkugle, som strålerne godt nok også rammer, men i en mindre vinkel, så der rammer færre. Derfor er det også oftest koldere nord for os og varmere syd for os. Nord for os rammer solstrålerne i en mindre vinkel, og der rammer derfor færre, end der gør hos os.
