Waarom hebben we seizoenen?
Waarom hebben we seizoenen? Waarom wisselen lente, zomer, herfst en winter elkaar af? Veel mensen geloven dat het wisselen van zomer en winter wordt veroorzaakt door de verschillende afstand van de aarde tot de zon in de loop van het jaar. De aarde draait namelijk niet in een perfecte cirkel om de zon. Er zijn momenten waarop de aarde verder van de zon af staat en momenten waarop ze juist dichterbij staat. Zie de volgende figuur:
We zien dat als de aarde “boven” staat, ze verder van de zon af staat dan wanneer ze “onder” staat. Op het eerste gezicht is het logisch dat het winter is als de aarde verder van de zon af staat en zomer als ze dichterbij staat. De aarde staat echter ongeveer rond 5 juli het verst van de zon en ongeveer rond 4 januari het dichtst bij, dus het is precies andersom: als de aarde het verst van de zon af staat, hebben we zomer, als ze het dichtst bij staat, hebben we winter.
We weten ook dat als het op het noordelijk halfrond zomer is, het op het zuidelijk halfrond winter is en andersom. Als het bij ons in Nederland vriest, is het in Australië zomer. De seizoenen kunnen dus niet worden veroorzaakt door de verschillende afstand van de aarde tot de zon. Als dat zo was, zou het op de hele planeet zomer moeten zijn, en niet maar op één halfrond.
Op de figuur lijkt het bovendien alsof de afstand van de aarde tot de zon dramatisch verandert, maar in werkelijkheid is het verschil veel kleiner. Als de aarde het dichtst bij de zon staat, is de afstand ongeveer 147 miljoen kilometer. Als ze het verst staat, is het ongeveer 152 miljoen kilometer. Dat is een verschil van ongeveer drie procent, en dat is niet groot genoeg om zo'n grote verandering in het weer te veroorzaken als we tussen zomer en winter zien.
De aardas is de oorzaak
De aardas is een denkbeeldige lijn waaromheen onze aarde draait. En deze as staat een beetje scheef ten opzichte van het denkbeeldige vlak waarin de aarde om de zon draait. Kijk naar de figuur:
De as is aangegeven met de witte lijnen boven en onder, de zwarte lijn dwars over de aarde is de evenaar. Die verdeelt de aarde in twee halfronden: het zuidelijke en het noordelijke. De pijl onderaan geeft de draairichting van de aarde om haar as aan. We zien dat de as niet verticaal staat, maar een beetje scheef. Al op deze figuur kunnen we zien dat de zon veel meer op het zuidelijk halfrond schijnt dan op het noordelijke. We kunnen ook nog andere dingen opmerken: op de zuidpool schijnt de zon, terwijl ze op de noordpool niet schijnt. En die toestand houdt nog lang aan. Stel je voor dat er een dag is verstreken en de aarde dus om haar as is gedraaid. Door de stand van de aarde heeft de zon de hele tijd op de zuidpool geschenen, daar is de zon helemaal niet ondergegaan! En andersom: op de noordpool is de zon de hele dag niet opgekomen! En de hele tijd verlichtte de zon een veel groter deel van het zuidelijk halfrond dan van het noordelijke: op het zuidelijk halfrond is het dus zomer en op het noordelijke winter. Dat klopt met wat we kennen: in de winter zijn de dagen korter dan in de zomer.
Maar dat verklaart nog niet waarom de zon in de winter “kouder” is dan in de zomer. Goed, in de winter schijnt de zon minder lang, dat weten we nu waarom, maar waarom verwarmt ze ons tegelijk niet zoals ze ons in de zomer verwarmt? Dat komt weer door de hoek waaronder de stralen invallen.
De invalshoek van de zonnestralen
Stel je een muur voor waar lichtstralen loodrecht op vallen. En een tweede muur, die even lang is, waar ook lichtstralen op vallen, maar niet loodrecht: ten opzichte van de eerste muur is de tweede muur 45 graden gedraaid:
We zien dat, hoewel de twee muren even lang zijn en aan een even sterke lichtbron worden blootgesteld, er op de tweede muur minder stralen vallen dan op de eerste muur. En niet alleen dat: de stralen vallen verder uit elkaar. De tweede muur wordt dus niet zo goed verlicht als de eerste muur. Hetzelfde geldt voor zonnestralen: het hangt af van de hoek waaronder ze op de grond vallen. Als ze loodrecht invallen, vallen er veel op de grond, wat wij voelen als warmte. Als ze onder een kleinere hoek invallen, vallen er minder stralen op de grond, “verder uit elkaar”, en dat voelen wij als kou. Hetzelfde gebeurt op aarde:
Alle stralen die loodrecht op de grond vallen, vallen op het zuidelijk halfrond. Op het zuidelijk halfrond vallen dus meer zonnestralen per vierkante meter, waardoor het daar warmer is dan op het noordelijk halfrond, waar de stralen weliswaar ook vallen, maar onder een kleinere hoek en er dus minder vallen. Daarom is het ook ten noorden van ons land eerder kouder en ten zuiden van ons eerder warmer. Ten noorden van ons vallen de zonnestralen onder een kleinere hoek en vallen er dus minder dan er bij ons vallen.
