Proč se střídají roční období
Proč máme roční období? Proč se střídá jaro, léto, podzim a zima? Spousta lidí věří tomu, že střídání léta a zimy je zapříčiněno různou vzdáleností Země od Slunce v průběhu roku. Země totiž neobíhá Slunce v perfektní kružnici. Jsou chvíle, kdy je Země od Slunce dále a nebo naopak blíže. Viz následující obrázek:
Vidíme, že když je Země „nahoře“, je od Slunce dále, než když je „dole“. Na první pohled tak dává smysl, že když je Země od Slunce dále, že máme zimu a když je blíže, máme léto. Země je ale nejdále od Slunce zhruba kolem pátého července a nejblíže kolem čtvrtého ledna — tedy je to přesně naopak: když je Země nejdále od Slunce, máme léto, když je nejblíže, máme zimu.
Víme také, že když je na severní polokouli léto, je na jižní polokouli zima a naopak. Když u nás v České republice mrzneme, mají v Austrálii léto. Roční období tedy nemohou být způsobeny různou vzdáleností Země od Slunce. Kdyby to tak bylo, muselo by být léto po celé planetě, ne jen na jedné polokouli.
Z obrázku to navíc vypadá, že se vzdálenost Země od Slunce dramaticky mění, v realitě je ale rozdíl mnohem menší. Když je Země nejblíže Slunci, činí vzdálenost asi 147 milionů kilometrů. Když je nejdále, je to asi 152 kilometrů. Je to rozdíl zhruba čtyř procent, což není dost velký rozdíl na to, aby to způsobilo tak velkou změnu počasí jakou pozorujeme mezi létem a zimou.
Za vše může zemská osa
Zemská osa je pomyslná přímka, okolo které se otáčí naše Země. A tato osa je mírně vychýlená oproti pomyslné rovině, po které Země obíhá kolem Slunce. Podívejte se na obrázek:
Osa je znázorněna bílými čárami nahoře a dole, černá čára napříč Zemí označuje rovník. Ten půlí Zemi na dvě polokoule — na jižní a severní. Šipka dole udává směr otáčení Země kolem osy. Vidíme, že osa není vertikální, ale je mírně vychýlená. Už na tomto obrázku si můžeme všimnout, že Slunce svítí daleko více na jižní polokouli než na tu severní. Můžeme si všimnout i dalších věcí: na jižní pól Slunce svítí, zatímco na severní ne. A tenhle stav bude trvat ještě dlouho. Představte si, že uběhl jeden den a Země se tak otočila kolem své osy. Vzhledem k natočení Země svítilo Slunce na jižní pól celou dobu, Slunce tam vůbec nezapadlo! A naopak — na severním pólu za celý den Slunce nevyšlo! A po celou dobu osvětlovalo Slunce daleko větší část jižní polokoule než té severní — na jižní polokouli je tedy léto a na severní zima. To sedí s tím, co známe: v zimě jsou dny kratší než v létě.
Ale to ještě nevysvětluje, proč je v zimě Slunce „studenější“ než v létě. Dobře, v zimě svítí Slunce méně často, už víme proč — ale proč zároveň nehřeje tak, jako nás hřeje v létě? Za to zase může úhel dopadů paprsků.
Úhel dopadů slunečních paprsků
Představte si zeď, na kterou kolmo dopadají paprsky světla. A druhou zeď, která je stejně dlouhá, také na ni dopadají paprsky světla, ale ne kolmo — oproti první zdi je druhá zeď pootočená o 45 stupňů:
Vidíme, že přestože jsou dvě zdi stejně dlouhé a jsou vystavené stejně silnému zdroji světla, tak na druhou zeď dopadne méně paprsků než na první zeď. A nejen to, paprsky dopadnou dále od sebe. Druhá zeď tedy není tak dobře osvícena jako první zeď. To stejné platí u slunečních paprsků — záleží, pod jakým úhlem na zem dopadají. Pokud dopadají kolmo, dopadne jich na zem hodně, což pocítíme tak, že je teplo. Pokud dopadají pod menším úhlem, dopadne na zem paprsků méně, „dále od sebe“ a my to pocítíme jako chlad. Totéž se děje na Zemi:
Všechny paprsky, které dopadnou na zem kolmo, dopadnou na jižní polokouli. Na jižní polokouli tak dopadne více paprsků Slunce na metr čtvereční, což způsobí, že je tam tepleji než na severní polokouli, na kterou sice dopadnou paprsky, ale padají tam pod menším úhlem a tedy jich tam dopadne méně. Proto je také na sever od naší země spíš chladněji a na jih od nás spíš tepleji. Na sever od nás dopadají paprsky Slunce pod menším úhlem a dopadne jich tam tak méně, než kolik jich dopadne u nás.