Varför vi har årstider
Varför har vi årstider? Varför avlöser vår, sommar, höst och vinter varandra? Många tror att växlingen mellan sommar och vinter beror på att jordens avstånd till solen varierar under året. Jorden går nämligen inte runt solen i en perfekt cirkel. Ibland är jorden längre bort från solen och ibland närmare. Se följande figur:
Vi ser att när jorden är ”uppe” är den längre från solen än när den är ”nere”. Vid första anblicken verkar det därför logiskt att vi har vinter när jorden är längre från solen och sommar när den är närmare. Jorden är dock som längst från solen runt den 5 juli och som närmast runt den 4 januari — alltså precis tvärtom: när jorden är som längst från solen har vi sommar, och när den är som närmast har vi vinter.
Vi vet också att när det är sommar på norra halvklotet är det vinter på södra halvklotet och tvärtom. När vi fryser här hos oss har de sommar i Australien. Årstiderna kan alltså inte bero på att jordens avstånd till solen varierar. Om det vore så skulle det vara sommar på hela planeten, inte bara på ett halvklot.
Dessutom ser det på figuren ut som om avståndet mellan jorden och solen ändras dramatiskt, men i verkligheten är skillnaden mycket mindre. När jorden är närmast solen är avståndet ungefär 147 miljoner kilometer. När den är som längst bort är det ungefär 152 miljoner kilometer. Det är en skillnad på ungefär tre procent, vilket inte är en tillräckligt stor skillnad för att orsaka en så stor väderförändring som vi ser mellan sommar och vinter.
Jordaxeln är orsaken
Jordaxeln är en tänkt rät linje som vår jord roterar kring. Den här axeln är något lutad i förhållande till det tänkta plan som jorden kretsar i runt solen. Titta på figuren:
Axeln är markerad med vita streck upptill och nedtill, och det svarta strecket tvärs över jorden markerar ekvatorn. Den delar jorden i två halvklot — det södra och det norra. Pilen nedtill visar jordens rotationsriktning kring axeln. Vi ser att axeln inte är vertikal utan lutar något. Redan på den här figuren kan vi se att solen lyser mycket mer på södra halvklotet än på det norra. Vi kan också lägga märke till andra saker: solen lyser på sydpolen, men inte på nordpolen. Och det här tillståndet kommer att vara kvar länge. Föreställ dig att ett dygn har gått och att jorden alltså har vridit sig ett varv kring sin axel. Med tanke på jordens lutning lyste solen på sydpolen hela tiden, solen gick inte ner där alls! Och tvärtom — på nordpolen gick solen inte upp under hela dygnet! Och hela tiden belyste solen en mycket större del av södra halvklotet än av det norra — på södra halvklotet är det alltså sommar och på det norra vinter. Det stämmer med det vi känner till: på vintern är dagarna kortare än på sommaren.
Men det förklarar ännu inte varför solen är ”kallare” på vintern än på sommaren. Okej, på vintern lyser solen kortare tid, det vet vi nu varför — men varför värmer den dessutom inte lika mycket som den värmer oss på sommaren? Det beror i sin tur på strålarnas infallsvinkel.
Solstrålarnas infallsvinkel
Föreställ dig en vägg som ljusstrålar träffar vinkelrätt. Och en andra vägg som är lika lång och som ljusstrålar också träffar, men inte vinkelrätt — jämfört med den första väggen är den andra väggen vriden 45°:
Vi ser att trots att de två väggarna är lika långa och utsätts för en lika stark ljuskälla träffas den andra väggen av färre strålar än den första väggen. Och inte nog med det, strålarna träffar längre ifrån varandra. Den andra väggen blir alltså inte lika väl belyst som den första. Detsamma gäller solstrålarna — det spelar roll i vilken vinkel de träffar marken. Om de träffar vinkelrätt träffar många strålar marken, vilket vi känner som att det är varmt. Om de träffar i en mindre vinkel träffar färre strålar marken, ”längre ifrån varandra”, och vi känner det som kyla. Samma sak sker på jorden:
Alla strålar som träffar marken vinkelrätt träffar södra halvklotet. På södra halvklotet faller alltså fler solstrålar in per kvadratmeter, vilket gör att det är varmare där än på norra halvklotet, som visserligen också träffas av strålar men i en mindre vinkel, så att färre strålar når dit. Därför är det också oftast kallare norr om oss och oftast varmare söder om oss. Norr om oss träffar solstrålarna marken i en mindre vinkel, och därför når färre strålar dit än hit till oss.
