Koje godišnje doba najviše volite – proljeće, ljeto, jesen ili zimu? Meni je neupitno najdraže ljeto 🙂 . Zato sam voljela živjeti u (južnoj) Kaliforniji i boraviti u (zapadnoj) Australiji gdje je (gotovo) cijele godine toplo. A sada kad ponovo živim u Hrvatskoj, zimi volim pobjeći (ako je to moguće) u ljeto na središnje dijelove Zemlje ili na južnu polutku. Jeste li se ikada zapitali zašto postoje godišnja doba ili kako nastaju godišnja doba? Ako jeste, sada ćete dobiti odgovor na to pitanje!

Gibanje Zemlje oko Sunca

Za život na Zemlji neophodna nam je Sunčeva svjetlost. Zbog toga kako se Zemlja giba (oko svoje osi i oko Sunca) izmjenjuju nam se dan i noć, ali i godišnja doba. Mnogi ljudi misle da se godišnja doba mijenjaju zato što je Zemlja ljeti bliža, a zimi dalja od Sunca. Međutim, to nije točno. Da jest tako, ne bi zima bila u Australiji (odnosno na južnoj Zemljinoj polutci) dok je istovremeno ljeto u Hrvatskoj (odnosno na sjevernoj polutci) i obrnuto. O čemu je onda riječ?

Zemlja se oko Sunca giba na prosječnoj udaljenosti od 150 milijuna kilometara (tu udaljenost nazivamo astronomskom jedinicom). Točnije rečeno, giba se po eliptičnoj putanji oko Sunca (elipsa je samo izdužena kružnica). Međutim, ta elipsa ne razlikuje se previše od kružnice kojoj se Sunce nalazi u središtu. Najveća udaljenost Zemlje od Sunca samo je otprilike za 3,4 % veća od najmanje. Primjerice, u 2022. godini udaljenost Zemlje od Sunca u najbližoj točki Suncu (koju zovemo perihel) je 147,105052 milijuna kilometara, a u najdaljoj točki Sunca (koju zovemo afel) iznosi 152,098455 milijuna kilometara (podaci preuzeti s Ttime and Date).

Zanimljivo je i da je Zemlja na putanji oko Sunca tom planetu najbliža u siječnju, kada je zima kod nas (na sjevernoj polutci), a najudaljenija je u srpnju kada je na sjevernoj polutci ljeto. Zvuči pogrešno, zar ne? Ali nije. Zato što zimu i ljeto, odnosno mijenu godišnjih doba ne uzrokuje veća ili manja udaljenost od Sunca, nego nagib Zemljine osi u odnosu na Sunce.

Nagib Zemljine osi – glavni krivac za godišnja doba

Dolazimo do glavnog krivca za godišnja doba, a to je nagib Zemljine osi. Naime, Zemlja je zakrenuta za 23,5 stupnja u odnosu na ravninu u kojoj se giba oko Sunca (ta se ravnina zove ekliptika). Kako se Zemlja giba oko Sunca, i u 365 dana prođe jednu svoju cijelu putanju oko Sunca, na različitim dijelovima te putanje sjeverna točka Zemljine osi „gleda“ ili prema Suncu ili od njega, u odnosu na južnu točku osi. A nekad su i sjeverna i južna točka osi takve da su u istoj ravnini u odnosu na Sunce (odnosno, sjeverna točka osi ne gleda niti prema Suncu niti od njega).

Na onoj strani Zemlje koja je zbog nagiba osi u danom periodu nagnutija prema Suncu bit će toplije, i stoga ljeto, a na onoj Zemljinoj polutci koja je tada nagnuta od Sunca bit će hladnije odnosno zima.

Pogledajte ilustraciju i video u nastavku.

Zašto je toplije ili hladnije na određenoj polutci zbog nagiba Zemlje?

Dva su razloga zašto je toplije ili hladnije na određenoj Zemljinoj polutci kada je ona nagnuta prema Suncu ili od njega: kut pod kojim Sunčeve zrake padaju na Zemljinu površinu i vrijeme koje Sunce provodi na nebu za dana.

Jednaka količina Sunčeva zračenja pod većim će se kutom, dakle zimi, rasprostrijeti preko veće Zemljine površine i time će manje učinkovito zagrijavati tlo, nego kad pada izravnije odnosno pod manjim kutom (što je slučaj ljeti). Pogledajte ilustraciju u nastavku.

Slično možete pokušati kod kuće. Sve što vam treba su ručna svjetiljka i komad papira ili kartona. Upalite svjetiljku i usmjerite je okomito na papir. Snop svjetla biste na papiru ili kartonu trebali vidjeti kao lijepi pravilni krug. Sada papir ili karton zakrenite za neki (proizvoljni) kut i vidjet ćete kako se kružni snop svjetla izdužuje.

Drugi razlog zašto je ljeti toplije nego zimi jest trajanje dana. Većina nas veseli se dugim ljetnim danima, a ne volimo kratke zimske dane; duljina dana ovisi o tome koliko dugo Sunce bude na (dnevnome) nebu, a to pak opet ovisi o nagibu Zemlje u odnosu na ekliptiku – ravninu u kojoj se giba oko Sunca – i gibanju Zemlje oko Sunca.  

U srpnju, Sunce se nalazi iznad nebeskog ekvatora (to je samo produžetak Zemljina ekvatora na nebesku sferu) i provodi više vremena na nebu sjeverne Zemljine polutke, a manje na nebu južne. U prosincu, situacija je obrnuta – Sunce je južno od nebeskog ekvatora i dulje se zadržava na južnoj nego na sjevernoj polutci (pogledajte sliku u nastavku). Naravno, što je dulje Sunce vani, to više može zagrijati Zemljinu površinu – zato je ljeti vruće, a zimi hladno.

Godišnja doba na različitim dijelovima Zemlje (zemljopisnim širinama)

U našim krajevima (a mi se nalazimo oko 45 stupnjeva sjeverne zemljopisne širine) dobro možemo osjetiti razliku između ljeta, zime, proljeća i jeseni. Ljeti nosimo kratke rukave, a zimi nekoliko slojeva odjeće i debele jakne. Međutim, godišnje su mijene drugačije na različitim zemljopisnim širinama, odnosno na različitim (kutnim) udaljenostima sjeverno i južno od Zemljina ekvatora.

Blizu ekvatora, primjerice, sva su godišnja doba slična. Ondje je Sunce tijekom godine svaki dan na nebu otprilike 12 sati. Na našim zemljopisnim širinama najduži dan (u lipnju) traje otprilike 15 i pol sati, a najkraći (u prosincu) niti 9 sati.

Na sjevernom polu Sunce je od ožujka do rujna uvijek na nebu: izlazi otprilike 21. ožujka, a 21. rujna zalazi, stvarajući tako šestomjesečni dan nakon kojeg slijedi šestomjesečna noć (obrnuto je na južnome polu). To, naravno, znatno utječe i na temperaturu na polovima (odnosno u arktičkim krugovima).

Ne smijemo zaboraviti atmosferu

Gornje razmatranje temelji se ponajprije na astronomskim gibanjima Zemlje oko svoje osi i Sunca. Međutim, Zemlja posjeduje atmosferu – omotač raznih plinova koji je gravitacijski vezan uz nju. Atmosfera pak lomi i raspršuje Sunčevu svjetlost što dovodi do toga da dani nešto dulje traju nego što je to gore navedeno. Osim toga, vremenske prilike umnogome ovise o uvjetima u atmosferi.

Literatura:

Openstax Astronomy, CC BY 4.0 – odlična besplatna knjiga o astronomiji (na engleskome)

Naslovna fotografija: Dohtar © 123rf.com