De beweging van de aarde rond de zon in combinatie met de helling van de aardas veroorzaakt weer, seizoenen en klimaat. De zon veroorzaakt weerpatronen en het langetermijngemiddelde van weer patronen creëert klimaatzones over de hele wereld.
De gecombineerde gemiddelde regionale klimaten creëren het klimaat op aarde. Veranderingen in de omwenteling van de aarde of axiale kanteling hebben invloed op de weerpatronen van de aarde en, wanneer de afwijking voortduurt, op het klimaat op aarde.
Weer- en klimaatdefinities
Het weer, in het kort, bestaat uit dagelijkse atmosferische omstandigheden. Van zwoele briesjes tot felle tornado's, van warm en zonnig tot koud en bewolkt en van mist tot regen tot sneeuw, het weer bestaat uit het gecombineerde atmosferische gedrag van de dag.
Klimaat daarentegen bestaat uit een gemiddelde van weerpatronen en -omstandigheden over een bepaalde periode (vaak 30 jaar of langer). Het klimaat omvat zowel de gemiddelde als de extreme weersomstandigheden. Temperatuur, neerslag omdat regen- en/of sneeuw- en windpatronen helpen bij het definiëren van klimaatzones.
Rotatie en revolutie van de aarde
De aarde draait of draait eenmaal per 24 uur om haar as. De omwenteling van de aarde rond de zon duurt 365 dagen plus vijf uur. Het pad van de aarde rond de zon is niet helemaal een cirkel, met een minimale afstand van ongeveer 91 miljoen mijl (146 miljoen kilometer) en de maximale afstand ongeveer 94,5 miljoen mijl (152 miljoen kilometer).
Interessant is dat de aarde het dichtst bij de zon komt tijdens de winter op het noordelijk halfrond.
Axiale kanteling van de aarde
De De as van de aarde kantelt ongeveer 23°27” van verticaal. Deze axiale kanteling veroorzaakt de seizoensverschillen van de aarde en verklaart waarom het zuidelijk halfrond de zomer ervaart terwijl het noordelijk halfrond de winter doorstaat. Deze kanteling verklaart ook waarom de uren van dag en nacht veranderen met de afstand tot de evenaar.
Bij de evenaar, de dagen blijven het hele jaar door in wezen even lang en de seizoenen veranderen niet. Het licht en de energie van de zon raken het equatoriale gebied het hele jaar door, dus de variatie in temperatuur wordt veroorzaakt door wind en bewolking.
Naarmate de afstand tot de evenaar groter wordt, verandert de hoeveelheid energie en zonlicht. In de winter, wanneer het noordelijk halfrond van de zon af is gekanteld, verspreiden licht en energie zich over het gekantelde oppervlak. Naarmate de aardas van de zon weg kantelt, nemen het licht en de energie af met de afstand tot de evenaar.
Terwijl de aarde om de zon draait en de axiale helling het noordelijk halfrond naar meer brengt directe lijn met de energie van de zon, het licht en de energie nemen toe en het noordelijk halfrond komt binnen zomer.
Een manier om deze energie-uitbetaling te overwegen, is door na te denken over toast en pindakaas. Als op de evenaar de zonneschijn op een hectare land gelijk is aan een eetlepel pindakaas op een sneetje toast, dan is diezelfde eetlepel pindakaas zou worden geconcentreerd op een half stuk toast waarbij de axiale kanteling het halfrond naar de zon richt, zomer veroorzaken. Aan de andere kant, in de gebieden die in de winter van de zon weg zijn gekanteld, zou de eetlepel pindakaas worden uitgespreid over twee of meer stukken toast.
Aarde versus regionaal klimaat
In het algemeen verwijst een bespreking van het klimaat naar regionale klimaten, of de klimaten in verschillende delen van het aardoppervlak. Het klimaat op aarde bestaat echter uit het gemiddelde van alle regionale klimaten.
Het klimaat op aarde is dan afhankelijk van de energie die wordt ontvangen van de zon en de energie die vastzit in de systemen van de aarde.
Milankovitch-cycli en het klimaat op aarde
De Milankovitch-cycli verwijzen naar drie soorten veranderingen in de omwenteling van de aarde rond de zon en de rotatie om zijn as. Elk van deze veranderingen heeft invloed op het klimaat op aarde.
Excentriciteit
De vorm van de baan van de aarde verandert van zijn huidige bijna cirkelvormige baan naar een meer elliptische baan en terug naar een bijna cirkelvormige baan. Deze verandering, excentriciteit genaamd, vindt plaats gedurende een cyclus van 100.000 jaar. Wanneer de baan van de aarde meer elliptisch is, verandert de lengte van de seizoenen en wordt de energie van de zon een grotere invloed dan de axiale helling.
Obliquiteit
Obliquity betekent de helling van de aardas ten opzichte van het vlak van de baan van de aarde rond de zon. De kanteling varieert van 22,1 tot 24,5 graden. Grotere kanteling resulteert in extremer seizoenen terwijl verminderde kanteling mildere, minder extreme seizoenen betekent.
Op dit moment neemt de axiale kanteling langzaam af. De verandering van 22,1 naar 24,5 graden duurt ongeveer 41.000 jaar.
Precessie
Precessie verwijst naar het wiebelen van de aardas. In de loop van 26.000 jaar zorgt de schommeling van de aardas ervoor dat de positie van de Poolster een cirkel aan de hemel vormt.
Precessie in combinatie met excentriciteit heeft invloed op de differentiële ernst van seizoenen tussen de noordelijk en zuidelijk halfrond.
Maanrotatie en klimaat op aarde
De rotatie van de maan rond de aarde heeft ook invloed op de regionale klimaten van de aarde en heeft invloed op het algemene klimaat van de aarde.
Ten eerste matigt de maan de precessie, de axiale schommeling van de aarde, wat betekent dat de klimaten van het noordelijk en zuidelijk halfrond meer op elkaar lijken.
Ten tweede zorgt de aantrekkingskracht van de maan voor uitstulpingen in de atmosfeer, vergelijkbaar met de getijdencyclus van de oceaan. Deze drukveranderingen, voor het eerst geregistreerd in 1847, beïnvloeden regenpatronen, een van de belangrijkste componenten van regionale klimaten.