Незалежно від того, де ви живете, ви майже напевно насолоджуєтеся перевагами більшої тривалості світлового дня в літні місяці. Якщо ви живете в Північній півкулі, літо триває з кінця червня до кінця вересня; у Південній півкулі літо займає той самий період, що і зима на північ від екватора, з кінця грудня до кінця березня. Це збільшення літнього сонячного світла є результатом поєднання все більш ранніх сходів сонця та все пізніших захід сонця.
Чому планета відчуває більше сонячного світла влітку і відповідно менше взимку? Відповідь поєднує базову геометрію з базовою астрономією, хоча і не так, як ви думаєте.
Астрономічні фактори, що визначають тривалість світлового дня
Земля в середньому знаходиться на відстані приблизно 150 мільйонів кілометрів від Сонця. Форма орбіти - це не коло, а еліпс, тому Земля сягає приблизно 91 мільйона миль до Сонця в січні і відхиляється до 95 мільйонів миль у липні.
Очевидно, однак, не ця варіація робить літні місяці теплішими та освітленішими, ніж зимові. Натомість сезони в цілому виникають внаслідок нахилу Землі на 23,5 градуса від лінії, перпендикулярної орбітальному шляху навколо Сонця. Цей нахил завжди "вказує" в одному напрямку по відношенню до Сонця, тоді як Земля протягом року здійснює навколо нього кругообіг. Це означає, що замість того, щоб кожна частина планети отримувала 12 годин сонця та 12 годин темряви щороку, як це мало б статися, якщо Обертання Землі було перпендикулярно її орбітальній площині, кожне місце (крім самого екватора) відчуває більше денного світла, ніж темряви в літо. Крім того, цей дисбаланс стає більш вираженим із збільшенням відстані від екватора (а отже, і близькості до полюсів). У Північній півкулі червень - найсонячніший місяць у цілому, а грудень - відповідно найтемніший.
Можливо, ви чули про Полярне коло, лінію широти, яка обводить Землю на 66,5 градуса на північ від екватора (або 23,5 градуса на південь від Північного полюса) і Південного полярного кола, аналогічно розташованого полярного кола на півдні Півкуля. Значення цих уявних кордонів полягає в тому, що регіони ближче до полюсів, ніж ці досвід цілодобове сонячне світло протягом місяця або більше, починаючи з настанням літа, називається літом сонцестояння. Це тому, що нахилена вісь обертання Землі в цю дату вказує прямо до Сонця, і невеликі частини планети не повністю обертаються із сонячних променів, поки не пройде деякий час пройшов. Кількість годин літнього сонцестояння світлового дня досягає свого піку в цей день скрізь на Землі.
Наприкінці літа, в осіннє (осіннє) рівнодення, яке відбувається 21 або 22 вересня в Північній півкулі, вісь або обертання не вказують ні до Сонця, ні від нього. Це впливає на те, що на один день Земля взагалі не нахиляється навколо своєї осі, і всюди на Землі надходить 12 годин сонячного світла і 12 годин темряви. Це також відбувається у весняному (весняному) рівнодення через шість місяців, коли кількість щоденного сонячного світла збільшується з річного мінімуму протягом трьох місяців, а не зменшується.
Географічні приклади
Багато веб-сайтів, включаючи сторінку, що управляється ВМС США (див. Ресурси), інтегрують їх принципи і дозволяють швидко визначити, скільки сонячного світла отримує те чи інше місце в день рік. Наприклад, якщо ви в'їдете в Портленд, штат Орегон, США, який має широту трохи більше 45 градусів і, отже, трохи більше півдороги на північ Полюс від екватора, ви виявите, що місто освітлюється 15 годин 41 хвилину під час літнього сонцестояння і 8 годин 42 хвилини під час зимового сонцестояння через шість місяців, це означає, що час заходу Орегона може коливатися приблизно на три з половиною годин. Більш північні міста демонструють ту саму картину, але більшу амплітуду між максимальною та мінімальною кількістю сонячного світла протягом сезонів.