zašto nastaju godišnja doba pokazuje kako zakoni fizike objašnjavaju pojave koje svakodnevno posmatramo. Kada razumemo sile, energiju, kretanje i talase, ono što deluje neobično postaje jasno i predvidivo.
Nagib Zemljine ose, a ne promena udaljenosti
Česta je pretpostavka da je leto kada je Zemlja bliža Suncu, a zima kada je dalje. Međutim, kada je na severnoj hemisferi leto, na južnoj je zima, iako je udaljenost cele Zemlje od Sunca ista.
Fizičko objašnjenje
Zemljina osa rotacije nagnuta je približno 23,5 stepeni u odnosu na normalu ravni orbite. Tokom obilaska oko Sunca menja se koja je hemisfera nagnuta ka Suncu. Tada Sunčevi zraci padaju pod većim uglom, energija se raspoređuje na manju površinu i dan traje duže.
Intenzitet zračenja opada približno sa kvadratom udaljenosti: I = P/(4πr²). Za lokalno zagrevanje važan je i ugao upada zraka.
Veličine i jedinice:
I – intenzitet zračenja (W/m²), P – snaga Sunca (W), r – udaljenost (m), ugao nagiba Zemljine ose oko 23,5°.
Kako pojava nastaje – korak po korak
- Zemlja obilazi Sunce dok osa zadržava približno isti pravac u prostoru.
- Jedna hemisfera je deo godine nagnuta ka Suncu.
- Zraci padaju uspravnije, a Sunce duže ostaje iznad horizonta.
- Posle pola godine ista hemisfera je nagnuta od Sunca, dani su kraći i zraci padaju koso.
Primer iz prakse
Početkom januara Zemlja je zapravo blizu perihela, jedne od najbližih tačaka Suncu, a na severnoj hemisferi tada je zima. To direktno pokazuje da udaljenost nije glavni uzrok godišnjih doba.
Od čega zavisi rezultat?
Na temperaturu utiču ugao Sunčevih zraka, dužina dana, oblačnost, okeani, nadmorska visina, vetrovi i lokalna klima. Zbog toplotne inercije najtopliji dani obično dolaze posle letnjeg solsticija.
Najčešća zabluda
Zabluda: Cela Zemlja istovremeno ima leto kada se približi Suncu.
Tačno objašnjenje: Hemisfere imaju suprotna godišnja doba. Presudan je nagib ose koji menja ugao zračenja i trajanje obdanice.
Bezbedan ogled ili posmatranje
Usmerite baterijsku lampu na papir najpre uspravno, a zatim koso sa iste udaljenosti. Uporedite površinu osvetljenog polja. Ne koristite Sunce niti gledajte direktno u njega.
Povezivanje sa školskim gradivom
Tema povezuje kretanje Zemlje, energiju zračenja, ugao upada svetlosti, osvetljenost i prenošenje toplote.
Pitanja za proveru znanja
- Koliki je približan nagib Zemljine ose?
- Zašto su godišnja doba na hemisferama suprotna?
- Šta se događa sa energijom kada zraci padaju koso?
Odgovori
1) Oko 23,5°. 2) Jedna hemisfera je nagnuta ka Suncu dok je druga nagnuta od njega. 3) Raspoređuje se na veću površinu.
Česta pitanja
Zašto nije najtoplije tačno na dan letnjeg solsticija?
Tlo i okeani imaju toplotnu inerciju i još neko vreme primaju više energije nego što je gube.
Da li promena udaljenosti uopšte utiče?
Utiče na ukupni intenzitet zračenja, ali nije osnovni uzrok godišnjih doba i ne objašnjava suprotnost hemisfera.
Zaključak
Godišnja doba nastaju prvenstveno zbog nagiba Zemljine ose. On određuje ugao Sunčevih zraka i dužinu dana, dok promena udaljenosti ima sporednu ulogu.
Za dalje učenje pogledajte formule iz fizike i rešene zadatke na sajtu Fizičarenje.