I motivi delle stagioni

Il cambio di stagione è uno di quei fenomeni che le persone danno per scontato. Sanno che succede in molti posti, ma non sempre smettere di pensare al motivo per cui abbiamo stagioni. La risposta sta nel regno dell'astronomia e della scienza planetaria.

Il motivo principale delle stagioni è che l'asse terrestre è inclinato rispetto al suo piano orbitale. Pensa al piano orbitale del sistema solare come una piastra piatta. La maggior parte dei pianeti orbitano attorno al Sole sulla "superficie" della piastra. Invece di avere i poli nord e sud puntati direttamente perpendicolarmente alla piastra, la maggior parte dei pianeti ha i poli inclinati. Ciò è particolarmente vero per la Terra, i cui poli sono inclinati di 23,5 gradi.

La Terra potrebbe avere un'inclinazione a causa di un grande impatto nella storia del nostro pianeta che probabilmente ha causato la creazione della nostra Luna. Durante quell'evento, la Terra infantile fu colpita abbastanza pesantemente da un impattatore delle dimensioni di Marte. Ciò ha causato il ribaltamento sul lato per un po 'fino a quando il sistema non si è stabilizzato. 

La migliore teoria sulla formazione della Luna afferma che la Terra infantile e un corpo delle dimensioni di Marte chiamato Theia si scontrarono all'inizio della storia del sistema solare. I resti furono fatti saltare nello spazio e alla fine si unirono per formare la Luna. NASA / JPL-Caltech 
 

Alla fine, la Luna si formò e l'inclinazione della Terra si stabilizzò ai 23,5 gradi di oggi. Significa che durante parte dell'anno, metà del pianeta viene inclinata dal Sole, mentre l'altra metà viene inclinata verso di esso. Entrambi gli emisferi ricevono ancora luce solare, ma uno lo ottiene più direttamente quando è inclinato verso il sole in estate, mentre l'altro lo ottiene meno direttamente durante l'inverno (quando è inclinato). 

Questo diagramma mostra l'inclinazione assiale della Terra e il modo in cui influenza gli emisferi che sono inclinati verso il Sole attraverso diverse parti dell'anno. NASA / CMGlee

Quando l'emisfero nord è inclinato verso il sole, le persone in quella parte del mondo vivono l'estate. Allo stesso tempo, l'emisfero meridionale riceve meno luce, quindi l'inverno si verifica lì. I solstizi e gli equinozi sono usati principalmente nei calendari per segnare l'inizio e la fine delle stagioni, ma non sono essi stessi correlati alle cause delle stagioni.

Cambiamenti stagionali

Il nostro anno è diviso in quattro stagioni: estate, autunno, inverno, primavera. A meno che qualcuno non viva all'equatore, ogni stagione offre modelli meteorologici diversi. Generalmente è più caldo in primavera e in estate e più fresco in autunno e in inverno. Chiedi alla maggior parte delle persone perché fa freddo in inverno e fa caldo in estate e probabilmente diranno che la Terra deve essere più vicina al Sole in estate e più lontana in inverno. Questo sembra per avere buon senso. Dopotutto, quando qualcuno si avvicina al fuoco, sentono più calore. Quindi perché la vicinanza al Sole non causerebbe la calda stagione estiva?

Mentre questa è un'osservazione interessante, in realtà porta a conclusioni errate. Ecco perché: la Terra è la più lontana dal Sole a luglio di ogni anno e la più vicina a dicembre, quindi la ragione della "vicinanza" è sbagliata. Inoltre, quando è estate nell'emisfero settentrionale, l'inverno sta avvenendo nell'emisfero meridionale e viceversa. Se il motivo delle stagioni era dovuto esclusivamente alla nostra vicinanza al Sole, allora dovrebbe essere caldo in entrambi gli emisferi nord e sud nello stesso periodo dell'anno. Questo non succede. È davvero l'inclinazione che è la ragione principale per cui abbiamo stagioni. Ma c'è un altro fattore da considerare.

Tutti i pianeti hanno un'inclinazione assiale, compresi i giganti gassosi. L'inclinazione di Urano è così grave che "rotola" attorno al Sole su un lato. NASA

Anche a mezzogiorno è più caldo

L'inclinazione della Terra significa anche che il Sole sembrerà sorgere e tramontare in diverse parti del cielo in diversi periodi dell'anno. In estate il Sole raggiunge il picco quasi direttamente sopra la testa, e in generale sarà sopra l'orizzonte (cioè ci sarà la luce del giorno) durante gran parte della giornata. Ciò significa che il Sole ne avrà di più tempo per riscaldare la superficie della Terra in estate, rendendola ancora più calda. In inverno, c'è meno tempo per riscaldare la superficie e le cose sono un po 'più fredde.

Gli osservatori possono generalmente vedere questo cambiamento di posizioni del cielo apparente abbastanza facilmente. Nel corso di un anno, è abbastanza facile notare la posizione del Sole nel cielo. In estate, sarà più in alto e in alto e impostato in posizioni diverse rispetto a quelle invernali. È un grande progetto da provare per chiunque, e tutto ciò di cui hanno bisogno è un disegno o un'immagine approssimativa dell'orizzonte locale a est e ovest. Gli osservatori possono guardare l'alba o il tramonto ogni giorno e contrassegnare le posizioni dell'alba e del tramonto ogni giorno per avere l'idea completa.

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Quindi, importa quanto è vicina la Terra al Sole? Bene, sì, in un certo senso, non è proprio come le persone si aspettano. L'orbita terrestre attorno al Sole è unica leggermente ellittica. La differenza tra il suo punto più vicino al Sole e il più distante è poco più del tre percento. Questo non è abbastanza per causare sbalzi di temperatura enormi. In media si traduce in una differenza di alcuni gradi Celsius. La differenza di temperatura tra estate e inverno è Un sacco più di quello. Quindi, la vicinanza non fa molta differenza quanto la quantità di luce solare che il pianeta riceve. Ecco perché semplicemente supponendo che la Terra sia più vicina durante una parte dell'anno rispetto a un'altra sia sbagliata. Le ragioni delle nostre stagioni sono facili da capire con una buona immagine mentale dell'inclinazione del nostro pianeta e della sua orbita attorno al Sole.

Key Takeway

• L'inclinazione assiale della Terra gioca un ruolo importante nella creazione delle stagioni sul nostro pianeta.
• L'emisfero (nord o sud) inclinato verso il Sole riceve più calore durante quel periodo.
• La vicinanza al sole NON è un motivo per le stagioni.

fonti

• "L'inclinazione della terra è la ragione delle stagioni!" Feedback su Ice-Albedo: In che modo il ghiaccio che si scioglie causa la fusione di più ghiaccio - Windows nell'universo, www.windows2universe.org/earth/climate/cli_seasons.html.
• Greicius, Tony. "Lo studio della NASA risolve due misteri sul Wobbling Terra." NASA, NASA, 8 aprile 2016, www.nasa.gov/feature/nasa-study-solves-two-mysteries-about-wobbling-earth.
• “Approfondimento | Terra - Esplorazione del sistema solare: scienza della NASA. " NASA, NASA, 9 aprile 2018, solarsystem.nasa.gov/planets/earth/in-depth/.

A cura di Carolyn Collins Petersen.