ميل محور الأرض والفصول الأربعة

ما هو سبب تشكل الفصول الأربعة؟

الاختلاف في بُعد الأرض عن الشمس لا يسبب تشكل الفصول الأربعة، السبب في تشكلها هو ميل محور دوران الأرض حول نفسها.

ارسموا مشهداً رأسياً للأرض والشمس.

مدار الأرض ليس دائرياً تماماً، بل إهليجي، ولكن مع ذلك فهو قريب جداً إلى الشكل الدائري.

ارسموا الأرض في مواقع مختلفة، وحاولوا تصور محور دورانها حول نفسها.

أولاً نرسم الأرض في هذه النقطة الخضراء الموضحة بالصورة بالأعلى، يميل نصف الكرة الشمالي في هذا الموقع بعيداً عن الشمس، ويبقى اتجاه زاوية ميل محور الأرض ثابتاً نسبة إلي بقية الكون.

نفترض أن نصف الكرة الشمالي يميل مبتعداً عن الشمس.

هذه النقطة الخضراء تمثل القطب الشمالي، وإن أردتم فهم الأمر بشكل أفضل ارسموا سهماً باتجاه الأعلى، هذا السهم يقطع القطب الجنوبي ويخرج من الشمالي.

ثم نرسم الأرض والشمس من منظور جانبي، ثم نرسم سهماً يصل بين القطب الجنوبي والقطب الشمالي. وتخيلوا خطأ متعامداً مع مسار الأرض المداري.

لكي يصبح فهم الأمر أسهل ارسم الأرض مرة أخرى، ولكن بحجم أكبر.

لو كان لمحور دوران الأرض متعامداً مع مسارها المداري حول الشمس لكانت تدوير بشكل غير صحيح، فمحور دوران الأرض غير متعامد مع مسارها المداري بل هو مائل.

الزاوية بين محور دوران الأرض وبين الخط المتعامد مع مسارها المداري هي 23 ونصف درجة. لا تتغير قيمة هذه الزاوية في القطر الزمنية القصيرة، ولكنها على المدى البعيد قد تزيد أو تنقص قليلاً، ومدى تغيرها هو ما بين 22.1 درجة و 24.5 درجة.

ويستغرق انتقال هذه الزاوية من 22.1 درجة إلى 24.5 درجة 41 ألف سنة.

يؤثر التغير في زاوية محور الأرض على التغيرات المناخية طويلة الأمد مثل؛ تشكل العصور الجليدية في القِدم، ولكن المدة الزمنية المطلوبة لتغيير زاوية محور الأرض طويلة جداً.

ويمكنك من تجاهلها عند الحديث عن الفصول الأربعة، أو المناخ الثانوي. كيف يؤثر ميل محور الأرض على الفصول الأربعة؟

زاوية ميل محور الأرض لا تتغير خلال السنة لكنها أحيانا تكون باتجاه الشمس، وأحيانا أخرى بعيداً عنها حسب موقع مدار الأرض حول الشمس.

ارسموا الأرض في هذا المثال، فبعد ستة أشهر يظل اتجاه ميل الأرض ثابتاً نسبة إلى الكون، وفي هذه الرسمة الموجودة في الصورة السابقة سيكون باتجاه الأعلى إلى اليمن.

ولاختلاف موقع الأرض نسبة إلى الشمس فهي تميل باتجاه الشمس. وقوموا برسم الأرض من جديد واجعلوا حجمها أكبر بقليل، وحددوا محور دوران الأرض حول نفسها؛ وهي تدور حوله باتجاه الشرق.

من أين تصل أشعة الشمس عندما تكون الأرض في هذه النقطة من مسارها المداري؟

سوف تأتي من اليسار بحسب هذه الرسمة؛ فالطرف المُقابل للشمس سيكون في فترة النهار؛ كما هو موضح بالصورة (الأسهم الصفراء في الصورة تُمثل أشعة الشمس).

ماذا يحدث في الأماكن المختلفة عند دوران الأرض ؟

يفصل خط الاستواء بين نصف الكرة الشمالي ونصفها الجنوبي، وبالتركيز على نصف الكرة الشمالي نُلاحظ أن القطب الشمالي بأكمله يميل بعيداً عن الشمس.

وفي هذه المرحلة من السنة لا يطلع فيها النهار. فمدينة نيويورك مثلاً تكون فيها مدة الليل والنهار غير متساوية.

بما أن نصف الكرة الشمالي يستقبل ضوء أقل فهو بذلك يستقبل طاقة أو حرارة أقل وهذا هو سبب حلول الشتاء فيه.

الفرق بين الصيف والشتاء

الفرق بين طول الليل والنهار وحدة لا يفسر الفرق الكبير بين الصيف والشتاء، بل هنالك أسباب الأخرى ومن أهمها مقدار إجمالي الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض.

كمثال؛ لو كانت هذه الأسهم الموضحة بالصورة ذات اللون الأبيض تمثل كامل الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض، تجدون أن أكثر من نصف هذه الأشعة يصل إلى نصف الكرة الجنوبي عند حلول الشتاء في النصف الشمالي الذي يستقبل قدراً أقل من الطاقة.

بمعنى آخر؛ في شتاء نصف الكرة الشمالي تكون مدة النهار قصيرة، وكمية الطاقة الشمسية الواصلة إلى هناك قليلة، والعكس صحيح.

فعندما يكون ميل الأرض باتجاه الشمس تصل كمية أكبر من أشعة الشمس، وتزيد مدة النهار.

وفوق كل ذلك تزيد زاوية سقوط أشعة الشمس من الفرق بين الصيف والشتاء.

وفي فصل الصيف عندما تكون الشمس رأسية مع الأرض تقريباً يصبح تشتيت الغلاف الجوي لأشعة الشمس أخف.

أما في الشتاء يكون ارتفاع الشمس الظاهري أقل. ولهذا فعلى أشعة الشمس العبور خلال نطاق أوسع من الغلاف الجوي، وهكذا يتم تشتيتها بشكل أكبر.

كل هذه الظواهر ناتجة عن ميل محور دوران الأرض حول نفسها، وهو سبب تشكل الفصول الأربعة.