Dlaczego Ziemia jest oświetlona nierówno?
Oś obrotu Ziemi jest nachylona do płaszczyzny jej orbity pod kątem ok. 66°34′, czyli odchylona od pionu o 23°26′. W czasie rocznego obiegu wokół Słońca raz bardziej ku Słońcu zwrócona jest półkula północna, raz południowa. Dlatego zmienia się wysokość, na jaką Słońce wznosi się w południe, i długość dnia – a z nimi ilość energii, którą otrzymuje powierzchnia Ziemi. Im wyżej Słońce, tym promienie padają bardziej prostopadle i silniej ogrzewają.
Linie, które wyznaczają strefy
- Zwrotnik Raka (23°26′ N) i zwrotnik Koziorożca (23°26′ S) – najdalsze równoleżniki, nad którymi Słońce może górować w zenicie (w dniu przesilenia letniego odpowiedniej półkuli).
- Koło podbiegunowe północne i południowe (66°34′ N i S) – od nich w stronę biegunów przynajmniej jedna doba w roku trwa dzień polarny i jedna noc polarna.
- Równik – Słońce góruje tu w zenicie w dniach równonocy, a dzień trwa przez cały rok ok. 12 godzin.
Pięć stref oświetlenia Ziemi
- Strefa międzyzwrotnikowa (między zwrotnikami) – Słońce dwa razy w roku góruje w zenicie (na zwrotnikach raz), a zawsze wznosi się wysoko. Długość dnia prawie się nie zmienia. To obszar stref klimatu równikowego, podrównikowego i zwrotnikowego.
- Strefy umiarkowane (dwie – między zwrotnikiem a kołem podbiegunowym) – Słońce nigdy nie góruje w zenicie, a jego wysokość i długość dnia wyraźnie zmieniają się w ciągu roku. Stąd cztery pory roku. W tej strefie leży Polska.
- Strefy podbiegunowe (dwie – za kołami podbiegunowymi) – Słońce wznosi się nisko, występuje dzień i noc polarna, trwające na biegunach po około pół roku.
Strefy oświetlenia to podstawa podziału na strefy klimatyczne, ale ich granice nie są tożsame – klimat zależy też od oceanów, prądów morskich, cyrkulacji atmosfery i wysokości nad poziomem morza.
Jak obliczyć wysokość Słońca w południe?
W dniach równonocy (ok. 21 marca i 23 września) Słońce góruje w zenicie nad równikiem, więc jego wysokość w południe wynosi h = 90° − φ, gdzie φ to szerokość geograficzna. W dniu przesilenia letniego (ok. 21 czerwca) na półkuli północnej h = 90° − φ + 23°26′, a w dniu przesilenia zimowego (ok. 22 grudnia) h = 90° − φ − 23°26′. Ogólnie h = 90° − |φ − δ|, gdzie δ to deklinacja Słońca w danym dniu. Dla dowolnej daty oblicz ją w kalkulatorze wysokości Słońca.
