Årstiderne, jævndøgn og solhverv
Der er kun to tidspunkter på året, hvor Jordens akse ikke hælder hverken mod eller væk fra solen, hvilket resulterer i “næsten” lige meget dagslys og mørke på alle breddegrader. Disse begivenheder kaldes for jævndøgn. ordet jævndøgn er afledt af to latinske ord – aequus (lige) og nox (nat). Ved ækvator står solen lige over hovedet ved middagstid på disse to jævndøgn. De “næsten” lige lange dag- og nattetimer skyldes refraktion af sollyset eller en bøjning af lysets stråler, der får solen til at fremstå over horisonten, selv om solens faktiske position er under horisonten. Derudover bliver dagene lidt længere på de højere breddegrader (dem, der ligger længere væk fra ækvator), fordi det tager længere tid for solen at stå op og gå ned. Derfor vil dagslængden ved jævndøgn og i flere dage før og efter jævndøgn svinge fra ca. 12 timer og seks og et halvt minut ved ækvator til 12 timer og 8 minutter ved 30 graders bredde til 12 timer og 16 minutter ved 60 graders bredde.
Solhverv (sommer & vinter)
Sommersolhverv indtræffer på det tidspunkt, hvor jordens hældning mod fra solen er størst. Derfor vises solen på sommersolhvervets dag på sit højeste niveau med en position ved middagstid, som ændrer sig meget lidt i flere dage før og efter sommersolhvervet. Sommersolhverv finder sted, når solen står direkte over Krebsens vendekreds, som ligger på 23,5° nordlig bredde og løber gennem Mexico, Bahamas, Egypten, Saudi-Arabien, Indien og det sydlige Kina. For alle steder nord for Krebsens vendekreds er solen på sit højeste punkt på himlen, og det er årets længste dag.
Vinter-solhverv markerer årets korteste dag og længste nat. På den nordlige halvkugle sker det, når solen står direkte over Stenbukkens vendekreds, som ligger 23,5° syd for ækvator og løber gennem Australien, Chile, det sydlige Brasilien og det nordlige Sydafrika.
For en komplet liste over datoerne for vinter- og sommersolhverv og forårs- og efterårsjævndøgn frem til 2025 kan du se denne side fra U.S. Naval Observatory. Et alternativt tekstlink findes her.
Sæsonerne
Vi ved alle, at Jorden foretager en fuldstændig omdrejning om solen en gang hver 365. dag og følger en elliptisk bane. Det betyder, at afstanden mellem Jorden og Solen, som i gennemsnit er 93 millioner miles, varierer i løbet af året. I den første uge i januar er Jorden ca. 1,6 millioner miles tættere på solen. Dette betegnes som perihelium. Aphelium, eller det punkt, hvor Jorden er ca. 1,6 millioner miles længere væk fra solen, forekommer i den første uge i juli. Denne kendsgerning kan lyde i modstrid med det, vi ved om årstider på den nordlige halvkugle, men faktisk er forskellen ikke væsentlig med hensyn til klimaet og er IKKE årsagen til, at vi har årstider. Årstiderne skyldes, at jorden hælder 23,5° på sin akse. Kipningens orientering i forhold til rummet ændrer sig ikke i løbet af året; således er den nordlige halvkugle tippet mod solen i juni og væk fra solen i december, som illustreret i nedenstående grafik.
Sammenhængen mellem dagslængde og temperatur
Der er en forsinkelse mellem årets længste dag og de varmeste gennemsnitstemperaturer for de fleste steder på de midterste og høje breddegrader.
I det nordlige OH/nordvestlige PA indtræffer den maksimale dagstemperatur næsten 3 uger senere i midten af juli. Ligesom den varmeste del af dagen normalt indtræffer flere timer efter middagstid, når solen står højest på himlen, så er den varmeste del af sommeren også forsinket i forhold til sommersolhverv. Denne forsinkelse skyldes den tid, det tager for jorden og vandet at blive opvarmet. Gennemsnitstemperaturerne fortsætter med at stige, indtil solen falder længere ned på himlen. Selv om effekten er tydelig i et diagram over den daglige temperatur, er den mere tydelig ved at se på ændringer i den månedlige gennemsnitstemperatur. I Cleveland er juli i gennemsnit 3,3°F grader højere end juni, og august er også 2,8°F varmere end juni, selv om antallet af dage i august er betydeligt kortere end antallet af dage i juni.