De seizoenen, de nachteveningen en de zonnewendes
Er zijn slechts twee perioden van het jaar waarin de aardas noch naar de zon toe noch van de zon af gekanteld is, zodat het op alle breedtegraden “bijna” even lang licht en donker is. Het woord equinox is afgeleid van twee Latijnse woorden – aequus (gelijk) en nox (nacht). Op de evenaar staat de zon ’s middags op deze twee equinoxen recht boven het hoofd. De “bijna” gelijke uren van dag en nacht zijn te wijten aan de breking van het zonlicht of de buiging van de lichtstralen, waardoor de zon boven de horizon lijkt te staan, terwijl de werkelijke positie van de zon onder de horizon is. Bovendien worden de dagen iets langer op de hogere breedtegraden (die op een afstand van de evenaar) omdat de zon er langer over doet om op te komen en onder te gaan. Daarom varieert de lengte van de dag op de equinox en gedurende enkele dagen voor en na de equinox van ongeveer 12 uur en zes en een halve minuut op de evenaar, tot 12 uur en 8 minuten op 30 graden breedtegraad, tot 12 uur en 16 minuten op 60 graden breedtegraad.
De zonnewendes (zomer & winter)
De zomerzonnewende vindt plaats op het moment dat de kanteling van de aarde ten opzichte van de zon het grootst is. Daarom verschijnt de zon op de dag van de zomerzonnewende op haar hoogste stand met een middagpositie die gedurende enkele dagen voor en na de zomerzonnewende zeer weinig verandert. De zomerzonnewende vindt plaats wanneer de zon recht boven de Kreeftskeerkring staat, die op 23,5° noorderbreedte ligt en door Mexico, de Bahamas, Egypte, Saoedi-Arabië, India en Zuid-China loopt. Voor elke plaats ten noorden van de Kreeftskeerkring staat de zon op zijn hoogste punt aan de hemel en dit is de langste dag van het jaar.
De winterzonnewende markeert de kortste dag en de langste nacht van het jaar. Op het noordelijk halfrond gebeurt dit wanneer de zon recht boven de Steenbokskeerkring staat, die zich op 23,5° ten zuiden van de evenaar bevindt en door Australië, Chili, het zuiden van Brazilië en het noorden van Zuid-Afrika loopt.
Voor een volledige lijst van de data van de winter- en zomerzonnewende en de lente- en herfstequinoxen tot en met 2025, kijk op deze site van het U.S. Naval Observatory. Een alternatieve tekstlink vindt u hier.
De seizoenen
We weten allemaal dat de aarde eens in de 365 dagen een volledige omwenteling rond de zon maakt, waarbij ze een ellipsvormige baan volgt. Dit betekent dat de afstand tussen de aarde en de zon, die gemiddeld 93 miljoen mijl bedraagt, in de loop van het jaar varieert. Tijdens de eerste week van januari staat de aarde ongeveer 1,6 miljoen mijl dichter bij de zon. Dit wordt het perihelium genoemd. Het aphelium, of het punt waarop de aarde ongeveer 1,6 miljoen mijl verder van de zon verwijderd is, vindt plaats in de eerste week van juli. Dit feit klinkt misschien tegenstrijdig met wat we weten over seizoenen op het noordelijk halfrond, maar eigenlijk is het verschil niet significant in termen van klimaat en is het NIET de reden waarom we seizoenen hebben. Seizoenen worden veroorzaakt door het feit dat de aarde 23,5° gekanteld is om haar as. De oriëntatie van de aarde ten opzichte van de ruimte verandert niet gedurende het jaar; het noordelijk halfrond is dus in juni naar de zon gekanteld en in december van de zon afgekeerd, zoals te zien is in onderstaande grafiek.
De relatie tussen daglengte en temperatuur
Er is een tijdsverschil tussen de langste dag van het jaar en de warmste gemiddelde temperaturen voor de meeste locaties op midden- en hoge breedtegraden.
In het noorden van OH/noordwesten van PA valt de hoogste dagtemperatuur bijna drie weken later, midden juli. Net zoals het warmste deel van de dag meestal enkele uren na het middaguur valt, wanneer de zon het hoogst aan de hemel staat, zo loopt ook het warmste deel van de zomer achter op de zomerzonnewende. Deze vertraging is te wijten aan de tijd die de grond en het water nodig hebben om op te warmen. De gemiddelde temperatuur blijft stijgen tot de zon lager aan de hemel staat. Hoewel het effect duidelijk is in een grafiek van de dagelijkse temperatuur, is het duidelijker te zien door te kijken naar veranderingen in de gemiddelde maandtemperatuur. In Cleveland ligt juli gemiddeld 3,3°F graden hoger dan juni, terwijl augustus ook 2,8°F warmer is dan juni, ook al is de lengte van de dagen in augustus aanzienlijk korter dan die in juni.