Pory roku, równonoc i przesilenia
Są tylko dwa okresy w roku, kiedy oś Ziemi nie jest nachylona ani w stronę, ani z dala od Słońca, co skutkuje „prawie” równą ilością światła dziennego i ciemności na wszystkich szerokościach geograficznych. Te wydarzenia nazywane są równonocami. Słowo równonoc pochodzi od dwóch łacińskich słów – aequus (równy) i nox (noc). Na równiku, słońce jest bezpośrednio nad głową w południe w tych dwóch równonocach. Prawie równe godziny dnia i nocy wynikają z refrakcji światła słonecznego lub ugięcia promieni świetlnych, które powodują, że słońce pojawia się nad horyzontem, podczas gdy w rzeczywistości znajduje się ono poniżej horyzontu. Dodatkowo, dni stają się nieco dłuższe na wyższych szerokościach geograficznych (tych oddalonych od równika), ponieważ wschód i zachód Słońca zajmuje więcej czasu. Dlatego na równonocy i przez kilka dni przed i po równonocy, długość dnia będzie się wahać od około 12 godzin i sześciu i pół minuty na równiku, do 12 godzin i 8 minut na 30 stopniach szerokości geograficznej, do 12 godzin i 16 minut na 60 stopniach szerokości geograficznej.
Przesilenia (letnie & zimowe)
Przesilenie letnie występuje w momencie, gdy nachylenie ziemi w kierunku od słońca jest maksymalne. Dlatego w dniu przesilenia letniego, słońce pojawia się na najwyższym wzniesieniu z pozycją południa, która zmienia się bardzo nieznacznie przez kilka dni przed i po przesileniu letnim. Przesilenie letnie występuje, gdy Słońce jest bezpośrednio nad Zwrotnikiem Raka, który znajduje się na 23,5° szerokości geograficznej północnej i przebiega przez Meksyk, Bahamy, Egipt, Arabię Saudyjską, Indie i południowe Chiny. Dla każdego miejsca na północ od Zwrotnika Raka, słońce jest w swoim najwyższym punkcie na niebie i jest to najdłuższy dzień w roku.
Przesilenie zimowe oznacza najkrótszy dzień i najdłuższą noc w roku. Na półkuli północnej występuje ono, gdy słońce jest bezpośrednio nad Zwrotnikiem Koziorożca, który znajduje się 23,5° na południe od równika i przebiega przez Australię, Chile, południową Brazylię i północną część Afryki Południowej.
Dla pełnej listy dat przesileń zimowych i letnich oraz równonocy wiosennej i jesiennej do 2025 roku, sprawdź tę stronę z Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Alternatywny link tekstowy znajduje się tutaj.
Pory roku
Wszyscy wiemy, że Ziemia wykonuje pełny obrót wokół Słońca raz na 365 dni, podążając po orbicie, która jest eliptyczna w kształcie. Oznacza to, że odległość między Ziemią a Słońcem, która wynosi średnio 93 miliony mil, zmienia się w ciągu roku. W pierwszym tygodniu stycznia Ziemia znajduje się około 1,6 miliona mil bliżej Słońca. Jest to określane jako peryhelium. Aphelium, czyli punkt, w którym Ziemia jest około 1,6 miliona mil dalej od Słońca, występuje w pierwszym tygodniu lipca. Ten fakt może brzmieć sprzecznie z tym, co wiemy o porach roku na półkuli północnej, ale w rzeczywistości różnica nie jest znacząca w kategoriach klimatu i NIE jest powodem, dla którego mamy pory roku. Pory roku są spowodowane faktem, że Ziemia jest nachylona na swojej osi o 23,5°. Orientacja nachylenia w stosunku do przestrzeni nie zmienia się w ciągu roku; tak więc półkula północna jest nachylona w kierunku słońca w czerwcu i z dala od słońca w grudniu, jak pokazano na poniższej grafice.
Związek między długością dnia a temperaturą
Istnieje opóźnienie między najdłuższym dniem w roku a najcieplejszymi średnimi temperaturami dla większości średnich i wysokich szerokości geograficznych.
W północnej OH/północno-zachodniej PA, maksymalna dzienna temperatura występuje prawie 3 tygodnie później w połowie lipca. Tak jak najcieplejsza część dnia zazwyczaj występuje kilka godzin po południu, kiedy słońce jest najwyżej na niebie, tak samo najcieplejsza część lata jest opóźniona w stosunku do przesilenia letniego. Opóźnienie to wynika z czasu potrzebnego na ogrzanie się gruntu i wody. Średnie temperatury wzrastają aż do momentu, gdy słońce obniży się na niebie. Podczas gdy efekt ten jest widoczny na wykresie temperatury dziennej, jest on bardziej widoczny patrząc na zmiany w średniej miesięcznej temperaturze. W Cleveland, lipiec jest średnio o 3,3°F stopni wyższy niż czerwiec, z sierpnia również cieplejszy niż czerwiec o 2,8°F, mimo że długość dni w sierpniu jest znacznie mniejsza niż długość dni w czerwcu.
.