Roční období, rovnodennost a slunovraty
Existují pouze dvě období v roce, kdy zemská osa není nakloněna ani ke Slunci, ani od něj, což má za následek „téměř“ stejné množství denního světla a tmy ve všech zeměpisných šířkách. Tyto události se označují jako rovnodennosti. slovo rovnodennost je odvozeno ze dvou latinských slov – aequus (stejný) a nox (noc). Na rovníku je Slunce v poledne těchto dvou rovnodenností přímo nad hlavou. „Téměř“ stejná délka dne a noci je způsobena lomem slunečního světla nebo ohybem světelných paprsků, který způsobuje, že se Slunce jeví nad obzorem, zatímco skutečná poloha Slunce je pod obzorem. Kromě toho se ve vyšších zeměpisných šířkách (vzdálených od rovníku) dny o něco prodlužují, protože Slunci trvá déle, než vyjde a zapadne. Proto se v den rovnodennosti a několik dní před a po rovnodennosti bude délka dne pohybovat od přibližně 12 hodin a šesti a půl minuty na rovníku, přes 12 hodin a 8 minut na 30 stupních zeměpisné šířky až po 12 hodin a 16 minut na 60 stupních zeměpisné šířky.
Slunovraty (letní & zimní)
Letní slunovrat nastává v okamžiku, kdy je sklon Země vůči Slunci maximální. Proto se v den letního slunovratu Slunce objevuje v největší výšce s polední polohou, která se po několik dní před a po letním slunovratu mění jen velmi málo. Letní slunovrat nastává, když se Slunce nachází přímo nad obratníkem Raka, který se nachází na 23,5° severní šířky a prochází Mexikem, Bahamami, Egyptem, Saúdskou Arábií, Indií a jižní Čínou. Pro každé místo severně od obratníku Raka je Slunce v nejvyšším bodě na obloze a je to nejdelší den v roce.
Zimní slunovrat znamená nejkratší den a nejdelší noc v roce. Na severní polokouli nastává, když se Slunce nachází přímo nad obratníkem Kozoroha, který se nachází 23,5° jižně od rovníku a prochází Austrálií, Chile, jižní Brazílií a severní částí jižní Afriky.
Kompletní přehled dat zimního a letního slunovratu a jarní a podzimní rovnodennosti do roku 2025 najdete na této stránce americké námořní observatoře. Alternativní textový odkaz najdete zde.
Roční období
Všichni víme, že Země vykoná jednou za 365 dní úplný oběh kolem Slunce po dráze eliptického tvaru. To znamená, že vzdálenost mezi Zemí a Sluncem, která je v průměru 93 milionů kilometrů, se v průběhu roku mění. V prvním lednovém týdnu je Země ke Slunci blíže o 1,6 milionu kilometrů. To se označuje jako perihelium. Afélium, tedy bod, kdy je Země od Slunce vzdálena asi 1,6 milionu kilometrů, nastává během prvního týdne v červenci. Tato skutečnost může znít v rozporu s tím, co víme o ročních obdobích na severní polokouli, ale ve skutečnosti tento rozdíl není z hlediska klimatu významný a NENÍ důvodem, proč máme roční období. Roční období jsou způsobena tím, že Země je nakloněna ke své ose o 23,5°. Orientace sklonu vůči vesmíru se během roku nemění; severní polokoule je tedy v červnu nakloněna ke Slunci a v prosinci od Slunce, jak je znázorněno na následujícím grafu.
Vztah mezi délkou dne a teplotou
Ve většině míst středních a vysokých zeměpisných šířek existuje prodleva mezi nejdelším dnem v roce a nejteplejšími průměrnými teplotami.
V severním OH/severozápadní PA se maximální denní teplota objevuje téměř o 3 týdny později v polovině července. Stejně jako nejteplejší část dne obvykle nastává několik hodin po poledni, kdy je slunce nejvýše na obloze, tak i nejteplejší část léta se opožďuje za letním slunovratem. Toto zpoždění je způsobeno dobou potřebnou k ohřátí půdy a vody. Průměrné teploty dále stoupají, dokud slunce neklesne níže na obloze. I když je tento efekt patrný na grafu denních teplot, je lépe patrný při pohledu na změny průměrných měsíčních teplot. V Clevelandu je červenec v průměru o 3,3 °C vyšší než červen a také srpen je o 2,8 °C teplejší než červen, přestože délka dnů v srpnu je podstatně kratší než délka dnů v červnu.
.