Az évszakok, a napéjegyenlőség és a napfordulók
Az évnek csak két olyan időszaka van, amikor a Föld tengelye sem a Nap felé, sem a Naptól távolabb nem dől el, ami azt eredményezi, hogy minden szélességi fokon “közel azonos” mennyiségű nappali fény és sötétség van. Ezeket az eseményeket nevezzük napéjegyenlőségnek.A napéjegyenlőség szó két latin szóból származik: aequus (egyenlő) és nox (éjszaka). Az Egyenlítőn a Nap a két napéjegyenlőség idején délben közvetlenül a Nap fölött áll. A nappal és az éjszaka “majdnem” egyenlő órái a napfény fénytörésének vagy a fénysugarak elhajlásának köszönhetőek, ami miatt a Nap a horizont fölött látszik, miközben a Nap tényleges helyzete a horizont alatt van. Ezenkívül a magasabb szélességi fokokon (az Egyenlítőtől távolabb eső területeken) a nappalok egy kicsit hosszabbak, mivel a Napnak hosszabb időbe telik felkelni és lenyugodni. Ezért a napéjegyenlőségkor, valamint a napéjegyenlőséget megelőző és követő néhány napon át a nap hossza az egyenlítőnél körülbelül 12 óra és hat és fél perc, a 30. szélességi fokon 12 óra és 8 perc, a 60. szélességi fokon pedig 12 óra és 16 perc között változik.
A napfordulók (nyár & tél)
A nyári napforduló abban a pillanatban következik be, amikor a Föld naptól való elfordulása a legnagyobb. Ezért a nyári napforduló napján a Nap a legnagyobb magasságban jelenik meg, délelőtti helyzete a nyári napforduló előtt és után néhány napig nagyon kevéssé változik. A nyári napforduló akkor következik be, amikor a Nap közvetlenül a Rák-térség felett áll, amely az északi szélesség 23,5°-án található, és Mexikón, a Bahamákon, Egyiptomon, Szaúd-Arábián, Indián és Kína déli részén halad keresztül. A Rák-térségtől északra mindenhol a Nap a legmagasabb pontján van az égen, és ez az év leghosszabb napja.
A téli napforduló az év legrövidebb napját és leghosszabb éjszakáját jelzi. Az északi féltekén akkor következik be, amikor a Nap közvetlenül a Bak-térség felett áll, amely az Egyenlítőtől 23,5°-kal délre található, és Ausztrálián, Chilén, Brazília déli részén és Dél-Afrika északi részén halad keresztül.
A téli és nyári napfordulók, valamint a tavaszi és őszi napéjegyenlőségek dátumainak teljes listáját 2025-ig az amerikai haditengerészeti obszervatórium ezen az oldalon találja. Egy alternatív szöveges link itt található.
Az évszakok
Mindannyian tudjuk, hogy a Föld 365 naponként egyszer tesz meg egy teljes fordulatot a Nap körül, egy elliptikus alakú pályát követve. Ez azt jelenti, hogy a Föld és a Nap közötti távolság, amely átlagosan 93 millió mérföld, az év során változik. Január első hetében a Föld körülbelül 1,6 millió mérfölddel van közelebb a Naphoz. Ezt nevezzük perihéliumnak. Az afélium, vagyis az a pont, amikor a Föld körülbelül 1,6 millió mérfölddel távolabb van a Naptól, július első hetében következik be. Ez a tény ellentmondhat annak, amit az északi féltekén az évszakokról tudunk, de valójában a különbség nem jelentős az éghajlat szempontjából, és NEM ez az oka annak, hogy évszakok vannak. Az évszakokat az okozza, hogy a Föld 23,5°-kal megdől a tengelye. A dőlés iránya az űrhöz képest nem változik az év során; így az északi félteke júniusban a Nap felé, decemberben pedig a Naptól távolodik, amint azt az alábbi ábra szemlélteti.
A nap hossza és a hőmérséklet közötti kapcsolat
A legtöbb középső és magas földrajzi szélességű helyen késés van az év leghosszabb napja és a legmelegebb átlaghőmérséklet között.
Az OH északi részén / PA északnyugati részén a legmagasabb napi hőmérséklet közel 3 héttel később, július közepén jelentkezik. Ahogy a nap legmelegebb része általában néhány órával dél után következik be, amikor a nap a legmagasabban áll az égen, úgy a nyár legmelegebb része is késik a nyári napfordulóhoz képest. Ez a késés a talaj és a víz felmelegedéséhez szükséges időnek köszönhető. Az átlaghőmérséklet addig emelkedik, amíg a nap lejjebb nem kerül az égen. Bár ez a hatás a napi hőmérsékleti grafikonon is jól látható, a havi átlaghőmérséklet változásait vizsgálva sokkal jobban kivehető. Clevelandben a július átlagosan 3,3°F fokkal magasabb, mint a június, és az augusztus is 2,8°F-tal melegebb, mint a június, annak ellenére, hogy az augusztusi napok hossza lényegesen kevesebb, mint a júniusi napok hossza.