زمین به‌تازگی به دورترین فاصله‌اش از خورشید رسید؛ پس چرا هوا این‌قدر گرم است؟

در ۱۵ تیرماه ۱۴۰۲ در ساعت ۲۳:۳۶ به وقت ایران، زمین در مدار خود به نقطه‌ای رسید که در دورترین فاصله از خورشید قرار دارد. درواقع مانند این است که سیاره ما اکنون در بالای یک تپه‌ی گرانشی قرار گرفته و سپس تا ۱۲ دی ۱۴۰۲ شروع به سقوط به سمت خورشید می‌کند. در آن زمان، سیاره‌مان در نزدیک‌ترین فاصله به خورشید قرار خواهد گرفت.. پس‌از آن، چرخه از نو شروع می‌شود و زمین با حرکت در مدارش از خورشید دورتر می‌شود تا زمانی‌که بار دیگر به بیشترین فاصله از خورشید برسد.

به‌گزارش ساینتیفیک امریکن، این چرخه بدین دلیل اتفاق می‌افتد که مدار زمین دایره‌ای شکل نیست، بلکه تقریباً به‌شکل دایره است. این مدار با یک انحراف کوچک اما قابل توجه از کمال مطلوب اقلیدسی، مثل تخم‌مرغی له‌شده و بیضی‌شکل است. خورشید در مرکز مدار بیضی‌شکل زمین جای نمی‌گیرد، بلکه در یک کانون یا نقطه‌ای در امتداد قطر اصلی یا «بلندتر» قرار دارد.

مکان نامتوازن ستاره‌ی ما در مدار بیضوی زمین، به‌این معنی است که درطول یک سال سیاره‌ی ما به‌طور متناوب کمی به خورشید نزدیک‌تر و سپس دوباره از آن دورتر می‌شود. وقتی زمین در نزدیک‌ترین فاصله به خورشید قرار دارد، می‌گوییم در نقطه‌ی حضیض خورشیدی (Perihelion) قرار دارد. دورترین فاصله‌ از خورشید نیز نقطه‌ی اوج‌‌ مداری (Aphelion) نامیده می‌شود.

فواصل دقیق نقطه‌ی حضیض و اوج زمین هرسال به دلیل تأثیرات گرانشی سیارات دیگر و همچنین ماه، تغییر می‌کند. در اوج‌ مداری سال ۲۰۲۳ مرکز زمین از مرکز خورشید ۱۵۲,۰۹۳,۲۵۰ کیلومتر فاصله دارد.

متوسط فاصله‌ی زمین و خورشید که ستاره‌شناسان آن را یک واحد نجومی می‌نامند، ۱۴۹,۵۹۷,۸۷۰/۷ کیلومتر تعریف شده است. بنابراین، این دفعه کمی بیشتر از ۱/۵ درصد از حد متوسط از خورشید دورتر بودیم. اگر کنجکاو هستید، آخرین حضیض در ۴ ژانویه ۲۰۲۳ (۱۴ دی ۱۴۰۱) اتفاق افتاد و مرکز زمین ۱۴۷,۰۹۸,۹۲۴ کیلومتر از مرکز خورشید فاصله داشت؛ یعنی حدود ۱/۵ درصد نزدیکتر از حد متوسط بود.

تأثیر کم این انحرافات مداری نشان می‌دهد که چرا مسیر زمین به دور خورشید بسیار شبیه به یک دایره‌ی کامل است. و این تأثیرات فقط با حدود ۳ درصد تغییر در قطر ظاهری خورشید در آسمان زمین مطابقت دارند؛ بسیار کمتر از آن‌چه که انسان بتواند با چشم غیرمسلح آن را تشخیص دهد، البته اگر با خیره شدن نامناسب به خورشید بدون محافظت، بینایی خود را از دست نداده باشید.

شگفت‌انگیزترین نکته در مورد این چرخه، زمانی است که تأثیر این فاصله در تقویم مشاهده می‌شود. حضیض هرسال در ژانویه یا دی ماه اتفاق می‌افتد، درحالی‌که اوج‌ مداری در ژوئیه یا تیر ماه است. این بدان معناست که در نیم‌کره‌ی شمالی، ما در زمستان به خورشید نزدیک‌تر هستیم و در تابستان فاصله از خوشید بسیار بیشتر است. دقیقاً برعکس آن چیزی که انتظار می‌رود.

نکته‌ای که در اینجا وجود دارد این است که درواقع تغییر فصل به فاصله‌ی زمین از خورشید بستگی ندارد. دلیل واقعی تغییر فصل این است که محور چرخش زمین نسبت‌به صفحه‌ی مدار زمین حدود ۲۳ درجه کج شده است؛ به‌این ترتیب در طول یک سال قطب شمال زمین به سمت خورشید کشیده می‌شود یا از آن دور می‌شود.

قطب شمال در زمان انقلاب تابستانی در اواخر ژوئن یا در روزی از سال که خورشید در بالاترین حد خود قرار دارد و بیشترین زمان را در بالای افق در نیم‌کره شمالی می‌گذراند، بیشتر از سمت خورشید منحرف می‌شود. گرمای تابستان در نیم‌کره‌ی شمالی از روزهای طولانی‌تر و روشن‌تر این فصل ناشی می‌شود که به خورشید اجازه می‌دهند تا نوردهی بهتر و زمان بیشتری برای گرم کردن زمین داشته باشد.

در زمان انقلاب زمستانی در ماه دسامبر، محور شمالی زمین در بیشترین انحراف از خورشید قرار می‌گیرد، خورشید در آسمان شمالی پایین‌تر و روز در نیم‌کره‌ی شمالی کوتاه‌تر است؛ درنتیجه، آن قسمت از کره‌ی زمین را سرمای زمستانی فرا می‌گیرد. همچنین، انحراف محوری زمین به‌خوبی توضیح می‌دهد که چرا در اطراف استوا دمای فصلی به ندرت تغییر می‌کند؛ به‌این دلیل که موقعیت جابجایی خورشید از بالای سر زمین در عرض‌های جغرافیایی میانی ملایم است.

با‌این‌حال، تغییر فاصله‌ی زمین از خورشید بر دمای سیاره تأثیر می‌گذارد، اما این تأثیر بسیار اندک است. اگرچه فیزیک کمی دخیل است، اما درنهایت تفاوت دمایی ناشی از تغییر فاصله‌ی زمین از خورشید حدود پنج درجه سانتی‌گراد است. این تغییر دما بسیار کمتر از میانگین تغییر دمای فصلی در عرض‌های میانی است. به‌عنوان مثال، در ایالت کلرادو آمریکا دمای هوا می‌تواند در طول شش ماه تا حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد تغییر کند. بنابراین تغییر دمای ۵ درجه‌ای به‌سختی به چشم می‌آید. بااین‌حال، این اثر اوج دما در تابستان و پایین‌ترین دما در زمستان را تا حدودی تعدیل می‌کند.

درمقابل، در نیم‌کره‌ جنوبی وضعیت دقیقاً برعکس است. قطب جنوب زمین در ماه دسامبر (آذر و دی) بیشترین انحراف را به سمت خورشید دارد و در ژوئن (خرداد و تیر) بیشتر از همیشه از خورشید دور می‌شود. فصل‌های نیم‌کره جنوبی برعکس فصل‌های نیم‌کره شمالی است. به همین دلیل است که وقت صحبت در مورد انقلابین معمولا از انقلاب ژوئن (به‌جای انقلاب تابستانی) و انقلاب دسامبر (به‌جای انقلاب زمستانی) استفاده می‌شود تا شخصی که در نیم‌کره‌ی دیگری زندگی می‌کند، گیج نشود.

در استرالیا زمین در تابستان به خورشید نزدیک‌تر است و در زمستان از خورشید دورتر است، بنابراین تغییر مثبت و منفی پنج درجه سانتی‌گرادی یادشده، می‌تواند دمای هوای فصلی را در نیم‌کره جنوبی تشدید کند. از طرفی، بیشتر سطح سیاره در جنوب استوا توسط اقیانوس پوشیده شده است و از آنجا که آب نسبت به خشکی گرمای بیشتری را جذب و حفظ می‌کند، این تغییر دمایی تعدیل می‌شود.