Dakle, neverovatno je koliko ljudi još uvek veruje da nam zima dolazi samo zbog toga što se na svojoj putanji Zemlja udaljuje od Sunca u odnosu na letnju poziciju!

Otkriću im tajnu: TO NIJE TAČNO! Do promene godišnjih doba dolazi zbog nagnutosti Zemljine ose. A promena udaljenosti od Sunca, koja fakat postoji, je samo sporedni igrač.

Ovakva vrsta zabluda je najgora: zvuče logično i zato lako prolaze kod intelektualnih amatera. Ali na njihovu žalost, to je pogrešno. OK, da budem iskren, nije potpuno pogrešno, jer svakako da i udaljenost od Sunca igra neku ulogu u temperaturi naše planete, ali ta uloga je zbilja minorna.

Hajde malo da uključimo mozak: Svi znamo da je Zemljina orbita elipsa. Dostiže svoj perihel (tačku na orbiti kada je najbliža Suncu) u januaru, a afel (najdalja tačka od Sunca) 6 meseci kasnije. Ako bi to bilo jedino što utiče na klimu, imali bi leto u januaru, a zimu u julu! To se doduše dešava Australijancima ali ne i nama na severnoj polulopti. Mora da je u pitanju nešto drugo.

Kvalitativno, naše upravo izvedene zaključke možemo lako proveriti (prostim!) računom. Matematika koja se koristi za proračun ukupne temperature planete poznata je već prilično dugo. U osnovi, temperatura vrlo malo zavisi od promene udaljenosti; ona zapravo zavisi od četvrtog korena iz udaljenosti planete od Sunca. Drugim rečima, ako dupliramo udaljenost planete, temperatura će pasti za , tj. za , tj za 1,189 put. Udvostručimo udaljenost Zemlje od Sunca i dobićemo da će joj srednja temperatura pasti za samo oko 45° Celzijusa. (PAŽNJA! U proračunu mora da se koristi Kelvinova skala!). Konkretno, prosečna temperatura na Zemlji je oko 288 K (15° C). Pad je 288/1,19 ≈ 242, tj. oko 45 stepeni.

U perihelu (najbliža tačka) udaljenost Zemlja/Sunce iznosi oko 146.000.000 km, a u afelu (najdalja tačka) je oko 152.000.000 km. U tom slučaju, promena temperature je:

= 1,0085,

ili samo 0,85 procenta! Preračunato, to je samo oko 2 stepena Celzijusa, a znamo da je temperaturna razlika između leta i zime malo veća, zar ne? [Prošle zime je u Beogradu bilo i do –15° C, a letos je bilo +42° C.] Očigledno je da tu ima još nečega.

Faktor koji najviše utiče na promenu godišnjih doba na svim planetama pa i na Zemlji je nagib ili kako se (kao) stručno kaže inklinacija ose rotacije u odnosu na ravan rotacije (ekliptiku). To je najlakše objasniti ovako: uzmi jednu usmerenu bateriju i list hartije. Uperi bateriju direktno na list i videćeš osvetljeni krug. Sva svetlost lampe je u tom krugu. Sad polako iskreći papir i primetićeš da se svetlosni krug pretvara u elipsu. I dalje je sva svetlost u elipsi, ali ona zauzima mnogo veću površinu papira. Gustina svetlosti opada. Drugim rečima, količina svetlosti po kvadratnom santimetru opada (međutim, broj kvadratnih santimetara raste, tako da ukupna količina svetlosti ostaje ista).

Ista priča važi i za Zemlju. Kada je Sunce iznad glave, svetlost pada pravo na nju i više svetlosti (i toplote) pada na svaki kvadratni santimetar tla. Kada je Sunce nisko, svetlost se rasipa po površini i apsorbuje se manje toplote (po kv. santimetru!). Pošto je Zemljina osa nagnuta, Sunce je na većoj visini kada smo na onoj njenoj strani čija je osa okrenuta ka Suncu, a na nižoj visini na polovini Zemlje gde je osa okrenuta od Sunca.

Osa rotacije na severnoj polulopti Zemlje je najviše nagnuta ka Suncu u junu (konkretno, oko 21. juna), a od Sunca oko 22. decembra. Ti datumi odgovaraju letnjem i zimskom solsticijumu. Na južnoj polulopti situacija je obrnuta. [Detaljnije o efektima ravnodnevice i dugodnevice na ljudsko merenje vremena i ustrojstvo kalendara, možeš pronaći u knjizi Kalendar kroz istoriju.

Dalje. Tokom leta, Sunce je visoko, tako da dani traju duže. To omogućava Suncu da ima više vremena da zagreva Zemlju, tako da ona postaje toplija. Zimi, Sunce je nisko i dani su kraći, što Suncu, opet, daje manje vremena da zagreva Zemlju. To je sekundarni efekat.

Udaljenost Zemlje od Sunca daje još manji efekat, ali ipak postoji! Zato južna polulopta ima za nijansu toplija leta i za nijansu hladnije zime od nas na severu. Ali samo za par stepeni, a i to u proseku.

Mislim da je dobra adresa na kojoj se možeš informisati o godišnjim dobima i ova: MSNBC website. Oni imaju lepe dijagrame (ali mali natrpane).

Da bi izračunali temperaturu planete, u osnovi je potrebno da pretpostavimo da je količina temperature koju planeta dobija od Sunca u ravnoteži sa onom količinom temperature koju planeta izrači. Ako nisu u ravnoteži, planeta će se ili zagrevati (ako ne izračuje toplotu), ili zalediti (ako izračuje previše).

Kvalitativno: zvezda odaje toplotu čitavom svojom površinom. Ona u obliku sfere, u čijem centru je u ovom slučaju Sunce), putuje ka planetama. One pak dobijaju samo sićušni deo te energije (Zemlja, naprimer, dobija samo 2,21245 milijarditih delova te energije!), koja je jednaka površini kružnice koja ima isti prečnik kao planeta. Planeta apsorbije jedan deo te toplote, i, ako se okreće dovoljno brzo, ponovo je odašilje čitavom površinom.

Kvantitativno:

 ,

gde je  konstanta (ovde je nebitna, jer se potire), T je temperatura (planete ili Sunca), udaljenost je odnosi na rastojanje planeta/Sunce, dok je albedo mera refleksije planete. Vrednost albeda (lat. belo) od 1 znači da planeta savršeno reflektuje svo zračenje, kao ogledalo, dok albedo 0 znači da planeta apsorbije sve fotone koji dopru do nje; tada nam izgleda potpuno crno. Zemljin vizuelni geometrijski albedo je oko 0,367 (po De Pateru i Lissaueru), odn. 0,39 (po Kaufmannu).

Puf, puf ...! Najzad!!! Odavde možeš da vidiš da temperatura planete zavisi inverzno od korena iz udaljenosti od Sunca. Obrati pažnju da ako uneseš prave vrednosti za Zemlju i Sunce (udaljenost = 1,5 x 10¹³ cm, T_S = 5780, poluprečnik_S = 7 x 10¹⁰ cm i albedo = 0,39), dobićeš temperaturu Zemlje od oko 250 K. To je ispod – 20° C! Kako to?

Za to je kriva atmosfera. Ona pomaže da se toplota sačuva (apsorbujući jedan deo zračenja koje reemituje Zemlja), i zato je potrebno korigovati albedo. Bez tog vazdušnog omotača, temperatura površine Zemlje bi vrlo brzo pala za oko 30° Celzijusa, ledeći okeane. To se naziva "efektom zelene bašte" i to je stvarnost. Površina Zemlje dobija duplo više energije od atmosfere nego od Sunca, jer pokriva daleko veću površinu od Sunca (potrebno je 90.000 Sunaca da se prekrije čitavo nebo). Zato, ako se otrgne kontroli, doći će do ubrzavanja tog efekta. Obrati takođe pažnju da bi na Veneri temperatura trebalo da bude oko –20° (udaljenost = 1,1 x 10¹³ cm, albedo = 0,65; mada je bliže Suncu, albedo je viši, tako da imamo sličnu temperaturu kao na Zemlji), iako je ustvari 500° C.

Da li bi trebalo da se brinemo o jačanju efekta staklene bašte? Pogledaj okolo pa sam zaključi. Mislim da već sada svi osećamo neke efekte.

AM SCG