فصل‌ها
در کانادا، یک شب تابستانی ساعت نه هنوز روشن است و بچه‌ها بعد از شام بیرون بازی می‌کنند. در دسامبر، ساعت چهار و نیم بعدازظهر از مدرسه به خانه برمی‌گردید و چراغ‌های خیابان روشن شده‌اند. تابستان گرم است و زمستان یخ‌بندان، و خود خورشید هم فرق می‌کند: در تابستان بالا در آسمان است و ساعت‌های طولانی می‌ماند، در زمستان پایین است و زود می‌رود.
چرا همین یک خورشید دو نیمه‌ی سال را این‌قدر متفاوت می‌کند؟
جواب آشکار غلط است
حدس اول تقریباً همه این است: در تابستان زمین به خورشید نزدیک‌تر است و در زمستان دورتر.
دو واقعیت نشان می‌دهد که این نمی‌تواند درست باشد:
- وقتی در کانادا تابستان است، در استرالیا زمستان است؛ در همان زمان، روی همان زمین. استرالیایی‌ها کریسمس را در ساحل جشن می‌گیرند. اگر نزدیک‌تر بودن تابستان می‌ساخت، همه‌ی زمین با هم تابستان می‌داشت.
- زمین در واقع اوایل ژانویه از همیشه به خورشید نزدیک‌تر است؛ درست وسط زمستان کانادا.
در درس قبل دیدیم که مدار زمین تقریباً یک دایره است. فاصله‌ی زمین تا خورشید در طول سال فقط حدود ۳ در ۱۰۰ تغییر می‌کند؛ بسیار کم‌تر از آن‌که تابستان و زمستان بسازد.
زمینِ کج
در درس «روز و شب» زمین مثل یک فرفره می‌چرخید. خط خیالی‌ای که زمین به دورش می‌چرخد، از قطب شمال تا قطب جنوب و از وسط زمین، محور (axis) زمین نام دارد. در نیمه‌ی راه میان دو قطب، خطی به دور کمر زمین به نام استوا (equator) آن را به یک نیمه‌ی شمالی و یک نیمه‌ی جنوبی تقسیم می‌کند.
و حالا نکته‌ی شگفت‌انگیز: محور زمین صاف ایستاده نیست. کج (tilted) است؛ کمی خم شده است (حدود ۲۳ درجه)، مثل فرفره‌ای که موقع چرخیدن کج می‌شود.
و وقتی زمین به دور خورشید می‌گردد، محورش در تمام سال به همان یک سو خم می‌ماند. (تقریباً درست به سوی یک ستاره است، ستاره‌ی قطبی؛ درباره‌ی ستاره‌ها در درسی دیگر بیشتر می‌گوییم.)
زمین را در مدارش دنبال کنید:
- در ژوئن نیمه‌ی شمالی به سوی خورشید خم است. در کانادا، اروپا و چین تابستان است، و در استرالیا، آرژانتین و آفریقای جنوبی زمستان.
- در دسامبر زمین آن سوی خورشید است. هنوز به همان سو خم است؛ پس حالا نیمه‌ی شمالی از خورشید دور است. در شمال زمستان است و در جنوب تابستان.
- در مارس و سپتامبر هیچ‌کدام از دو نیمه به سوی خورشید خم نیست: بهار و پاییز.
به همین دلیل شمال و جنوب همیشه فصل‌های مخالف دارند.
چرا خم شدن به سوی خورشید تابستان می‌سازد
خم شدن به سوی خورشید دو کار برای نیمه‌ی شما از زمین می‌کند.
روزهای بلندتر. وقتی زمین می‌چرخد، شما از نیمه‌ی روشن و بعد از نیمه‌ی تاریک می‌گذرید. وقتی نیمه‌ی شما به سوی خورشید خم است، دایره‌ای که شما می‌پیمایید در هر چرخش بیشتر در نور می‌ماند. در جنوب کانادا یک روز در اواخر ژوئن حدود ۱۵ ساعت و نیم روشنایی دارد، و یک روز در اواخر دسامبر فقط حدود ۹ ساعت.
خورشیدی بالاتر. ظهر تابستان خورشید در آسمان بالا می‌رود. نورش تقریباً مستقیم پایین می‌آید، پس روی تکه‌ی کوچکی از زمین می‌افتد و آن را خوب گرم می‌کند. نور خورشیدِ پایینِ زمستان کج می‌رسد و روی تکه‌ی بسیار بزرگ‌تری پخش می‌شود، پس به هر جای زمین کم‌تر می‌رسد.
ساعت‌های بیشتری آفتاب، و آفتابی قوی‌تر: این تابستان است. ساعت‌های کم‌تر، و آفتابی ضعیف‌تر: زمستان.
مراقب باشید
فصل‌ها از نزدیک و دور شدن زمین از خورشید نمی‌آیند. از کج بودن محور زمین می‌آیند.
در خانه امتحان کنید
مدادی را از بالا تا پایین از پرتقال رد کنید: این محور است، و قطب شمال بالای آن. مداد را کمی به سوی یکی از دیوارهای اتاق خم کنید، مثلاً پنجره. حالا آرام دور چراغ راه بروید و مداد را در تمام راه به سوی پنجره خم نگه دارید.
- در یک طرف چراغ، نیمه‌ی بالایی پرتقال به سوی نور خم است: تابستان در شمال.
- در نیمه‌ی راه، نیمه‌ی بالایی از نور دور است: زمستان در شمال، و حالا نیمه‌ی پایینی نور می‌گیرد.
بعد در اتاقی تاریک، نور یک چراغ قوه را مستقیم روی یک برگ کاغذ بیندازید و آرام کجش کنید. ببینید که همان نور در لکه‌ای بزرگ‌تر و کم‌نورتر پخش می‌شود.
واژه‌های این درس
- محور - خط خیالی از قطب شمال تا قطب جنوب که زمین به دورش می‌چرخد
- استوا - خطی به دور کمر زمین، در نیمه‌ی راه میان دو قطب
- کجی محور (tilt) - خم بودن محور زمین، حدود ۲۳ درجه
- فصل‌ها - بهار، تابستان، پاییز و زمستان، که سالی یک بار می‌آیند و می‌روند
ایده‌ی اصلی
محور زمین کج است و همیشه به همان یک سو خم می‌ماند. وقتی زمین به دور خورشید می‌گردد، اول نیمه‌ی شمالی و بعد نیمه‌ی جنوبی به سوی خورشید خم می‌شود و روزهای بلندتر و خورشیدی بالاتر می‌گیرد: تابستانش.