Przeczy intuicji? Ziemia w lipcu jest najdalej od Słońca i inne ciekawostki

Niedoświadczony umysł łatwo oszukać. Na takie pytania jak: "Co waży więcej - kilogram pierza czy kilogram żelaza?" nabierzemy się jednak tylko raz. Potem zyskujemy doświadczenie, ale i ono czasem wyrasta na bazie błędnych założeń, a to prowadzi do błędnych wniosków. Choć nasza intuicja pozwala udzielić poprawnej odpowiedzi na wiele pytań, potrafi nas też zawieść. To nie powód do wstydu, a raczej okazja, by wgłębić się w szczegóły danego tematu. Na gorącą aurę mamy dla was kilka równie gorących zagadnień.

3 lipca o godzinie 21:54 Ziemia znalazła się najdalej od Słońca w tym roku. Pozornie wydaje się to nielogiczne, bo przecież znajdujące się dalej Słońce ogrzewa Ziemię słabiej. A jednak wystarczy jedna myśl - przecież w Australii jest teraz kalendarzowa zima - by podać powyższe tłumaczenie w wątpliwość. To dlatego mówi się, że podróże kształcą.

W rzeczywistości temperatura w danym miesiącu i miejscu to konsekwencja wielu czynników. To nie odległość od Słońca, a kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię planety ma tu kluczowy wpływ. A ten kąt nie jest stały, gdyż oś obrotu Ziemi jest nachylona względem płaszczyzny, w jakiej Ziemia obiega Słońce (ekliptyki). Nachylenie wynosi 23,5 stopnia i można uznać ją za niezmienną.

Gdyby tego nachylenia nie było, kąt padania promieni słonecznych byłby zawsze taki sam w każdym miejscu na Ziemi. Tymczasem w Polsce to właśnie latem ten kąt jest największy, a zimą najmniejszy. W Australii jest na odwrót, choć znajduje się ona znacznie bliżej równika niż Polska, więc kąty padania promieni słonecznych są i tak większe niż u nas, a przez to lipiec i tak jest tam ciepły.

Kąt padania przekłada się na moc promieniowania słonecznego, którą otrzymuje jeden metr kwadratowy powierzchni Ziemi. U nas jest to około 1200 W latem, a zimą około 355 W. Dotyczy to sytuacji, gdy mamy czyste i niezachmurzone niebo. Im więcej chmur, tym mniejsze są to wartości. Ogólnie więc latem powinno być u zawsze cieplej niż zimą, ale i od tego są odstępstwa. Gdy napłynie do nas ciepłe powietrze z Afryki, także w innych porach roku mogą być bite rekordy temperatur. Z kolei zimne prądy powietrza znad regionów biegunowych schłodzą nawet najgorętszą letnią atmosferę.

Poza tym układ naturalnych barier, jakimi dla prądów powietrznych są łańcuchy górskie, oraz prądy oceaniczne także wpływają na to, jakie w danym miejscu Ziemi mamy temperatury. Na dystrybucję ciepła wpływ mają także lokalne zdolności do jego magazynowania, oddawania, a te związane są z powierzchnią lasów, zbiorników wodnych, a także stopniem zanieczyszczenia atmosfery. To wszystko czyni tak "gorące zagadnienie", jakim są zmiany klimatu, znacznie trudniejszym do wyjaśnienia, gdyż jedna zmiana pociąga za sobą dziesiątki innych.

Okazuje się, że gdy na zegarku wybije godzina 12:00, nie zawsze znajdziemy Słońce dokładnie w kierunku na południe. W rzeczywistości tak może zdarzyć się co najwyżej cztery razy w roku. W innych dniach Słońce znajduje się na południu jeszcze przed południem zegarkowym lub już po nim i to zależnie od miejsca, gdzie się znajdujemy.

Jak to możliwe? Słowo klucz - godzina zegarkowa. Słońce ma własny rytm ruchu, który określa tak zwany czas słoneczny. Tak, to właśnie ten czas, który pokazują zegary słoneczne, a nie nasze zegarki. Płynie on nierównomiernie, gdyż Ziemia porusza się wokół Słońca po orbicie eliptycznej, a na dodatek jest nachylona względem ekliptyki. To te same powody, które wywołują pory roku, a także to, że dzień największego zbliżenia Ziemi do Słońca następuje około dwóch tygodni po przesileniu letnim. Astronomowie ułatwiają sobie życie, wprowadzając uśredniony czas słoneczny, jednakże to czas, który prawdziwy jest tylko dla danego południka wyznaczającego długość geograficzną.

Polska rozciąga się pomiędzy południkami od około 14 do nieco ponad 24 stopni. Czas średni słoneczny różni się więc u nas o około 40 minut. Ten problem rozwiązano na całym świecie, wprowadzając stopniowo od końca XIX wieku czas strefowy. W Polsce ten czas odpowiada czasowi średniemu słonecznemu na południku 15 stopni. Ten czas obowiązuje nie tylko w całym kraju, ale też sporej części Europy. Na dodatek latem wprowadzamy czas letni.

Wynika z tego następująca rzecz. Na przykład dla Warszawy, 6 lipca, Słońce znajdowało się dokładnie na południu o godzinie 12:40. W Szczecinie w tym samym momencie Słońce było jeszcze po wschodniej stronie nieba. Na południu znalazło się dopiero o godzinie 13:06. Jeszcze ciekawiej jest w Hiszpanii, gdzie jest ten sam czas strefowy. Tam Słońce górowało dopiero o godzinie 14:19. Z kolei w Atenach, które znajdują się bardziej na wschód od Warszawy, ale też w przesuniętej o godzinę do przodu strefie czasowej, Słońce znajdzie się na południu dopiero o godzinie 13:29.

Zegarkowe godziny górowania Słońca w kolejnych dniach są zmienne nie tylko dla różnych miejsc, ale też zmieniają się w ciągu roku o około 30 minut plus zmiana czasu. Te różnice określa tak zwane astronomiczne równanie czasu, które odzwierciedla nierównomierność ruchu Ziemi po orbicie w ciągu roku. Czy jest w tym jakiś haczyk? Tak, w miejscach na południe od zwrotnika Raka Słońce może latem górować na północnej półkuli nieba. A na południe od zwrotnika Koziorożca, czyli w południowej Australii, Afryce i Ameryce Południowej, jest tak przez cały rok. Oznacza to, że Słońca w słoneczne południe należy szukać w kierunku północnym, a cienie są tam skierowane w stronę południa, a nie północy.

Astronomowie obserwują dziś prawie cały Wszechświat. Ale czy na pewno cały? To jak widzimy kosmos ma związek z prędkością światła, największą możliwą według praw fizyki. Oznacza to, że nie jesteśmy w stanie zobaczyć całego kosmosu w danym momencie. Dokładnie rzecz ujmując, nawet tekst, który teraz czytacie, wyglądał tak przed około jedną nanosekundą, bo mniej więcej tyle czasu potrzebuje światło wyemitowane przez ekran, by dotrzeć do naszych oczu.

Rozszerzając rozumowanie - Księżyc na niebie to obraz sprzed ponad 1 sekundy, Słońce widzimy takim, jakim było 8 minut temu, a Jowisza średnio 43 minuty temu. Sygnał z Voyagera 1 dociera z miejsca, w którym był 22 godziny wcześniej. Galaktyka Andromedy wygląda tak, jak 2,5 miliona lat temu, gigantyczna galaktyka eliptyczna M87 w centrum supergromady Panny, do której należy także Droga Mleczna, wyemitowała rejestrowane przez nas światło 54 miliony lat temu. Najdalsze dostrzegalne obiekty na niebie widoczne są takimi, jakimi były około 13,5 miliarda lat temu. Niespełna kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Im dalsze obiekty obserwujemy, w tym wcześniejszej fazie istnienia Wszechświata są. Dlatego obserwacje astronomiczne to podróż w czasie, w coraz to dalszą przeszłość. I co najciekawsze, nawet najpotężniejsze teleskopy, jakie kiedykolwiek powstaną, nie pozwolą nam dojrzeć całego Wszechświata. Zobaczymy tylko tę część, z której światło jest w stanie dotrzeć do nas w czasie, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu. W rzeczywistości kosmos jest znacznie większy niż to, co obserwujemy.