لماذا تتعاقب الفصول

الخطأ الشائع

يفترض كثيرون أن الصيف يحدث حين تقترب الأرض من الشمس. يبدو ذلك معقولًا، لكنه خطأ. فمدار الأرض يكاد يكون دائرة، والفرق بين أقرب نقطة وأبعدها لا يتجاوز نحو 3 بالمئة.

والتوقيت يكشف الأمر. فالأرض تبلغ الحضيض، أقرب نقطة لها إلى الشمس، في أوائل يناير. وذلك منتصف الشتاء في أوروبا وأمريكا الشمالية ومعظم آسيا. ولو كانت المسافة هي التي تحكم الفصول، لكان الصيف على الكوكب كله في الوقت نفسه، وهذا لا يحدث.

السبب الحقيقي: محور مائل

تدور الأرض حول خط وهمي يُسمى محورها، وهذا المحور يميل نحو 23.4° عن العمودي بالنسبة إلى مستوى مدارها. ويشير الميل إلى الاتجاه نفسه تقريبًا في الفضاء طوال السنة، نحو نقطة قريبة من النجم القطبي.

ومع دوران الأرض حول الشمس، يعني هذا الميل الثابت أن كل نصف كرة يتناوب على الميل نحو الشمس. فنحو يونيو يميل نصف الكرة الشمالي نحو الشمس فيكون فيه الصيف. وبعد ستة أشهر، في الجهة الأخرى من المدار، يحين دور نصف الكرة الجنوبي.

لماذا يجعل الميل نحو الشمس الجو أدفأ

يعمل تأثيران معًا. أولهما أن نصف كرتك حين يميل نحو الشمس، ترتفع الشمس أعلى في سماء الظهيرة. فيصيب ضوء الشمس العالي الزاوية الأرض بشكل أكثر مباشرة، فتتوزع حزمة الطاقة نفسها على رقعة أصغر من الأرض. أما ضوء الشتاء المنخفض فيصل مائلًا ويتوزع رقيقًا، كحزمة مصباح يدوي مائلة على طاولة.

وثانيهما أن الأيام أطول. فساعات أكثر من ضوء الشمس وساعات أقل من الظلام تعني أن الأرض والهواء يكسبان حرارة أكثر مما يفقدان. وتحتاج المحيطات واليابسة وقتًا لتسخن وتبرد، ولهذا تأتي أشد الأسابيع حرًا عادة بعد انقلاب يونيو بنحو شهر، لا في يومه.

الانقلابان والاعتدالان

الانقلاب هو اللحظة التي تبلغ فيها الشمس أقصى نقطة شمالًا أو جنوبًا في سمائنا. يأتي انقلاب يونيو، في 20 أو 21 يونيو، بأطول يوم في السنة في الشمال وأقصره في الجنوب. ويفعل انقلاب ديسمبر، في 21 أو 22 ديسمبر، العكس.

والاعتدال هو اللحظة التي تعبر فيها الشمس خط الاستواء السماوي، وهو إسقاط خط استواء الأرض على السماء. ويحدث ذلك نحو 20 مارس و22 أو 23 سبتمبر. وفي هذين الموعدين تشرق الشمس من الشرق تمامًا تقريبًا وتغرب في الغرب تمامًا تقريبًا في كل مكان على الأرض.

تتزحزح المواعيد يومًا أو نحوه من سنة إلى أخرى لأن سنتنا التقويمية لا تنقسم بالتساوي على مدار الأرض. والسنوات الكبيسة تعيد المواعيد إلى موضعها.

طول النهار على مدار السنة

يتغير طول النهار تغيرًا كبيرًا كلما ابتعدنا عن خط الاستواء. ففي إسطنبول، عند نحو 41° شمالًا، يأتي انقلاب يونيو بقرابة 15 ساعة من ضوء النهار، وانقلاب ديسمبر بنحو 9 ساعات و15 دقيقة. وقرب خط الاستواء تبقى الأيام قريبة من 12 ساعة طوال السنة، فتتحدد الفصول هناك بالمطر أكثر من الحرارة.

وداخل الدائرتين القطبيتين الشمالية والجنوبية، عند خط عرض نحو 66.6°، يمكن أن تبقى الشمس ظاهرة يومًا كاملًا أو أكثر في الصيف، وأن تبقى تحت الأفق في الشتاء. وهذه شمس منتصف الليل والليل القطبي.

ومفاجأة صغيرة: حتى في يوم الاعتدال يزيد ضوء النهار بضع دقائق على 12 ساعة. فالغلاف الجوي للأرض يحني ضوء الشمس فنرى الشمس قبل أن تشرق فعلًا بقليل وبعد أن تغرب فعلًا، ويُحسب الشروق من الحافة العليا للشمس لا من مركزها.

فصول متعاكسة في كل نصف كرة

لأن نصفي الكرة يتناوبان على الميل نحو الشمس، تكون فصولهما متعاكسة دائمًا. فحين يكون الصيف في تركيا، يكون الشتاء في أستراليا والأرجنتين وجنوب أفريقيا. وعيد الميلاد في سيدني عطلة على الشاطئ.

وهذا يقلب الأسماء أيضًا. فانقلاب يونيو يُسمى غالبًا الانقلاب الصيفي، لكن في الشمال فقط. لذا يفضّل الفلكيون تسمية الانقلابين والاعتدالين بالشهر كي تصلح المصطلحات للجميع.

شاهد ذلك بنفسك

يمكنك مراقبة تغير الفصول دون أي معدات. سجّل مرة في الشهر موضع غروب الشمس على أفقك، مستعينًا بشجرة أو مبنى علامةً. وعلى مدار السنة تتأرجح نقطة الغروب شمالًا نحو يونيو وجنوبًا نحو ديسمبر، ثم تتوقف قرب كل انقلاب.

ويمكنك أيضًا قياس طول ظل عصا عند الظهر المحلي. فالظل أقصر ما يكون قرب انقلاب يونيو وأطول ما يكون قرب انقلاب ديسمبر في نصف الكرة الشمالي. ولا تنظر أبدًا إلى الشمس مباشرة في أثناء ذلك، راقب الظل لا الشمس. وإن أردت يومًا النظر إلى الشمس نفسها، فلا تستعمل إلا مرشحًا شمسيًا معتمدًا يستوفي المعيار ISO 12312-2.