Hoe ontstaan de seizoenen op aarde?
De schuine aardas zorgt voor zomer, herfst, winter en lente
De seizoenen lijken heel vanzelfsprekend: warme zomers, kleurrijke herfst, koude winters en frisse lentes. Toch zit achter deze jaarlijkse veranderingen een bijzonder samenspel tussen de aarde en de zon.
De aarde draait niet alleen om de zon, maar draait ook voortdurend om haar eigen as. Die aardas staat ongeveer 23,5 graden schuin ten opzichte van het vlak waarin de aarde rond de zon beweegt. Door deze schuine stand verandert gedurende het jaar de manier waarop het zonlicht verschillende delen van de aarde bereikt.
Daardoor ontstaan de seizoenen.
De aarde draait niet alleen om de zon, maar draait ook om haar eigen as. Die aardas staat ongeveer 23,5 graden schuin. Door die schuine stand verandert gedurende het jaar de manier waarop het zonlicht verschillende delen van de aarde bereikt.
Waarom heeft de aarde seizoenen?
De belangrijkste oorzaak van de seizoenen is de schuine stand van de aardas. Terwijl de aarde in ongeveer één jaar rond de zon draait, blijft de aardas ongeveer in dezelfde richting wijzen.
Daardoor helt tijdens een deel van het jaar het noordelijk halfrond naar de zon toe. Tijdens een ander deel helt het juist van de zon af.
Wanneer het noordelijk halfrond naar de zon helt, is het daar zomer. De zon staat dan hoger aan de hemel, de dagen zijn langer en het zonlicht valt relatief recht op het aardoppervlak. Daardoor ontvangt een gebied meer zonne-energie.
Wanneer het noordelijk halfrond van de zon af helt, is het winter. De zon staat lager aan de hemel, de dagen zijn korter en het zonlicht valt schuiner op het aardoppervlak. Daardoor wordt er minder zonne-energie ontvangen.
Het is dus niet de aarde die gedurende het jaar sterk verandert, maar vooral de manier waarop verschillende delen van de aarde door de zon worden verlicht.
De aarde staat een beetje schuin
De aardas loopt denkbeeldig van de noordpool naar de zuidpool en vormt de as waaromheen onze planeet draait.
Deze as staat niet rechtop ten opzichte van het vlak waarin de aarde rond de zon beweegt. De hoek bedraagt ongeveer 23,5 graden.
Dat lijkt misschien een klein verschil, maar het heeft enorme gevolgen.
Zonder deze schuine stand zouden de verschillen tussen zomer en winter veel kleiner zijn. De hoeveelheid daglicht zou gedurende het jaar op veel plaatsen veel minder veranderen.
Juist doordat de aarde schuin staat, krijgt het noordelijk halfrond gedurende een deel van het jaar meer direct zonlicht en gedurende een ander deel minder.
Waarom maakt de hoek van het zonlicht zoveel verschil?
Het verschil zit niet alleen in het aantal uren daglicht. Ook de hoek waaronder het zonlicht de aarde bereikt speelt een belangrijke rol.
Wanneer de zon hoog aan de hemel staat, wordt de energie van het zonlicht over een kleiner oppervlak verdeeld. Wanneer de zon lager staat, wordt dezelfde energie over een groter oppervlak verspreid.
Daardoor kan het aardoppervlak in de zomer veel meer zonne-energie ontvangen dan in de winter.
De hoek van het zonlicht heeft ook invloed op de weg die het licht door de atmosfeer aflegt. Bij een lage zonnestand legt het zonlicht een langere weg door de atmosfeer af voordat het het aardoppervlak bereikt.
De combinatie van de zonnestand en de lengte van de dag maakt daardoor een groot verschil in de hoeveelheid energie die een gebied ontvangt.
Waarom staat de zon in de zomer hoger?
De hoogte van de zon aan de hemel verandert gedurende het jaar doordat de aarde met haar schuine aardas rond de zon beweegt.
In de zomer staat de zon op het noordelijk halfrond hoger aan de hemel. Hierdoor zijn de dagen langer en kan het aardoppervlak gedurende meer uren worden verwarmd.
In de winter gebeurt het tegenovergestelde. De zon komt minder hoog boven de horizon en de dagen zijn korter.
Het verschil in zonnestand en daglengte werkt samen en zorgt ervoor dat de hoeveelheid ontvangen zonne-energie gedurende het jaar sterk verandert.
Heeft de afstand tot de zon er niets mee te maken?
Het is een veelgehoorde gedachte dat het in de zomer warmer is omdat de aarde dichter bij de zon staat. Dat is niet de oorzaak van de seizoenen.
De aarde draait in een licht elliptische baan om de zon. Ze staat zelfs rond het begin van januari gemiddeld iets dichter bij de zon dan rond het begin van juli.
Toch is het op het noordelijk halfrond in januari winter en in juli zomer.
De seizoenen worden dus vooral bepaald door de schuine aardas, de stand van de zon aan de hemel en de lengte van de dagen.
De kleine verandering in de afstand tot de zon heeft wel invloed op de hoeveelheid zonnestraling die de aarde als geheel ontvangt, maar speelt geen hoofdrol bij het ontstaan van onze seizoenen.
Tegengestelde seizoenen op aarde
Omdat de aardas schuin staat, hebben het noordelijk en zuidelijk halfrond meestal tegengestelde seizoenen.
Wanneer het in Nederland zomer is, is het bijvoorbeeld winter in Australië. Wanneer het noordelijk halfrond winter beleeft, is het daar juist zomer.
Dit komt doordat tijdens onze zomer het noordelijk halfrond naar de zon toe helt, terwijl het zuidelijk halfrond juist van de zon af helt.
Zes maanden later is de situatie omgekeerd.
Dezelfde beweging van de aarde zorgt dus tegelijkertijd voor verschillende seizoenen op verschillende delen van onze planeet.
Niet overal zijn de seizoenen hetzelfde
De verschillen tussen de seizoenen zijn niet op iedere plek op aarde even groot.
Rond de evenaar staat de zon gedurende het jaar relatief hoog aan de hemel. De hoeveelheid zonlicht verandert daar minder sterk dan in gebieden die verder van de evenaar liggen. Daardoor zijn de traditionele vier seizoenen daar veel minder duidelijk.
In gematigde gebieden, zoals Nederland, zijn de verschillen tussen lente, zomer, herfst en winter duidelijker.
Dichter bij de polen worden de verschillen nog extremer. Daar kunnen de dagen in de zomer bijna volledig licht zijn, terwijl het in de winter lange tijd donker kan blijven.
Pooldag en poolnacht
Op en rond de poolgebieden is de invloed van de schuine aardas goed zichtbaar.
Tijdens de zomer helt een poolgebied naar de zon toe. De zon kan daar gedurende lange tijd boven de horizon blijven. Dit verschijnsel wordt pooldag genoemd.
In de winter helt hetzelfde gebied juist van de zon af. De zon kan dan lange tijd niet boven de horizon komen. Dit noemen we poolnacht.
Hoe dichter een gebied bij de pool ligt, hoe langer deze perioden kunnen duren.
Op de geografische polen zelf kan de zon ongeveer een half jaar boven de horizon blijven en ongeveer een half jaar onder de horizon.
De zomerzonnewende en winterzonnewende
Twee belangrijke momenten in het jaar zijn de zomer- en winterzonnewende.
Rond de zomerzonnewende bereikt de zon op het noordelijk halfrond haar hoogste positie aan de hemel. Dit is rond 21 juni en markeert astronomisch het begin van de zomer.
Rond de winterzonnewende, rond 21 december, bereikt de zon juist haar laagste positie aan de hemel op het noordelijk halfrond. Dan begint astronomisch de winter.
De zonnewendes zijn daarmee de momenten waarop de verschillen in daglengte tussen zomer en winter hun uiterste bereiken.
Equinoxen: wanneer dag en nacht bijna gelijk zijn
Naast de zonnewendes zijn er twee equinoxen.
Rond de lente-equinox en herfst-equinox staat de zon recht boven de evenaar. Rond deze momenten zijn dag en nacht op veel plaatsen ongeveer even lang.
De lente-equinox vindt meestal rond 20 maart plaats en de herfst-equinox rond 22 of 23 september.
Deze momenten markeren het begin van de astronomische lente en herfst.
De precieze datum kan per jaar iets verschillen.
Astronomische en meteorologische seizoenen
Er bestaat ook een verschil tussen astronomische en meteorologische seizoenen.
De astronomische seizoenen worden bepaald door de positie van de aarde ten opzichte van de zon en beginnen rond de zonnewendes en equinoxen.
Meteorologen gebruiken voor praktische en klimatologische doeleinden vaste periodes van drie maanden:
- Lente: maart, april en mei
- Zomer: juni, juli en augustus
- Herfst: september, oktober en november
- Winter: december, januari en februari
Beide indelingen hebben dus een ander doel. Voor het dagelijks weerbericht zijn de meteorologische seizoenen handig, terwijl de astronomische seizoenen rechtstreeks verbonden zijn met de beweging van de aarde rond de zon.
Waarom is de warmste dag niet altijd de langste dag?
Je zou misschien verwachten dat de warmste dag van het jaar precies samenvalt met de zomerzonnewende.
Dat gebeurt meestal niet.
Rond de zomerzonnewende ontvangt het noordelijk halfrond veel zonne-energie en zijn de dagen lang. Maar land en water warmen niet onmiddellijk op. De aarde blijft na de langste dag nog enige tijd meer energie ontvangen dan verliezen.
Daardoor vallen de warmste dagen in veel gebieden pas later in de zomer.
Hetzelfde principe werkt in de winter. De koudste periode valt meestal niet precies op de kortste dag van het jaar.
De seizoenen en het leven op aarde
De jaarlijkse veranderingen in zonlicht hebben grote invloed op het leven op aarde.
Planten reageren bijvoorbeeld op veranderingen in temperatuur, daglengte en hoeveelheid zonlicht. In de lente beginnen veel planten opnieuw te groeien, terwijl in de herfst veel bomen hun bladeren verliezen.
Ook dieren passen zich aan de seizoenen aan.
Sommige soorten veranderen hun gedrag, trekken naar andere gebieden of houden een winterslaap. Andere dieren veranderen van vacht of passen hun voedselgedrag aan.
De seizoenen zorgen daardoor voor een jaarlijks ritme dat in veel ecosystemen een belangrijke rol speelt.
Waarom is de zomer niet overal even warm?
Hoewel de schuine stand van de aardas de seizoenen veroorzaakt, spelen ook andere factoren een rol bij de temperatuur.
De ligging van een gebied, de hoogte boven zeeniveau, de aanwezigheid van zeeën en oceanen en de eigenschappen van de atmosfeer hebben allemaal invloed op het klimaat.
Daardoor kan het ene gebied in dezelfde zomer veel warmer zijn dan het andere.
Een zonnige zomerdag in een landelijk gebied kan bijvoorbeeld heel anders aanvoelen dan een zomerdag aan de kust, waar de zee de temperatuur beïnvloedt.
Ook bergen kunnen een grote invloed hebben op het lokale klimaat. Daardoor kunnen gebieden die geografisch relatief dicht bij elkaar liggen toch heel verschillende omstandigheden hebben.
Hebben andere planeten ook seizoenen?
De aarde is niet de enige planeet waarop seizoensveranderingen voorkomen.
Ook andere planeten kunnen seizoenen hebben wanneer hun rotatie-as schuin staat.
Mars heeft bijvoorbeeld een aardas die eveneens gekanteld staat. Daardoor kent ook Mars seizoenen.
De omstandigheden zijn daar natuurlijk heel anders. Een Marsjaar duurt bijna twee keer zo lang als een jaar op aarde en de planeet heeft een veel dunnere atmosfeer.
Ook de baan van Mars rond de zon is duidelijk elliptischer dan die van de aarde. Daardoor spelen veranderingen in de afstand tot de zon daar een grotere rol in de verschillen tussen de seizoenen.
Toch laat Mars mooi zien dat seizoenen geen verschijnsel zijn dat uniek is voor onze aarde.
Een planeet vol beweging
De seizoenen laten zien hoe belangrijk de beweging van onze planeet is.
De aarde draait om haar eigen as, beweegt rond de zon en heeft daarbij een schuine aardas.
Samen zorgen deze bewegingen ervoor dat de hoeveelheid en de verdeling van zonlicht gedurende het jaar veranderen.
Van zonnige zomerdagen tot koude winteravonden: de seizoenen zijn een prachtig gevolg van de beweging van onze planeet door de ruimte.
Wat voor ons een normaal onderdeel van het jaar lijkt, is eigenlijk het resultaat van een bijzonder samenspel tussen de aarde, haar aardas en de zon.