A FÖLD KERINGÉSE ÉS AZ ÉVSZAKOK
Bolygónk egy enyhén elnyúlt, ellipszis alakú pályán kerüli meg a Napot
365 nap 6 óra 9 perc 9 másodperc alatt. Ezt nevezik csillagászati évnek,
amely a Napnak az égi ekliptika ugyanazon pontján két egymást követő
áthaladása között telik el. A Föld napközelpontja (perihélium) 147,1 millió
km-re, naptávolpontja (aphélium) 152,1 millió km-re húzódik központi
csillagunktól, átlagos naptávolsága 149,6 millió km. A Nap körüli keringést
a Földről a Nap lassú, a háttércsillagok előtt történő látszólagos
körbevándorlásaként figyelhetjük meg. A Föld Nap körüli keringésének síkja
az ekliptika, így a Nap égen megtett útja ennek égi vetülete, amelyet égi
ekliptikának nevezünk. Mivel a Föld forgástengelye 23,5 fokos szöget zár be
az ekliptikára állított merőlegeshez képest, egyenlítőnk égre vetített képe:
az égi egyenlítő ugyancsak ekkora szöget zár be az égi ekliptikához képest.
Ezzel kapcsolatban számos érdekes megfigyelés tehető, ezeket az egyszerűség
kedvéért az északi félteke példáján, hazánk földrajzi szélességéről mutatjuk
be.
Amikor a forgástengely északi pólusa van közelebb a Naphoz, központi
csillagunk látszólag az ekliptikának az égi egyenlítő "feletti", attól észak
felé eső részén tartózkodik. Minél közelebb látszik egy égitest az északi
pólushoz, annál hosszabb időt tölt a horizont felett. Ekkor a Nap is
hosszabb időn át van a látóhatár felett, és magasabbra is jut az égen. A Nap
legnagyobb delelési magasságát a nyári napforduló napján, június 22-én éri
el 66 fokkal a látóhatár felett. Hosszabb időn át árasztja sugarait
(hosszabb a nappal), mivel több időt tölt a horizont felett; és magasabbról
süt, így adott területre nagyobb mennyiségű sugárzása jut. A Nap ekkor
északkeleten kel és északnyugaton nyugszik. A terület felmelegedése erős -
ilyenkor van nyár az északi féltekén. Ahogy bolygónk folytatja Nap körüli
keringését (mivel a forgástengely a térben közel stabil helyzetű), az északi
pólus a Naptól távolodni kezd, a déli pedig közeledni. Eközben az északi
féltekéről azt láthatjuk, hogy a Nap egyre délebben, egyre alacsonyabban
mutatkozik az égen. Egyre alacsonyabbról süt, egységnyi területre egyre
kisebb energiát ad; és egyre rövidebb ideig tartózkodik a horizont felett,
azaz a nappalok rövidülnek és az éjszakák hosszabbodnak. Egyre délebbi
ponton kel és nyugszik, és ezek együttes következményeként csökken a
hőmérséklet.
Amint a Nap egyre délebbre vándorol az ekliptika mentén, szeptember 23-án
eléri az ekliptika és az égi egyenlítő metszéspontját, amelyet őszpontnak
nevezünk. Ez az őszi napéjegyenlőség napja, ekkor a Nap ugyanannyi időt tölt
a horizont felett, mint alatta, így a nappal és az éjszaka hossza
megegyezik. A delelés magassága azonos földrajzi szélességünkkel, ezen a
napon központi csillagunk pontosan keleten kel és nyugaton nyugszik. Amint a
következő napokban folytatja látszólagos útját, az éjszakák hosszabbak
lesznek a nappaloknál, a besugárzás tovább gyengül és egyre hidegebb lesz.
Egyre délebben kel és nyugszik, december 22-én éri el útjának legdélibb
pontját. Ekkor a mi szélességünkről nézve még deleléskor is mindössze 19
fokkal emelkedik a horizont fölé, ilyenkor a leggyengébb a besugárzás. A Nap
délkeleten kel és délnyugaton nyugszik. Ez a téli napforduló, ami után ismét
észak felé veszi útját központi csillagunk, és fokozatosan emelkedni kezd.
Március 21-én érkezik el az ekliptika és az égi egyenlítő másik
metszéspontjába, amelyet tavaszpontnak nevezünk. A tavaszi napfordulót
követően ismét az éjszakák lesznek a rövidebbek és a nappalok a hosszabbak.
A tél és a nyár hőmérsékleti maximuma illetve minimuma nem esik egybe a
maximális illetve minimális besugárzás időpontjával, mivel az egyes
területek felmelegedéséhez és lehűléséhez idő szükséges. Ennek következtében
1-2 hónapot késnek az évszakok.
A Nap éves járásának, a különböző földrajzi szélességeken elhelyezkedő
megfigyelők más és más módon lesznek tanúi. Ha pontosan a póluson
tartózkodunk, a Nap majdnem fél évet van a horizont felett, és közel
ugyanennyit alatta, azaz itt fél évig tart a nappal és újabb fél évig az
éjszaka (eltekintve a szürkülettől). Az északi pólusnál a helyi nyár idején
a Nap június 22-én delel, 23,5 fokkal a horizont felett. Ezután lassan
süllyedni kezd - a Föld tengelyforgása miatt természetesen 24 óra alatt
mindig körbejár, de nem jut a horizont alá - és egy enyhe spirális mentén
megközelíti a látóhatárt. Miután lenyugszik, féléves éjszaka borul az északi
pólusra. A Nap az egyenlítőn június 22-én éri el útjának legészakibb
pontját, ekkor 66,5 fokkal delel a horizont felett. Az őszi és tavaszi
napéjegyenlőségkor delel a zenitben, majd a téli napfordulókor legdélebben,
ismét 66,5 fokkal a horizont felett. A nyári napforduló alkalmával a Nap a
Ráktérítő felett delel a zenitben, ekkor látszólag a Bika csillagképben
tartózkodik. Itt "fordul meg" és veszi útját ismét dél felé. (Régebben ez a
pont a Rák csillagképben helyezkedett el, innen a Ráktérítő elnevezés.) A
Baktérítőnél a helyzet hasonló, csak itt a Nyilas csillagképben tartózkodik,
amikor észak felé veszi útját.
Bolygónk forgástengelyének térbeli helyzete csak közelítőleg nevezhető
stabilnak, a valóságban lassan változik, ezt nevezik pólusingadozásnak.
Ennek két fő összetevője van: a precesszió és a nutáció. A Föld átmérője az
egyenlítőn nagyobb, mint a pólusoknál. Bolygónk forgástengelye 23,5 fokos
szöget zár be a pályasíkra állított merőlegeshez képest - amit a Nap és a
Hold csökkenteni próbál, és forgatónyomatékot fejt ki ellipszoid alakú
bolygónkra. Ennek a Föld, tehetetlensége folytán megpróbál ellenállni, és a
két hatás eredőjeként a forgástengely az ekliptika síkjára állított
merőlegeshez képest egy kúpfelület mentén körbejár. Így az ekliptika és az
égi egyenlítő metszéspontjának égi helyzete is megváltozik, és a tavaszpont
(természetesen az őszpont is) évenként 50 ívmásodpercet nyugat felé
vándorol, 25729 év alatt pedig teljesen körbefordul. Ezt nevezik
precessziónak, ez az oka annak is, hogy a nyári napforduló idején ma már nem
a Rák csillagképben tartózkodik a Nap. A nutáció létrejöttének oka, hogy a
Hold pályasíkja 5 fokos szöget zár be az ekliptikával, a kettő metszéspontja
az előbb említetthez hasonlóan körbejár, 18,6 évenként megtéve egy teljes
fordulatot. Ez a periodicitás rárakódik a precesszióra, így bolygónk
forgástengelye nem egy sima, hanem egy hullámos kúpfelület mentén mozog.