Hvers vegna er stundum kalt og stundum heitt?

Svar

Hitabreytingar kringum okkur verða af margvíslegum ástæðum. Þegar ég skrúfa frá ofninum hitnar smám saman hérna inni og ef ég skrúfa fyrir þá kólnar. Ég get líka opnað gluggann og þá kólnar inni ef ég er á Íslandi þar sem er nær alltaf kaldara úti en inni. Ég get líka fært mig til hérna inni, til dæmis ýmist nær ofninum eða glugganum eftir því hvort mér er kalt eða heitt.

Þegar ég kem út undir bert loft gildir hið sama og ekki síður: Stundum er kalt úti og stundum ekki, og stundum er auk þess kalt sums staðar og hlýrra annars staðar, til að mynda eftir því hvort ég er í skugga eða í sól. Og svo getur skyndilega dregið ský fyrir sólu og þá snarkólnar þar sem ég sit, til dæmis úti á svölum.

En spyrjandi er trúlega fyrst og fremst að velta fyrir sér af hverju hitinn breytist með tímanum, bæði yfir daginn og frá einum degi til annars. Meginskýringin á þessu felst í því hvernig sólargeislarnir falla á jörðina. Við sjáum af myndinni hér til hliðar að talsvert meira af sólargeislum fellur á flöt ef hann er hornréttur á stefnuna til sólar en ef hann vísar mikið á ská. Þetta sést líka á myndinni hér á eftir þar sem það er heimfært á jörðina og við sjáum að geislarnir verða flestir þar sem sólin er hæst á lofti (lóðrétt yfir staðnum) en miklu færri geislar falla á flatareiningu þar sem sólin stendur lágt.


Myndin sýnir hvernig ljósgeislarnir frá sól dreifast misjafnt á jörðina. Á myndinni vísar norðurpóll jarðar beint upp og suðurpóll beint niður og miðbaugur liggur lárétt þvert yfir jarðarkúluna. Flestir sólargeislar falla á flatareiningu við miðbaug en fæstir við pólana. Myndin sýnir stöðu jarðar við jafndægur á vori eða hausti. Á sumrin hallast norðurpóllinn í átt að sólinni og því verður hlýrra en ella á norðurhveli jarðar, en á veturna er þetta öfugt; póllinn hallast frá sól og jörð og loft verða kaldari en á jafndægrum.
Í einföldustu nálgun er sem sagt heitast á hverjum stað á jörðinni þegar sólin er hæst á himninum. Í veruleikanum verður þetta þó yfirleitt nokkru síðar vegna þess að yfirborð jarðar og lofthjúpurinn halda hitanum fram yfir þennan tíma.

Á daginn er þannig yfirleitt hlýjast um eða upp úr hádegi af því að þá er sólin hæst á himninum. Kaldast er á næturnar þegar sólin er langt undir sjóndeildarhring.

Yfir árið er sólin hæst á himninum á sumarsólstöðum sem eru á tímabilinu 20.-22. júní. Júlí er síðan yfirleitt heitasti mánuður ársins. Sólin er lægst á vetrarsólstöðum, á bilinu 20.-23. desember, og kaldast er yfirleitt í janúar.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

• Af hverju kemur vetur? eftir Þorstein Vilhjálmsson

Myndir:

• Atmospheric circulation
• Skólavefurinn