מדוע מתחלפות עונות השנה בכדור הארץ?

לקראת יום ההיפוך הקיצי של 2013 (בצפון) והחורפי (בחצי הכדור הדרומי) אנו מביאים הסבר אסטרונומי על עונות השנה באדיבות יוניברס טודיי

עונות השנה. צילום: shutterstock
עונות השנה. צילום: shutterstock

עוד בנושא עונות השנה 2013: נקודת היפוך הקיץ – שיעור קצר באסטרונומיה

האם חשבתם פעם מדוע יש בכדור הארץ עונות שנה? מה קורה לכוכב הלכת שלנו שבגללו ישנם זמנים בהם חם וזמנים אחרים בהם קר לנו?
כדור הארץ מסתחרר בחלל כמו סביבון במסלולו סביב השמש. תארו לעצמכם קו החוצה את כדור הארץ מהקוטב הצפוני לקוטב הדרומי, ויוצא אל החלל משני הצדדים. זהו ציר הסיבוב.

במקרה של כדור הארץ ציר הסיבוב נטוי. במקום לפנות ישירות למעלה (בצפון) ולמטה (בדרום) ביחס לציר ההקפה של כדור הארץ את השמש, ציר הסיבוב העצמי של כדור הארץ נוטה למישור זה בזווית של 23.5 מעלות. נטיה זו היא הגורמת להבדלי האקלים בכדור הארץ ונותנת לנו את עונות השנה.
כעת דמינו את כדור הארץ מקיף את השמש – מסע הנמשך שנה שלמה. במהלך הקיץ בחצי הכדור הצפוני כדור הארץ נוטה כך שהקוטב הצפוני מצביע לעבר השמש ואילו הקוטב הדרומי מצביע הרחק מהשמש. כתוצאה מכך אנו חשים בקיץ בחצי הכדור הצפוני וחורף בחצי הכדור הדרומי.

ואז המצב מתהפך, כך שהקוטב הצפוני נוטה הרחק מהשמש והקוטב הדרומי נוטה כלפי השמש. כעת חורף בצפון וקיץ בדרום.
במהלך הקיץ בחצי הכדור הצפוני, אור השמש נופל בזוית יותר ישרה על כדור הארץ ומחמם אותו. בחצי הכדור הדרומי אור השמש מגיע בזוית נמוכה מאוד ולא מספיק לחמם כל פיסת קרקע באנרגיה מספקת. זו הסיבה מדוע לכדור הארץ יש עונות שנה – בגלל נטית ציר הסיבוב שלנו.

ליתר דיוק, כדור הארץ לא באמת נע ומתנודד אל השמש או ממנה. כאשר כדור הארץ מקיף את השמש חצי הכדור הצפוני והדרומי מתחלפים ביניהם בפניה לכיוון השמש.

עונות השנה על כדור הארץ לא נקבעות ע"י מרחק כדור הארץ מהשמש משום שההבדל בין האפהליון והפריהליון במסלול כדור הארץ קטן מאוד. הן גם לא נוצרות בשל סיבוב כדור הארץ אלא בשל נטית הציר.

חילופי העונות לא מורגשים במידה שווה באיזורים שונים. קו המשווה לא חווה את העונות באותו המובן. העונות שם לא נגרמות בגלל נטיית ציר הסיבוב משום שקו המשווה נמצא באמצע כוכב הלכת והוא מקבל כמות כמעט שווה של אור שמש במהלך השנה. במקום זאת, מושפעות המדינות הממוקמות על קו המשווה מחגורת הגשם הטרופי, המביאה עימה עונות גשומות. לעומת זאת בקוטב הצפוני ובקוטב הדרומי ישנן שתי עונות ארוכות – קיץ וחורף במהלך החורף בקטבים, השמש שוקעת מתחת לאופק במשך חודשים. אין אור שמש במשך 182 ימים במהלך החורף בקוטב הצפוני. במהלך הקיץ לעומת זאת, השמש אינה שוקעת בקטבים (כל אחד בתורו כמובן) במשך חודשים.

שינויי הטמפרטורה נובעים מהזווית שבה השמש מחממת את כדור הארץ. במהלך יום ההיפוך הקיצי בחצי הכדור הצפוני, השמש נמצאת גבוה בשמים וגורמת ליותר אור שמש לחמם את חצי הכדור הזה. הימים גם יותר ארוכים במהלך תקופה זו. שני תהליכים אלה הופכים את הקיץ לחם יותר. ביום ההיפוך החורפי בחצי הכדור הצפוני, השמש רחוקה יותר בשמים, כך שפחות אור מגיע אל פני הקרקע. זו גם הסיבה מדוע הימים קצרים יותר בחורף והדבר גורם לחורף להיות קר יותר.
העונות מנוגדות בשני חצאי הכדור, כך שיום ההיפוך הקיצי בחצי הכדור הצפוני החל היום הוא למעשה יום ההיפוך החורפי בחצי הכדור הדרומי.
מידות החום גם מושפעות מזרמי האוקיאנוסים, רוחות וגורמים אחרים. זו הסיבה להבדלים בין אירופה החמימה והתוססת לבין קנדה הקפואה חודשים ארוכים במהלך השנה, באותם קווי רוחב.

לכתבה ביוניברס טודיי

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

12 תגובות

  1. משה חן
    ציר סיבוב כדור הארץ קבוע יחסית "לחלל". היום, הציר הזה פונה לכוכב בשם פולריס – "כוכב הצפון".
    באמצע הקיץ, הציר הזה פונה לשמש ולכן השמש גבוה יותר בשמיים. לכן – הימים יותר ארוכים והטמפרטורות גבוהות יותר.

    פרט מעניין – אנחנו מעט רחוקים יותר מהשמש דווקא בקיץ 🙂

    הציר של כדור הארץ אמנם מסתובב, אבל מהירות הסבוב מאד נמוכה – כ-26,000 שנה לסיבוב מלא.

  2. בינתיים אף הסבר לא מבהיר כיצד מתחלפות עונות השנה. גם אם יש נטיה הרי שהנטיה קבועה כל הזמן אז כיצד פעם יש שמש בחצי הכדור הצפוני ופעם בחצי הכדור הדרומי? אם הנטיה קבועה בכל נקודה על כדור הארץ בסיבוב כדור הארץ סביב השמש תמיד אותו שטח יואר ע"י השמש(השמש ענקית ).
    עפ"י הבנתי, הנטיה של כדור הארץ משתנה כל חצי שנה, פעם הנטיה היא 23 מעלות עם כיוון השעון ופעם נגד כיוון השעון, כלומר מלבד סיבוב כדור הארץ סביב עצמו וסביב השמש, יש תנועה של הכדור בצורה אנכית, מימינה לשמאלה וכך חוזר חלילה. תנועה מ-23 מעלות עם כיוון השעון ל-23 נגד כיוון השעון. המעבר מ-23 מעלות עם כיוון השעון ל-23 מעלות נגד כיוון השעון אורכת חצי שנה.

  3. מיכאל רוטשילד
    תשובה קודם – בערך 23 שעות ו-56 דקות. 4 דקות כל יום שמסתכמות ביממה כל שנה (בערך).

    לגבי נטיית כדור הארץ – היא אמנם חגה סביב ציר "אנכי" קבוע, אבל יש לה גם שינויים בזמן הסיבוב. שינויים כאלה קטנים ולא נראה לי שמשפיעים על מזג האוויר. השינוי בגלל הפרציה הוא כחודש כל 2000 שנה, כלומר היום הארוך ביותר בשנה היה בתקופת ישו היה ב-21 במאי…. (או יולי, לא זוכר כרגע).

  4. לאדם ששמו "זה אתר מדע לילדים?":
    ראית מה שאלה יעלה ובכל זאת כתבת את תגובתך.
    האם חשוב לך שיעלה לא תדע מדוע יש עונות שנה?

    יעלה:
    התשובה לשאלותייך מצויה בכתבה עצמה רק שהיא מוסתרת על ידי כמה מילים של בית מרקחת.
    מופיע שם המשפט הבא:
    " עונות השנה על כדור הארץ לא נקבעות ע"י מרחק כדור הארץ מהשמש משום שההבדל בין האפהליון והפריהליון במסלול כדור הארץ קטן מאוד. הן גם לא נוצרות בשל סיבוב כדור הארץ אלא בשל נטית הציר."
    אבל לא מוסבר שם מהם אַפְּהֶליוֹן ו ופֶּרִיהֶליוֹן .
    אז הנה ההסבר.
    והנה ההסבר של ויקיפדיה על עונות השנה – יש בו כמה איורים מועילים.
    אגב – קל מאד להיווכח בהשפעת זווית הפגיעה של קרנh השמש בכדור הארץ על הטמפרטורה.
    הרי ההבדל בין הבוקר והערב לבין הצהריים הוא בדיוק אותו הבדל – בבוקר ובערב פוגעות קרני השמש באזור מגורייך בזוית שטוחה ובצהריים כמעט בזווית ישרה.
    לכן הרבה יותר חם בצהריים.
    בקשר להיסטוריה של עונות השנה – תמיד היו עונות שנה כי ציר כדור הארץ אמנם משתנה בהדרגה אבל הוא תמיד נשאר באותה זווית ביחס למישור ההקפה של כדור הארץ את השמש.
    עונות השנה היו מתבטלות רק במצב שבו ציר הסיבוב היה מאונך למישור ההקפה אבל זה לא קרה מעולם.
    אגב – סתם שאלת טריוויה שקצת קשורה לנושא: מי יודע כמה זמן לוקח לכדור הארץ להשלים סיבוב שלם סביב צירו?
    מי שענה "24 שעות" טעה.

  5. לא נכון שלא היו עונות. מדבר סהרה יבש בגלל כל מיני סיבות של תזוזת איזורי אקלים. גם היום הוא מתרחב דרומה בגלל שינויי האקלים. נכון הוא שככל שמתרחקים צפונה ודרומה מקו המשווה מרגישים יותר את חילופי העונות.
    באשר לטריוויה, הקהל של האתר מגוון, צריך גם לכתוב דברים טריוייאליים, נסיתי לכתוב אותם בצרוה פחות טריוויאלית. עובדה שגם יוניברס טודיי, שגם הוא מספק חדשות מהסוג של אתר הידען (אם כי בתחום צר) גם הוא מצא לנכון לציין את הדברים.

  6. באמת מפליא שאתר מדע צריך לספר לנו משהו שלדעתי אמור להיות טריוויאלי. ציפיתי למצוא בכתבה קצת עובדות מעניינות על ציר הסיבוב של כדוה"א . כמו למשל האם הציר יציב ואם יש לו מחזוריות. אני יודע שבתקופות מסויימות לא היו עונות בכדוה"א ושרק לפני כמה אלפי שנים יבש מדבר סהרה עקב שינויים בציר(ככה אמרו בטלוויזיה) מעניין לדעת אם הדברים יכולים להשתנות שוב

  7. לורם איפסום
    לא מתאים לך לדבר כאלה שטויות 🙂
    אין שום קשר בין המרחק לשמש לבין אורך החודשים. שים לב לשמות החודשים האחרונים: ספטמבר, אוקטובר, נובמבר, דצמבר – שזה 7, 8, 9 -10…..בלטינית. כלומר – פברואר היה בעבר החודש האחרון בשנה.
    כמו שאבי הזכיר – יוליוס קיסר לקח חודש לעצמו והוסיף לו יום, ולכן סוף השנה התקצר ביום. אוגוסטוס עשה אותו דבר – ושוב על חשבון החודש האחרון.

    החוק השני של קפלר אומר שבזמנים שווים, מסלול כוכב "מכסה" שטח מסויים. אני לא רואה כאן כל קשר לאורכו של חודש….

  8. ובכל זאת בין שוויון האביב לסתיו (דרך הקיץ) יש 184 ימים, בעוד שבין שוויון הסתיו לאביב (דרך החורף) יש 181 ימים. יותר מזה, גם כשבודקים את רבע השנה שבין נק' מפנה האביב לחורף, הוא קצר מכל השאר וכולל רק 90 ימים. זה נחמד לדבר על האינטריגות של הקיסרים הרומיים, אבל הסיבה שחודש פברואר נשאר קצר היא שזה מסתדר עם חוקי קפלר והגיאומטריה של מסלול כדוה"א.

  9. פברואר הוא חודש קצר יותר לא בגלל שהוא בחורף, אלא כי הרומאים לקחו ממנו ימים לטובת הקיסרים יוליוס ואוגוסטוס, בהיותו החודש האחרון בשנה.
    \

  10. זה באמת עשוי להיראות כאילו למרחק כדור הארץ מהשמש יש תפקיד מהותי בהתחלפות העונות, פרט לכך שבפברואר דווקא אנחנו הכי קרובים לשמש (ולכן כדוה"א נע יחסית מהר במסלולו, ולכן פברואר הוא חודש קצר יותר – לפי חוקי קפלר), ובעוד שבחצי הכדור הצפוני חורף, שורר קיץ בחצי הדרומי.

    פרט לכך, נראה לי שיש בלבול בכתבה בין "גבוה" ו"נמוך" ובין "רחוק" ו"רחוק".

  11. הייתי בטוחה שעונות השנה נגרמות בגלל המסלול האליפטי של כדור הארץ.
    זה עדיין נשמע לי הגיוני: בחלק מהסיבוב הוא רחוק מהשמש (חורף), בחלק הוא קרוב (קיץ) ופעמיים במסלולו הוא במרחק שווה (אביב וסתיו).
    מישהו יכול להסביר לי למה האליפטיות של סיבוב כדוה״א לא משפיעה על חילופי העונות?

  12. נניח לרגע שכדור הארץ לא היה נטוי על צירו.
    האם לא היו לנו כלל עונות שנה, ואיך היה נראה יום שגרתי על פני הכדור שלנו?
    (ומדוע אני נדרש להזין כתובת של אתר כלשהו לפני פרסום תגובה?)

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן