محور قطبها بر سطح مدار گردش زمین چگونه است؟‎

اگر به تصویر بالا دقت کنیم به سادگی متوجه خواهیم شد محور قطب ها نسبت صفحه مداری (یا همان مدار انتقالی زمین به دور خورشید) کج می باشد این کجی به اندازه ۲۳.۵ درجه است و همین مقدار مایل بودن منشاء تغییرات فصلی و تفاوت درازای روز و شب در کره زمین به شمار می آید.

همزمان که زمین به دور خودش می چرخد به دور خورشید هم می چرخد و ۳۶۵ روز و ۶ ساعت زمان می برد تا زمین یکبار به طور کامل به دور خورشید بگردد. مایل بودن محور زمین نسبت به مدار انتقالی سبب می شود که بخشهایی از کره زمین نور بیشتری از خورشید دریافت کنند و به تبع آن بخشهایی دیگر کمتر نور خورشید را دریافت کنند. به طور دقیقتر در ابتدای تیرماه بخش وسیع تری از نیمکره شمالی نور و گرمای خورشید را دریافت می کند و نیمکره شمالی تابستان را تجربه می کند و روزها بلند تر از شبها می باشند به طوریکه طولانی ترین روز نیمکره شمالی در اول تیر واقع می شود و ساکنان نیمکره شمالی در مجاورت مدار راس السرطان خورشید را در بالای سر خود می بینند یعنی خورشید بیشترین زاویه را با افق دارد(چیزی شبیه زاویه ۹۰درجه) از اول تیر به بعد آرام آرام روزها کوتاهتر می شوند به گونه ای که در اول مهر طول روز و شب بایکدیگر برابر می شود. این روند تا جایی ادامه می یابد که اشعه خورشید به نیمکره جنوبی و مدار راس الجدی عمود می تابد و ساکنان نیمکره جنوبی تابستان را تجربه می کنند. در اول دی اشعه های خورشید با بیشترین زاویه به قطب شمال می رسند و در قطب شمال طولانی ترین شبها به وقوع می پیوندد همینطور در نیمکره شمالی کوتاهترین روز در اول دی رخ می دهد تا اینکه بعد از اول دی طول روز ها کم کم افزایش میابد(خورشید از حضیض کم کم فاصله میگیرد) تا اینکه در اول فروردین دوباره طول روزها و شبها باهم برابر می شود. با این توضیحات دو زمان(اول تیر) و (اول دی) را انقلابین و اول مهر و اول فروردین را اعتدالین می گویند. بدین ترتیب اوج( بیشترین فاصله زمین در مدار بیضی نسبت به خورشید) و حضیض (کمترین فاصله زمین در مدار بیضی نسبت به خورشید) به ترتیب در تیرماه و دیماه اتفاق می افتد.

حرکت انتقالی زمین

حرکت انتقالی زمین همان حرکت زمین به دور خورشید حول مدار بیضی شکل است و چون خورشید در یکی از کانونهای این بیضی قرار دارد ، فواصل زمین نسبت به خورشید در تمام نقاط روی این مدار یکسان و مساوی نیست.

فاصلۀ متوسط زمین نسبت به خورشید حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر است که حداقل آن ۴/۱۴۶ میلیون کیلومتر و حداکثر آن ۲/۱۵۱ میلیون کیلومتر است .

محور واقعی زمین نسبت به سطح مدار گردش آن به دور خورشید به حالت مایل قرار دارد و زاویۀ بین این دو ۵/۶۶ درجه است و از طرف دیگر زاویۀ بین محور گردش زمین و محور واقعی آن ۵/۲۳ درجه است .  تمایل محور واقعی زمین نسبت به سطح مداری گردش به دور خورشید به حالتی است که خط استوا با سطح مدار گردش به دور خورشید ، زاویۀ ۵/۲۳ درجه تشکیل می دهد و چنانچه از مرکز خورشید یک خط فرضی به استوای زمین رسم کنیم می بینیم خورشید به حالت عمودی به زمین نمی تابد ، بلکه استوای زمین با خط تابش خورشید که این خط بر مدار گردش زمین به دورخورشید منطبق است ، زاویۀ ۵/۲۳ درجه می سازد .

در طول مدار بیضی شکل گردش به دور خورشید چهار نقطه اهمیّت زیادی دارد و در حقیقت پدیده های ناشی از حرکت انتقالی زمین در همین چهار نقطه ایجاد می شود.

یکی از این چهار نقطه اعتدال بهاری است که در این نقطه گردش زمین در وضعیتی است که اشعۀ خورشید به طور عمودی در محل استوای زمین می تابد که در این حالت مقدار نور تابشی به دو نیمکرۀ شمالی و جنوبی برابر بوده و طول مدت شب و روز نیز در دو نیمکره مساوی است و دایرۀ روشنایی کاملاً از محل دو قطب شمال و جنوب زمین می گذرد. این نقطه از مدار بیضی شکل که با اول فروردین سال شمسی همزمان است  نقطۀ اعتدال بهاری نامیده می شود .

از این پس ساکنان نیمکرۀ شمالی احساس می کنند خورشید به نیمکرۀ شمالی نزدیکتر می شود و نور و حرارت آن در این نیمکره بیشتر و در نیمکرۀ جنوبی کمتر می گردد و از نیمکرۀ جنوبی فاصله می گیرند. این روند تا سه ماه ادامه دارد و پس از سه ماه زمین در نقطۀ دیگری به نام نقطۀ انقلاب تابستانی قرار می گیرد. در این حالت اشعۀ خورشید به مدار رأس السرطان به طور عمودی بر زمین می تابد. این زمان تابستان نیمکرۀ شمالی و زمستان نیمکرۀ جنوبی است. در این حالت دایرۀ روشنایی تمام مناطق واقع در مدار قطبی شمال را پوشانده ولی قطب جنوب خارج از دایرۀ روشنایی واقع است.

در نتیجه در قطب شمال در طول ۲۴ ساعت تقریباً روز است و خورشید پنهان نمی شود و در قطب جنوب تمام ۲۴ ساعت شب است و سراسر منطقۀ قطب جنوب در تاریکی فرو می رود.

در نیمکرۀ شمالی روزها بلند است ولی بر عکس در نیمکرۀ جنوبی روزها کوتاه و هوا سرد بوده و زمستان کاملاً حکم فرماست. زمین در اول تیر ماه در این نقطه قرار دارد که به نقطۀ انقلاب تابستانی مرسوم است.

حرکت زمین از این نقطه به سمت نقطۀ مهم بعدی سه ماه دیگر به طول می انجامد. در نقطۀ مهم بعدی که زمین در اول مهر ماه در آن قرار می گیرد دوباره اشعۀ خورشید به طور عمود بر استوای زمین می تابد و همان وضعیتی که در اعتدال بهاری در کرۀ زمین وجود داشت در این حالت نیز برقرار می شود و مجدداً دایرۀ روشنایی از قطبهای زمین عبور کرده و طول مدت شب و روز در استوا با هم برابر می گردد . این نقطه را نقطۀ اعتدال پاییزی می نامند .

از دوم مهر ماه میل تابش خورشید به سمت نیمکرۀ جنوبی است و هر روز که می گذرد به تدریج روزهای زمستان نیمکرۀ شمالی و تابستان نیمکرۀ جنوبی فرا می رسد تا جایی که زمین به نقطۀ  مهم چهارم میرسد در این حالت اشعۀ خورشید مستقیماً در مدار رأس الجدی می تابد که با تابستان نیمکرۀ جنوبی همزمان می شود. در این حالت دایرۀ روشنایی تمام مناطق واقع در مدار قطبی جنوبی را در بر می گیرد که در این زمان در قطب جنوب ۲۴ ساعت روز و در قطب شمال ۲۴ ساعت شب است.

در تابستان نیمکرۀ جنوبی روزهای نیمکرۀ شمالی کوتاه می شود . وقتی زمین در چنین حالتی قرار می گیرد نقطۀ انقلاب زمستانی است .