Hyvää kevätpäiväntasausta!
Kevät on aivan nurkan takana suurimmassa osassa pohjoista pallonpuoliskoa, ja sen myötä luvassa on pitkiä ja ihanan paahteisia kesäpäiviä. Jos talven kylmyys on vielä ilmassa asuinpaikkakunnallasi, saatat miettiä, kuinka kauan vielä kestää, ennen kuin nämä pidemmät päivät saapuvat.
Miten monta minuuttia lisää auringonpaistetta saamme joka päivä? Ja nyt kun mainitsin sen, niin miksi ylipäätään valoisien tuntien määrä vaihtelee ympäri vuoden? Miltä tuo muutos tarkalleen ottaen näyttää? Ja mitä tekemistä tällä kaikella on niiden trigonometristen sini- ja kosinifunktioiden kanssa, joita olemme opetelleet?
Olkaa kuulolla, sillä juuri näistä kysymyksistä puhumme tänään!
Miten monta minuuttia lisää päivänvaloa huomenna?
Aurinko paistoi tänään 12 tuntia, 10 minuuttia ja 11 sekuntia siellä missä asun Los Angelesissa. Eilen auringolla kesti 12 tuntia 8 minuuttia ja 3 sekuntia ylittää taivas. Mikä, jos teet laskutoimituksen, tarkoittaa, että tänään saimme 2 minuuttia ja 8 sekuntia lisää auringonpaistetta. Ja ellei jokin tähtitieteellisesti epätodennäköinen aurinkokatastrofi tapahdu, huomenna saamme 12 tuntia 12 minuuttia ja 19 sekuntia auringonpaistetta – 2 minuuttia ja 8 sekuntia enemmän kuin tänään.
Hyvinvointia!
Tänään saimme 2 minuuttia ja 8 sekuntia lisää auringonpaistetta.
Vielä parempia uutisia on se, että seuraavan viikon ajan auringonpaisteen minuutit lisääntyvät edelleen 2 minuutilla ja 8 sekunnilla joka päivä. Ja noin viikon ajan sen jälkeen se jatkaa kasvuaan hieman hitaammin, noin 2 minuuttia ja 7 sekuntia päivässä. Itse asiassa tämä ajanjakso kevät- tai kevätpäiväntasauksen tienoilla – ja itse asiassa huippu on päiväntasauksen aikaan – on se aika vuodesta, jolloin päivänvalon tuntien määrä kasvaa nopeimmin.
Mutta saatat ihmetellä, miksi näin on? Ja ylipäätään, miksi päivänvalon tuntien määrä muuttuu ylipäätään vuoden aikana? Vastataksemme tähän meidän on puhuttava hieman aurinkokunnan tähtitieteen perusasioista.
Miten 23,5 astetta muuttaa kaiken?
Kuvittele maapallo ja kaikki sen asukkaat pyörimässä iloisesti kuin huippu akselinsa ympäri kerran vuorokaudessa. Kuvitelkaa nyt, että tuo onnellisesti pyörivä huippu kiertää hitaasti Aurinkoa kerran vuodessa. Hieman miettimällä (ja ehkä taskulampun ja pallon avulla tehdyllä mallilla) sinun pitäisi pystyä vakuuttamaan itsesi siitä, että jos akseli, jonka ympäri maapallo pyörii, on täydellisesti samassa linjassa akselin kanssa, jonka ympäri se kiertää Aurinkoa, niin jokaisessa paikassa planeetalla on aina 12 tuntia päivää ja 12 tuntia yötä – joka päivä, koko vuoden ajan.
Jollet ole itse asiassa asunut luolassa (etkä näin ollen pysty näkemään päivän ja yön tulemista ja menemistä), huomaat, että tämä ei kuulosta lainkaan siltä Aurinkokunnalta, jossa me elämme – mistä voimme vetää johtopäätöksen, että nämä kaksi akselia eivät todellisuudessa saa olla linjassa. Mikä on itse asiassa totta – tiedämme, että akseli, jonka ympäri Maa pyörii, on kallistunut noin 23,5 astetta siihen akseliin nähden, jonka ympäri se kiertää Aurinkoa.
Mitä se tekee? Lyhyesti sanottuna paljon.
Miksi päivänvalon tunnit muuttuvat?
Periaatteessa maapallon kallistuneen akselin tärkein sivutuote on se, että päivänvalon tuntien määrä muuttuu vuoden mittaan – ja tarkalleen ottaen se, miten se muuttuu, riippuu siitä, millä leveysasteella asut. Jos ajattelet asiaa (tai katsot sitä taskulamppu- ja pallomallia, jolla leikit aiemmin), huomaat, että maapallon yläpuolisko on puolet vuodesta kallistuneena kohti Aurinkoa ja toisen puoliskon poispäin siitä.
Aurinkoa kohti kallistuneet planeetan osat saavat yli 12 tuntia auringonpaistetta vuorokaudessa, auringosta poispäin suunnatut osat vähemmän. Kun Maa kiertää Aurinkoa vuoden mittaan, se, missä määrin jokin planeetan osa on kallistunut Aurinkoa kohti tai siitä poispäin, muuttuu. Tämän muutoksen myötä muuttuu myös kyseisen maapallon osan saaman päivänvalon määrä.
Aurinkoon päin kallistuneet planeetan osat saavat yli 12 tuntia auringonpaistetta päivässä.
Kun paikka siirtyy talvesta kesään, päivänvaloisien tuntien määrän muutosnopeus on suurimmillaan kevätpäiväntasauksen aikaan – siksi päivänvaloisien tuntien määrä lisääntyy suurimmalla nopeudella juuri nyt pohjoisella pallonpuoliskolla. Kevätpäiväntasauksen jälkeen päivänvalon lisääntymisvauhti hidastuu, kunnes se pysähtyy kesäpäivänseisauksen aikaan. Tällöin päivänvalon tuntien määrä alkaa vähitellen vähentyä, kiihtyen, kunnes se saavuttaa huippunsa syyspäiväntasauksen aikaan ja vähenee sitten vähitellen, kunnes jälleen pysähtyy talvipäivänseisaukseen.
Jolloin sykli alkaa uudelleen.
Päivänvalon tunnit, sini ja kosini: Mikä on yhteys?
Kuten tämä jaksottainen luonne saattaa antaa aavistaa, päivänvalon tuntien määrä ja nopeus, jolla tuo tuntimäärä muuttuu, osoittautuu läheiseksi yhteydeksi sini- ja kosinus-trigonometrisiin funktioihin, joista olemme viime aikoina puhuneet. Itse asiassa, jos teet piirroksen päivänvalon tuntien määrästä vuoden aikana, huomaat, että se näyttää lähes täsmälleen sinifunktion kaltaiselta.
Miksi näin on? Ja miltä sinifunktion kuvaaja ylipäätään näyttää? Valitettavasti meidän kaikkien aika on loppunut tältä päivältä. Joten vastaus näihin kysymyksiin saa odottaa seuraavaan kertaan.