Gelukkige lente-equinox!
De lente staat voor de deur voor de meeste mensen op het noordelijk halfrond, en daarmee ook de belofte van lange en heerlijke warme zomerdagen. Als bij u de winterkou nog in de lucht hangt, vraagt u zich misschien af hoe lang het nog duurt voor die langere dagen aanbreken.
Dus, hoeveel extra minuten zonneschijn krijgen we elke dag? En, nu ik het er toch over heb, waarom verandert het aantal uren daglicht eigenlijk in de loop van het jaar? Hoe ziet die verandering er precies uit? En wat heeft dit alles te maken met de sinus en cosinus trigonometrische functies die we hebben geleerd?
Blijf luisteren, want dat zijn precies de vragen waar we het vandaag over zullen hebben!
Hoeveel Minuten Daglicht Nog Morgen?
De zon was vandaag 12 uur, 10 minuten en 11 seconden op en scheen, waar ik woon in Los Angeles. Gisteren deed de zon er 12 uur 8 minuten en 3 seconden over om de hemel te doorkruisen. Wat, als je het uitrekent, betekent dat we vandaag 2 minuten en 8 seconden extra zon hebben gehad. En, behoudens een astronomisch onwaarschijnlijke zonnekatastrofe, zullen we morgen 12 uur 12 minuten en 19 seconden zonneschijn hebben – 2 minuten en 8 seconden meer dan vandaag.
Hooray!
Vandaag hebben we 2 minuten en 8 seconden extra zonneschijn gehad.
Het nog betere nieuws is dat de komende week of zo, het aantal minuten zonneschijn met 2 minuten en 8 seconden per dag zal blijven toenemen. En voor de week of zo daarna, zal het blijven stijgen in het iets langzamere tempo van ongeveer 2 minuten en 7 seconden per dag. In feite is deze periode rond het lentepunt – met een piek tijdens het lentepunt – de tijd van het jaar waarin het aantal uren daglicht het snelst toeneemt.
Maar, vraagt u zich misschien af, waarom is dat? En trouwens, waarom verandert het aantal uren daglicht überhaupt gedurende het jaar? Om dat te beantwoorden, moeten we het hebben over wat astronomie van het zonnestelsel.
Hoe verandert 23,5 graden alles?
Stelt u zich de aarde en al haar bewoners voor, die eenmaal per dag vrolijk als een tol om haar as draait. Stel je nu voor dat die vrolijk ronddraaiende tol één keer per jaar langzaam rond de zon draait. Met een beetje denkwerk (en misschien een model gemaakt met een zaklamp en een bal) zou je jezelf ervan moeten kunnen overtuigen dat als de as waar de Aarde om draait perfect in lijn staat met de as waar de Aarde om de Zon draait, dan zal elke plaats op de planeet altijd 12 uur dag en 12 uur nacht hebben – elke dag, het hele jaar door.
Niet als je in een grot hebt geleefd (en dus het komen en gaan van dag en nacht niet hebt kunnen zien), zul je zien dat dit helemaal niet klinkt als het zonnestelsel waarin wij leven – waaruit we de conclusie kunnen trekken dat deze twee assen niet op één lijn moeten liggen. Wat in feite ook zo is – we weten dat de as waarom de Aarde draait ongeveer 23,5 graden gekanteld is ten opzichte van de as waarom zij om de Zon draait.
Wat doet dat? In het kort, veel.
Waarom veranderen de uren daglicht?
Meer in het bijzonder, voor onze doeleinden hier is het belangrijkste bijproduct van de gekantelde aardas het feit dat het aantal uren daglicht verandert gedurende het jaar – en precies hoe het verandert hangt af van de breedtegraad waar je woont. Als je erover nadenkt (of een kijkje neemt naar dat zaklamp en bal model waar je eerder mee gespeeld hebt), zul je zien dat de bovenste helft van de Aarde de helft van het jaar naar de Zon toe gekanteld is en de andere helft van de Zon af.
De delen van de planeet die naar de Zon toe gekanteld zijn ontvangen meer dan 12 uren zonneschijn per dag, de delen die er van af zijn ontvangen minder. Terwijl de aarde het hele jaar door rond de zon draait, verandert de mate waarin een deel van de planeet naar de zon toe of van de zon af is gekanteld. En met die verandering komt een verandering in het aantal uren daglicht dat dat deel van de Aarde ontvangt.
Delen van de planeet die naar de Zon toe gekanteld zijn, ontvangen meer dan 12 uren zonneschijn per dag.
Als een plaats van winter in zomer overgaat, piekt de snelheid van de verandering in het aantal uren daglicht bij de lente-equinox – dat is waarom het aantal uren daglicht op dit moment op het noordelijk halfrond in een maximaal tempo toeneemt. Na de lente-equinox neemt de snelheid waarmee het daglicht toeneemt af tot het ophoudt bij de zomerzonnewende. Op dat moment begint het aantal uren daglicht geleidelijk af te nemen, om dan weer aan te sterken tot een piek bij de herfstequinox en dan geleidelijk af te nemen tot weer een stop bij de winterzonnewende.
Op dat moment begint de cyclus opnieuw.
Daglichturen, sinus, en cosinus: Wat is het verband?
Zoals deze periodiciteit doet vermoeden, blijken het aantal uren daglicht en de snelheid waarmee dat aantal uren verandert, nauw samen te hangen met de goniometrische sinus- en cosinusfuncties waar we het de laatste tijd over hebben gehad. In feite, als je een plot maakt van het aantal uren daglicht door het jaar heen, zul je zien dat het bijna precies op een sinusfunctie lijkt.
Waarom is dat? En hoe ziet de grafiek van een sinusfunctie er eigenlijk uit? Helaas hebben we geen tijd meer voor vandaag. Dus het antwoord op die vragen zal moeten wachten tot de volgende keer.