أسباب حدوث الفصول المناخية

لا تحدث الفصول المناخية بسبب قرب الأرض من الشمس أو بعدها عنها، بل تنتج عن ثلاثة أسباب رئيسية متكاملة: دوران الأرض حول الشمس، وميل محور الأرض بمقدار $23.5^{\circ}$ درجة، وثبات هذا الميل في اتجاه واحد دائماً أثناء الدوران. لولا ميل المحور وثباته لوقعت أشعة الشمس عمودية باستمرار على خط الاستواء ولتجمعت المناخات وبقيت ثابتة دون تنوع. تتوزع الفصول الأربعة عبر السنة بين الانقلاب الصيفي في نصف الكرة الشمالي في 21 يونيو والانقلاب الشتوي في 22 ديسمبر حيث تتعامد الأشعة على مدار الجدي، مروراً بالاعتدالين الربيعي في 21 مارس والخريفي في 23 سبتمبر حين تتوزع أشعة الشمس بالتساوی على خط الاستواء ويتساوى الليل والنهار في جميع جهات الأرض. يعكس نصف الكرة الجنوبي دائماً حال نصف الكرة الشمالي فيما يتعلق بالفصول المناخية.

الفكرة الأساسية

تنشأ الفصول المناخية الأربعة نتيجة لدوران الأرض حول الشمس، وميل محور الأرض بزاوية قدرها $23.5^{\circ}$ درجة، وثبات هذا الميل في اتجاه واحد باستمرار أثناء رحلة الدوران. الفكرة الخاطئة الشائعة هي أن الأرض تكون قريبة من الشمس في الصيف وبعيدة عنها في الشتاء، بينما الحقيقة أن المسافة تتغير نسبياً ولا علاقة رئيسية لها بالفصول.

الشرح

تخيل لو أن محور الأرض لم يكن مائلاً وكانت أشعة الشمس تقع عمودية باستمرار على خط الاستواء؛ لتجمدت مناطق وذابح أخرى وثبتت أحوال المناخ دون تغيير. لكن الله قدر تعاقب الفصول بفضل ثلاثة أمور:

1. دوران الأرض حول الشمس.
2. ميل محور الأرض بمقدار $23.5^{\circ}$ درجة، وهذا يعني أن أشعة الشمس العمودية تنتقل في منطقة كبيرة قدرها $47$ درجة محصورة بين مدار السرطان عند دائرة العرض $23.5^{\circ}$ شمالاً ومدار الجدي عند دائرة العرض $23.5^{\circ}$ جنوباً. الأشعة العمودية تقطع مسافة قصيرة وتتركز في مساحة صغيرة من الأرض وترفع الحرارة، بينما الأشعة المائلة تقطع مسافة طويلة وتنتشر على مساحة كبيرة.
3. ثبات ميل المحور في اتجاه واحد دائماً أثناء الدوران. بناءً على ذلك تتوزع الفصول كالتالي:

• فصل الشتاء: يبدأ في نصف الكرة الشمالي في 22 ديسمبر عندما تتعامد أشعة الشمس على مدار الجدي في الطرف الجنوبي، فيطول الليل ويقصر النهار في الشمال، ويسمى بالانقلاب الشتوي وفي نفس الوقت يكون صيفاً في الجنوب.
• فصل الربيع: يبدأ في 21 مارس في نصف الكرة الشمالي حين لا يكون طرفا المحور متوجهين نحو الشمس، فتكون أشعة الشمس عمودية على خط الاستواء وتتوزع بالتساوي وتتساوى حرارة وجهات الأرض ويسمى بالاعتدال الربيعي.
• فصل الصيف: يبدأ في 21 يونيو عندما تتعامد أشعة الشمس على مدار السرطان في الشمال لأن طرف محورها الشمالي متجهاً نحو الشمس، فيطول النهار ويقصر الليل في الشمال ويسمى بالانقلاب الصيفي، ويكون شتاء في الجنوب.
• فصل الخريف: يبدأ في 23 سبتمبر في نصف الكرة الشمالي بعد انتهاء الصيف، ولا يكون طرفا المحور متوجهين نحو الشمس فتكون الأشعة عمودية على خط الاستواء ويتساوى الليل والنهار ويسمى بالاعتدال الخريفي.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا علمت أن التاريخ هو 21 يونيو، وأنك تقف في مدينة واقعة في نصف الكرة الشمالي، حدد حالة تعامد الشمس والفصل المناخي وطول الليل والنهار: الخطوة الأولى: تذكر أن التاريخ 21 يونيو يشهد تعامد أشعة الشمس على مدار السرطان. الخطوة الثانية: بما أنك في نصف الكرة الشمالي وطرف المحور الشمالي متجهاً نحو الشمس، إذن أنت تعيش فصل الصيف. الخطوة الثالثة: استنتج خصائص هذا الفصل في منطقتك، حيث يطول النهار ويقصر الليل.

أخطاء شائعة

• الاعتقاد بأن فصل الشتاء يحدث لأن الأرض تكون أبعد عن الشمس، والصيف لأنها أقرب إليها.
• الظن بأن ميل محور الأرض يتغير اتجاهه أثناء دوران الأرض حول الشمس.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما هو الاعتدال الربيعي ومتى يكون؟ الإجابة: هو الوقت الذي لا يكون فيه طرفا المحور متوجهين نحو الشمس، فتنتظم أشعة الشمس عمودية على خط الاستواء وتتوزع بالتساوي ويتساوى الليل والنهار في جميع جهات الأرض، ويوافق 21 مارس في نصف الكرة الشمالي. السؤال الثاني: ما الفرق بين الانقلاب الشتوي والانقلاب الصيفي من حيث تعامد الشمس؟ الإجابة: في الانقلاب الشتوي تتعامد أشعة الشمس على مدار الجدي في 22 ديسمبر، بينما في الانقلاب الصيفي تتعامد أشعة الشمس على مدار السرطان في 21 يونيو.