
اعتقاد غلط : فصلها به واسطهی تغییر در فاصلهی بین زمین و خورشید به وجود میآیند.
اعتقاد صحیح : فصلها به دلیل کج بودن محور زمین به وجود میآیند. تغییر در فاصلهی بین زمین و خورشید نقش خیلی کوچکی بازی میکند.
متأسفانه اعتقاد غلط، به دلیل ظاهر منطقیاش مورد قبول اکثریت قرار میگیرد و اکثر مردم بر این باور هستند که در فصل زمستان فاصلهی زمین و خورشید زیاد است و این فاصله در فصل تابستان به حداقل خود میرسد. ولی این استدلال اشتباه است. بسیار خوب! کاملاً هم اشتباه نیست! بدون شک فاصلهی زمین تا خورشید سبب تغییراتی در دما میشود، اما این تغییر آن قدر کم است که میتوان با تقریب بسیار خوبی از آن صرفنظر کرد.
برای روشن شدن موضوع بهتر است که بررسیای روی این موضوع داشته باشیم. مدار زمین به شکل بیضی است. در ماه ﮊانویه (دی) فاصله زمین تا خورشید به کمترین مقدار میرسد و در 6 ماه بعد (تیر) این فاصله به بیشترین مقدار ممکن خود خواهد رسید. اگر فاصله تنها عامل به وجود آمدن فصلها باشد ما باید در ماه ﮊانویه (دی ماه) تابستان داشته باشیم، و در ماه ژوئن (تیر ماه) زمستان! که این اتفاق ممکن است برای دوستان ما در نیمکرهی جنوبی صادق باشد، اما در نیمکرهی شمالی این طور نیست. پس باید عامل دیگری در کار باشد.
حال به بررسی ریاضی این قضیه میپردازیم تا ببینیم چه عاملی باعث به وجود آمدن تغییرات دما بر روی کرهی زمین میشود. ابتدا محاسبه میکنیم که دمای یک سیاره به چه عواملی بستگی دارد. برای این کار باید فرض کنیم که مقدار گرمایی که سیاره از خورشید میگیرد با مقدار گرمایی که سیاره از دست میدهد برابر است، که اگر این طور نباشد دو حالت ممکن است رخ دهد:
یک ستارهی فروزان، گرما را در تمام سطحش به بیرون میدهد. این گرما در فضا به صورت یک کره به مرکز ستاره در تمام جهتها پخش میشود و به سمت سیارات میرود. هر سیاره مقداری از این گرما را از ستاره میگیرد، که این مقدار برابر است با سطح دایرهای که شعاع آن دایره برابر با شعاع سیاره است. وقتی که سیاره به سرعت میچرخد آن را در سر تا سر سطحش منعکس میکند. برای روشن شدن قضیه به فرمول زیر نگاه کنید :