Aksiaalinen kallistus — mikä se on ja miten se aiheuttaa vuodenajat
Tähtitieteessä aksiaalinen kallistus on planeetan pohjoisnavalla sijaitsevan pyörimisakselin ja planeetan kiertoratatasoa vastaan kohtisuorassa olevan viivan välinen kulma. Sitä kutsutaan myös aksiaaliseksi kallistukseksi tai vinoutumaksi. Maapallon aksiaalinen kallistus on syy siihen, että maapallolla on vuodenaikoja, kuten kesä ja talvi.
Miten aksiaalinen kallistus aiheuttaa vuodenajat
Kun planeetan akseli on vinossa suhteessa sen kiertorataan, eri alueet planeetan pinnasta saavat vuoden mittaan erilailla auringonvaloa. Keskeiset vaikutukset ovat:
- Auringon korkeus taivaalla: Kun kulma on pienempi, aurinko paistaa matalammalta ja säteet osuvat pinnalle vinommin — energiaa jää vähemmän ja on viileämpää. Kun aurinko on korkeammalla, säteet osuvat lähes kohtisuoraan ja lämpöä tulee enemmän.
- Päivän pituus: Kallistus muuttaa päivän ja yön pituutta eri leveysasteilla. Kesäpuolella päivät ovat pidempiä, jolloin maa ehtii lämpiämään pidempään.
- Hemisfäärien vastakkaisuus: Kun pohjoinen pallonpuolisko on kallistunut kohti Aurinkoa, siellä on kesä — eteläisellä pallonpuoliskolla on samaan aikaan talvi.
Tämän seurauksena syntyvät vuodenajat, solstisit ja equinoxit. Esimerkiksi pohjoisella pallonpuoliskolla kesäpäivänseisaus tapahtuu yleensä noin 21. kesäkuuta (kun pohjoinen on eniten kohti Aurinkoa) ja talvipäivänseisaus noin 21. joulukuuta.
Kallistuksen suuruus ja pitkäaikaiset muutokset
Maapallon aksiaalinen kallistus on tällä hetkellä noin 23,44°. Tämä arvo ei ole vakio vaan vaihtelee pitkän ajan kuluessa. Obliquity (kallistuksen suuruus) vaihtelee noin 22,1°:n ja 24,5°:n välillä noin 41 000 vuoden sykleissä. Lisäksi pyörimisakselin suunta avaruudessa muuttuu hitaasti precession-ilmiön takia (noin 26 000 vuoden jakso), mikä vaikuttaa siihen, milloin eri vuodenajat ajoittuvat kiertoradan eri kohtiin.
Kuu vaikuttaa merkittävästi Maapallon kallistuksen vakauteen: ilman Kuuta akselin kallistus voisi vaihdella paljon enemmän, mikä johtaisi radikaalimpiin ilmastollisiin muutoksiin ja epävarmempiin vuodenaikasykleihin.
Mitä eroaa kiertoradan eksentrisyydestä?
On yleinen väärinkäsitys, että vuodenajat johtuisivat maan etäisyydestä Auringosta. Vaikka Maan kiertorata on hiukan elliptinen, eksentrisyys on pieni (noin 0,0167) — etäisyys Auringosta ei siis ole pääsyy vuodenaikoihin. Varsinainen syy on aksiaalinen kallistus, joka muuttaa auringon säteilyn kulmaa ja päivän pituutta paikallisesti.
Muita planeettoja ja poikkeavat tapaukset
Aksiaalinen kallistus vaihtelee planeetoilla suuresti, ja se vaikuttaa niiden vuodenaikojen voimakkuuteen:
- Mars: Kallistus on likimain saman suuruinen kuin Maalla, joten sielläkin on selkeät vuodenajat.
- Uranus: Akseli on lähes vaakasuorassa (~98°), mikä aiheuttaa erittäin erikoiset ja voimakkaat kausivaihtelut — käytännössä toinen napa on pitkään kohti Aurinkoa.
- Venus: Pyörimissuunta on lähes kääntynyt ympäri (lähellä 177°), mikä yhdessä hitaasti pyörimisen kanssa tekee vuodenaikojen ja päivän vuorovaikutuksista monimutkaisia.
Yhteenveto
Aksiaalinen kallistus on olennainen fyysinen ominaisuus, joka selittää, miksi planeetoilla muodostuu vuodenajoiksi kutsuttuja ilmastollisia vaihteluita. Se määrää, kuinka paljon ja millä tavalla auringon säteily jakautuu planeetan pinnalle eri aikoina vuodesta, ja sen pitkän aikavälin muutokset vaikuttavat ilmaston sykleihin.
Maan aksiaalinen kallistus on 23,439281°.
Maan aksiaalinen kallistus on 23,439281°.
Aurinkokunnan kappaleiden aksiaalinen kallistus
- Aurinko 7.25 (ekliptikalle)
- Elohopea ~0,01
- Venus 177.4
- Maa 23.439281
- Kuu 1.5424
- Mars 25.19
- Ceres ~4
- Jupiter 3.13
- Saturnus 26.73
- Uranus 97,77
- Neptunus 28.32
- Pluto 119,61
|
|
| |
| Aksiaalisen kallistuksen ymmärtämiseksi käytämme oikean käden sääntöä. Kun oikean käden sormet ovat kiertyneet planeetan pyörimissuuntaan, peukalo osoittaa pohjoisnavan suuntaan. | ||
Aurinkokunnan kappaleiden aksiaalinen kallistus
- Aurinko 7.25 (ekliptikalle)
- Elohopea ~0,01
- Venus 177.4
- Maa 23.439281
- Kuu 1.5424
- Mars 25.19
- Ceres ~4
- Jupiter 3.13
- Saturnus 26.73
- Uranus 97,77
- Neptunus 28.32
- Pluto 119,61
Aksiaalisen kallistuksen ymmärtämiseksi käytämme oikean käden sääntöä. Kun oikean käden sormet ovat kiertyneet planeetan pyörimissuuntaan, peukalo osoittaa pohjoisnavan suuntaan.
Venuksen, Uranuksen ja Pluton aksiaalinen kallistus
Venuksen, Uranuksen ja Pluton aksiaaliset kallistukset ovat yli 90 astetta seuraavista syistä:
- Venus: Venus pyörii hyvin hitaasti taantuvaan suuntaan, vastakkaiseen suuntaan kuin Maan kaltaiset planeetat. Venuksen pohjoisnapa osoittaa alaspäin (etelään), joten sen pohjoisnavan kautta kulkevan Venuksen pyörimisakselin ja sen kiertoratatasoa vastaan kohtisuorassa olevan viivan välinen kulma on 177,4 astetta. On olemassa erilaisia teorioita siitä, miksi näin on. Sen pyöriminen ja kuun puuttuminen voidaan selittää jättiläismäisillä törmäyksillä sen elämän alkuvaiheessa.
- Uranus: Uranus, sininen planeetta, pyörii kyljellään. Yksi tämän akselin suuntauksen seurauksista on se, että Uranin vuoden keskiarvona napa-alueet saavat auringosta enemmän energiaa kuin sen päiväntasaajan alueet. Tästä huolimatta Uranus on kylmempi navoillaan kuin päiväntasaajallaan. Syitä tähän ei tiedetä. Uranuksen epätavallisen aksiaalisen kallistuksen syytä ei myöskään tiedetä varmasti, mutta tavallinen ajatus on, että Aurinkokunnan muodostumisen aikana Maan kokoinen protoplaneetta törmäsi Uranukseen, mikä aiheutti vinouden.
- Pluto: Uranuksen tavoin myös Pluton pyörimisakseli ja pohjoisnapa osoittavat hieman alaspäin (etelään). Näin ollen Pluton pohjoisnavan kautta kulkevan pyörimisakselin ja sen ratatasoa vastaan kohtisuorassa olevan viivan välinen kulma on 119,61 astetta.
Venuksen, Uranuksen ja Pluton aksiaalinen kallistus
Venuksen, Uranuksen ja Pluton aksiaaliset kallistukset ovat yli 90 astetta seuraavista syistä:
- Venus: Venus pyörii hyvin hitaasti taantuvaan suuntaan, vastakkaiseen suuntaan kuin Maan kaltaiset planeetat. Venuksen pohjoisnapa osoittaa alaspäin (etelään), joten sen pohjoisnavan kautta kulkevan Venuksen pyörimisakselin ja sen kiertoratatasoa vastaan kohtisuorassa olevan viivan välinen kulma on 177,4 astetta. On olemassa erilaisia teorioita siitä, miksi näin on. Sen pyöriminen ja kuun puuttuminen voidaan selittää jättiläismäisillä törmäyksillä sen elämän alkuvaiheessa.
- Uranus: Uranus, sininen planeetta, pyörii kyljellään. Yksi tämän akselin suuntauksen seurauksista on se, että Uranin vuoden keskiarvona napa-alueet saavat auringosta enemmän energiaa kuin sen päiväntasaajan alueet. Tästä huolimatta Uranus on kylmempi navoillaan kuin päiväntasaajallaan. Syitä tähän ei tiedetä. Uranuksen epätavallisen aksiaalisen kallistuksen syytä ei myöskään tiedetä varmasti, mutta tavallinen ajatus on, että Aurinkokunnan muodostumisen aikana Maan kokoinen protoplaneetta törmäsi Uranukseen, mikä aiheutti vinouden.
- Pluto: Uranuksen tavoin myös Pluton pyörimisakseli ja pohjoisnapa osoittavat hieman alaspäin (etelään). Näin ollen Pluton pohjoisnavan kautta kulkevan pyörimisakselin ja sen ratatasoa vastaan kohtisuorassa olevan viivan välinen kulma on 119,61 astetta.
