AstronomieAntwoorden
AstronomieAntwoordenBoek: Seizoenen


[AA] [Woordenboek] [Antwoordenboek] [UniversumFamilieBoom] [Wetenschap] [Sterrenhemel] [Planeetstanden] [Reken] [Colofon]

1. Seizoenen ... 2. Het begin van de seizoenen ... 3. De lengte van de seizoenen ... 4. De namen van zonnewendes en nachteveningen ... 5. Het meten van het moment van een equinox ... 6. Tegengestelde seizoenen op verschillende plaatsen op Aarde

Deze bladzijde beantwoordt vragen over de seizoenen. De vragen zijn:

[290]

1. Seizoenen

Seizoenen zijn jaarlijks terugkerende perioden die te herkennen zijn aan hoe het weer en de planten en dieren zich gedragen, of (meer in het algemeen) hoe de hoeveelheid zonlicht per vierkante meter grond verandert. In sommige streken (vooral buiten de tropen) zijn er warme en koude seizoenen, en in andere streken zijn er droge en natte seizoenen.

[525]

Veranderingen in de hoeveelheid zonlicht per vierkante meter grond (zonder wolken in acht te nemen) kunnen twee verschillende oorzaken hebben: de schuinheid \(ε\) van de draaias van de planeet, en de excenticiteit \(e\) van de baan van de planeet om de Zon, die de relatieve variatie in de afstand tot de Zon aangeeft. De eerste zorgt voor veranderingen in de verdeling van tijd tussen de dag en de nacht, en de effecten zijn tegengesteld op beide halfronden, dus als het noorden lange dagen heeft dan heeft het zuiden juist lange nachten, en omgekeerd. De tweede geeft veranderingen in de temperatuur maar geen veranderingen in dagen en nachten, en werkt op beide halfronden dezelfde kant op (dus overal heter of overal kouder).

Deze effecten kunnen ook op de andere planeten werken, dus kunnen die ook seizoenen hebben. Alleen een planeet waarvan de draaias loodrecht staat op zijn baan rond de Zon en die bovendien altijd op dezelfde afstand van de Zon staat zou helemaal geen seizoenen hebben: daar zou de Zon elke dag van het jaar even lang boven de horizon staan en langs precies hetzelfde pad langs de hemel trekken.

We kunnen de relatieve invloed van deze twee effecten (vanwege \(ε\) en vanwege \(e\)) vergelijken aan de hand van de verhouding van de jaarlijkse kleinste en grootste hoeveelheden zonlicht per vierkante meter planeetoppervlak per dag, gemiddeld over het oppervlak van de hele planeet.

De invloed van \(ε\) wordt benaderd met

\begin{equation} r_ε = −0,3854 \ln(ε + 7,495) + 1,774 \end{equation}

als \(ε\) gemeten is in graden. De afwijking van deze benadering is hooguit 0,008. \(r_ε\) is de planeetgemiddelde verhouding van de hoeveelheid zonlicht per vierkante meter per dag in de winter en dezelfde hoeveelheid in de zomer.

De invloed van \(e\) is gelijk aan

\begin{equation} r_e = \left( \frac{1 + e}{1 - e} \right)^2 \end{equation}

De waarden van \(ε\) (in graden), \(e\), \(r_ε\), \(r_e\) en het product van de laatste twee staan in de volgende tabel voor alle planeten en voor de Maan.

Tabel 1: Seizoenen op de planeten

\(ε\)/° \({e}\)\({r_ε}\)\({r_e}\)\({r_{ε} r_e}\)
Mercurius 0 0,20 1,00 0,43 0,43
Venus 3 0,0068 0,88 0,97 0,86
Aarde 23 0,017 0,45 0,94 0,42
Maan 0 0,017 1,00 0,94 0,94
Mars 25 0,093 0,43 0,69 0,30
Jupiter 3 0,048 0,86 0,82 0,71
Saturnus 27 0,056 0,41 0,80 0,33
Uranus 82 0,046 0,041 0,83 0,034
Neptunus 28 0,0090 0,40 0,96 0,39
Pluto 57 0,25 0,17 0,36 0,060

Bijvoorbeeld: de draaias van de Aarde staat 23° schuin. Hieruit volgt een \(r_{ε}\) van 0,45, wat betekent dat er op een midwinterdag iets minder dan de helft zoveel zonlicht op een vierkante meter aardoppervlak valt als op een midzomerdag (zonder de effecten van de dampkring). De aardbaan heeft een excentriciteit van 0,017. Hieruit volgt een \(r_e\) van 0,94, wat betekent dat er tijdens het afelium ongeveer 94% zoveel zonlicht op de grond valt als tijdens het perihelium.

De laatste kolom geeft aan hoe uitgesproken de seizoenen ongeveer zijn: hoe kleiner het getal, hoe meer uitgesproken de seizoenen zijn. Gebaseerd op deze berekeningen zijn de seizoenen verreweg het meest uitgesproken op Uranus en Pluto, en zijn op grote afstand daarvan de seizoenen ook op Mars, Saturnus en Neptunus meer uitgesproken dan op Aarde. De minst uitgesproken seizoenen hebben de Maan, Venus en Jupiter.

De seizoenen op Mercurius worden sterk overheerst door het \(e\)-effect, en de seizoenen op alle andere planeten behalve Venus, Jupiter en de Maan worden sterk overheerst door het \(ε\)-effect. Op Mercurius hebben dus beide halfronden hetzelfde seizoen, op Venus, Jupiter en de Maan is weinig van seizoenen te merken, en op de andere planeten hebben beide halfronden tegengestelde seizoenen.

Als je zelf de lengte van dagen en nachten wilt uitrekenen, dan kun je de formules van de zonpositiepagina gebruiken, en speciaal formule 37 op die pagina. De lengte van de dag is gelijk aan \(2×H/360°\) planeetdagen (sols), en de lengte van de nacht is gelijk aan de rest van de planeetdag. Als je zelf de tijdstippen van nachteveningen en zonnewendes op andere planeten wilt uitrekenen, kijk dan op de seizoenenrekenpagina.

[225]

2. Het begin van de seizoenen

Op Aarde wordt het jaar verdeeld in vier seizoenen die verbonden zijn met de beweging van de Zon tussen de sterren. Volgens de astronomische definities:

de zomer begint als

Het begin van de (astronomische) zomer is een zonnewende. In de zomer duurt de dag langer dan de nacht maar wordt hij elke dag korter.

de herfst begint als

Het begin van de (astronomische) herfst is een nachtevening. In de herfst duurt de dag korter dan de nacht en wordt hij elke dag nog korter.

de winter begint als

Het begin van de (astronomische) winter is een zonnewende. In de winter duurt de dag korter dan de nacht maar wordt hij elke dag langer.

de lente begint als

Het begin van de (astronomische) lente is een nachtevening. In de lente duurt de dag langer dan de nacht en wordt hij elke dag nog langer.

De seizoenen op het ene halfrond van de Aarde zijn een half jaar of twee seizoenen opgeschoven ten opzichte van het andere halfrond. Als het op het noordelijke halfrond (bijvoorbeeld in Europa) zomer is, dan is het op het zuidelijke halfrond (bijvoorbeeld in Nieuw-Zeeland) winter, en als het in het zuiden (bijvoorbeeld in Argentinië) lente is dan is het in het noorden (bijvoorbeeld in Siberië) herfst. Daarom valt het begin van een bepaald seizoen in een gegeven jaar niet overal op Aarde in de buurt van dezelfde datum.

[296]

De stand van de Zon tussen de sterren is wel praktisch hetzelfde, gezien vanaf elke plek op Aarde. De geocentrische eclipticale lengte λ, geocentrische rechte klimming α, geocentrische declinatie δ van de Zon (allen gemeten ten opzichte van de equinox van de datum) en gemiddelde datum (in de Gregoriaanse kalender) zijn aan het begin van de seizoenen op elk halfrond gelijk aan

Tabel 2: Seizoenen

α δ λ noord zuid datum
0 uur lente herfst 20 maart
6 uur meest N 90° zomer winter 21 juni
12 uur 180° herfst lente 23 september
18 uur meest Z 270° winter zomer 21 december

De genoemde begindata in de Gregoriaanse kalender zijn gemiddelden rond het jaar 2000, gemeten in Universele Tijd (UTC): De echte data kunnen een dag eerder of later zijn. De precieze tijd van het begin van de seizoenen in de Gregoriaanse kalender varieert van jaar tot jaar, omdat

  1. een jaar van de seizoenen (een tropisch jaar) ongeveer een kwart dag langer is dan 365 dagen, dus schuiven de begintijden elk jaar met ongeveer een kwart dag op, tot ze door een schrikkeldag (bijna elke vier jaar) weer een dag terugschuiven. Hierdoor kan de begintijd tot ongeveer 5/4 dag eerder of later zijn dan het gemiddelde.
  2. de zwaartekracht van de andere planeten en de Maan de Aarde tijdelijk iets kan vertragen of versnellen in zijn baan, waardoor de seizoenen iets eerder of iets later beginnen. Dit maakt over het algemeen slechts tot hooguit een minuut of 9 verschil.
  3. de begintijden van sommige seizoenen schuiven langzaam op. Zo worden de data in juni en september ongeveer één dag per 1000 jaar vroeger en de datum in december ongeveer één dag per 4000 jaar later.

Tussen de jaren 1900 en 2100 zijn de vroegste en laatste begintijden van de seizoenen als volgt (in TDT, wat ongeveer hetzelfde is als UTC):

Tabel 3: Seizoenbegin

maand vroegste laatste gemiddeld
maart 19 14:06 21 19:14 20 16:34
juni 20 06:34 22 15:04 21 10:45
september 21 22:58 24 05:42 23 02:19
december 20 20:50 23 00:19 21 22:33

Het eerste getal is steeds de datum, en daarna staat de tijd in uren en minuten. Bijvoorbeeld, het seizoen dat in december begint begint ten vroegste op 20 december om 20:50 uur, ten laatste op 23 december om 00:19 uur, en gemiddeld op 21 december om 22:33 uur.

[466]

Een eenvoudige (en daarom beperkt nauwkeurige) methode om het begin van de seizoenen uit te rekenen is om voor elk kalenderjaar de volgende hoeveelheden er bij op te tellen:

Tabel 4: Gemiddelde seizoenslengtes

lente 365,24238 dagen
= 
365 dagen 5 uren 49 minuten 2 seconden
zomer 365,24164 dagen
= 
365 dagen 5 uren 47 minuten 57 seconden
herfst 365,24203 dagen
= 
365 dagen 5 uren 48 minuten 31 seconden
winter 365,24275 dagen
= 
365 dagen 5 uren 49 minuten 33 seconden

Voor 2005 zijn de gemiddelde aanvangstijdstippen

Tabel 5: Gemiddeld seizoensbegin in 2005

lente 20 maart 12:33:19 MET
zomer 21 juni 08:39:11 MEZT
herfst 23 september 00:16:34 MEZT
winter 21 december 19:34:51 MET

Met deze aanvangstijdstippen voor 2005 en seizoenlengtes krijg je de gemiddeld meest nauwkeurige aanvangstijdstippen voor andere jaren, voor de periode tussen de jaren 1900 en 2100.

Dus: De lente van 2006 begint (ongeveer) 365 dagen 5 uren 49 minuten 2 seconden later dan 20 maart 2005 13:33:19 MET, en de lente van 2007 weer 365 dagen 5 uren 49 minuten 2 seconden later.

De genoemde hoeveelheden zijn gemiddeld het beste voor de periode tussen de jaren 1900 en 2100, maar de echte aanvangstijdstippen (tussen 1900 en 2100) wijken tot 19 minuten (standaardafwijking 6 minuten) af van de tijdstippen die je met bovenstaande methode uitrekent. Het heeft daarom geen zin om de eindresultaten met grotere precisie dan 1 minuut aan te geven (maar je kunt het beste de tussenresultaten wel tot op de seconde precies meenemen, om afrondfouten te voorkomen). Om de resultaten nauwkeuriger te maken moeten de berekeningen veel ingewikkelder worden. Daarvoor kan ik [Meeus] aanraden.

De langste dag is de dag dat de zomer begint. Rond die tijd verandert de lengte van de dag (de periode dat de Zon boven de horizon is) echter maar heel langzaam. Het verschil tussen de langste dag en de op-één-na-langste dag is in Nederland en België hooguit 6 seconden. Rond het begin van de zomer is ruim een week lang de lengte van de dag binnen een minuut van de langste dag (bij gelijkblijvende toestand van de dampkring). Net zo is het verschil tussen de kortste dag en de op-één-na-kortste dag ook heel klein.

Je kunt de seizoenen ook op andere manieren definiëren dan met een begin precies op een nachtevening of zonnewende. Enkele alternatieven zijn:

[597]

De "ideale" Zon staat aan het begin van de lente van het noordelijke halfrond (herfst in het zuiden) precies in het lentepunt, op 0 graden rechte klimming en 0 graden declinatie en 0 graden eclipticale lengtegraad en 0 graden eclipticale breedtegraad. Men zou dus als definitie van het begin van de noordelijke lente kunnen gebruiken dat de rechte klimming gelijk moet zijn aan 0 graden, of dat de declinatie gelijk moet zijn aan 0 graden (op weg naar een positieve waarde), of dat de eclipticale lengtegraad gelijk moet zijn aan 0 graden.

Omdat de eclipticale breedtegraad van de Zon meestal niet precies 0 graden is (zie vraag 595) gaat de Zon wel ongeveer maar niet precies door het lentepunt, dus als de rechte klimming precies 0 graden is dan zijn de declinatie en eclipticale lengtegraad dat niet, en andersom. Afhankelijk van de definitie die je gebruikt (rechte klimming 0, of declinatie 0, of eclipticale lengtegraad 0) zul je dan iets andere tijdstippen vinden voor het begin van de noordelijke lente.

Welk tijdstip gevonden wordt hangt er ook vanaf welke versimpelingen gebruikt zijn in het berekenen van de positie van de Zon, en ook van de datum waarvoor het eclipticale of equatoriale coördinatenstelsel geldig is waarin je kijkt of aan de gekozen eis voor het begin van de lente is voldaan. Vanwege de precessie van de equinoxen verschuift het lentepunt langzaam, en daarmee ook de daaraan gekoppelde coördinatenstelsels zoals de equatoriale en eclipticale coördinatenstelsels. Als grote precisie vereist is dan hoort men bij zulke coördinaten op te geven met het lentepunt van welke datum het coördinatenstelsel verbonden is, en of kleine effecten zoals nutatie zijn meegerekend.

Rond de nachteveningen (begin van lente of herfst) beweegt de Zon ca. 0,4 graden per dag in declinatie. De grootste eclipticale breedtegraad van de Zon is ongeveer 0,0003 graden, dus de declinatie van de Zon kan ook ongeveer zoveel groter of kleiner zijn dan als de Zon wel eclipticale breedtegraad 0 had. Over 0,0003 graden in declinatie doet de Zon dan ongeveer een minuut. Als een verschil van die grootte voor u van belang is, dan moet u rekening houden met welke definitie gekozen is. Als er in de krant staat dat "de lente begint vandaag om 14:43 uur" dan weet je niet precies welke definitie gebruikt is, maar als kleine effecten zoals nutatie en de eclipticale breedtegraad van de Zon niet zijn meegenomen dan zal het tijdstip niet veel meer dan een minuut veranderen, en dat is ook de precisie waarmee de tijd is aangegeven.

Volgens mij is de beste definitie van het begin van de lente op het noordelijke halfrond dat dat het moment is waarop de declinatie van de Zon gezien vanuit het centrum van de Aarde en ten opzichte van de ware equinox en ecliptica van de datum gelijk is aan 0 graden (op weg naar positieve waarden).

3. De lengte van de seizoenen

De volgende tabel toont hoe lang de (astronomische) seizoenen rond het jaar 2000 gemiddeld waren, en hoeveel dat per jaar gemiddeld verandert. De \(λ\) is de geocentrische eclipticale lengte van de Zon aan het begin van het seizoen.

Tabel 6: Seizoenlengtes

λnaam lengte verandering
noord zuid dagen seconde/jaar
lente herfst 92,7578 −67
90° zomer winter 93,6490 +28
180° herfst lente 89,8424 +66
270° winter zomer 88,9930 −26

4. De namen van zonnewendes en nachteveningen

Een zonnewende (zonnekeer, solstitium) of een nachtevening (equinox) geeft het begin van een seizoen aan. Er zijn twee zonnewenden per jaar, dus hebben we een manier nodig om te kunnen aangeven welke van de twee zonnewenden we bedoelen, en net zo met de twee nachteveningen per jaar. We kunnen het seizoen erbij noemen waar de zonnewende of nachtevening het begin van is (bijvoorbeeld de zomerzonnewende of de herfstnachtevening), maar dat is op elk halfrond van de Aarde een andere. We kunnen ook de maand erbij noemen waarin de zonnewende of nachtevening valt (bijvoorbeeld de maartequinox of de decemberzonnewende), maar dat is niet in elke kalender hetzelfde (niet alle kalenders van de wereld hebben maanden maart of december), en voor een gegeven kalender niet per sé elk jaar hetzelfde (als de kalender niet goed in de pas loopt met de seizoenen). Daarom is het gunstig als er ook namen voor zonnewendes en nachteveningen zijn die niet afhangen van de seizoenen en ook niet van de kalender. De onafhankelijke namen die ik voorstel staan, samen met de andere namen, in de volgende tabel.

Tabel 7: Namen voor Zonnewendes en Nachteveningen

λ noord zuid gregoriaans onafhankelijk
lentenachtevening herfstnachtevening maartnachtevening klimmende nachtevening
90° zomerzonnewende winterzonnewende junizonnewende noordelijke zonnewende
180° herfstnachtevening lentenachtevening septembernachtevening dalende nachtevening
270° winterzonnewende zomerzonnewende decemberzonnewende zuidelijke zonnewende

Bijvoorbeeld: de nachtevening die gebeurt als de Zon een geocentrische eclipticale lengte van 0° heeft kun je op het noordelijke halfrond de lentenachtevening en op het zuidelijke halfrond de herfstnachtevening noemen, kun je in de gregoriaanse kalender de maartnachtevening noemen, en kun je onafhankelijk van halfrond of kalender de klimmende nachtevening noemen. Het "klimmende" van de klimmende nachtevening is hetzelfde als het "klimmende" van de klimmende knoop: De klimmende knoop is de plek in de baan waar doorheen de planeet van de zuidelijke naar de noordelijke kant van de ecliptica gaat, en net zo is de klimmende nachtevening de nachtevening waar doorheen de Zon van de zuidelijke naar de noordelijke kant van de hemelevenaar gaat.

[581]

5. Het meten van het moment van een equinox

Het is niet heel eenvoudig om het tijdstip een equinox te meten. Rond het begin van onze jaartelling gebruikte men daar instrumenten voor zoals de equatoriale ring (//en.wikipedia.org/wiki/Equatorial_ring, in het Engels). Nadeel daarvan is dat zo'n instrument heel precies opgesteld moet worden, anders geeft het foute resultaten. En voor die opstelling moet je weer heel precies weten wat je noorderbreedte is en waar het noorden is. Zonder equatoriale ring kun je hooguit de dag van de equinox vaststellen, maar niet het tijdstip.

[584]

6. Tegengestelde seizoenen op verschillende plaatsen op Aarde

De seizoenen aan de ene kant van de evenaar (bijvoorbeeld in Egypte) zijn tegenovergesteld aan de seizoenen aan de andere kant van de evenaar (bijvoorbeeld in Australië). Als het in Egypte zomer is dan is het in Australië winter, en omgekeerd.

Je kunt zelf zien hoe dat komt als je een globe en een zaklamp hebt. Een typische globe (zoals de globe die te zien is op //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/GEO_Globe.jpg/220px-GEO_Globe.jpg) heeft zijn noordpool en zuidpool niet precies aan de bovenkant en onderkant, maar een beetje naar de zijkant. Dat geeft aan dat de draaias van de Aarde geen rechte hoek maakt met de baan van de Aarde rond de Zon.

Zet de globe op een kleine maar stabiele tafel in het midden van de kamer. De draaias van de Aarde wijst altijd in dezelfde richting vergeleken met de sterren (nou ja, eigenlijk beweegt die wel maar zo langzaam dat we er hier geen rekening mee hoeven te houden), dus moet je de richting van de globe niet meer veranderen als je hem eenmaal op de tafel hebt gezet. Je kunt bijvoorbeeld de noordpool van je globe naar de deur van de kamer laten wijzen. Je kunt de globe rond zijn as draaien (dat komt overeen met de draaiing van de Aarde rond zijn as), maar je moet de voet van de globe niet meer draaien (de noordpool moet in de richting van de deur blijven wijzen).

Ga nu een paar meter van de globe vandaan staan in de richting waarheen de noordpool van de globe wijst, en schijn dan met de zaklamp naar de globe. Dit komt overeen met de Zon die de Aarde beschijnt. Als iemand anders nu de globe rond zijn as laat draaien (maar pas op dat de voet van de globe niet beweegt of draait), dan komt dat overeen met de Aarde die rond zijn as draait. Op de delen van de globe waar de zaklamp op schijnt is het dag, en op de rest is het nacht.

Omdat de zaklamp in de richting staat waarheen de noordpool van de globe wijst is de noordpool van de globe altijd in het licht, zelfs als de globe helemaal om zijn as draait. Dat komt overeen met midzomerdag op het noordelijke deel van de wereld. Een klein gebied in de buurt van de noordpool blijft ook 24 uur per dag in het licht, omdat de noordpool een beetje naar de zaklamp (Zon) toebuigt. De grens van dat gebied is de Poolcirkel op 67 graden noorderbreedte.

Aan de andere kant blijven de zuidpool en een gebiedje eromheen (boven 67 graden zuiderbreedte) 24 uur per dag in het doner, omdat de zuidpool dan van de Zon afgebogen is. Daar is het dan midwinterdag.

Als het dag is op de noordpool, dan is het nacht op de zuidpool, omdat ze precies tegenover elkaar liggen op de planeet. Noordelijke gebieden krijgen dan meer licht dan gemiddeld, en zuidelijke gebieden krijgen dan minder licht dan gemiddeld. Dat verklaart waarom de seizoenen tegengesteld zijn aan beide kanten van de evenaar.

Als je met je zaklamp rond de tafel met de globe loopt, terwijl je de zaklamp naar de globe gericht houdt, dan komt dat overeen met de Zon die rond de Aarde gaat vergeleken met de sterren (eigenlijk draait de Aarde rond de Zon, maar voor dit experiment is het gemakkelijker om de Zon rond de Aarde te laten gaan, en de resultaten zijn hetzelfde).

Als je een kwart van de weg rond de tafel hebt afgelegd, dan komt dat overeen met een nachtevening (het begin van de lente of herfst). Vanaf de plek van de zaklamp kun je nu allebei de polen zien. Alle plekken op Aarde hebben dan 12 uur daglicht en 12 uur nacht. Als je nog een kwart rond de tafel loopt, dan komt dat overeen met een zonnewende (het begin van de zomer of winter). Nu is de zuidpool 24 uur per dag in het licht, en is de noordpool altijd in het donker. Als je eenmaal helemaal rond de tafel gelopen hebt, dan komt dat overeen met een heel jaar.



[AA]

[vorige][volgende]


talen: [en] [nl]

//aa.quae.nl/nl/antwoorden/seizoenen.html;
Laatst vernieuwd: 2017-04-24