Maan kierto Auringon ympäri

Maapallo kiertää Auringon ympäri kerran vuodessa lähes pyöreällä ellipsiradalla. Maan keskietäisyys auringosta on noin 150 miljoonaa km. Kun meillä on talvi, Maa on lähempänä Aurinkoa kuin kesällä, mutta säteilymäärään ei tällainen ero kuitenkaan juuri vaikuta. Maan kulkunopeus vaihtelee siten, että lähimpänä Aurinkoa Maa liikkuu nopeimmin. Sen vuoksi vuoden kesäaika pohjoisella pallonpuoliskolla on viikon verran pidempi kuin talviaika. Maan kiertoon kuluu aikaa 365 vuorokautta ja 6 tuntia. Joka neljäntenä vuonna lisätään helmikuun loppuun karkauspäivä.

Pelkkä Maapallon kierto Auringon ympäri ei kuitenkaan riitä vuodenaikojen selitykseksi, vaan ratkaisevaa on Maan akselin kaltevuus kiertoradan tasoon nähden. Tämän johdosta eteläisellä pallonpuoliskolla on silloin talvi, kun meillä on kesä. Maa kiertää navalta navalle kulkevaksi ajatellun suoran akselin ympäri, jonka kaltevuuskulma on 23,5° ja toinen tärkeä asia on se, että akselin suunta pysyy koko kierroksen aikana samana. Akselin kaltevuuden ja samana pysyvän suunnan vuoksi Aurinko valaisee vuoroin enemmän pohjoista, vuoroin eteläistä pallonpuoliskoa. Siitä johtuvat vuodenajat.

Kesäpäivän seisauspäivänä 21.6 Aurinko paistaa kohtisuoraan Kravun kääntöpiirille. Siellä Aurinko porottaa keskipäivällä taivaan lakipisteestä eli zeniitistä. Silloin zeniittiasema on pohjoisimmillaan ja päivä pohjoisella pallonpuoliskolla on pisimmillään. Pohjoisella napapiirillä Aurinko ei laske eli siellä vallitsee yötön yö. Eteläisellä napapiirillä 21.6 taasen Aurinko ei nouse vaan lähes koko Etelämantereella vallitsee kaamos.

Kesäpäivänseisauspäivästä syksyä kohti Auringon zeniittiasema siirtyy päiväntasaajalle päin kunnes syyspäivän tasauspäivänä 23.9 Aurinko paistaa zeniitistä päiväntasaajalle. Yö ja päivä ovat silloin yhtä pitkiä kaikkialla maailmaa. Auringon zeniittiasema siirtyy syyspäiväntasauspäivästä alkaen eteläiselle pallonpuoliskolle. Talvipäivän seisauspäivänä 22.12 Aurinko paistaa kohtisuoraan Kauriin kääntöpiirille. Eteläisellä pallonpuoliskolla on silloin päivä pisimmillään ja Pohjoisella pallonpuoliskolla taas yö on pisimmillään. Eteläisellä napapiirillä Aurinko ei silloin laske. Pohjoisella napapiirillä sitä vastoin Aurinko ei nouse ja siellä vallitsee kaamos. Kevätpäiväntasauspäivänä 21.3 Auringon zeniittiasema palaa taas päiväntasaajalle.

Maan pyöreys ja akselikulma aiheuttavat sen, että valo- ja lämpösäteily jakautuvat maapallolle epätasaisesti. Säteilyerojen perusteella erotetaan valaisuvyöhykkeet, joiden rajoina ovat kääntö- ja napapiirit. Kääntöpiirien välisellä trooppisella valaistusvyöhykkeellä yö ja päivä ovat aina noin 12 tunnin pituisia. Aurinko paistaa keskipäivällä korkealta ja säteet tulevat kohtisuoraan, jolloin säteilyä tulee enemmän kuin vinosti tulevan säteilyn alueelle. Tropiikissa vallitsee ikuinen kesä, koska vuodenaikojen lämpötilaerot ovat pienet.

Kääntöpiirien ja napapiirien välisillä alueella Aurinko ei koskaan paista zeniitistä, eikä koskaan läpi vuorokauden, joten kesän ja talven lämpötiloissa on selvä ero. Napapiireillä auringoton kaamos ja yötön yö ovat sitä pidemmät mitä lähemmäs napoja mennään. Vaikka Aurinko paistaa yötä päivää, sen säteilyteho on pieni, koska se paistaa aina alhaalta.

Maapallon pyöriminen akselinsa ympäri

Maapallon pyörimisen johdosta Maa on navoilta litistynyt pyörähdysellipsoidi. Maa pyörii akselinsa ympäri vastapäivään ja tämä pyöriminen aiheuttaa yön ja päivän vaihtelun. Ajanlaskussa käytetään aurinkovuorokautta. Se on aika, joka kuluu siitä, kun aurinko paistaa etelästä, siihen, kun se taas paistaa uudelleen samasta suunnasta. Koska kullakin paikkakunnalla noudatetaan oman pituuspiirin mukaista auringon näyttämää aikaa, Maapallo on jaettu 24 aikavyöhykkeeseen. Vyöhykejaon perustaksi otettiin 0° meridiaani, joksi sovittiin Lontoossa sijaitsevan Greenwichin kautta kulkeva pituuspiiri. Vyöhykerajat on kuitenkin muutettu useimmiten noudattamaan valtioiden rajoja käytännön syistä.

Lämpövyöhykkeet ja ilmastoalueet

Sääksi sanotaan ilmakehän hetkellistä tilaa. Siihen kuuluvat esimerkiksi lämpötila, pilvisyys, sateet, tuulen suunta ja voimakkuus. Ilmasto taas tarkoittaa jonkun paikan tai alueen pitempiaikaisen ajanjakson keskimääräisiä olosuhteita. Koska Auringon säteilymäärä on erilainen eri leveyspiireillä on Maapallo jaettu keskilämpötilojen perusteella päiväntasaajan mukaisiin lämpövyöhykkeisiin.

Päiväntasaajan seuduilla on kuuma vyöhyke eli tropiikki. Tropiikissa kaikkien kuukausien keskilämpötila on yli +18 °C. Siitä pohjoiseen ja etelään on lämmin vyöhyke eli subtropiikki, jossa jokaisen kuukauden keskilämpötila on yli +10 °C, eli kunnon talvea ei yleensä esiinny. Sen jälkeen tulee lauhkea vyöhyke, jossa kylmimmän kuukauden keskilämpötila on alle +10 °C ja lämpimimmän yli +10 °C. Siellä erotetaan selvemmin neljä vuodenaikaa. Napa-alueilla on kylmä vyöhyke, jossa lämpimimmänkin kuukauden keskilämpötila on alle +10 °C, joten oikeaa kesää ei ole.

Lämpövyöhykkeiden rajat eivät noudata valaistusvyöhykkeiden rajoja, koska lämpötiloihin vaikuttavat säteilyn lisäksi myös mannerten ja merien jakautuminen sekä korkeussuhteet ja merivirrat. Meri lämpenee ja myös jäähtyy hitaammin kuin maa, siksi rannikoilla on talvellakin suhteellisen lämmintä. Ilmastotekijöiden yhteisvaikutuksesta Maapallolle muodostuu erilaisia ilmastotyyppejä, joita ovat esimerkiksi meri-ilmasto, mannerilmasto, väli-ilmasto ja vuoristoilmasto. Ilmastotekijöitä ovat mm. alueen saaman auringon säteilyn määrä, maan ja meren jakautuminen ja korkeussuhteet.

Meri-ilmastolle on tyypillistä lämpötilojen vähäinen vaihtelu, ilman suuri kosteuspitoisuus sekä runsas pilvisyys. Mannerilmastossa tilanne on päinvastainen, sillä manneralueilla ilman lämpeneminen ja jäähtyminen on nopeampaa kuin merellä ja rannikolla. Meren vaikutusalueella talvet ovat lauhkeita ja sateisia, kesät viileitä ja kosteita. Sisämaassa taas kesät ovat kuumia ja talvet kylmiä. Meri- ja mannerilmaston vaihtumisvyöhykkeeseen jää väli-ilmasto, jossa on kummankin ilmaston piirteitä. Vuoristoilmaston piirteitä ovat vähäisen lämpötilan lisäksi myös alhainen ilmanpaine sekä voimakas Auringon säteily.

Samalla lämpövyöhykkeellä voi olla varsin erilaisia ilmastoja. Oleellisina tekijöinä ovat lämpötila ja sademäärä ja niiden vuotuiset vaihtelut. Eri ilmastojen rajoja määrättäessä on useimmiten käytetty perustana kasvillisuuteen liittyviä rajoja.

Kuumalla vyöhykkeellä ei vuodenajoilla ole juuri vaikutusta lämpötilaan, vaan merkittävä vuotuinen vaihtelu liittyy sademääriin. Päiväntasaajan tuntumassa on trooppinen sademetsäilmasto, jonka säälle on ominaista kosteus ja pilvisyys. Kuivuus lisääntyy kääntöpiirejä kohti. Savanni-ilmastossa on selvä kuivakausi ja sadekausia vain yksi. Talvi on kuiva ja kesä sateinen. Siellä missä sadetta tulee hyvin vähän tai ei ollenkaan, on aavikkoilmasto.

Lämpimällä vyöhykkeellä, mantereiden länsirannikoilla, sijaitsee talvisateiden- eli välimerenilmasto. Kesällä alueilla on kuivaa ja kuumaa toisin kuin talvella. Mantereiden itärannikoilla sitä vastoin sataa läpi vuoden, mutta eniten kesällä. Tätä sanotaan kesäsadeilmastoksi. Mantereiden sisäosissa esiintyvät subtropiikin kuivat aro- ja aavikkoilmaston alueet. Sademäärä jää siellä yleensä vähäiseksi ja sää on selkeä.

Lauhkealla vyöhykkeellä vuodenaikaiset lämpötilaerot mereisten ja mantereisten alueiden välillä voivat olla hyvinkin suuret. Ilmasto muuttuukin rannikon kosteasta, leutotalvisesta sisämaan mantereiseen, kuivaan ja kylmätalviseen ilmastoon. Samalla talvi pitenee, mutta kesät lämpenevät. Lauhkealla vyöhykkeellä vallitsee havumetsäilmasto ja aro- tai aavikkoilmasto. Havumetsäilmasto on alueilla, joilla on talvella pysyvä lumipeite. Etelämpänä on lehtimetsäilmasto, jossa sataa melko runsaasti kaikkina vuodenaikoina ja talvet ovat leutoja. Aron ilmastoa on lauhkean vyöhykkeen kuivimmissa osissa aavikkoalueiden ympärillä. Puut eivät arolla enää menesty, mutta sademäärä on suurempi kuin aavikoilla.

Kylmässä vyöhykkeessä lämpötilat ovat alhaisia koko vuoden. Ainoastaan kylmän vyöhykkeen eteläosissa niukka tundrakasvillisuus voi selvitä hengissä. Kylmällä vyöhykkeellä sademäärä on hyvin pieni. Tällaisia tundrailmaston alueita on mm. Suomen korkeimmilla tuntureilla. Jäätikköilmastoa on valtaosassa Etelämannerta ja Grönlantia.

Lähde: Koulun Maantieto: Lukion 1, Otava, 2000, s. 32-40 & s. 136-157.