Waarom de aarde midden in de noordelijke winter het dichtst bij de zon staat

Begin januari staat de aarde het dichtst bij de zon. Dat punt in de baan heet het perihelium, en het valt voor iedereen op het noordelijk halfrond midden in de winter. Begin juli, in het aphelium, staat de aarde het verst weg, terwijl het in Europa, Noord-Amerika en bijna heel Azië zomer is.

De afstand kan dus niet de reden zijn dat de zomer warm is. De seizoenen komen door de scheve stand van de aardas, ongeveer 23,44 graden. De wisselende afstand heeft maar een klein effect, en dat merk je vooral op het zuidelijk halfrond.

Een veelvoorkomend misverstand

Het voelt logisch: wie dichter bij het vuur staat, krijgt het warmer. Veel mensen verklaren de seizoenen op dezelfde manier. In de documentaire *A Private Universe* uit 1987, opgenomen bij een diploma-uitreiking op Harvard, gaven de meeste afgestudeerden en docenten die naar de seizoenen werden gevraagd een of andere versie van de afstandsverklaring.

Twee eenvoudige feiten weerleggen haar. Ten eerste klopt de timing niet voor het noorden, zoals je hierboven zag. Ten tweede hebben de twee halfronden op hetzelfde moment tegenovergestelde seizoenen. Als het in Nederland zomer is, is het in Argentinië winter, terwijl beide landen even ver van de zon staan.

Hoe klein het verschil in afstand is

De baan van de aarde is een ellips, maar net. In het perihelium staat de aarde ongeveer 147,1 miljoen kilometer van de zon, in het aphelium ongeveer 152,1 miljoen kilometer. Dat is een verschil van iets meer dan 3%.

Omdat zonlicht zich met de afstand uitspreidt, valt er in januari aan de bovenkant van de dampkring ongeveer 7% meer zonlicht in dan in juli. De data, tijden en getallen staan in onze gids over perihelium en aphelium.

7% is niet niks. Maar op één plek verandert de scheve aardas het licht dat de grond bereikt veel sterker.

Wat de scheve stand doet

Terwijl de aarde rond de zon draait, blijft haar as in dezelfde richting in de ruimte wijzen. In juni helt het noordelijk halfrond naar de zon toe, in december ervan af. Op het zuidelijk halfrond is het andersom.

Die helling verandert ten eerste hoe hoog de zon klimt. Staat de zon hoog, dan valt haar licht bijna loodrecht op de grond en is het geconcentreerd op een klein oppervlak. Staat ze laag, dan verspreidt dezelfde bundel zich over een veel groter oppervlak, zoals een zaklamp die je schuin houdt. Laag invallend licht moet ook door meer lucht voordat het bij je aankomt.

Ze verandert ook hoe lang de dag duurt. In de zomer staat de zon veel meer uren boven de horizon, dus de grond heeft meer tijd om op te warmen en een kortere nacht om af te koelen.

De tabel vergelijkt Rome en Sydney op de twee zonnewendes. De laatste kolom geeft aan hoeveel zonlicht er op een hele dag op een vierkante meter vlakke grond valt, gemeten boven de dampkring, zodat wolken en nevel niet meetellen.

In juni staat Rome ongeveer 3% verder van de zon dan in december en krijgt het toch meer dan drie keer zoveel zonlicht per dag. Dat is het effect van de scheve aardas. Sydney laat hetzelfde patroon zien, zes maanden verschoven.

Gezien vanuit de ruimte

De NASA-ruimtesonde DSCOVR fotografeert de hele verlichte kant van de aarde vanaf zo'n 1,5 miljoen kilometer afstand. Vergelijk je de beelden uit juni en december, dan zie je de scheve stand met eigen ogen. Rond de junizonnewende ligt het noordpoolgebied in vol zonlicht en is Antarctica niet te zien. In december is het andersom.

NASA EPIC Team · 2024-06-20 / 2024-12-21

Maakt de afstand dan helemaal niets uit?

Een beetje. Het zuidelijk halfrond heeft zomer rond het perihelium, dus het zomerlicht is daar iets sterker dan in het noorden. In Nieuw-Zeeland bijvoorbeeld zorgt de nabijere zon voor ongeveer 7% meer uv-straling in de zomer dan op noordelijke plekken op dezelfde breedte. Schonere lucht en minder ozon in de zomer doen daar nog een schepje bovenop.

Toch zijn zomers in het zuiden over het geheel niet heter. Eén reden is dat de aarde sneller beweegt als ze dicht bij de zon staat. De warme helft van het jaar op het zuidelijk halfrond, van de septembernachtevening tot de maartnachtevening, duurt ongeveer 179 dagen. Die van het noorden duurt ongeveer 186 dagen. Over elk half jaar heft de kortere tijd dicht bij de zon het sterkere licht precies op, en beide halfronden krijgen in totaal evenveel.

De andere reden is dat het zuidelijk halfrond grotendeels uit oceaan bestaat. Water warmt langzaam op en koelt langzaam af, waardoor zuidelijke zomers mild blijven. De grote landmassa's in het noorden warmen in juli juist snel op. Daarom is de aarde als geheel in juli, in het aphelium, een paar graden warmer dan in januari.

Het blijft niet altijd zo

Dat het perihelium in januari valt, is toeval van onze tijd. De richting van de aardas tolt langzaam en de baan zelf draait ook, zodat de datum van het perihelium door de kalender schuift. Rond het jaar 1250 viel het dicht bij de decemberzonnewende. Over ongeveer 10.000 jaar valt het in de noordelijke zomer, en dan staat het noorden in juni het dichtst bij de zon.

Ook dan bepaalt de scheve aardas welke maanden zomer zijn. De afstand maakt de zomers in het noorden dan alleen iets krachtiger en die in het zuiden iets zwakker.

Bronnen en verwante gidsen

• Het US Naval Observatory publiceert de data van perihelium, aphelium, equinoxen en zonnewendes (Engelstalig).
• NASA Space Place legt uit hoe de seizoenen ontstaan (Engelstalig).
• Het EPIC-beeldarchief van NASA bevat dagelijkse foto's van de hele aarde, gemaakt door DSCOVR.
• Het Nieuw-Zeelandse instituut NIWA legt uit waarom de uv-straling in Nieuw-Zeeland zo hoog is (Engelstalig), inclusief het effect van de nabijere zon.
• Het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics geeft achtergrond bij *A Private Universe* (Engelstalig).
• Verwante SolarWatch-gidsen: perihelium en aphelium en hoeveel daglicht je elke dag wint.

Bekijk het in SolarWatch

De tegel Seizoenen (Engelstalig) laat zien wanneer de volgende equinox en zonnewende vallen. De tegel Daglicht (Engelstalig) toont hoe lang de zon vandaag op jouw plek boven de horizon staat, en het Jaaroverzicht (Engelstalig) laat zien hoe zonsopkomst, zonsondergang en daglengte door het jaar heen veranderen. Die lijnen volgen de scheve stand van de aardas. De afstand tot de zon is er nauwelijks in terug te zien.