עונות השנה: למה יש קיץ וחורף

• כיתה ח’
• היקום
• 6 דקות קריאה

למה בקיץ חם ובחורף קר, אם השמש תמיד אותה שמש? ההסבר הוא ציר נטוי, ולא המרחק מהשמש. עם טבלה של ארבע נקודות המפנה בשנה ותרגיל על גובה השמש בצהריים.

התשובה בקצרה

עונות השנה נוצרות כי ציר כדור הארץ נטוי:

1. ציר נטוי: הציר של כדור הארץ נטוי בכ־23.4 מעלות, ונשאר מכוון לאותו כיוון בחלל לאורך כל השנה.
2. קיץ: כשהחצי שלנו נוטה לכיוון השמש, השמש עולה גבוה בשמיים, הקרניים מרוכזות על שטח קטן, והיום ארוך. לכן חם.
3. לא המרחק: כדור הארץ הכי קרוב לשמש בתחילת ינואר, באמצע החורף שלנו.

למי זה מיועד: לתלמידי חטיבת ביניים, ולכל מי שתמיד חשב שבקיץ אנחנו פשוט קרובים יותר לשמש. המסלול של כדור הארץ סביב השמש מוסבר בעמוד מערכת השמש, ואיך החום של השמש מגיע אלינו בעמוד מעבר חום.

למה יש עונות

כדור הארץ מסתובב סביב הציר שלו פעם ביממה, ומקיף את השמש פעם בשנה. הציר הזה לא עומד ישר ביחס למסלול, אלא נטוי בכ־23.4 מעלות. והכי חשוב: הוא נשאר מכוון לאותו כיוון בחלל כל השנה, כמו סביבון שנוטה הצידה ולא משנה את הנטייה שלו.

התוצאה: בחצי אחד של המסלול, חצי הכדור הצפוני, שבו נמצאת ישראל, נוטה לכיוון השמש. בחצי השני של המסלול הוא נוטה הרחק ממנה. כשהצפון נוטה לשמש, אצלנו קיץ. כשהוא נוטה הרחק ממנה, אצלנו חורף. בחצי הכדור הדרומי זה בדיוק הפוך: כשאצלנו קיץ, באוסטרליה חורף.

זווית הקרניים ואורך היום

למה זה משנה לאיזה כיוון הציר נוטה? יש שתי סיבות, והן פועלות יחד:

1. זווית הקרניים. בקיץ השמש עולה גבוה בשמיים, והקרניים פוגעות בקרקע כמעט ישר. אותה כמות אור נופלת על שטח קטן, וכל מטר רבוע מקבל הרבה אנרגיה. בחורף השמש נמוכה, הקרניים פוגעות באלכסון, ואותה כמות אור נמרחת על שטח גדול יותר. כל מטר רבוע מקבל פחות אנרגיה, ולכן מתחמם פחות.

2. אורך היום. בקיץ השמש נמצאת בשמיים יותר שעות, ויש לה יותר זמן לחמם. בישראל, ביום הארוך בשנה יש כ־14 שעות של אור, וביום הקצר בשנה כ־10 שעות בלבד.

אפשר לחשב כמה גבוה השמש עולה בצהריים, בכל מקום בחצי הכדור הצפוני שנמצא צפונית לקו הרוחב 23.4, כמו ישראל:

ארבע נקודות המפנה בשנה

לאורך השנה יש ארבעה ימים מיוחדים, שמסמנים את המעבר בין העונות. התאריכים זזים ביום או יומיים משנה לשנה.

היום	תאריך בערך	מה קורה בחצי הכדור הצפוני
נקודת השוויון של האביב	20 במרץ	היום והלילה כמעט שווים באורכם
היפוך הקיץ	21 ביוני	היום הארוך בשנה, והשמש הכי גבוהה בצהריים
נקודת השוויון של הסתיו	22 או 23 בספטמבר	שוב היום והלילה כמעט שווים
היפוך החורף	21 או 22 בדצמבר	היום הקצר בשנה, והשמש הכי נמוכה בצהריים

שימו לב שהיום הארוך בשנה הוא לא היום החם בשנה. הים והקרקע ממשיכים להתחמם עוד שבועות אחריו, ולכן יולי ואוגוסט חמים יותר מיוני.

תרגיל פתור

הנתונים: תל אביב נמצאת בקו רוחב של כ־32 מעלות צפון. הנטייה של ציר כדור הארץ כ־23.4 מעלות.
השאלה: לאיזה גובה עולה השמש בצהריים בתל אביב ביום הארוך בשנה, ביום הקצר בשנה, ובנקודות השוויון?

1. ביום הארוך בשנה, בסוף יוני: h = 90° − 32° + 23.4° = 81.4°
2. ביום הקצר בשנה, בסוף דצמבר: h = 90° − 32° − 23.4° = 34.6°
3. בנקודות השוויון, במרץ ובספטמבר: h = 90° − 32° = 58°

התשובה: בקיץ השמש כמעט מעל הראש, רק כ־9 מעלות מהאנך. בחורף היא עולה רק לכ־35 מעלות מעל האופק, והקרניים פוגעות באלכסון חזק. זה ההבדל שיוצר את הקיץ והחורף. 81.4° · 34.6° · 58°

איפה רואים את זה בחיים

• הצל בצהריים

  בצהרי יולי הצל שלכם קצר מאוד, כי השמש כמעט מעל הראש. בצהרי דצמבר הוא ארוך הרבה יותר, כי השמש נמוכה.

• חג המולד בקיץ

  באוסטרליה ובארגנטינה, שנמצאות בחצי הכדור הדרומי, דצמבר הוא אמצע הקיץ, ויולי הוא אמצע החורף.

• יום ולילה בקטבים

  קרוב לקוטב הצפוני השמש לא שוקעת בכלל במשך שבועות בקיץ, ובחורף היא לא עולה. זו הנטייה של הציר במצב הקיצוני שלה.

שאלות נפוצות

מה גורם לעונות השנה?

הנטייה של ציר כדור הארץ, כ־23.4 מעלות. בגלל הנטייה, בחלק מהשנה החצי שלנו פונה יותר לשמש: השמש עולה גבוה, הקרניים מרוכזות והיום ארוך, וזה הקיץ. בחלק השני של השנה הכול הפוך, וזה החורף.

מה ההבדל בין היפוך לנקודת שוויון?

ביום ההיפוך הנטייה של הציר ביחס לשמש היא הכי גדולה, ולכן זה היום הארוך בשנה או הקצר בשנה. בנקודת השוויון הציר לא נוטה לא לכיוון השמש ולא הרחק ממנה, והיום והלילה כמעט שווים בכל העולם.

למה בקו המשווה אין קיץ וחורף?

ליד קו המשווה השמש עולה גבוה בשמיים כל השנה, ואורך היום כמעט לא משתנה. לכן ההבדלים בטמפרטורה בין חודשי השנה קטנים, ובמקום קיץ וחורף מדברים שם בעיקר על עונה גשומה ועונה יבשה.

האם הנטייה של הציר משתנה?

במשך השנה היא לא משתנה, וזה בדיוק מה שיוצר את העונות. לאורך אלפי שנים היא משתנה מעט, אבל זה לא משפיע על מה שאנחנו מרגישים בחיים שלנו.

רוצים להבין את היקום עד הסוף?

הפרקים הראשונים בקורס הפיזיקה לכיתה ח’ עוסקים ביקום: תחילת הזמן ומרחקים ביקום. לכל נושא יש שיעור וידאו, ולכל תרגיל בחוברת יש סרטון פתרון מלא. משלמים פעם אחת, והגישה ללא הגבלת זמן.

לקורס כיתה ח’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ח’, להורדה