Årstider och jordaxeln

Fysik åk 4–6

Jordaxeln är inte rakt upp och ned. Den lutar ungefär 23,5 grader. Den lutningen är orsaken till årstiderna, inte avståndet till solen. Avståndet mellan jorden och solen ändras bara med några få procent under året, alldeles för lite för att förklara skillnaden mellan sommar och vinter. Jorden är till och med något närmare solen i januari än i juli, mitt i vintern på norra halvklotet.

När norra halvklotet lutar mot solen blir det sommar där. Solen står högt på himlen, och solstrålarna träffar marken mer rakt uppifrån. Då sprids samma mängd solljus ut över en mindre yta, och varje del av marken får mer värme. Dagarna blir också långa. Omkring 21 juni är dagen som längst på norra halvklotet. Det kallas sommarsolstånd.

Ett halvår senare lutar norra halvklotet bort från solen i stället. Solen står lågt på himlen, och solstrålarna träffar marken snett. Då sprids samma mängd solljus ut över en större yta, och varje del av marken får mindre värme. Dagarna blir korta. Omkring 21 december är dagen som kortast på norra halvklotet. Det kallas vintersolstånd. Mellan sommar och vinter kommer vår och höst, då solens höjd och dagens längd ligger ungefär mitt emellan ytterlägena. Vid vårdagjämningen i mars och höstdagjämningen i september är dag och natt nästan exakt lika långa över hela jorden.

Södra halvklotet har årstiderna tvärtom. När det är sommar i Sverige är det vinter i Australien, och tvärtom. Det beror på att de två halvkloten alltid lutar åt olika håll mot solen. Långt norrut, till exempel i Kiruna, blir det midnattssol under några veckor på sommaren: solen går inte ner på natten. På vintern finns det i stället några veckor då solen inte går upp alls, och mitt på dagen blir det bara skymningsljus.

Det här lär du dig

Förklara att årstiderna beror på jordaxelns lutning, inte avståndet till solen
Beskriva hur solens höjd och dagens längd skiljer sig mellan sommar och vinter
Förklara varför norra och södra halvklotet har motsatta årstider
Beskriva vad midnattssol är och var det förekommer

Begrepp att kunna

Jordaxeln: Den tänkta linjen som jorden snurrar runt, från nordpolen till sydpolen. Jämfört med att stå rakt upp mot jordens bana runt solen lutar den ungefär 23,5 grader.
Solhöjd: Hur högt solen står på himlen vid en given tidpunkt. Hög solhöjd ger mer direkt solljus och mer värme än låg solhöjd.
Dagslängd: Tiden från soluppgång till solnedgång. Dagslängden är längst vid sommarsolståndet och kortast vid vintersolståndet.
Sommarsolstånd: Dagen, omkring 21 juni på norra halvklotet, då solen står högst och dagen är längst på året.
Vintersolstånd: Dagen, omkring 21 december på norra halvklotet, då solen står lägst och dagen är kortast på året.
Midnattssol: Fenomenet att solen inte går ner alls under natten. Det inträffar norr om polcirkeln runt sommarsolståndet, under en längre period ju längre norrut man kommer.

Vanliga svårigheter

Tror att avståndet till solen styr årstiderna

Många elever tror att det är sommar när jorden är som närmast solen. I verkligheten är jorden något närmare solen i januari, mitt i vintern på norra halvklotet. Skillnaden i avstånd under året är bara några procent, för liten för att förklara värmeskillnaden mellan sommar och vinter.

Tänker att solstrålarna värmer lika mycket oavsett vinkel

Eleven ritar ofta solstrålar som träffar marken likadant året runt. I själva verket sprids samma mängd solljus ut över en större yta när solen står lågt, så varje liten bit mark får mindre värme. Det är därför en låg vintersol värmer sämre än en hög sommarsol.

Glömmer att årstiderna är omvända på södra halvklotet

Många antar att hela jorden har samma årstid samtidigt. När norra halvklotet lutar mot solen lutar södra halvklotet bort, och tvärtom ett halvår senare. Därför har Sverige vinter samtidigt som Australien har sommar.

Vanliga missuppfattningar

Årstiderna beror på avståndet till solen. Eleven tror att det är sommar när jorden är närmast solen. Årstiderna beror på jordaxelns lutning, som ändrar solhöjd och dagslängd.

I verkligheten

I Kiruna är himlen ljus hela natten en period på sommaren, men en period på vintern går solen inte upp alls.

Kiruna ligger norr om polcirkeln. Där gör jordaxelns lutning att platsen ligger kvar på jordens solbelysta sida hela dygnet en del av sommaren, och på den mörka sidan hela dygnet en del av vintern. Det ger midnattssol respektive polarnatt.

Skuggan av en flaggstång vid lunchtid är mycket kortare en dag i juli än en dag i januari.

I juli står solen högt på himlen, så skuggan blir kort. I januari står solen lågt, så skuggan blir lång. Skuggans längd vid samma klockslag visar direkt hur solhöjden ändras med årstiden.

Tips

Testa med en jordglob och en lampa. Luta globen ungefär som den riktiga jordaxeln och flytta den runt lampan i en cirkel, men låt axeln hela tiden peka åt samma håll i rummet. Se efter när den del där du bor pekar mot lampan och när den pekar bort.
Mät skuggan av samma stolpe eller flaggstång vid samma klockslag en gång i månaden under ett år. Skuggans längd visar hur solhöjden ändras, utan att du behöver mäta vinklar.
Skriv upp tiden för soluppgång och solnedgång en gång i veckan under ett helt år. Räkna ut dagslängden varje gång, så ser du mönstret växa och krympa genom årstiderna.

Testa dig själv

1. Jorden är faktiskt som närmast solen i januari. Varför är det då vinter i Sverige just då?

Avståndet till solen spelar nästan ingen roll för årstiderna, eftersom det bara ändras med några procent under året. Det som avgör är att norra halvklotet i januari lutar bort från solen. Solen står då lågt på himlen och dagarna är korta, vilket ger mindre värme oavsett avståndet.

2. Vad är skillnaden mellan sommarsolstånd och vintersolstånd?

Vid sommarsolståndet, omkring 21 juni på norra halvklotet, står solen som högst och dagen är som längst på året. Vid vintersolståndet, omkring 21 december, står solen som lägst och dagen är som kortast. Mellan de två dagarna ändras solhöjd och dagslängd gradvis.

3. Det är sommar i Sverige. Vilken årstid är det samtidigt i Australien, och varför?

Det är vinter i Australien samtidigt. Australien ligger på södra halvklotet, som lutar bort från solen just när norra halvklotet lutar mot solen. Ett halvår senare är förhållandet omvänt, och då har Australien sommar medan Sverige har vinter.

Ur kursplanen

Fysik åk 4–6 · Fysiken i naturen och samhället
Hur dag, natt, årstider och år kan förklaras utifrån rörelser hos solsystemets himlakroppar.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Solsystemet och planeterna

Fler ämnen: Fysik åk 4–6