Ursprunglig fråga:
Jag kunde inte svara på en fråga från elev om längden på årstiderna. Eftersom jordens bana runt solen är svagt elliptisk borde hastigheten följa keplers lagar. Jorden borde därvid susa på snabbare när den är närmare solen och då tillryggalägga en större bit av varvet på samma tid jämfört med när jorden är längre bort från solen. Då borde också årstiderna vara olika långa. Är årstiderna olika långa till följd av den svagt eliptiska banan runt solen? Om ja, hur mycket skiljer det?

Jag noterade också att det är 178 dagar från höstdagjämning till vårdagjämning medan det är 187 dagar mellan vårdagjämning och höstdagjämning. Kan man då påstå att sommaren är längre än vintern? Det skulle resultera i ett omvänt förhållande på södra halvklotet.
/Per W, Göteborg

Svar:
Årstider är inte väldefinierat eftersom de definieras av temperaturer och därmed varierande väder. För din fråga är det bättre att tala om sommar- och vinterhalvår. Dessa definieras som skillnaden mellan vår- och höstdagjämningar, det vill säga de tidpunkter när solen passerar himmelsekvatorn.

I artikeln Equinox finns en tabell med tidpunkter för vår- och höstdagjämningar.

Sommarhalvåret 2011 är från 20/3 kl. 23:21 till 23/9 kl. 09:04 dvs 186 dagar och 10 timmar.

Vinterhalvåret 2011-12 är från 23/9 kl. 09:04 till 20/3 kl. 05:14 dvs 178 dagar och 20 timmar.

(Länk 1 innehåller en kalkylator för tidsintervall.)

Låt oss först kontrollera att intervallen är korrekta: 178d 20t + 186d 10t = 364d 30t = 365d 6t = 365.25

vilket stämmer bra med årets längd (en skottdag vart fjärde år).

Efter att ha etablerat sommar- och vinterhalvårets längd, tillbaka till frågan. Sommarhalvåret är alltså ungefär 7 dygn längre än vinterhalvåret.

Det beror på att jorden är närmast solen den 3 januari (nära vintersolståndet den 21 december) och längst ifrån den 4 juli (Earth#Axial_tilt_and_seasons ).

Jorden rör sig alltså lite snabbare i sin bana i januari än i juli. Medelhastigheten över halvåret blir då större under vinterhalvåret, varför detta blir kortare.

Den bakomliggande orsaken är Keplers andra lag (se fråga 12644 ) som innebär att en planet rör sig snabbare när den är nära solen än när den är längre ifrån. Med ett modernt synsätt beror detta på att den potentiella energin är lägre när avståndet är litet varför rörelseenergin blir större.

Om jorden är närmast solen i januari, borde vi då inte få mildare vintrar och svalare somrar på norra halvklotet än på södra? Eftersom halvkloten är så olika (södra är nästan uteslutande hav, norra har flera stora kontinenter) är det inte meningsfullt att jämföra somrar/vintrar på de två halvkloten.

I fråga 830 diskuteras orsaken till istiderna. Det är alltså till en del den varierande excenticiteten (avlångheten) hos jordens bana som orsakar istiderna.

/*fa2012_1
/Peter E

Nyckelord: dagjämning [6]; Keplers lagar [14];

1 http://datedifference.com/