Astronomische winter vandaag van start: kortste dag van het jaar

De seizoenen en het verschil in daglengte gedurende het jaar worden veroorzaakt door de stand van de as van de aarde. De as van de aarde staat namelijk niet loodrecht op de zon, maar maakt een hoek. Nu de winter begint, staat het noordelijk halfrond van de zon af. In de zomer staat het noordelijk halfrond juist naar de zon toe gericht. Als gevolg hiervan zijn de dagen nu korter en is de stralingsintensiteit lager, waardoor het noordelijk halfrond in de winter kouder is. Op het zuidelijk halfrond is dit precies andersom, waardoor daar de zomer begint als op het noordelijk halfrond de winter begint en vice versa. Het keerpunt is op 20 maart 2021, wanneer de astronomische lente begint. De zon staat dan recht boven de evenaar.

Poolnacht en middernachtzon

De hoek die de aarde maakt ten opzichte van de zon heeft nog een andere bijkomstigheid, namelijk dat er gebieden zijn die in de zomer 24 uur per dag zonlicht ontvangen en in de winter 24 uur per dag donker zijn. Dit geldt voor de gebieden binnen de poolcirkel. De poolcirkel is een denkbeeldige lijn rond de aarde op 66,5° noorder- en zuiderbreedte. Hierboven is er in de winter dus tenminste enkele dagen sprake van de zogenaamde poolnacht, een periode dat de zon niet meer opkomt. In de zomer is er boven deze lijn sprake van de middernachtzon, een periode waarop de zon de gehele dag (24 uur) boven de horizon staat. Hoe hoger de breedtegraad, des te langer die periode van poolnacht en middernachtzon duren. Zo bevindt de zon zich in Kiruna (Zweden, 67,9° noorderbreedte) van 11 tot en met 31 december onder de horizon. Op Spitsbergen, 78° noorderbreedte, 'verdwijnt' de zon van maar liefst 26 oktober tot 15 februari.

Verschil in daglichtlengte, van een paar minuten tot 24 uur

Waar wij Nederlanders in de herfst vaak klagen over het korter worden van de dagen, daar gaat dat korter worden van de dagen verder naar het noorden dus nog veel sneller. Het verschil in daglichtlengte tussen de langste en kortste dag is in het verre noorden namelijk 24 uur: van pooldag naar poolnacht. Rond de evenaar zien we het andere uiterste: daar is het verschil tussen de langste dag en de kortste dag maar een paar minuten. Neem bijvoorbeeld Singapore, een stad die dicht bij de evenaar ligt: het verschil tussen de langste en kortste dag is hier maar 9 minuten.

Ook binnen Nederland flinke verschillen

Ook in Nederland zijn de verschillen in daglichtlengte significant en wellicht groter dan je zou denken. Morgen, op de kortste dag, komt de zon op bijvoorbeeld Schiermonnikoog, één van de noordelijkste plekken van Nederland, op om 8:48. De zon gaat daar onder om 16:17; een daglengte van 7 uur en 28 minuten. In Maastricht, een van de zuidelijkere plekken van Nederland, op een afstand van zo'n 295 kilometer, komt de zon op om 8:36 en gaat deze onder om 16:33. De daglichtperiode duurt daar dus 28 minuten langer. Overigens gaat de zon al wat later onder dan de afgelopen dagen.

In de zomer zijn de dagen juist langer op Schiermonnikoog met op 21 juni een daglichtperiode van 17 uur en 2 minuten. In Maastricht duurt de daglichtperiode dan 'slechts' van 5:23 uur tot 21:54 uur, oftewel 16 uur en 31 minuten.

Afstand aarde - zon niet altijd hetzelfde

Opvallend is dat de aarde in januari, middenin de winter, ongeveer 5 miljoen kilometer dichter bij de zon staat dan in de zomer. Daardoor is de totale hoeveelheid straling die de aarde bereikt dan hoger. Desondanks is het dan bij ons winter, omdat de seizoenen, ,zoals eerder in dit artikel uitgelegd, afhangen van de hoek die de aarde maakt met de zon, en niet van de afstand tussen de aarde en de zon. Wel betekent dit dat de stralingsverschillen tussen de zomer en winter op het zuidelijk halfrond groter zijn dan op het noordelijk halfrond: in de zomer op het zuidelijk halfrond staat het zuidelijk halfrond richting de zon gericht én staat de aarde dichter bij de zon, terwijl in de winter op het zuidelijk halfrond het zuidelijk halfrond van de aarde af gericht staat én de afstand tussen de zon en de aarde groter is.

Hierdoor zou je kunnen verwachten dat op het zuidelijk halfrond de zomers relatief gezien warmer zijn en de winters relatief gezien kouder, maar dit is niet het geval. Op het zuidelijk halfrond bestaat het oppervlak namelijk grotendeels uit oceanen. Water koelt langzamer af dan landoppervlak en warmt ook langzamer op. Daarom heeft water een temperend effect op de temperatuur en is er op het zuidelijk halfrond dus weinig te merken van de 'versterkende' effect van de afstand tussen de zon en aarde.