De beweging van de zon en de wisseling van dag en nacht vinden niet
altijd op dezelfde manier plaats; zij veranderen met het
jaargetijde.
In den herfst gaat de zon juist in het Oosten op, ongeveer om 6 uur
's morgens, klimt tot ongeveer het midden van den hemel -- halfweg
tusschen den horizon en het toppunt, dat juist boven ons hoofd ligt
-- en gaat om 6 uur in het Westen onder. In den winter is het echter
om 6 uur 's morgens nog pikdonker; eerst over 8 komt de zon op, niet
in het Oosten, maar in het Zuidoosten. In de weinige uren, die zij
tot aan den middag heeft, kan zij wel den korten weg van het
Zuidoosten tot het Zuiden afleggen, maar geen groote hoogte
bereiken; 's middags staat zij in het Zuiden slechts vrij laag boven
den horizon. Spoedig heeft zij 's namiddags onder het dalen den
horizon weer bereikt; vóór vieren gaat zij alweer onder, in het
Zuidwesten, en een lange nacht van 16 uren begint.
Het voorjaar vertoont hetzelfde beeld als de herfst. Nadert dan
echter de zomer, dan ziet men geheel andere verschijnselen. Om de
zon te zien opkomen, moet men vroeg opstaan; om 4 uur verschijnt ze,
nu in het Noordoosten, boven den horizon; om 6 uur staat zij in het
Oosten reeds vrij hoog en 's middags brandt zij in het Zuiden haast
recht boven op ons hoofd. Snel wendt zij zich naar het westen, waar
ze nog vrij hoog staat en wanneer ze schuin dalend in het
Noordwesten eindelijk den horizon bereikt, is het 's avonds 8 uur
geworden. Dan breekt een korte nacht van slechts 8 uren aan; maar
donker wordt het in dezen zomernacht niet. Een helder schemerlicht
beweegt zich van het Noordwesten door het Noorden naar het
Noordoosten, de zon in haar onzichtbaren loop onder den horizon
begeleidend; het toont ons, dat de zon zich ook te middernacht bij
haar grootste diepte _niet zeer diep_ onder den horizon bevindt. Een
goed uur later wordt de schemering al sterker, op de aarde is het
weldra helder licht en spoedig daarna komt de zon alweer op.
Deze met het jaargetij wisselende verschijnselen gaan _geleidelijk
in elkaar over_. Wat wij den herfsttoestand noemen, waarbij de zon
precies in het Oosten op- en precies in het Westen ondergaat, en
waarbij dag en nacht even lang zijn, beide 12 uren, treffen wij
slechts op één bepaalden dag aan, op 21 of 22 September, den dag der
_nachtevening_. Elken volgenden dag gaat de zon eenige minuten later
op en eenige minuten vroeger onder; elken dag verschuiven de
plaatsen, waar zij op- en ondergaat, iets meer naar het Zuiden toe,
terwijl te gelijk de middaghoogte aldoor geringer wordt. In December
worden de veranderingen steeds minder merkbaar, totdat ze op 21
December tot stilstand komen; dan is de middaghoogte van de zon het
geringst; de plaatsen van op- en ondergang zijn het dichtst bij het
Zuiden gekomen; we hebben dan den kortsten dag en den langsten
nacht. Van af dien dag _begint een verandering in omgekeerde
richting_, eerst langzaam en dan steeds sneller. Alle verschijnselen
komen nu in omgekeerde volgorde weer terug. De zon komt steeds
vroeger op en gaat steeds later onder; de plaats van opkomst
verschuift gaandeweg van het Zuidoosten naar het Oosten en eindelijk
naar het Noordoosten, de plaats van ondergang van het Zuidwesten
naar het Westen en het Noordwesten; de middaghoogte van de zon wordt
steeds grooter. Op 21 of 22 Maart valt de _voorjaarsnachtevening_,
waarbij alles juist zoo plaats vindt als op 21 September. Op 21 Juni
komt deze beweging van de zon in het _zomerkeerpunt_ opnieuw tot
stilstand; dan staat de zon 's middags het allerhoogst, dan komt zij
op zijn allervroegst op en gaat op zijn allerlaatst onder, beide zoo
ver mogelijk naar het Noorden; dan is de dag het langst en de nacht
het kortst. Daarna komen de verschijnselen van de vorige maanden
weer in omgekeerde volgorde terug.
Waardoor ontstaat deze wisseling in de verschijnselen? Blijkbaar is
de kring, dien de zon dagelijks om ons heen beschrijft, niet in elk
jaargetijde dezelfde.
De zomerkring heeft zijn hoogste plaats zeer hoog in het Zuiden,
niet zoo heel ver van het toppunt des hemels verwijderd, terwijl
zijn laagste punt in het Noorden maar weinig onder den horizon ligt.
De herfstkring en de lentekring hebben hun hoogste plaats in het
Zuiden heel wat lager, en nog veel lager ligt de winterkring.
[Illustratie]
In het Oosten staan alle kringen even schuin rechts naar boven,
zooals de bovenstaande figuur toont: de zomerkring meer naar het
Noorden en hooger, de winterkring meer naar het Zuiden en lager.
Wanneer men de ligging van den zomer- en den herfstkring opmerkzaam
nagaat -- b.v. door, evenals vroeger, met uitgestrekten arm hun loop
aan den hemel als het ware af te teekenen -- dan ziet men dadelijk,
_dat zij even schuin en overal even ver van elkaar verwijderd zijn_;
en de winterkring ligt, zoover wij hem kunnen zien, weer overal even
ver van den herfstkring af, dieper en zuidelijker.
[Illustratie]
Deze kringen liggen dus alle evenwijdig aan elkaar; ze liggen als de
hoepels om een ton, die schuin in het water drijft: de hoogste zijn
slechts weinig, de laagste bijna geheel onder water gedompeld. Op
dezelfde manier als deze hoepels liggen de dagelijksche zonnekringen
voor verschillende jaargetijden. De zomerkring ligt hoog en ver naar
het Noorden toe; het onderste gedeelte, dat de horizon van hem
afsnijdt en dat dus onzichtbaar blijft, is slechts klein, niet meer
dan een derde part van het geheel en daarom blijft de zon 's zomers
16 uur lang schijnen. De herfstkring en de lentekring liggen minder
hoog en meer naar het Zuiden toe; zij worden door den horizon in
twee gelijke helften gesneden; daarom zijn dag en nacht dan even
lang. De winterkring ligt nog lager en Zuidelijker; slechts een
klein zichtbaar deel, niet meer dan een derde, steekt boven den
horizon uit, terwijl de heele rest, waarvoor de zon 16 uren van den
winternacht noodig heeft, onzichtbaar blijft.
De kring, dien de zon op den een of anderen dag van het jaar
doorloopt, ligt nu ergens tusschen dezen zomer- en dezen winterkring
en verplaatst zich een weinig van dag tot dag.
[Illustratie: Zomer- en winterkring van de zon.]
Hier hebben wij dus de wisselende verschijnselen van de zon tot een
zeer eenvoudigen oorsprong teruggebracht: _de dagelijksche
zonnekring schuift in den loop van het jaar langzaam heen en weer,
naar het Noorden omhoog, naar het Zuiden omlaag, terwijl hij daarbij
steeds even schuin blijft_; den 21sten Juni komt hij in zijn
hoogsten en noordelijksten, den 21sten December in zijn laagsten,
zuidelijksten stand, terwijl hij in Maart en September een
middenstand inneemt.
Dit eenvoudige heen en weer schuiven van den zonnekring tusschen een
hoogste en een laagste ligging is de oorzaak van alle verschillen,
van den geheelen rijkdom aan afwisselende verschijnselen, die ons de
jaargetijden toonen. De zon is de bron van alle warmte, van al het
licht, van al het leven der levende wezens. De regelmatige wisseling
van het ontspruiten in de lente, de bloeiende volheid van den zomer,
het rijpen in den herfst en de kale, levenlooze dorheid in den
winter is enkel en alleen een gevolg van de wisseling van warmte en
kou. En deze wisseling wordt geheel en al door de beweging van den
zonnekring bepaald.
Drie omstandigheden zijn het, die te zamen bewerken, dat het 's
zomers heet en 's winters koud is: _de meerdere of mindere
schuinschheid der zonnestralen, hun verzwakking door de aardsche
dampen en de lengte van den dag_. In den winter staat de zon den
geheelen dag zeer laag; haar stralen strijken vrij vlak over de
aardoppervlakte, treffen haar dus zeer schuin en kunnen haar maar
weinig verwarmen; bovendien worden ze nog sterk door de dampen van
den horizon verzwakt. In den langen nacht verliest de aarde veel
warmte, die zij naar buiten uitstraalt, vooral bij onbewolkten
hemel; gedurende den korten dag kan de zon haar maar weinig warmte
teruggeven en spoedig gaat dat beetje weer in den nacht verloren.
Hoe geheel anders is het in den zomer! De zon stijgt snel boven de
aardsche dampen uit en staat den ganschen dag hoog aan den hemel;
daar hare stralen bijna loodrecht op de aarde vallen, wordt deze
sterk verhit. Den geheelen langen dag straalt deze zonnegloed; de
afkoeling door de nachtelijke uitstraling duurt slechts kort en
spoedig begint de zon opnieuw aarde en lucht te verhitten, Hetzelfde
geldt voor de landen en zeeën om ons heen; dus zijn ook de winden,
die vandaar naar ons toe waaien, in den zomer warmer en in den
winter kouder.
Zoo laat zich de temperatuur wisseling in den loop van het jaar
verklaren uit den gezamelijken invloed van de hoogte van de zon --
die op tweeërlei wijze werkt -- en de lengte van den dag. Deze
vinden echter allebei hun oorzaak in de verschuiving van den
zonnekring. Omdat de zonnekring schuin op en neer schuift en daarbij
steeds dezelfde helling behoudt, daarom moeten de wisselingen van
zonshoogte en van lengte van den dag noodzakelijk hand aan hand
gaan: hoe hooger de zon 's middags staat, des te langer is meteen de
dag en des te grooter is de warmte.
Het is nu ook gemakkelijk te begrijpen, waarom in den zomer de
grootste hitte en in den winter de grootste kou _later_ vallen dan
de tijden, waarop de zomerkring zijn hoogsten en zijn laagsten stand
bereikte; evenzoo, waarom het overdag niet 's middags het warmst is,
maar eerst om 2 uur 's namiddags. Wij hebben hier namelijk met twee
verschillende werkingen te doen: de verwarming door de straling van
de zon en de afkoeling door de uitstraling van de aarde. Door elkaar
genomen moeten zij even groot zijn, want de aarde geeft alle warmte
weer af, die de zon haar toezendt: anders moest ze immers steeds
heeter worden. Zoolang tijdelijk de zonnestraling grooter is, moet
de aarde warmer worden: wordt daarna het verlies grooter, dan daalt
de temperatuur. 's Middags om 12 uur is de zonnestraling het grootst
en omdat zij dan ook verder nog eenigen tijd het verlies overtreft,
wordt de aarde voortdurend warmer. Eerst wanneer de uitstraling
daardoor nog grooter wordt, terwijl tegelijk de kracht der
zonnestraling afneemt, komt in den loop van den namiddag een
oogenblik, dat zij juist even groot zijn. Dat is de tijd van de
grootste hitte; eerst daarna begint het weer koeler te worden.
Gedurende den ganschen nacht straalt de aarde warmte uit, zonder
iets van de zon te krijgen; zij wordt dus steeds kouder en kort voor
zonsopkomst is het 't koudste oogenblik van het etmaal.
Op dezelfde manier gaat het nu bij de wisseling der jaargetijden.
Wanneer de zon den 21sten Juni haar hoogsten stand bereikt heeft,
gaat zij toch nog voort de aarde in den loop van elken dag meer te
verhitten dan deze in den nacht kan afkoelen; gemiddeld wordt het
dus nog warmer. Dat houdt eerst op, wanneer in Juli de nachten al
wat langer beginnen te worden. Evenzoo wordt de winter na 21
December nog steeds kouder, zoolang de verwarming door de zon te
gering blijft om het verlies in de lange nachten te dekken. Zoo komt
het, dat wij door elkaar genomen de grootste koude in het midden van
Januari, de grootste hitte in het midden van Juli hebben, en dat
tusschen deze keerpunten de gemiddelde temperatuur in den loop van
het jaar vrijwel regelmatig op en neer gaat.