تب داغ فوتبال و هوای سرد جام جهانی

شاید می‌دانید که مدار زمین به گرد خورشید بیضی است، یعنی زمین در مسیر حرکتش به دور خورشید، گاهی به آن نزدیک می‌شود و گاهی هم از آن دور می‌شود. ما براساس آنچه که تجارب روزمره‌مان به ما یاد داده، تصور می‌کنیم که وقتی به خورشید نزدیک‌تریم، تابستان رخ می‌دهد و هنگامی که از خورشید دور می‌شویم، زمستان فرا می‌رسد.

با این وصف به نظرمان طبیعی است که بپنداریم وقتی تابستان است، همه زمین گرم می‌شود و وقتی زمستان است، همه زمین سرد می‌شود. (با همین تصور است که تقریبا همه‌ساله مجری اخبار با چهره‌ای شگفت‌زده درست در نیمه تابستان و ماه مرداد، خبر از بارش برفی سنگین در آرژانتین یا استرالیا می‌دهد) اما هر دوی این تصورات اشتباه هستند و می‌توان آنها را موضوعی افسانه‌ای در نظر گرفت. مثلا این اصلا درست نیست که زمین در تابستان به خورشید نزدیک‌تر است. برعکس، زمین تابستان‌ها از خورشید دور می‌شود و در زمستان‌ها به خورشید نزدیک‌تر می‌شود.

البته جالب است بدانید که این دوری و نزدیکی چندان هم زیاد نیست و تقریبا اهمیت ویژه‌ای ندارد. کمترین و بیشترین فاصله زمین و خورشید کلا 4.999.942 کیلومتر اختلاف دارد. (این یعنی فقط 03‌/‌0 درصد کل فاصله زمین تا خورشید) پس دلیل گرما و سرمای تابستان و زمستان چه چیزی می‌تواند باشد؟ پاسخ این پرسش بظاهر ساده در کج بودن محور زمین است.

زمین با محوری که نسبت به صفحه مداری‌اش 5‌/‌23 درجه کج است، دور خورشید می‌چرخد؛ بنابراین تابش نور خورشید هم بر بیشتر بخش‌های زمین مایل است. شاید ندانید که میزان انرژی‌ای که خورشید به یک سطح (مثلا سطح زمین) منتقل می‌کند، به شکل مستقیم به زاویه تابشش وابسته است. وقتی نور عمودی‌تر می‌تابد، سطح کوچک‌‌تری را روشن می‌کند و بنابراین تمرکز انرژی بر سطح بیشتر می‌شود و در نهایت این مساله باعث می‌شود که سطح مورد نظر بیشتر گرم شود. در مقابل وقتی که زاویه تابش نور کم می‌شود، نور با تمرکز کمتری، سطح بزرگی را روشن می‌کند و در نتیجه دمای سطح کم می‌شود. حالا متوجه شدید؟ گرما و سرمای سطح زمین چندان به دوری و نزدیکی زمین از خورشید وابسته نیست. این کم و زیاد شدن زاویه تابش را براحتی می‌توانید با نور تابیده به اتاق‌های منزلتان متوجه شوید. مثلا در زمستان‌ها، نور خورشید تمام اتاق‌هایی که پنجره‌ای رو به جنوب دارند را درمی‌نوردد و تا ته اتاق را روشن می‌کند؛ در حالی که تابستان‌ها بخش کوچکی از همان اتاق با نور آفتاب روشن می‌شود.

جالب است بدانید که اگر زمین چنین تمایل (کج بودن) محوری را نداشت، آنگاه اصلا تغییر فصلی هم در کار نبود. مثلا سیاره زهره محوری دارد که زاویه محورش با صفحه مداری‌اش بسیار کم است، بنابراین نمی‌توان در آنجا انتظار فصل‌های مختلف را داشت.

این از موضوع دلیل تابستان و زمستان یا تغییر فصول در سیاره زمین،‌ اما هنوز نکته یا پرسش اساسی ما حل نشده. این که چرا درست در میان این روزهای داغی که ما داریم تجربه می‌کنیم، در آفریقای جنوبی، مربیان و بازیکنان شرکت‌کننده در جام جهانی، آن لباس‌های گرم و شال گردن و... را می‌پوشند؟

موضوع به همان سادگی فصل‌بندی‌هاست. درست در زمانی که ما در نیمکره شمالی زمین مشغول به تجربه تابستان هستیم (یعنی وقتی که زاویه تابش خورشید برای ما به عمود نزدیک می‌شود) در نیمکره جنوبی، آفتاب با زاویه کمتری به سطح زمین می‌تابد و در نتیجه آنجا هوا حسابی سرد می‌شود. درست‌تر این‌که وقتی ما در نیمکره شمالی در حال عرق ریختن از گرما هستیم، مردمان نیمکره جنوبی مشغول دست و پنجه نرم کردن با سرما هستند. پس بدیهی است که در مرداد ماه متوجه شویم که مثلا در آرژانتین یا همین آفریقای جنوبی برف می‌بارد!

حالا دیگر معمای معکوس بودن فصل‌ها در نیمکره شمالی و جنوبی حل شده است، اما یک سوال؛ آیا زمستان‌های نیمکره جنوبی و شمالی به یک اندازه سرد است؟ آیا تابستان‌های دو نیمکره به یک اندازه داغ می‌شود؟ آیا بهار و پاییز هر دو نیمکره به یک میزان بارندگی ایجاد می‌کند؟ و چندین و چند آیا و امای دیگر...

پاسخ به این پرسش کار ساده‌ای نیست. مثلا نمی‌توان با قطعیت گفت که آیا واقعا زمستان‌های نیمکره جنوبی از شمالی سردتر است یا گرم‌تر و... پاسخ این پرسش بشدت به شرایط محیط وابسته است و در حیطه علمی به نام اقلیم‌شناسی قرار می‌گیرد (اقلیم‌شناسی با هواشناسی تفاوت‌های فراوانی دارد.) مثلا شاید بتوان گفت که براساس آنچه تئوری‌ها می‌گویند، اقلیم منطقه‌های جنوبی باید پایداری بیشتری داشته باشند (چه سرما و چه گرما). دلیل این امر را می‌توان در حضور مقدار زیادی آب (اقیانوس‌ها) پیرامون آن دانست. می‌دانید که بخش زیادی از مساحت کره زمین در نیمکره جنوبی را آب فرا گرفته است و تمرکز خشکی‌ها در نیمکره شمالی بیشتر است. شاید از دانایی دوران دبیرستانتان به یاد داشته باشید که ظرفیت گرمایی آب بالاست. یعنی آب می‌تواند مقدار زیادی انرژی بگیرد و اندکی دمایش بالا رود و هنگامی که منبع انرژی خاموش شد (مثلا نبودن نور خورشید در شب‌ها) مقدار زیادی از آن انرژی گرفته شده روزها را پس می‌دهد. با همین منوال می‌توان توجیه کرد که تغییرات دمایی شدیدی در مناطق حاشیه دریا‌ها و اقیانوس‌ها (بخش بزرگی از نیمکره جنوبی) ایجاد نمی‌شود. البته با همین توجیه می‌توان دلیل اختلاف دمای شدید بین شب و روز و زمستان و تابستان مناطق کویری را هم درک کرد. در کویر، آب ماده‌ای بسیار کمیاب محسوب می‌شود و ظرفیت گرمایی خاک هم برخلاف آب خیلی کم است. بنابراین دمای مناطق کویری و خشک، خیلی تفاوت‌های فاحشی در فصول و همین طور ساعت‌های مختلف دارد.