Se l'asse terrestre fosse perpendicolare all'eclittica, come disegnato qui, la posizione del Sole nel cielo sarebbe a metà strada tra i poli celesti, e il suo percorso giornaliero, visto da ogni punto della Terra, apparirebbe esattamente lo stesso, giorno dopo giorno.

  In realtà, però, l'asse di rotazione forma un angolo di 23,5 gradi con la direzione perpendicolare all'eclittica. E questo rende la vita molto più interessante.

Equinozi e Solstizi

  Due volte all'anno l'angolo raggiunge il suo massimo, ai solstizi di estate e di inverno, con un valore di 23 gradi e mezzo. Al solstizio di estate (attorno al 21 Giugno) il polo nord è inclinato verso il Sole, mentre al solstizio di inverno (attorno al 21 Dicembre) è inclinato dalla parte opposta.

Diamo ora un'occhiata dapprima al solstizio d'estate, con il Sole alla sinistra del disegno.

Estate e inverno

  Però, a causa dell'inclinazione dell'asse, poiché ogni punto della superficie terrestre viaggia nel suo giro giornaliero insieme alla Terra che ruota, la parte del viaggio passata alla luce (la zona non tratteggiata, nel disegno) e quella passata in ombra (la zona tratteggiata) in genere sono diverse. A nord dell'equatore, il giorno è più lungo della notte, e, quando ci avviciniamo abbastanza al polo nord, non esiste più notte del tutto. Il Sole è allora sempre al di sopra dell'orizzonte e fa semplicemente un giro tutto intorno. Per quella parte della Terra è estate.

  Una situazione speculare è quella che esiste a sud dell'equatore. Le notti sono più lunghe dei giorni, e più ci si allontana dall'equatore, più questa differenza si esalta, finché si arriva così vicini al polo che il Sole non sorge mai. E' questa la famosa notte polare, con 24 ore di oscurità ogni giorno. In quella metà della Terra è inverno.

  Mezzo anno più tardi, la Terra si trova dall'altra parte del Sole, cioè la posizione del Sole nel disegno è sulla destra, e la parte tratteggiata della Terra deve essere ora quella a sinistra (nella figura, la parte illuminata e quella in ombra si scambiano di posto). L'asse terrestre comunque non si è mosso, ma è sempre puntato verso lo stesso punto nel cielo, vicino alla stella polare. Ora è il polo sud ad essere immerso costantemente nella luce del Sole, mentre il polo nord è nell'oscurità. L'estate e l'inverno si sono scambiati gli emisferi.

  La grande differenza tra estate e inverno è quindi nella durata del giorno. Va però notato che all'equatore non c'è differenza tra la durata del giorno e della notte, per cui, in quella zona, primavera, estate, autunno e inverno non esistono (a seconda delle condizioni climatiche, tuttavia, ci potrà essere una "stagione umida" e una "stagione secca"). Inoltre (come si vede chiaramente nel disegno), i raggi del Sole colpiscono l'emisfero estivo più verticalmente rispetto all'emisfero invernale. Anche questo influisce sul riscaldamento del suolo, come spiegato più avanti nella sezione #3a, "L'angolo di incidenza dei raggi solari."

  Agli equinozi, la situazione è come quella del primo disegno, per cui giorno e notte hanno la stessa durata (da questo deriva la parola "equinozio").

Alcuni fatti interessanti

  Se il 21 Giugno è il giorno in cui riceviamo il massimo illuminamento solare, perché è considerato l'inizio dell'estate e non il suo picco? E similmente, perché il 21 Dicembre, il giorno in cui l'illuminamento è minimo, è considerato l'inizio dell'inverno e non il giorno di mezzo inverno?

  La causa sta negli oceani, che si riscaldano e si raffreddano piuttosto lentamente. Il 21 Giugno essi sono ancora freddi dal periodo invernale, e questo fatto ritarda il momento del massimo riscaldamento di circa un mese e mezzo. Similmente, in Dicembre l'acqua conserva ancora il calore estivo, per cui i giorni più freddi non arriveranno prima di un mese e mezzo (questo in media, non sempre!).

  E che dire della distanza del Sole? Anche quella distanza varia, dal momento che l'orbita della Terra attorno al Sole non è esattamente circolare. Ci troviamo più vicini al Sole-- chi lo direbbe? -- nel cuore dell'inverno, verso il 3-5 Gennaio. Questo fatto può avere delle interessanti implicazioni sull'origine delle ere glaciali, come sarà spiegato più avanti. E' anche legato ad una interessante storia relativa alla Luna eccezionalmente luminosa del 22 Dicembre 1999.