شب یلدا به این دلیل رخ می‌دهد که زمین با زاویه‌ای حدود ۵٫۲۳ درجه نسبت به خورشید قرار دارد. مایکل اس اف کرک (اخترفیزیکدان در ناسا) می‌گوید سیاره ما به جای چرخش بر روی یک محور مستقیم و راست، کمی متمایل و زاویه‌دار می‌چرخد.
شیب گفته‌شده به این معنی است که نیمکره‌های شمالی و جنوبی زمین، مقادیر متفاوتی از نور خورشید را دریافت می‌کنند و میزان نور دریافتی هر نیمکره در طول سال با حرکت سیاره به دور خورشید متفاوت است و به همین دلیل است که ما شاهد فصل‌های مختلف هستیم.
به گزارش حاشیه خبر و به نقل از لایوساینس، در طول ماه‌های زمستانی بخش بزرگی از نیمکره شمالی در طول روز نور کمی دریافت می‌کند، در حالی که نیمکره جنوبی عکس آن را تجربه می‌کند. لذت بردن از تابستان در طول زمستان نیمکره شمالی و تحمل زمستان درست در زمانی که نیمکره شمالی در تابستان گرم به‌سر می‌برد.
اما اگرچه واپیسن روز پاییز در نیمکره شمالی زمین یک روز کامل قلمداد می‌شود، اما در لحظه‌ای رخ می‌دهد که قطب شمال در دورترین شیب خود یعنی ۵٫۲۳ درجه از خورشید قرار دارد. کرک می‌گوید این امر، موقعیت قطب شمال را فراتر از دسترس خورشید، یعنی در تاریکی مطلق فرو می‌برد.
در نیمکره جنوبی، این لحظه مقارن است با بلندترین روز سال؛ زیرا قطب جنوب به سمت خورشید متمایل می‌شود و بیشتر در معرض آفتاب قرار می‌گیرد. کرک می‌گوید: «شب یلدا در نیمکره شمالی، زمانی است که قطب شمال کاملاً در تاریکی فرو می‌رود، در حالی که قطب جنوب کاملاً روشن است».
در واپسین روز پاییز، چه اتفاقی برای خورشید می‌افتد؟
در واپسین روز پاییز، هر چه در نیمکره شمالی به سمت شمال بروید، روز ساعات کمتری خواهد داشت. مردم در این نیمکره ممکن است متوجه شوند که خورشید حتی در ظهر آنقدرها در آسمان بالا نیست.
در روز اعتدال (دو روز از سال که هر دو نیمکره، نور روز و شب یکسانی را تجربه می‌کنند)، در هنگام ظهر، خورشید مستقیماً بالای سرو در ۹۰ درجه بالای خط استوا ظاهر می‌شود. اما در واپسین روز پاییز در نیمکره شمالی، خورشید ظهر مستقیماً در عرض جغرافیایی پایین‌تر از بالای سر ظاهر می‌شود: مدار رأس‌الجُدَی که در حدود ۵٫۲۳ درجه در جنوب خط استوا قرار دارد و از استرالیا، شیلی، جنوب برزیل و شمال آفریقای جنوبی می‌گذرد. بر اساس پروژه‌ای که در دانشگاه هاوایی انجام می‌شود، مدار رأس‌الجدی جنوبی‌ترین عرض جغرافیایی است که خورشید می‌تواند در ظهر مستقیماً بالای سر ظاهر شود.
کرک می‌گوید: «از آنجایی که خورشید در ظهر در چنین عرض جغرافیایی جنوبی به اوج خود می‌رسد، در عرض‌های جغرافیایی شمالی بالاتر، خیلی از افق بالاتر نمی‌آید و در نتیجه باز هم پایین می‌رود و غروب می‌کند».
فاصله زمین از خورشید
برخی از قسمت‌های نیمکره شمالی در طول زمستان آنقدر سرد می‌شوند که ممکن است شاید در این زمان زمین از خورشید در فاصله دورتری قرار گرفته است. کرک می‌گوید: «اتفاقاً برعکس؛ در نیمکره شمالی، زمستان زمانی فرا می‌رسد که ما به خورشید نزدیک‌تر باشیم».
به گفته ناسا، زمین به طور متوسط حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. زمین در روز ۶ ژوئیه سال ۲۰۲۳ در زمانی که ۱۵۲٬۰۹۳٬۲۵۰ کیلومتر از خورشید فاصله خواهد داشت، در دورترین فاصله از آن یا در آفلیون قرار خواهد گرفت.
زمستان چقدر طول می‌کشد؟
از نظر نجومی یا طبق انقلاب و اعتدال، زمستان از فردای شب یلدا آغاز می‌شود و در اعتدال بهاری به پایان می‌رسد. بنابر اطلاعات تارنمای timeanddate.com، زمستان در نیمکره شمالی به طور میانگین ۸۹ روز و در نیمکره جنوبی به طور میانگین ۹۳٫۶ روز به طول می‌انجامد.
چرا شب یلدا، سردترین زمان سال نیست؟
شاید برای‌تان این پرسش پیش آمده باشد که اگر در واپسین روز پاییز، نور بسیار کمی در نیمکره شمالی وجود دارد، پس چرا سردترین روز سال نیست؟
کرک می‌گوید: «شهودی‌ترین راه برای درک این مسئله این است که درنظر داشته باشیم خنک شدن زمین به زمان احتیاج دارد. درست است که خورشید پرتوهای بازتابی کمتری دریافت می‌کند و گرمای کمتری به زمین می‌رسد. اما زمان زیادی طول می‌کشد تا زمین و اقیانوس‌ها تمام این انرژی را ساطع کنند و در نتیجهٔ کمبود نور خورشید خنک شوند».
هنگامی که زمین و اقیانوس‌ها خنک شوند، ممکن است هفته‌ها یا ماه‌ها طول بکشد تا دوباره گرم شوند. پس از شب یلدا، روزها در نیمکره شمالی طولانی‌تر می‌شوند. اما خورشید باز هم آنچنان که در تابستان می‌تابد، نمی‌تابد.
برای مثال، عرض‌های جغرافیایی میانی شمالی در هفته‌های پس از شب یلدا نزدیک به ۹ ساعت نور روز را تجربه می‌کنند، در حالی که در حوالی نخستین روز تابستان، تقریباً ۱۵ ساعت نور خورشید را دریافت می‌کنند. علاوه بر این، نیمکره شمالی همچنان با زاویه نسبت به خورشید می‌گردد و همین باعث می‌شود که سرد گردد.
