Η θερμότερη εβδομάδα του έτους
Πότε είναι κατά μέσο όρο η θερμότερη περίοδος της χρονιάς στην Ελλάδα και γιατί δεν συμπίπτει με το θερινό ηλιοστάσιο; Ποιό φυσικό μέγεθος προκαλεί αυτή τη διαφορά και τί σχέση έχει αυτό με τον κλιματικό τύπο κάθε περιοχής; Τί συμβαίνει σε άλλες περιοχές της Γης όπως για παράδειγμα στις Ηνωμένες Πολιτείες;
Εισαγωγή – Αστρονομικές Πληροφορίες
Το θερινό ηλιοστάσιο, δηλαδή η ημέρα με τη μεγαλύτερη διάρκεια για το βόρειο ημισφαίριο τοποθετείται γύρω στις 21 ή 22 Ιουνίου κάθε χρονιάς. Ταυτόχρονα όμως ο ήλιος βρίσκεται στην υψηλότερη δυνατή θέση του στον ουρανό, που σημαίνει ότι η γωνία ύψους σε σχέση με τον ορίζοντα, είναι η μέγιστη και στο γεωγραφικό πλάτος της Αθήνας (~38° βόρεια) είναι οι 75.49° λίγο μετά τη 1 το μεσημέρι [1].
Αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι η ηλιακή ενέργεια που δέχεται η επιφάνεια της Γης είναι θεωρητικά και η μέγιστη όλου του έτους (υπό την προϋπόθεση βέβαια ότι η ημέρα είναι ανέφελη και υπάρχει διαύγεια στον ουράνιο θόλο). Από τις 21/6 μέχρι και τις 22/12, οι ημέρες αρχίζουν σιγά-σιγά να μικραίνουν και η φαινομενική τροχιά του ηλίου στον ουρανό είναι διαρκώς χαμηλότερα.
Στην πραγματικότητα βέβαια, δεν γυρίζει ο ήλιος γύρω από τη Γη αλλά το αντίθετο ενώ ταυτόχρονα η Γη πραγματοποιεί μια περιστροφή κάθε 24 ώρες γύρω από τον άξονά της, ο οποίος έχει κλίση περίπου 23.5°. Καθώς η Γη έχοντας κεκλιμένο άξονα περιστρέφεται ταυτόχρονα γύρω από τον ήλιο, το βόρειο ημισφαίριό της δέχεται μεγαλύτερα ποσά ηλιακής ακτινοβολίας κατά τις μισές ημέρες του έτους (21 Μαρτίου έως 21 Σεπτεμβρίου) σε σχέση με το νότιο ενώ το αντίθετο συμβαίνει κατά τις υπόλοιπες μισές. Έτσι λοιπόν, λόγω της μεταβαλλόμενης κλίσης του ηλίου σε σχέση με την επιφάνεια της Γης, μεταβάλλονται και τα ποσά της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτουν στην επιφάνειά της, με τελικό αποτέλεσμα την αλλαγή στη διάρκεια της ημέρας και το φαινόμενο των εποχών. Όπως είναι λογικό, οι εναλλαγές είναι εντονότερες στους πόλους σε σχέση με τον ισημερινό. Στο σχήμα 2 απεικονίζεται γεωμετρικά η παραπάνω περιγραφή για τον Χειμώνα (αριστερά) και το Καλοκαίρι (δεξιά) όσον αφορά το βόρειο ημισφαίριο θεωρώντας μια τυχαία περιοχή στον 44° παράλληλο.
Θα περίμενε κανείς ότι, εφ’όσον την 21η του Ιουνίου δεχόμαστε τα μεγαλύτερα ποσά ηλιακής ενέργειας στο βόρειο ημισφαίριο συνολικά, η συγκεκριμένη ημέρα θα είναι και η θερμότερη της χρονιάς. Τελικά όμως, η θερμότερη ημέρα έρχεται με αρκετή…καθυστέρηση και για τις περισσότερες περιοχές της χώρας μας είναι κατά τις 5 πρώτες ημέρες του Αυγούστου, δηλαδή περίπου 45 ημέρες μετά το θερινό ηλιοστάσιο!
Το παρακάτω γράφημα απεικονίζει την ετήσια καμπύλη της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας, σύμφωνα με μετρήσεις των τελευταίων 30 ετών, καθώς και τις φετινές αποκλίσεις για την περιοχή του Ελληνικού (πρώην αεροδρόμιο). Στο ίδιο γράφημα απεικονίζονται και οι φετινές αποκλίσεις όπου σχεδόν για το σύνολο των 366 ημερών του διαστήματος 1 Αυγούστου 2023 έως 31 Ιουλίου 2024, είναι επίμονα θετικές (φαινόμενο που θα σχολιαστεί εκτενώς σε άλλο άρθρο). Για τις ανάγκες αυτού του άρθρου, θα εστιάσουμε απλώς στη κλιματική μέση θερμοκρασία.
Παρατηρούμε ότι, για την περιοχή του Ελληνικού η υψηλότερη μέση θερμοκρασία της χρονιάς, σύμφωνα με τις μετρήσεις των τελευταίων 30 ετών είναι οι 29.2°C . Μια πιο προσεκτική εξέταση του παραπάνω γραφήματος αποκαλύπτει ότι στην πραγματικότητα αυτή η τιμή διατηρείται σταθερή για το διάστημα 2 έως 8 Αυγούστου για να ακολουθήσει ελαφρά πτωτική πορεία στη συνέχεια, εντονότερη περίπου μετά τις 15 Αυγούστου (κατά περίπου 0.15°C / ημέρα) [2]. Μπορούμε λοιπόν να συμπεράνουμε με ασφάλεια πως η εβδομάδα 2 έως 8 Αυγούστου είναι κατά μέσο όρο η θερμότερη της χρονιάς για την περιοχή των Αθηνών. Εάν εξετάσουμε μάλιστα τα αντίστοιχα διαγράμματα άλλων πόλεων στα ηπειρωτικά της χώρας, παρατηρούμε κάτι αντίστοιχο. Για την περιοχή του Αιγαίου φαίνεται πως το θερμότερο διάστημα της χρονιάς είναι λίγο νωρίτερα και τοποθετείται γύρω στο δεύτερο 15-ήμερο του Ιουλίου.
Η έννοια της θερμοχωρητικότητας
Θερμοχωρητικότητα ορίζουμε το ποσό της ενέργειας (εκφρασμένη σε Joule) που απαιτείται προκειμένου να μεταβάλλουμε τη θερμοκρασία μιας συγκεκριμένης ποσότητας υλικού κατά μία μονάδα (συνήθως °K ή ºC) . Η θερμοχωρητικότητα εκφράζεται σε μονάδες Joule / Kelvin * kg. Γενικά θα μπορούσαμε να περιγράψουμε τη θερμοχωρητικότητα σαν ένα μέγεθος που σχετίζεται με την ταχύτητα αλλαγής της θερμοκρασίας ενός υλικού εάν του προσφέρουμε (ή του αφαιρέσουμε) ενέργεια. Αν και η διαφορά στην τιμή της θερμοχωρητικότητας είναι μεγάλη μεταξύ διαφόρων υλικών, μπορούμε να θεωρήσουμε πώς, το σύστημα Γης-Ατμόσφαιρας παρουσιάζει μια ενιαία τιμή και αυτός είναι ο λόγος που το θερμότερο διάστημα μέσα στη χρονιά για το βόρειο ημισφαίριο, δεν συμπίπτει με το θερινό ηλιοστάσιο 1.
Η θερμότερη ημέρα του έτους, αποτελεί έναν ακόμη κλιματικό δείκτη (αν και ήσσονος σημασίας). Ενδιαφέρον παρουσιάζει ωστόσο μια αντίστοιχη μελέτη για τις ΗΠΑ [3], τα αποτελέσματα της οποίας παρουσιάζονται στον επόμενο χάρτη:
Παρατηρούμε ότι στις Νοτιοδυτικές ΗΠΑ (Νέο Μεξικό και Αριζόνα) η ημέρα αυτή έρχεται αρκετά νωρίτερα σε σχέση με τις νότιες αλλά και δυτικές ΗΠΑ (ιδίως όσον αφορά την ακτογραμμή). Η εξήγηση βρίσκεται στο ότι τα νοτιοδυτικά τμήματα επηρεάζονται από τους θερινούς “μουσώνες” από τη μέση του καλοκαιριού και μετά, που οφείλονται στον συνδυασμό της έντονης θέρμανσης του εδάφους, του έντονου αναγλύφου και την εισροή υγρασίας από τον κόλπο του Μεξικού ενώ το κλίμα της παράκτιας Καλιφόρνια διαμορφώνεται αρκετά από τη θερμοκρασία του Ειρηνικού (παραμένει αρκετά χαμηλή ακόμη και το καλοκαίρι) και την ύπαρξη των ανατολικών διευθύνσεων καταβατικων θερμών ανέμων Santa Ana, οι οποίοι πνέουν με τη μέγιστη έντασή τους κατά τους Φθινοπωρινούς μήνες.
Στο ακόλουθο γράφημα παρουσιάζεται η ετήσια διακύμανση της μέσης θερμοκρασίας σε διάφορες πόλεις των ΗΠΑ και η ημέρα κατά την οποία η τιμή αυτή είναι η μέγιστη, όπου διαπιστώνουμε πολύ μεγάλες διαφοροποιήσεις από περιοχή σε περιοχή, οι οποίες εν τέλει σχετίζονται με τον κλιματικό τύπο στον οποίο η κάθε μία ανήκει.
Σύνοψη / Συμπεράσματα
Παρ’όλο που, κατά το θερινό ηλιοστάσιο, ο ήλιος το μεσημέρι στο βόρειο ημισφαίριο βρίσκεται στην υψηλότερη θέση του σε σχέση με την επιφάνεια της Γης και έχουμε ταυτόχρονα τη μεγαλύτερη σε διάρκεια ημέρα όλου του έτους, η θερμότερη ημέρα της χρονιάς, έρχεται με σχετική καθυστέρηση. Αυτή η διαφορά οφείλεται στη θερμοχωρητικότητα του συστήματος Γης – Ατμόσφαιρας, ένα φυσικό μέγεθος που σχετίζεται με την ταχύτητα μεταβολής της θερμοκρασίας ενός υλικού εάν του προσφέρουμε ένα συγκεκριμένο ποσό ενέργειας. Προκύπτει ότι, το διάστημα 2 με 8 Αυγούστου είναι το θερμότερο της χρονιάς για την Αθήνα, κάτι που γενικότερα ισχύει για τα ηπειρωτικά τμήματα της χώρας μας, ενώ στις νησιωτικές περιοχές αυτό έχει ήδη συμβεί κατά το δεύτερο 15-ήμερο του Ιουλίου. Η θερμότερη ημέρα της χρονιάς αποτελεί έναν ακόμη κλιματικό δείκτη και ανάλογη συμπεριφορά διαπιστώνουμε και τις ΗΠΑ όπου περιοχές που ανήκουν σε διαφορετικό κλιματικό τύπο, παρουσιάζουν μεγάλες αποκλίσεις.
Σημειώσεις
- Αν και γενικά θεωρήσαμε μια ενιαία τιμή θερμοχωρητικότητας για το σύστημα Γης – Ατμόσφαιρας, η τιμή της είναι εντελώς διαφορετική μεταξύ διαφόρων υλικών. Έτσι, η μέση θερμοχωρητικότητα του εδάφους είναι 2.5 με 3 φορές μικρότερη σε σχέση με τη θερμοχωρητικότητα του νερού [4]. Σε αυτήν την ιδιότητα οφείλεται η παρατήρηση της πολύ μικρής διακύμανσης της θερμοκρασίας της θάλασσας καθ’όλη τη διάρκεια του 24ώρου σε σχέση με την ξηρά. Από την άλλη πλευρά, ο ατμοσφαιρικός αέρας παρουσιάζει τη μικρότερη θερμοχωρητικότητα σε σχέση με τα υπόλοιπα δύο υλικά (νερό και έδαφος). Η ατμόσφαιρα θερμαίνεται κυρίως από την επιφάνεια της Γης και σε πολύ μικρότερο ποσοστό απ’ευθείας από την ηλιακή ακτινοβολία. Κατά κανόνα λοιπόν, περιοχές που βρίσκονται κοντά στη θάλασσα έχουν ηπιότερη διακύμανση θερμοκρασιών σε σχέση με τις ηπειρωτικές.
Πηγές / Παραπομπές
[1] – https://www.suncalc.org
[2] – Κλιματολογικές χρονοσειρές θερμοκρασίας και υετού για επίσημους μετεωρολογικούς σταθμούς για όλο τον πλανήτη από την ΜΥ των ΗΠΑ: https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/timeseries/
[3] – Άρθρο με πληροφορίες σχετικά με τη θερμότερη ημέρα της χρονιάς στην ιστοσελίδα του Εθνικού Κέντρου Περιβαλλοντικών Προγνώσεων των ΗΠΑ: https://www.ncei.noaa.gov/news/when-expect-warmest-day-year
[4] – Οι τιμές της θερμοχωρητικότητας διαφόρων κοινών υλικών μπορούν να αναζητηθούν στον παρακάτω πίνακα: https://www.e-education.psu.edu/earth103/node/1005