ऋतुएँ क्यों बदलती हैं: झुकी हुई पृथ्वी और बदलता दिन

मॉडल क्या दिखाता है

ऋतुएँ इसलिए बदलती हैं कि पृथ्वी का झुका हुआ अक्ष साल भर सूर्य की ऊँचाई और दिन की लंबाई को बदलता रहता है। जो गोलार्ध सूर्य की ओर झुका होता है, वहाँ दिन लंबे होते हैं और धूप ज़्यादा सीधी पड़ती है। ऋतुएँ इसलिए नहीं होतीं कि गर्मियों में पृथ्वी सूर्य के ज़्यादा पास होती है।

लोगों से पूछिए कि गर्मी क्यों पड़ती है, तो बहुत से कहेंगे कि पृथ्वी सूर्य के पास आ जाती है। यह अंदाज़ा स्वाभाविक है, पर ग़लत है। पृथ्वी सूर्य के सबसे पास जनवरी के पहले हफ़्ते में होती है, जब सियोल सबसे ठंडा और सिडनी सबसे गर्म होता है। यह प्रदर्शनी दिखाती है कि ऋतुएँ असल में किससे बनती हैं: पृथ्वी के अक्ष का झुकाव, और वह झुकाव सूर्य की ऊँचाई और दिन की लंबाई के साथ क्या करता है।

बीच में सूर्य है और पृथ्वी उसके चारों ओर एक पथ पर चलती है, जो उन्हीं सौर सूत्रों से खींचा गया है जिनसे ये संख्याएँ निकलती हैं। चलाएँ तो हर सेकंड चार दिन गुज़रते हैं, और पृथ्वी हर 2.4 सेकंड में एक बार घूमती है, ताकि आप दिन-रात की रेखा को सतह पर सरकते देख सकें। तारीख़ वाला स्लाइडर पृथ्वी को उसकी 2026 की कक्षा में कहीं भी रख देता है। अक्षांश वाला स्लाइडर, या उसके नीचे के बटन, जगह चुनते हैं: उत्तरी ध्रुव, आर्कटिक वृत्त, 37.57° उत्तर पर सियोल, विषुवत रेखा, या 33.87° दक्षिण पर सिडनी।

ऊपर बाएँ कोने का पैनल उस तारीख़ और जगह की संख्याएँ देता है: सूर्य की क्रांति, सूर्य से दूरी, दोपहर में सूर्य की ऊँचाई, वायुमंडलीय अपवर्तन के साथ और उसके बिना दिन की लंबाई, दोपहर में समतल एक वर्ग मीटर पर पड़ने वाली पूरी धूप का हिस्सा, और वायुमंडल के ऊपर पूरे दिन प्रति वर्ग मीटर औसत धूप। संख्याओं के नीचे का छोटा चित्र सीधे नीचे आती प्रकाश की किरण की तुलना उसी किरण से करता है जो आज की दोपहर के कोण पर आ रही है।

मॉडल पैमाने के अनुसार नहीं है, और हो भी नहीं सकता। अगर कक्षा इतनी बड़ी बनाई जाए तो असली पृथ्वी आपको दिखती गेंद से लगभग 2,350 गुना छोटी होगी, यानी एक पिक्सेल से भी बहुत छोटी। इसलिए पृथ्वी को कक्षा के हिसाब से लगभग 2,350 गुना और सूर्य को लगभग 35 गुना बड़ा बनाया गया है। यहाँ सूर्य पृथ्वी से सिर्फ़ 1.6 गुना चौड़ा है; असल में वह 109 गुना चौड़ा है। दूसरी ओर, कक्षा का आकार सही है। यह 0.0167 की उत्केंद्रता वाला दीर्घवृत्त है, और इस आकार में वह वृत्त के इतने क़रीब है कि सूर्य के केंद्र से हटकर होने को देखने के लिए ग़ौर से देखना पड़ता है।

कारण दूरी नहीं है

सूर्य से पृथ्वी की दूरी साल भर बदलती ज़रूर है। 2026 में सबसे नज़दीकी बिंदु, यानी उपसौर, 3 जनवरी को 17:15 UT पर (कोरिया में 4 जनवरी) पड़ता है, लगभग 14.71 करोड़ km पर। सबसे दूर का बिंदु, यानी अपसौर, 6 जुलाई को लगभग 15.21 करोड़ km पर पड़ता है। अंतर 50 लाख km है, यानी 3.4%।

धूप दूरी के वर्ग के हिसाब से कमज़ोर होती है, इसलिए वायुमंडल के ऊपर जनवरी की धूप जुलाई की धूप से (152.1 / 147.1)² = 1.069 गुना, यानी लगभग 6.9% तेज़ होती है। यह असर असली है, और जलवायु वैज्ञानिक इसे गिनते भी हैं। पर यह ऋतुओं का कारण नहीं हो सकता, और इसके दो कारण आप मॉडल में देख सकते हैं। पहला, यह उत्तर के लिए उलटी दिशा में जाता है: पृथ्वी उत्तर की सर्दी में सबसे पास होती है। दूसरा, अगर दूरी से ऋतुएँ बनतीं तो पूरी पृथ्वी पर एक ही समय गर्मी होती। पर सियोल और सिडनी में उसी दिन उलटी ऋतुएँ होती हैं। तारीख़ को जनवरी पर रखें और दोनों शहरों के बीच बदलें: दूरी वाली पंक्ति वही रहती है, फिर भी एक शहर में सूर्य ऊँचा और दिन लंबे हैं, जबकि दूसरे में सूर्य नीचा और दिन छोटे हैं।

टिका रहने वाला झुकाव

पृथ्वी एक ऐसे अक्ष पर घूमती है जो उसकी कक्षा के तल के लंबवत रेखा से 23.44° हटा हुआ है। ज़रूरी बात यह है कि यह अक्ष पूरे साल तारों के बीच एक ही जगह, ध्रुव तारे के पास, इशारा करता रहता है। वह जान-बूझकर सूर्य की ओर या उससे दूर नहीं झुकता। पृथ्वी के चक्कर लगाते समय वह बस अपनी दिशा बनाए रखता है।

"चार तारीख़ों की पृथ्वी" चालू करें, तो दोनों विषुव और दोनों अयनांत पर पृथ्वी की धुँधली प्रतियाँ दिखती हैं। उनके अक्ष समानांतर हैं। जून अयनांत पर अक्ष का उत्तरी सिरा संयोग से सूर्य की ओर झुका होता है; छह महीने बाद, कक्षा के दूसरी ओर, वही झुकाव उत्तरी सिरे को सूर्य से दूर कर देता है। विषुव पर झुकाव सूर्य के बग़ल में होता है और किसी गोलार्ध को तरजीह नहीं मिलती।

जिस अक्षांश पर दोपहर में सूर्य ठीक सिर के ऊपर होता है, उसे सूर्य की क्रांति कहते हैं, जिसे δ लिखा जाता है। यह जून में +23.44° और दिसंबर में −23.44° के बीच झूलती है। ग्लोब पर नारंगी बिंदु उसी जगह को दिखाता है। 23.44° उत्तर और दक्षिण की बिंदीदार रिंगें कर्क रेखा और मकर रेखा हैं, यानी विषुवत रेखा से सबसे दूर की वे जगहें जहाँ तक सिर के ऊपर वाला सूर्य कभी पहुँचता है। मॉडल δ की गणना तारीख़ से अमेरिकी नौसेना वेधशाला के कम-सटीकता वाले सूत्रों से करता है: पहले सूर्य का क्रांतिवृत्तीय देशांतर λ, फिर

δ = asin(sin ε × sin λ), जहाँ ε = 23.44°।

दोपहर में सूर्य की ऊँचाई

स्थानीय दोपहर में सूर्य याम्योत्तर रेखा, यानी सिर के ऊपर की उत्तर-दक्षिण रेखा, को पार करता है। तब क्षितिज से उसकी ऊँचाई सिर्फ़ आपके अक्षांश φ और क्रांति पर निर्भर करती है:

दोपहर की ऊँचाई h = 90° − |φ − δ|।

21 जून 2026 को सियोल के लिए φ = 37.57° और δ = +23.44° है, इसलिए h = 90° − 14.13° = 75.9°। 22 दिसंबर को δ = −23.43° है, इसलिए h = 90° − 61.00° = 29.0°। ग्लोब पर लाल पिन चुने हुए अक्षांश पर दोपहर का बिंदु दिखाती है, और मॉडल 3D में उस पिन की स्थानीय ऊर्ध्वाधर रेखा और सूर्य की दिशा के बीच का कोण भी नापता है। दोनों तरीके 0.01° के भीतर मेल खाते हैं।

अगर सूत्र ऋणात्मक संख्या दे, तो सूर्य पूरे दिन क्षितिज के नीचे रहता है। सर्दियों में ध्रुवीय वृत्तों के भीतर ऐसा होता है। पैनल एक टिप्पणी के साथ ऋणात्मक ऊँचाई दिखाता है।

दिन कितना लंबा होता है

पृथ्वी के घूमने से हर जगह अपने अक्षांश वृत्त पर आगे बढ़ती है। चुने हुए वृत्त का पीला हिस्सा दिन में है और नीला हिस्सा रात में। क्योंकि अक्षांश वृत्त और दिन-रात की रेखा एक-दूसरे से झुके हुए हैं, इसलिए पीला हिस्सा गर्मियों में आधे से लंबा और सर्दियों में आधे से छोटा होता है। दोपहर से सूर्यास्त तक का कोण, जिसे घंटा कोण H कहते हैं, गोलीय त्रिकोणमिति से मिलता है:

cos H = −tan φ × tan δ, और दिन की लंबाई = 2H / 15 घंटे (पृथ्वी हर घंटे 15° घूमती है)।

जून के सियोल के लिए यह 2 × acos(−0.7695 × 0.4335) / 15 = 2 × 109.5° / 15 = 14.60 घंटे, यानी 14 घंटे 36 मिनट देता है। दिसंबर में यह 9 घंटे 24 मिनट है।

यह सूत्र सूर्य को एक बिंदु मानता है और हवा को अनदेखा करता है। पंचांग सूर्योदय उस क्षण को गिनते हैं जब सूर्य का ऊपरी किनारा दिखता है, और वायुमंडल प्रकाश को मोड़ता है, इसलिए सूर्य तब भी दिख जाता है जब वह असल में क्षितिज से लगभग 0.57° नीचे होता है। सूर्य की लगभग 0.27° त्रिज्या के साथ इसे आम तौर पर −0.833° की ऊँचाई के रूप में लिखा जाता है। सामान्य सूत्र है

cos H = (sin h₀ − sin φ sin δ) / (cos φ cos δ), जहाँ h₀ = −0.833°।

यही पैनल में दिखने वाला दूसरा समय है, "सूर्योदय से सूर्यास्त"। सियोल में यह लगभग दस मिनट जोड़ता है: जून में 14 घंटे 46 मिनट और दिसंबर में 9 घंटे 34 मिनट। कोरिया खगोल एवं अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान (KASI) की सियोल की पंचांग तालिका 21 जून 2026 के लिए सूर्योदय 05:11 और सूर्यास्त 19:57 बताती है, यानी 14 घंटे 46 मिनट, और 21 दिसंबर के लिए 07:43 और 17:17, यानी 9 घंटे 34 मिनट। 22 दिसंबर के लिए KASI सूर्यास्त 17:18 बताता है, यानी 9 घंटे 35 मिनट का दिन; समय मिनट तक पूर्णांकित हैं, इसलिए एक मिनट का फ़र्क़ पूर्णांकन का है। यही अपवर्तन इसका भी कारण है कि सियोल में विषुव का दिन ठीक 12 घंटे का नहीं होता: KASI 20 मार्च 2026 के लिए 06:36 से 18:44 देता है, यानी 12 घंटे 08 मिनट, और मॉडल 12 घंटे 8 मिनट देता है।

वही किरण, बड़े क्षेत्र पर

ऊँचाई इसलिए मायने रखती है कि वह तय करती है कि दी गई मात्रा की धूप को कितनी ज़मीन ढकनी पड़ती है। धूप की किरण-पुंज चालू करें: यह समानांतर किरणों का वर्गाकार गुच्छा है, जिसका अनुप्रस्थ काट हर दिन एक जैसा रहता है और जो दोपहर के बिंदु पर पहुँचता है। जब सूर्य ऊँचा होता है, तो ज़मीन पर रोशन क्षेत्र किरण-पुंज से मुश्किल से ही बड़ा होता है। जब सूर्य नीचा होता है, तो वही किरणें खिंचे हुए क्षेत्र पर पड़ती हैं। खिंचाव का गुणक 1 / sin h है, इसलिए प्रति वर्ग मीटर ऊर्जा पूरे किरण-पुंज के मान गुणा sin h होती है।

सियोल की जून की दोपहर में sin 75.9° = 0.970 है, यानी सिर्फ़ 1.03 गुना खिंचाव। दिसंबर की दोपहर में sin 29.0° = 0.485 है, यानी 2.06 गुना खिंचाव, इसलिए हर वर्ग मीटर को उतनी रोशनी की लगभग आधी मिलती है जितनी सिर के ऊपर के सूर्य के नीचे मिलती।

लंबा दिन इसमें और जोड़ता है। पैनल की आख़िरी पंक्ति दोनों असरों को मिलाकर वायुमंडल के ऊपर समतल सतह पर 24 घंटे की औसत धूप देती है:

Q = (S₀ / π) × (1 / r²) × (H sin φ sin δ + cos φ cos δ sin H),

जहाँ S₀ = 1,361 W/m² 1 AU पर कुल सौर विकिरण है, r AU में दूरी है और H रेडियन में है। सियोल के लिए यह 21 जून को 482 W/m² और 22 दिसंबर को 173 W/m² है, यानी जून में 2.8 गुना, जबकि तब पृथ्वी सूर्य से ज़्यादा दूर होती है।

जाँचने लायक संख्याएँ

सभी मान 2026 के हैं, और δ 12:00 UT पर लिया गया है। "दिन" अपवर्तन को अनदेखा करता है; "सूर्योदय से सूर्यास्त" में h₀ = −0.833° लिया गया है।

तालिका की दो बातें दोबारा देखने लायक हैं। जून में उत्तरी ध्रुव को वायुमंडल के ऊपर प्रतिदिन विषुवत रेखा से ज़्यादा धूप मिलती है: सूर्य नीचा है, पर कभी डूबता नहीं। और सिडनी का दिसंबर का आँकड़ा, 511 W/m², सियोल के जून के आँकड़े से थोड़ा ज़्यादा है। इसका एक हिस्सा सिडनी का कम अक्षांश है, और एक हिस्सा उपसौर है: दिसंबर में पृथ्वी जून की तुलना में सूर्य के 3.2% ज़्यादा पास होती है।

मध्यरात्रि का सूर्य और ध्रुवीय रात

66.56° उत्तर पर आर्कटिक वृत्त चुनें और तारीख़ को जून पर ले जाएँ। पूरा वृत्त पीला हो जाता है: सूर्य नहीं डूबता। दिसंबर में वृत्त पूरा नीला होता है। सूत्र में −tan φ × tan δ का मान −1 या +1 से बाहर चला जाता है और गणना के लिए कोई घंटा कोण बचता ही नहीं। अपवर्तन के बिना, 21 जून 2026 को आर्कटिक वृत्त पर 23 घंटे 50 मिनट मिलते हैं, क्योंकि 12:00 UT पर क्रांति 23.435° है, जो झुकाव से ज़रा-सी कम है। अपवर्तन के साथ सूर्य पूरे 24 घंटे आकाश में रहता है। इसी कारण ध्रुवीय दिन वृत्त के लगभग 90 km दक्षिण तक पहुँचता है।

सबसे गर्म दिन देर से क्यों आते हैं

धूप जून अयनांत पर सबसे ज़्यादा होती है, पर सियोल का सबसे गर्म महीना अगस्त है, और सबसे ठंडा दिसंबर नहीं, जनवरी है। ज़मीन, और ख़ासकर महासागर, गर्म और ठंडे होने में हफ़्तों लेते हैं, इसलिए तापमान धूप से पीछे चलता है। यह मॉडल सिर्फ़ धूप दिखाता है। वह हवा, बादल या समुद्र का मॉडल नहीं बनाता।

मॉडल क्या सरल करता है

• आकार और दूरियाँ पैमाने के अनुसार नहीं हैं, जैसा ऊपर बताया गया है। कक्षा का आकार सही है।
• पृथ्वी स्क्रीन पर हर 2.4 सेकंड में एक बार घूमती है, साल के 365वें हिस्से में एक बार नहीं, इसलिए तारीख़ और घूर्णन आपस में जुड़े नहीं हैं।
• लाल पिन चुने हुए अक्षांश पर दोपहर का बिंदु दिखाती है, ग्लोब के साथ घूमता कोई तय शहर नहीं।
• संख्याएँ 12:00 UT पर δ का उपयोग करती हैं। विषुव के आसपास δ हर दिन लगभग 0.4° बदलती है, जिससे संदर्भ क्षण से आधे दिन में दोपहर की ऊँचाई 0.2° तक खिसक सकती है।
• किरण-पुंज का चित्र वायुमंडल को अनदेखा करता है। नीचे सूर्य के समय असली प्रकाश ज़्यादा हवा से भी गुज़रता है, जो उसे और कमज़ोर करती है।
• सतह का नक्शा कुछ सौ रूपरेखा-बिंदुओं से कोड में बनाया गया है, और तटों को खुरदुरा करने के लिए उसमें शोर जोड़ा गया है। वह कोरिया और ऑस्ट्रेलिया ढूँढ़ने के लिए काफ़ी सटीक है, रास्ता खोजने के लिए नहीं।

दोपहर की शक्ति से पूरे दिन की ऊर्जा तक

कोज्या नियम को कभी-कभी ऊँचाई h की जगह दिंशोर्ध्व कोण z से लिखा जाता है। ये पूरक कोण हैं: z = 90° − h, इसलिए cos z = sin h। दोपहर की रोशनी के अंश का 0.970 पढ़ना बताता है कि समतल सतह उस किरण-पुंज का 97.0% रोकती है जो सूर्य की ओर मुँह की हुई सतह पर नापा जाता। इसका यह मतलब नहीं कि वायुमंडल आने वाली ऊर्जा का 97.0% पार जाने देता है। मॉडल में बादल या एरोसोल की कोई सेटिंग नहीं है। पृथ्वी के ऊर्जा बजट पर NASA का विवरण समझाता है कि परावर्तन और वायुमंडलीय अवशोषण को इस ज्यामितीय प्रक्षेपण से अलग देखना क्यों ज़रूरी है।

एक हल किए तुलनात्मक उदाहरण के लिए दूरी को स्थिर रखें और सियोल के गर्मी के प्रक्षेपण को उसकी सर्दी के प्रक्षेपण से भाग दें: 0.970 / 0.485 = 2.00। अब असली कक्षीय दूरियाँ वापस लगाएँ। सर्दी की किरण समतल सतह पर पहुँचने से पहले ज़्यादा तेज़ है, इसलिए दोपहर की शक्ति का गर्मी-से-सर्दी अनुपात 2.00 से कुछ कम हो जाता है। इससे झुकाव का असर ख़त्म नहीं होता। वह उसका एक हिस्सा ही संतुलित करता है। पूरे दैनिक औसतों की तुलना 482 / 173 = 2.79 देती है, क्योंकि गर्मी में सूर्य क्षितिज के ऊपर ज़्यादा देर भी रहता है। दोपहर की शक्ति को दिन के घंटों से गुणा करने पर दिन का कुल योग ज़रूरत से ज़्यादा निकलेगा: सूर्योदय और सूर्यास्त पर प्रक्षेपित योगदान शून्य के पास पहुँच जाता है, दोपहर वाले मान पर नहीं टिका रहता।

दैनिक औसत को ऊर्जा के कुल योग में भी बदला जा सकता है। सियोल में वायुमंडल के ऊपर एक काल्पनिक समतल वर्ग मीटर के लिए 482 W/m² × 24 h = 11.568 kWh/m² प्रतिदिन होता है। सर्दी की गणना 173 × 24 / 1000 = 4.152 kWh/m² प्रतिदिन है। ये पूर्णांकित प्रदर्शित मानों से निकले हैं, छत के किसी पैनल की माप नहीं। पैनल का ढलान, बादल, छाया और रूपांतरण दक्षता, सब उसके बिजली उत्पादन को बदलते हैं। वाट दर नापता है; वाट-घंटा जमा हुई मात्रा नापता है। इस फ़र्क़ को याद रखने से दैनिक औसत को दोपहर के अधिकतम मान या बिजली के बिल से नहीं मिलाया जाता।

अलग-अलग अक्षांशों पर वही तारीख़

विषुवत रेखा पर हर दिन सूर्य सिर के ऊपर नहीं होता। विषुव पर δ 0° को पार करती है और वहाँ दोपहर की ऊँचाई 90° होती है। किसी भी अयनांत पर ऊँचाई 90° − 23.44° = 66.56° होती है। फिर भी ज्यामितीय दिन पूरे साल 12 घंटे के क़रीब रहता है, क्योंकि विषुवत रेखा पर tan φ शून्य है। इसलिए दोपहर के सूर्य की ऊँचाई के दो सालाना शिखर होते हैं, सियोल की जानी-पहचानी एक गर्मी के शिखर जैसा नहीं। उष्णकटिबंधीय इलाक़ों की बरसात और सूखे की ऋतुएँ वायु-संचार और वर्षा-पट्टियों की गति पर निर्भर करती हैं, जिन्हें यह ज्यामिति अकेले नहीं बता सकती।

सिडनी एक अलग तुलना देता है। दिसंबर उसकी गर्मी है, क्योंकि उसका ऋणात्मक अक्षांश ऋणात्मक सौर क्रांति के ज़्यादा पास है। तालिका की 79.6° दोपहर ऊँचाई सियोल की जून की 75.9° से ज़्यादा है, और इसका एक हिस्सा यह है कि सिडनी विषुवत रेखा के ज़्यादा पास है। पूरे अंतर का कारण पृथ्वी की दूरी को न मानें। गोलार्धों की अलग-थलग तुलना के लिए अक्षांश स्लाइडर से उलटे अयनांतों पर +37.57° और −37.57° की तुलना करें। तब ज्यामिति लगभग एक जैसी होती है, जबकि कक्षीय दूरी का योगदान फिर भी अलग रहता है। महासागरों का फैलाव और वायुमंडलीय संचार असली तापमान की तुलना को धूप की तुलना से कहीं ज़्यादा जटिल बना देते हैं।

जून में उत्तरी ध्रुव पर सूर्य दिन भर लगभग एक ही ऊँचाई पर आकाश का चक्कर लगाता है, किसी साफ़ दोपहर के शिखर तक चढ़ने के बजाय। तालिका का 524 W/m² का दैनिक औसत विषुवत रेखा के 385 W/m² से ज़्यादा हो सकता है, क्योंकि दिन के सभी घंटे योगदान देते हैं। इसका मतलब यह नहीं कि ध्रुव विषुवत रेखा से ज़्यादा गर्म है। बर्फ़ धूप को लौटा देती है, बहुत सारी ऊर्जा तापमान बढ़ाने के बजाय बर्फ़ पिघलाने में जा सकती है, और सर्दियों में धूप की लंबी अनुपस्थिति रहती है। NASA की ऊर्जा बजट वाली चर्चा आने वाले विकिरण और सोखी गई ऊर्जा में फ़र्क़ करती है और बताती है कि महासागर और वायुमंडल गर्मी को कैसे बाँटते हैं। गर्मी का अकेला एक दिन पूरे साल की जलवायु का वर्णन नहीं कर सकता।

ऊष्मा का भंडारण और ऋतुओं की देरी

अयनांत सौर क्रांति की चरम स्थिति है, यह हवा के तापमान को तुरंत पलट देने का आदेश नहीं है। जब तक किसी सतह को मिलने वाली ऊर्जा उसकी खोई ऊर्जा से ज़्यादा है, वह गर्म होती रहती है। जून अयनांत के बाद आने वाली ऊर्जा घट रही हो सकती है, फिर भी वह बाहर जाने वाली ऊर्जा से ज़्यादा हो सकती है। तापमान का शिखर तब आता है जब यह संतुलन अपना चिह्न बदलता है। रोज़मर्रा की मिसाल जानी-पहचानी है: साफ़ दोपहर का सबसे गर्म समय आम तौर पर सौर दोपहर के बाद आता है। ऋतु वाले रूप में गहरी मिट्टी और पानी के साथ ऊष्मा का आदान-प्रदान भी शामिल है, इसलिए इसे दोपहर बाद के तापमान के वक्र को बस खींचकर नहीं निकाला जा सकता।

एक जान-बूझकर सरल किए गए भंडारण उदाहरण पर विचार करें। मान लें कि 100 W/m² का शुद्ध लाभ एक दिन तक बना रहता है। जुड़ी हुई ऊर्जा 100 × 86400 = 86.4 लाख जूल प्रति वर्ग मीटर है। पानी की ऊष्मा धारिता को पूर्णांकित 4,200 J/(kg·°C) लेकर, प्रति वर्ग मीटर 1,000 kg पानी वाली परत सारी ऊर्जा परत में रुके रहने पर लगभग 2.06°C गर्म होगी। दस गुना भारी परत सिर्फ़ 0.206°C गर्म होगी। यह एक उदाहरण के लिए ऊर्जा संतुलन है, समुद्र के लिए कोई पूर्वानुमान नहीं: वाष्पन, मिश्रण, धाराएँ और अवरक्त विकिरण संतुलन को लगातार बदलते रहते हैं। यह समझाता है कि जिस पदार्थ को गर्म किया जा रहा है, उसकी गहराई उतनी ही मायने रखती है जितना आने वाला प्रवाह।

प्रेक्षण से जाँच के लिए कोरिया मौसम विज्ञान प्रशासन का जलवायु-सामान्य पृष्ठ सियोल और 1991–2020 के मासिक औसत चुनने देता है। किसी एक असामान्य रूप से गर्म या ठंडे साल को चुनने के बजाय जून की तुलना अगस्त से और दिसंबर की तुलना जनवरी से करें। बताई गई अवधि ज़रूरी है: जलवायु-सामान्य एक तय संदर्भ अवधि का औसत है, अगली गर्मी का कोई वादा नहीं। NOAA के जलवायु-सामान्य दस्तावेज़ भी इसे 30 साल पर आधारित मानक संदर्भ बताते हैं। प्रदर्शनी में ये तापमान रिकॉर्ड नहीं हैं। उसका दैनिक धूप वक्र एक भौतिक निवेश देता है, जबकि स्टेशन रिकॉर्ड वायुमंडल और सतह की मिली-जुली प्रतिक्रिया बताते हैं।

एक साल से आगे के कक्षीय चक्र

इस प्रदर्शनी के एक साल के लिए अक्ष की दिशा व्यावहारिक रूप से स्थिर है, पर पृथ्वी के पूरे इतिहास के लिए नहीं। NASA का मिलांकोविच अवलोकन तीन धीमे बदलाव अलग करता है। तिर्यकता लगभग 41,000 साल के चक्र में करीब 22.1° और 24.5° के बीच बदलती है। ज़्यादा झुकाव ऊँचे अक्षांशों पर गर्मी और सर्दी का फ़र्क़ बढ़ाता है। उत्केंद्रता कक्षा के आकार में बदलाव बताती है, जिसका एक प्रमुख चक्र 1,00,000 साल के पास है। अक्षीय पुरस्सरण लगभग 26,000 साल में घूर्णन अक्ष की दिशा बदलता है। पुरस्सरण और कक्षा में बदलावों का मिला-जुला समय लगभग 19,000–23,000 साल के जलवायु पुरस्सरण चक्र बनाता है।

ये चक्र ऋतु और अक्षांश के हिसाब से धूप का बँटवारा बदलते हैं; ये कोई ऐसा स्विच नहीं हैं जो हर जगह सूर्य को बारी-बारी से तेज़ और मंद करता है। उत्तर के ऊँचे अक्षांशों में गर्मी की ऊर्जा इसलिए मायने रखती है कि सर्दी की बर्फ़ अगले साल तक बचती है या नहीं। टिकी हुई बर्फ़ परावर्तकता बढ़ा सकती है, और हिम-चादरें, ग्रीनहाउस गैसें और महासागरीय संचार आगे की प्रतिक्रियाएँ देते हैं। इसलिए हिमयुग को समझाने के लिए सालाना वैश्विक औसत निकालने या थोड़ा चौड़ा दीर्घवृत्त खींचने से ज़्यादा चाहिए। NASA यह भी ज़ोर देता है कि ये धीमे कक्षीय चक्र हाल के दशकों में देखी गई तेज़ गर्मी को नहीं समझाते।

जनवरी का उपसौर मौजूदा कक्षीय व्यवस्था की ख़ासियत है, कोई शाश्वत कैलेंडर नियम नहीं। पुरस्सरण धीरे-धीरे बदलता है कि उपसौर के पास कौन-सी ऋतु पड़ती है। पृथ्वी की चाल भी बदलती है: उपसौर के पास वह तेज़ चलती है, इसलिए कक्षा के बराबर कोण वाले खंडों में बराबर समय नहीं लगता। इसी कारण खगोलीय ऋतुओं की लंबाई बराबर नहीं होती। इनमें से कोई भी धीमा चक्र इस प्रदर्शनी में बदला नहीं जा सकता। तारीख़ का स्लाइडर 2026 को ढकता है, और अक्ष तथा सौर स्थिति की गणना उसी साल की है। इस स्क्रीन से हिमयुग का कोई परिदृश्य पढ़ना मॉडल की गणना से आगे जाना होगा।

ज़मीन पर खड़े होकर

मंच के नीचे के बटन दो दृश्यों के बीच बदलते हैं। अंतरिक्ष से आपको पूरी कक्षा दिखती है: अक्षांश चुनने के लिए पृथ्वी पर टैप करें, या तारीख़ बदलने के लिए पृथ्वी को उसकी कक्षा पर खींचें। ग्लोब पर चढ़े रंग वायु के ऊपर उस दिन की औसत धूप दिखाते हैं: जिस आधी दुनिया में गर्मी है वहाँ गर्म, जहाँ सर्दी है वहाँ ठंडे, और जहाँ सूर्य बिल्कुल नहीं उगता वहाँ गहरे नीले।

ज़मीन पर आप चुने हुए अक्षांश पर काँच के आकाश के नीचे खड़े होते हैं। पीला चाप चुनी तारीख़ पर सूर्य का पथ है; हल्के नारंगी और नीले चाप जून और दिसंबर के अयनांत पर उसके पथ हैं। बीच की एक छड़ी छाया डालती है, और ज़मीन पर एक पतली रेखा दिन भर उस छाया की नोक का रास्ता खींचती है। उसके पास धूप की एक वर्गाकार किरण ज़मीन पर पड़ती है: पीला हिस्सा वह है जो वह अभी रोशन करती है, लाल वर्ग वह जो सूर्य के सीधे ऊपर होने पर करती। दिन का समय बदलने के लिए सूर्य को खींचें। जब पूरा चाप क्षितिज के ऊपर रहता है तो सूर्य नहीं डूबता (मध्यरात्रि का सूर्य); जब वह नीचे रहता है तो सूर्य नहीं उगता (ध्रुवीय रात)।

नियंत्रण टैब एक झुकाव प्रयोग जोड़ता है। अक्ष को 23.44° की जगह 0°, 45° या 90° पर रखें, तो हर चाप, रंग और संख्या उसके साथ बदलती है; ये मॉडल मान हैं, पूर्वानुमान नहीं, बल्कि एक विचार-प्रयोग। झुकाव न हो तो हर जगह साल भर 12 घंटे दिन रहता है, और 90° पर हर ध्रुव महीनों के दिन और महीनों की रात के बीच झूलता है, काफ़ी हद तक अरुण (यूरेनस) की तरह। इसी टैब में 12 चुनौतियाँ, 10 छिपी खोजें, चुने हुए अक्षांश पर पूरे साल का चार्ट, आपकी अपनी जगह या जन्मदिन, और 50 प्रविष्टियों की सूची है: अमेरिकी नौसेना वेधशाला से 2026 के विषुव, अयनांत और उपसौर-अपसौर, 24 सौर खंड, उगते और डूबते सूर्य के हिसाब से बने स्मारक, और अयनांत तथा विषुव को मनाने वाले कैलेंडर।

स्क्रीन पर करने की जाँचें

रीडिंग की तुलना से पहले एनिमेशन रोक दें। सियोल और जून अयनांत चुनें, फिर दोपहर की ऊँचाई, दिन की रोशनी और दैनिक औसत नोट करें। अक्षांश बदले बिना दिसंबर अयनांत पर जाएँ। ऊँचाई लगभग 75.9° से घटकर 29.0° और ज्यामितीय दिन लगभग 14 घंटे 36 मिनट से घटकर 9 घंटे 24 मिनट होना चाहिए। किरण-पुंज को बंद और चालू करके देखें कि कौन-सा चित्र रोशन क्षेत्र दिखाता है; धूप के संख्यात्मक मान इस पर निर्भर नहीं करते कि वह चित्र दिख रहा है या नहीं। किरण-पुंज का बटन चित्र को बदलता है, भौतिक मान्यताओं को नहीं।

फिर विषुवत रेखा चुनें और अयनांतों और विषुवों के बीच जाएँ। दिन की लंबाई थोड़ी बदलती है, जबकि दोपहर की ऊँचाई विषुव की ओर बढ़ती है। अंत में जून और दिसंबर में उत्तरी ध्रुव चुनें। दिन की रोशनी की रीडिंग की तुलना दैनिक औसत से करें, यह मानने के बजाय कि नीचा सूर्य हमेशा छोटा दैनिक योग देता है। ध्रुव पर आम सूर्योदय समीकरण को पूरे दिन या पूरी रात वाली सीमांत स्थिति चाहिए; अनुमत सीमा से बाहर का प्रतिलोम कोज्या दिन के घंटों की ऋणात्मक संख्या नहीं है।

मुख्य भ्रांति को सीधे जाँचने के लिए चार तारीख़ों वाले ओवरले का उपयोग करें। जब पृथ्वी सूर्य के दूसरी ओर होती है, तब भी अक्ष समानांतर रहते हैं। ग्रह हर छह महीने में आगे-पीछे नहीं झुकता। स्थानीय सौर दोपहर को कलाई घड़ी के 12:00 से भी अलग रखें: देशांतर, समय क्षेत्र और समय का समीकरण याम्योत्तर पार करने का घड़ी का समय खिसका सकते हैं। यह स्क्रीन सौर दोपहर की ऊँचाई बताती है, किसी ख़ास घड़ी के घंटे का मौसम पूर्वानुमान नहीं। कोई संख्या कॉपी करें तो चुना हुआ अक्षांश और तारीख़ भी साथ लिख लें, ताकि कोई और पाठक वही तुलना दोहरा सके।