Adanya pergantiam musim sepanjang tahun disebabkan oleh gerak semu matahari. Gerak semu ini adalah peredaran matahari jika dilihat dari bumi sepanjang tahun.
Pada tanggal 21 Juni, matahari akan terbit di koordinat 23,5 derajat, atau sejauh 23,5 derajat arah utara dari khatulistiwa. Sebaliknya di bulan Desember tanggal 22, matahari terbit di -23,5 derajat, atau sejauh 23,5 derajat arah selatan khatulistiwa.
Kenapa Ada Gerak Semu
Bumi bergerak mengelilingi matahari (revolusi), dan juga berotasi terhadap sumbu bola bumi. Namun sumbu rotasi bumi itu tidak tegak lurus terhadap sumbu revolusi. Lihat gambar:
Karena kemiringan itu, wilayah yang diterangi matahari sepanjang tahun berbeda-beda. Selama setengah tahun, matahari lebih banyak menerangi wilayah utara ketimbang wilayah selatan, dan setengah tahun berikutnya hal sebaliknya yang terjadi.
Baca Juga : Rotasi dan Revolusi Bumi serta pengaruhnya
Jika fenomena ini diamati sepanjang tahun dari bumi, maka terlihat seolah-olah matahari itu bergerak dari utara ke selatan selama setengah tahun, dan kemudian balik lagi bergerak dari selatan ke utara pada setengah tahun berikutnya. Dalam bola langit, lintasan gerak semu matahari itu disebut ekliptika.
Deklinasi Matahari
Lintasan semu matahari itu menggambarkan adanya perubahan deklinasi matahari secara periodik. Deklinasi adalah jarak sudut antara sebuah benda langit dengan “khatulistiwa langit”. Khatulistiwa langit ini sendiri merupakan proyeksi khatulistiwa bumi terhadap bola langit – kalau diambil asumsi bahwa langit berbentuk bola. Jadi, deklinasi itu analog dengan lintang di bumi.
Deklinasi matahari selalu bertambah dan berkurang setiap hari secara periodik. Pertambahan/pengurangannya per hari adalah kira-kira sebesar 0.9856 derajat. Dengan begitu, waktu yang dibutuhkan untuk deklinasi matahari berubah dari +23,5 derajat ke -23,5 derajat adalah 182,6211 hari.
Equinoxes dan Solstices
Equinox maksudnya adalah saat malam dan siang sama panjang di seluruh permukaan bumi. Bagi orang di khatulistiwa, tiap saat malam dan siang itu sama saja panjangnya. Namun tidak demikian dengan orang lain yang ada di kawasan utara atau kawasan selatan.
Pada musim dingin, orang Eropa merasakan malam yang lebih panjang ketimbang siang, dan pada saat yang bersamaan, orang di Australia merasakan siang yang lebih lama. Nah, pada saat equinox ini orang utara atau selatan itu merasakan panjang siang dan malam yang sama.
Baca Juga : 5 Akibat Revolusi Bumi Bagi Kehidupan
Solstice maksudnya “matahari tetap” kalau diterjemahkan dari bahasa Yunani. Disebut begitu karena matahari pada tanggal-tanggal solstice tampak tidak banyak bergerak ke utara ataupun ke selatan.
Seperti sudah dijelaskan sebelumnya, sepanjang tahun matahari bergerak dari deklinasi +23,5 derajat ke -23,5 derajat lalu kembali lagi ke +23,5 derajat. Tanggal-tanggal solstice merupakan “titik balik” nya.
Equinox dan solstice terjadi dua kali dalam setahun, yakni tanggal 21 Maret dan 23 September (equinox) serta 21 Juni dan 22 Desember (solstice).
Bagi manusia yang tinggal di kawasan dengan 4 musim, saat equinox dan solstice ini juga menjadi penanda pergantian musim. Sebagai contoh, di kawasan utara, tanggal 21 Maret (Vernal Equinox) adalah penanda masuknya musim semi, 21 Juni (spring solstice) masuk musim panas, 23 September (autumnal equinox) masuk musim gugur dan 22 Desember (winter solstice) masuk musim dingin.
“Matahari Tak Pernah Tenggelam”
Di kawasan kutub utara dan selatan, ada waktu-waktu dimana siang itu berlangsung sepanjang hari, atau malam berlangsung sepanjang hari. Maksudnya, ada beberapa waktu dimana matahari tak pernah tenggelam (siang terus) walaupun jam tangan dan kalender sudah menunjukkan pergantian hari. Di waktu lain, matahari malah tak pernah terbit (malam terus).
Hal ini juga merupakan efek dari gerak semu matahari tadi. Ketika matahari beredar di belahan utara (deklinasi positif), orang eskimo di kutub utara akan melihat matahari terus sepanjang hari, dan pinguin di kutub selatan malah tak pernah melihat matahari. Hal sebaliknya terjadi kalau matahari beredar di belahan selatan (deklinasi negatif).