Daerah tropis dan titik subsolar

Di Honolulu, pada 21.3° LU, Matahari tengah hari tepat di atas kepala dua kali setahun: sekitar 26 Mei dan 15 Juli.

Titik tepat di bawah Matahari

Pada setiap saat, ada tepat satu tempat di Bumi dengan Matahari tepat di atas kepala pada 90°. Ahli geografi menyebutnya titik subsolar. Lintangnya adalah deklinasi Matahari, yaitu angka yang ditampilkan sebagai "Matahari tepat di atas". Karena Bumi berputar, titik subsolar bergerak cepat ke barat mengelilingi planet sekali sehari. Karena Bumi mengorbit dengan sumbu miring, titik itu juga bergeser ke utara dan selatan sepanjang tahun, tidak pernah lebih jauh dari 23.44° dari khatulistiwa.

Kalender titik subsolar mengikuti kalender musim. Saat ekuinoks Maret, titik itu melintasi khatulistiwa menuju utara. Saat solstis Juni, titik itu mencapai lintang paling utara, 23.44° LU, yaitu Garis Balik Utara, lalu berbalik. Saat ekuinoks September, titik itu melintasi khatulistiwa lagi menuju selatan, dan saat solstis Desember mencapai 23.44° LS, yaitu Garis Balik Selatan. Kata solstis berasal dari bahasa Latin yang berarti "Matahari berhenti", karena Matahari tampak berhenti sejenak di sana sebelum berbalik.

Ketinggian Matahari tengah hari di mana pun

Setelah mengetahui lintang subsolar δ, kamu dapat menghitung ketinggian Matahari tengah hari pada lintang φ dengan mudah: 90° dikurangi selisih lintang, ditulis 90° − |φ − δ|. Jika kamu berdiri di titik subsolar, selisihnya nol dan Matahari berada pada 90°. Untuk setiap satu derajat lintang kamu menjauh, Matahari tengah hari turun satu derajat. Di khatulistiwa saat ekuinoks, ketinggiannya 90°. Di Sydney (33.9° LS) saat solstis Desember, ketinggiannya 90° − |−33.9° + 23.44°| ≈ 79.5°, sedangkan saat solstis Juni hanya sekitar 32.7°.

Kehidupan di daerah tropis

Wilayah di antara kedua garis balik adalah satu-satunya bagian Bumi yang pernah mendapat Matahari tepat di atas kepala. Setiap tempat di dalamnya mengalami hal itu dua kali setahun, saat titik subsolar melintas menuju utara dan saat kembali. Honolulu pada 21.3° LU dekat dengan Garis Balik Utara, sehingga kedua tanggalnya, sekitar 26 Mei dan 15 Juli, hanya berselang tujuh minggu. Di dekat khatulistiwa, kedua tanggal berselang sekitar enam bulan, dekat dengan ekuinoks.

Karena Matahari tengah hari selalu tinggi di daerah tropis, energi yang diterima setiap hari jauh lebih sedikit berubah sepanjang tahun dibandingkan di lintang tinggi. Lama siang pun hampir tidak berubah. Itulah sebabnya banyak tempat tropis memiliki sedikit perbedaan suhu antara "musim panas" dan "musim dingin". Musimnya justru ditentukan oleh hujan. Biro Meteorologi Australia, misalnya, membagi tahun di wilayah tropis utaranya menjadi musim hujan (Oktober hingga April) dan musim kemarau (Mei hingga September), bukan empat musim berdasarkan suhu.

Kamu dapat memakai aturan ini secara terbalik, seperti pelaut dahulu. Ukur ketinggian Matahari tengah hari, cari deklinasi untuk tanggal itu dalam almanak, lalu lintangmu dapat dihitung: φ = δ ± (90° − ketinggian tengah hari). Jika titik subsolar berada di khatulistiwa dan Matahari tengah hari berada 60° di atas cakrawala selatan, kamu berada 30° di utara khatulistiwa. Navigator melakukan ini dengan sekstan selama berabad-abad sebelum adanya penentuan posisi satelit.