De keerkringen en het subsolaire punt

In Honolulu, op 21.3° N, staat de zon op het middaguur twee keer per jaar recht boven: rond 26 mei en 15 juli.

Het punt onder de zon

Op elk moment is er precies één plek op aarde waar de zon onder 90° recht boven staat. Geografen noemen dat het subsolaire punt. De breedtegraad ervan is de declinatie van de zon, het getal dat in de uitlezing bij ‘Zon recht boven’ staat. Doordat de aarde draait, raast het subsolaire punt eens per dag westwaarts rond de planeet. Doordat de aarde met een gekantelde as om de zon draait, schuift het ook door het jaar heen naar het noorden en zuiden, nooit verder dan 23.44° van de evenaar.

De kalender van het subsolaire punt is de kalender van de seizoenen. Bij de equinox in maart steekt het de evenaar over naar het noorden. Bij de zonnewende in juni bereikt het zijn noordelijkste breedtegraad, 23.44° N, de kreeftskeerkring, en keert om. Bij de equinox in september steekt het de evenaar weer over naar het zuiden, en bij de zonnewende in december bereikt het 23.44° Z, de steenbokskeerkring. Het woord solstice komt van het Latijn voor ‘de zon staat stil’, omdat de zon daar lijkt te pauzeren voordat hij omkeert.

Hoogte van de middagzon overal

Zodra je de breedtegraad δ van het subsolaire punt kent, is de hoogte van de middagzon op elke breedtegraad φ eenvoudig: 90° min het breedteverschil, geschreven als 90° − |φ − δ|. Als je op het subsolaire punt staat, is het verschil nul en staat de zon op 90°. Voor elke graad breedte die je verder weg gaat, zakt de middagzon een graad. Op de evenaar is het bij een equinox 90°. In Sydney (33.9° Z) is het bij de zonnewende in december 90° − |−33.9° + 23.44°| ≈ 79.5°, en bij de zonnewende in juni maar ongeveer 32.7°.

Leven in de tropen

De strook tussen de twee keerkringen is het enige deel van de aarde waar de zon ooit recht boven kan staan, en elke plek erin krijgt dat twee keer per jaar als het subsolaire punt naar het noorden passeert en weer terug. Honolulu op 21.3° N ligt dicht bij de kreeftskeerkring, dus zijn twee data, ongeveer 26 mei en 15 juli, liggen maar zeven weken uit elkaar. Dicht bij de evenaar liggen de twee data ongeveer zes maanden uit elkaar, dicht bij de equinoxen.

Omdat de middagzon in de tropen altijd hoog staat, verandert de energie die elke dag aankomt veel minder door het jaar heen dan op hogere breedten. De daglengte verandert ook nauwelijks. Daarom is er op veel tropische plekken weinig verschil tussen ‘zomer’ en ‘winter’ wat temperatuur betreft. Hun seizoenen worden juist door regen bepaald. Het Bureau of Meteorology van Australië verdeelt het jaar in het noordelijke tropische deel bijvoorbeeld in een regenseizoen (oktober tot april) en een droog seizoen (mei tot september) in plaats van vier temperatuurseizoenen.

Je kunt de regel ook omgekeerd gebruiken, zoals zeelieden vroeger deden. Meet de hoogte van de middagzon, zoek de declinatie voor die datum op in een almanak, en je breedtegraad volgt: φ = δ ± (90° − hoogte op het middaguur). Als het subsolaire punt op de evenaar ligt en de middagzon 60° boven de zuidelijke horizon staat, ben je 30° ten noorden van de evenaar. Zeevaarders deden dit eeuwenlang met een sextant, voordat er satellietpositiebepaling bestond.