Mars ima proljeće, ljeto, jesen i zimu, ali njegova godišnja doba traju dulje nego na Zemlji: godina mu traje približno 687 zemaljskih dana. Na Saturnu jedno godišnje doba traje oko sedam godina, na Uranu oko 21, a na Neptunu više od 40. Merkur i Venera nemaju izražena godišnja doba kakva poznajemo na Zemlji.
Razlike ne određuje samo udaljenost od Sunca. Važni su nagib osi rotacije, oblik putanje i vrijeme potrebno za obilazak Sunca. Atmosfera zatim određuje kako se promjena osunčavanja odražava na temperaturu, oblake i vjetrove. Na Marsu se zato tijekom godine mijenjaju polarne kape, dok na plinskim divovima sezonske promjene pratimo u atmosferi.
Koliko traju godišnja doba na drugim planetima?
Duljina godišnjeg doba ne govori koliko će se promijeniti temperatura. Planet može imati dugu godinu, ali vrlo malen nagib osi, pa promjene osunčavanja između polutki nisu velike. Jupiter je upravo takav primjer: obilazak Sunca traje gotovo 12 zemaljskih godina, a nagib osi iznosi samo oko tri stupnja.
Kod planeta s izraženijim nagibom četvrtina godine daje približnu duljinu pojedinog godišnjeg doba. Ta je procjena dovoljna za usporedbu Saturna, Urana i Neptuna. Ne znači da su četiri razdoblja posve jednaka niti da će atmosfera točno na njihovu granicu prijeći iz zimskih u ljetne uvjete. Mars je najjasniji primjer nejednakih sezona.
Nagib osi mjeri se prema okomici na ravninu planetove putanje. NASA-in pregled godišnjih doba u Sunčevu sustavu povezuje taj nagib s promjenama osunčavanja na pojedinim planetima.
Nagib osi mijenja duljinu dana i kut Sunčevih zraka
Zemljina je os nagnuta približno 23,4 stupnja. Dok planet obilazi Sunce, sjeverna i južna polutka naizmjenično su nagnute prema njemu. Na polutki okrenutoj prema Suncu dani postaju dulji, a Sunce je više na nebu. Površina tijekom dana može primiti više energije nego u zimskoj polovici godine.
Na suprotnoj polutki vrijedi obrnut raspored. Zbog toga lipanj nije ljeto na cijeloj Zemlji. Promjena udaljenosti od Sunca utječe na primljenu energiju, ali nije glavni uzrok suprotnih sezona na dvjema polutkama. Taj je mehanizam detaljnije objašnjen u članku zašto nastaju godišnja doba.
Isti mehanizam djeluje i na drugim planetima, ali ondje ljeto i zima izgledaju drukčije. Na plinskim divovima pratimo promjene u oblacima i vjetrovima, a na Marsu smrzavanje i povlačenje polarnih kapa.
Mars ima četiri sezone, ali one ne traju jednako
Marsova je os nagnuta oko 25 stupnjeva, vrlo slično Zemljinoj. Njegova je putanja oko Sunca, međutim, izduženija. Planet se brže kreće kada je bliže Suncu, a sporije kada je dalje, pa pojedina godišnja doba ne traju jednako.
Na sjevernoj polutki proljeće traje približno 194 marsovska dana, ljeto 178, jesen 142, a zima 154. Marsovski Sunčev dan, sol, traje oko 24 sata i 40 minuta. Pretvoreno u zemaljske dane, riječ je približno o 199 dana proljeća, 183 dana ljeta, 146 dana jeseni i 158 dana zime. Brojke su zaokružene; marsovska godina traje oko 668,6 solova.
Kraća jesen i dulje proljeće na sjevernoj polutki pokazuju zašto marsovsku godinu ne treba jednostavno podijeliti na četiri jednaka dijela. Na južnoj polutki sezone su suprotne: za vrijeme sjevernog proljeća ondje traje jesen. Južno ljeto pada blizu Marsova perihela, pa je kraće i dobiva snažnije Sunčevo zračenje od sjevernog ljeta.
Promjene imaju mjerljive posljedice. Tijekom hladne sezone dio ugljikova dioksida iz atmosfere smrzava se na polarnim područjima, a s povratkom toplijeg razdoblja ponovno prelazi u plin. Mijenjaju se polarne kape i atmosferski tlak, dok prašinske oluje imaju vlastiti sezonski raspored. Marsovski kalendar potreban je i za razumijevanje vremenskih prilika koje prate roveri. Uz sezonske promjene, istraživanja Marsa otkrivaju i tragove njegove mnogo toplije i vlažnije prošlosti.
Saturn: sedam godina između sezonskih promjena
Saturn ima nagib osi od približno 26,7 stupnjeva i godinu dugu oko 29,5 zemaljskih godina. Njegova su godišnja doba po astronomskoj podjeli duga približno sedam godina. Letjelica koja ga proučava nekoliko godina tako može zabilježiti samo dio jedne Saturnove godine.
Promjenu osunčavanja na Saturnu možemo pratiti i preko prstenova. Oni uglavnom leže u ravnini planetova ekvatora. Tijekom obilaska Sunca mijenja se strana prstenova koju Sunce obasjava, a blizu ekvinocija zrake na njih padaju gotovo uzduž njihove ravnine. Cassini je takav položaj proučavao 2009. godine, kada su čak i male izbočine bacale vrlo duge sjene.
To ne znači da prstenovi tada fizički nestaju. Kada ih sa Zemlje gledamo gotovo s ruba, teško ih je uočiti jer su vrlo tanki. Sunce i Zemlja ne prolaze uvijek kroz ravninu prstenova istog dana, pa se ekvinocij i trenutak kada ih gledamo točno s ruba mogu vremenski razlikovati.
Uran: godišnje doba traje oko 21 godinu
Uranova je os nagnuta približno 98 stupnjeva, pa se planet okreće gotovo polegnut u odnosu na svoju putanju. Njegova godina traje oko 84 zemaljske godine. Četvrtina tog obilaska daje približno 21 godinu za jednu sezonu.
Blizu solsticija jedno polarno područje dugo je okrenuto prema Suncu, dok suprotno ostaje u tami. Na samim polovima razdoblja svjetlosti i mraka mogu trajati približno polovicu Uranove godine, oko 42 zemaljske godine. To je drukčija mjera od 21 godine koliko približno traje jedno astronomsko godišnje doba: polarni dan obuhvaća i proljetni i ljetni dio ciklusa.
Hubbleove snimke Urana iz 2014. i 2022. pokazuju promjene u izgledu sjevernog polarnog područja. Razmak između tih snimki iznosi osam zemaljskih godina, a obuhvaća manje od desetine Uranove godine.
Neptun: jedno godišnje doba traje oko 41 godinu
Neptunova os nagnuta je oko 28 stupnjeva, a godina mu traje približno 165 zemaljskih godina. Jedna sezona zato traje oko 41 godinu. Sunčevo zračenje ondje je vrlo slabo, no planetova atmosfera ipak reagira na njegovu sezonsku raspodjelu. Vjetrove i oluje ne određuje samo Sunce: važna je i toplina koja dolazi iz unutrašnjosti.
Zašto Jupiter, Merkur i Venera imaju slabo izražena godišnja doba?
Jupiter ima mnogo manji nagib osi, pa ne pokazuje snažne sezonske razlike između polutki kakve vidimo na Marsu ili Uranu. To ne znači da mu je vrijeme uvijek jednako. Atmosferske pruge, oluje i vjetrovi mogu se mijenjati i bez velikih promjena u sezonskom osunčavanju.
Merkurova os gotovo je okomita na ravninu putanje, pa nema izražene izmjene godišnjih doba između sjeverne i južne polutke. Njegova izdužena putanja ipak znatno mijenja primljeno Sunčevo zračenje. Venera se okreće retrogradno: često naveden nagib od oko 177 stupnjeva znači da je njezina os blizu okomice, ali usmjerena u suprotnom smislu. Sezonski je učinak približno usporediv s malim nagibom od tri stupnja. Maleni sezonski nagib i gusta atmosfera ublažavaju sezonske promjene na površini Venere.
Duge godine vanjskih planeta otežavaju proučavanje njihovih godišnjih doba. Na Neptunu jedna sezona traje dulje od mnogih svemirskih misija, pa se promjene moraju pratiti usporedbom snimki i mjerenja prikupljenih tijekom desetljeća.
