9 подписчиков

Полярный день и полярная ночь

23 января 202123 янв 2021

247

11 мин

Когда день и ночь могут длятся несколько недель.

Как живут люди в таких условиях, чего в этом интересного и как посмотреть эти природные феномены самому - читайте в статье.

Оглавление

Когда день и ночь длятся несколько недель. Явления, которые можно увидеть только за полярным кругом.

Полярный день ('midnight sun') - это когда много суток солнце движется по небу кругами. Солнце не заходит. Его всегда видно полностью или частично.

Полярная ночь ('polar night') - это когда много суток солнца нет. Солнце не восходит. Не видно даже самого его краешка.

Статья иллюстрируется последовательными фотографиями автора, которые делались неделя за неделей в астрономическую полночь (самый темный момент суток)

***

Этим летом мне довелось впервые побывать за полярным кругом, увидеть полярный день и прожить четыре месяца после летнего солнцестояния день за днем наблюдая то, насколько же иначе за полярным кругом солнце освещает землю.

Уникальная фотография - низшая точка солнца на небе в день летнего солнцестояния. Астрономическая полночь 0:50 (не путать с календарной полночью — 0:00). 21 июня 2020, Росляково, Мурманск. На этот год еще и пришлось то, что сам момент летнего солнцестояния, момент в который угол солнца с осью земли является наименьшим, был как раз в эти же самые минуты (если быть точным, то в 0:43, в момент полночи на долготе Териберки).

Полярный день - это когда можно спать, есть, ходить в походы в любое время и не смотреть на часы. В полярный день дети могут в 2 часа ночи спокойно пойти во двор играть в футбол, а рыбак рыбачить на речке.

Деревья и растения ночью не спят, у них на солнце продолжается фотосинтез. Природа круглые сутки живет не засыпая. Животные или не спят, или спят по самому минимуму. Человек тоже высыпается быстрее, чем, скажем, зимой. В городах не включается уличное освещение на протяжении всего полярного дня.

Сверхдлинные тени длятся часа четыре. 23:20 - полтора часа до полуночи. 28 июня, вокзал г. Апатиты.

Интересно то, что в течение суток почти не меняется температура - если солнце ходит кругами и освещает все время землю, то с чего бы температуре меняться? Изменения температуры случайны и не зависят от времени на часах. Разница в температуре ночью и днем незначительна, примерно одинаково тепло.

Камера фокусируется на солнце и затемняет все вокруг, на самом деле существенно светлее. 29 июня, 1:04, Кировск, вид на Кукисвумчорр.

Особое развлечение - это выйти на улицу в астрономическую полночь и смотреть на самую низкую точку солнца. Солнце достигает самой своей низкой точки, на 1-3 солнечных диска выше горизонта, а потом снова начинает идти по дуге вверх.

Вершина горы Айкуайвенчорр. Стрелка указывает на север, ровно на солнце. Само солнце за облаками. 0:54, 3 июля.

Астрономическая полночь не совпадает с календарной. Календарные полдень и полночь - это 12:00, они не несут астрономического смысла, а астрономические полдень (наивысшая точка солнца) и полночь (самая низкая точка точка солнца за горизонтом) на каждой долготе наступают в разное время. В Москве это 12:38, в Мурманске это 12:50, в Петербурге 13:07, в Казани 11:51, в Петропавловске-Камчатском 13:33. В полярный день в полночь солнце находится не под горизонтом, а над горизонтом, хотя бы самым краешком.

Вид на форт со стороны моря в тот же самый момент. Все хорошо освещается солнцем.

Вид на север с батареи (форт) возле Териберки. Солнце светит через «северный полюс» и Северный Ледовитый океан. Корабль случайно попал в солнечную дорожку. Светло как днем, но камера сфокусирована на ослепительно светящем солнце. Лучи буквально обжигают кожу, кожа потом горела. 0:43. 5 июля.

Купаться и загорать стоя можно прямо в полночь! Более того, почему-то именно ночью солнечные лучи наиболее сильно жгутся, если небо ясное.

В походе от Кировска до Коашвы через Расвумчорр и астрофилитовое ущелье. На часах астрономическая полночь - 0:53, 19 июля.

Магистрали в полярный день оживлены круглые сутки. Когда людям надо откуда-то куда-то поехать, они не обращают внимания на время темноты - ибо темноты нет, не важно когда выехать и когда приехать. Круглый день почти одинаково светло, а "ночные переезды" нередко бывают удобней "дневных".

На самом деле очень много разных эффектов в жизни людей, городов, природы возникает от того, что светло все время и нет темного времени суток.

И также много всего удивительного связано и с полярной ночью. В полярную ночь встречают такие знаменательные события, как последний заход солнца в году, для российского крайнего севера это первая половина декабря (точная дата на каждой широте своя), и первый восход солнца - в первой половине января.

***

Продолжительность полярного дня и полярной ночи очень сильно зависит от конкретной широты, насколько далеко ты от полярного круга:

- В Салехарде, единственном городе мира прямо на полярном круге, полярный день длится 30 дней, в эти дни солнце полностью не заходит. Полярной ночи нет.

- На Хибинах, в Кировске, в 115 км севернее полярного круга, полярный день длится 46 суток, полярная ночь - 14 суток.

- В Мурманске (260км от п.к.) полярный день 60 суток, полярная ночь 40 суток.

- В самом северном в мире городе с постоянным населением и еженедельными авиарейсами - Лонгйире, находящимся на Шпицбергене в 1250 км севернее полярного круга, полярный день длится 127 дней и 120 дней - полярная ночь. Таким образом, Шпицбергене солнце заходит и восходит всего 59 суток весной и 59 суток осенью. Эдакие "полярное утро" и "полярный вечер". А все остальное время - полярный день и полярная ночь.

- На Северном и Южном полюсе полярный день длится 185 дней, а полярная ночь 180 дней. Солнце лишь один раз восходит и один раз заходит в течение 365 дней!

Таблица продолжительности полярного дня, ночи и промежуточных периодов смены дня и ночи (крайне условно можно их назвать "полярное утро" и "полярный вечер", хотя рядом с полюсами это действительно очень длинные утро и вечер). С учетом эффекта рефракции (дающего 0.5 градуса), полярный день длится хотя бы двое суток, начиная с 65°50′, а полярная ночь — с 67°20′.

У нашей планеты есть два основных цикла: дневной цикл - вращение Земли вокруг своей оси и годовой цикл - вращение Земли вокруг Солнца.

Дневной цикл — вращение Земли вокруг своей оси — белые стрелки. Годовой цикл — вращение вокруг Солнца — желтые стрелки.

Жители экватора практически не ощущают годовой цикл - круглый год на экваторе день длится 12 часов 7 минут (за счет ненулевого диаметра солнца и рефракции). Солнце в полдень находится "почти над головой", 66,5-90º выше горизонта. Температура в течение года почти не меняется, и наибольший перепад температуры - это полночь/полдень. Что в декабре, что в июне дни похожи друг на друга. Для экватора основным циклом, влияющим на жизнь, является дневной цикл - вращение Земли вокруг своей оси. Круглый год 12 часов 7 минут длится каждый день и 11 часов 53 минуты длится каждая ночь.

На полюсах Земли наоборот практически не ощущается дневной цикл, ибо солнце 24 часа находится на одной и той же высоте над горизонтом. На одной и той же высоте солнце за 24 часа делает круг на небе, при этом температура, освещенность никак не меняются. А вот годовой цикл играет ключевую роль, ибо полгода солнце светит, а полгода солнца нет вообще. Для полюсов Земли основным циклом, влияющим на эти места, является годовой цикл - вращение Земли вокруг Солнца. 187 суток длится день и 178 суток длится ночь.

Низкие, средние и высокие широты. Экватор проходит посередине оранжевой зоны.

Что же с остальными широтами?

На остальных широтах играют роль оба цикла, но в разной степени.

В приэкваториальных широтах (1-8º - Сингапур, Индонезия) большую роль играет дневной цикл, и минимальную роль годовой цикл. Фрукты, овощи, рис растут круглый год - когда хочешь, тогда и сажай

Чем дальше к полюсам, тем большую роль играет годовой цикл. Появляется зима, сильнее меняется продолжительность дня в течение года. Чем выше широта, чем ближе к полюсам, тем большей становится разница между летом и зимой.

После полярного круга появляются полярный день и полярная ночь. Начиная с 70-80 градусов как северной, так и южной широты, роль дневного цикла уменьшается и при приближении к полюсу становится нулевой.

Траектория движения солнца в полярный день. Момент полночи - посередине

***

Полярный день длится всегда на несколько дней дольше, чем полярная ночь. Потому что солнце - не точечный источник света, у него есть определенный диаметр - примерно полградуса. День и ночь делятся не по тому моменту, выше или ниже горизонта центр солнечного диска (тогда бы было бы поровну), а когда выше или ниже горизонта верхний краешек солнца. Солнце, казалось бы, такое маленькое на глаз, но на самом деле его диаметр играет роль. Полярный день действительно на несколько дней дольше, чем полярная ночь.

Еще играет роль рефракция света и рассеяние света атмосферой. Кажущийся полярный день больше чем астрономический, потому что еще пару недель после полярного дня в полночь светло почти как днем, намного светлее чем "белые ночи в Питере", ибо солнце ночами перед полярным днем и после полярного дня заходит совсем ненадолго за горизонт и находится в полночь лишь на несколько градусов ниже горизонта.

Объяснение рефракции. Тот самый физический эффект, благодаря которому день на несколько минут длиннее чем он должен быть с точки зрения «небесной механики»

Таким образом, в Кировске полярный день длится 46 дней, но по ощущениям он начинается на две недели раньше и завершается на две недили позже, то есть длится где-то 75 дней. Так, мы с другом делали ночной поход в ночь с 26 на 27 июля на высочайшую гору Кольского полуострова Юдычвумчорр, и все время было светло, как будто солнце три часа было не за горизонтом, а за тучками.

Переправа через реку Малая Белая. 0:31, 27 июля. Камера направлена на север. Светло почти как днем, хотя полярный день уже 13 дней как завершился. Место к востоку от одноименного с горами поселка Хибины.

Первая «сумеречная ночь» в Кировске была 2 августа.

Первое "темное небо" после полярного дня. Выглядит как вечер. И то, не было бы туч, было б светлей. 0:58, 2 августа, Кировск.

А первая звезда на небе была видна 18 августа. Полярный день в прошлом, наступила стандартная смена дня и ночи — как это длится круглый год на «межполярных» широтах.

Первая звезда после полярного дня. 18 августа 0:42. Только после этого дня ночи стали "полноценными" темными ночами, удлиняясь день за днем.

Хотя полярные сияния как физический эффект не зависят от смены дня и ночи, первое полярное сияние года может быть видно только после завершения полярного дня. И чем дольше становится ночь, тем больше шансов его увидеть.

Первое северное сияние. 11 сентября, 23:46. Противоположный Мурманску берег Кольского залива. В реальности сияние выглядит обычно как-то так, нежели как на фотографиях из интернета с долгой экспозицией и «вытянутыми» в лайтруме фильтрами

Полярная ночь на самом деле не такая уж и ночь за счет этих же самых эффектов - за счет преломления света и рассеяния света атмосферой. В полярную ночь днем часа на 2-4 светает, между 10 и 14 часами светло, как будто это раннее утро или поздний вечер. В этот промежуток времени звезд не видно на небе.

~21 декабря в Мурманске ~11:45 — за час до астраномического полудня. Солнце с южной стороны озаряет горизонт. Небо темно-синее, звезд не видно. Похоже на «белую ночь» в Петербурге. // автор статьи к декабрю уехал, поэтому фото взято из группы вконтакте «Необычный Мурманск»

Иными словами, светлое и темное время имеют друг по отношению к другу не равный баланс, не 50:50. Суммарно светлого времени в течение года больше, чем темного времени, и это хорошо ощущается на высоких широтах. Полярный день длиннее полярной ночи. В полярную ночь темно не все время - ненадолго днем светло, а в полярный день светло все время, даже в полночь. Образно выражаясь, "свет побеждает тьму".

Встреча первого солнца года. Астрономический полдень 11 января, окрестности Мурманска. // Фото Павел Степаненко, друг из Мурманска, журналист-фотограф местной газеты

Свои корректировки в видимость солнца играют, конечно же, рельеф и облачность. На вершине горы полярный день длится на пару дней дольше, чем у ее подножия.

Очевидный факт, что если оказаться в открытом космосе, то солнце будет вообще светить все время.

На самом деле полярный круг "не стоит на месте" и все время смещается. С периодичностью в сорок одну тысячу лет угол наклона земной оси меняется от 22,1 до 24,5 градусов, а вместе с ним и полярный круг. Сейчас северный полярный круг смещается на север (и южный полярный круг - на юг) на величину порядка 10 сантиметров каждый год. Как бы то ни было, но можно говорить, что в каком-то "краевом" месте, в котором был полярный день несколько дней в этом году, через сколько-то лет там уже не будет полярного дня. Но через несколько десятков тысяч лет он будет там снова.

А вот полярное сияние никак не связано с полярными днем и ночью, это совсем другое физическое явление, зависящее от положения магнитных полюсов земли. А магнитные полюса Земли как раз-таки смещаются куда быстрее чем полярный круг - их скорость порядка 10-50 километров в год.

На самом деле даже не хватает богатства языка чтобы описывать эти явления. В каком-нибудь саамском, ненецком или чукотском языках, «родившихся» в широтах крайнего севера, должно быть больше слов чтобы описывать полярный день, полярную ночь и полярное сияние.

Где увидеть полярный день и полярную ночь?

Если хотите увидеть полярный день, то можете планировать поездку на июнь или начало июля в самые северные места мира: Апатиты/Кировск, Мурманск, Териберку, Воркуту, Норильск/Дудинку, Диксон, Тикси, Певек, север Норвегии (Альта, Тромсё), Шпицберген(норв. Свальбард).

Диаграмма полярного дня и полярной ночи для широты Норильска (69º21')

Билет на поезд или самолет от Москвы что до Мурманска, что до Воркуты стоит всего 2-6 тысяч рублей.

Чтобы попасть в Лонгйир (Шпицберген), находящийся намного северней любых других городов, достаточно иметь визу любой страны Евросоюза. Билет из Осло и Тромсё в Лонгйир можно купить за 100-150 евро.

А вот на север Канады или север Аляски ехать выйдет бессмысленно дорого, на российском севере вы увидите все то же самое.

Существует также круизный ледокол "50 лет Победы", прибывающий на Северный полюс в день летнего солнцестояния. Стоит сверхдорого, поездка 5 дней туда, день там, 5 дней обратно стоит 2.400.000 рублей с человека.

Салехард (Ямал) и Кандалакша тоже сойдут, Салехард находится прямо на полярном круге, и там, как ни странно, почти месяц длится полярный день (7 июня - 7 июля). По законам небесной механики солнце в полночь опускется больше чем на половину за горизонт, но за счет рефракции при идеально ровном горизонте должно быть видно солнце на полдиска выше горизонта. Салехард теперь стал транспортно доступнее, к декабрю 2020 Салехард впервые в истории соединили дорогой со всей Россией (через Новый Уренгой). Салехард и Кандалакша подойдут для жизни тем людям, которые хотят полярный день, но не хотят полярную ночь - в этих городах полярной ночи нет, солнце каждый день года хотя бы краешком показывается над горизонтом.

Карта охватывает большинство городов за полярным кругом с населением выше пяти тысяч человек и некоторые поселения с населением выше 200 человек. Хорошо видно, что самой населенной в мире областью за полярным кругом является север Скандинавии и Кольский полуостров. Заодно это и самое теплое место за полярным кругом.

А вот чтобы увидеть полярный день, такие "северные" города и территории, как Архангельск, Сыктывкар, Ханты-Мансийск, Сургут, Якутск, Анадырь, вся Исландия, Нуук (столица Гренландии) и Джуно/Анкоридж (Аляска) не подойдут, ибо они находятся южнее полярного круга. Там будут "белые ночи" примерно как в Петербурге, что, конечно, не сравнится с полярным днем. Белые ночи - довольно неудачный термин, приманка для туристов, в Петербурге они скорее "темно-синие ночи", на грани видимости звезд.

Увидеть же полярный день в Южном полушарии куда сложнее, потому что южнее полярного круга находится только Антарктида (за исключением северной оконечности антарктического полуострова), и туда попасть существенно сложнее и очень дорого. Туры на несколько дней на несколько человек в Антарктиду с вылетом из ЮАР или Чили стоят несколько тысяч долларов. Плюс еще билеты до ЮАР или Чили. Самый дешевый способ попасть в Антарктиду для россиянина - это устроиться на российские полярные базы, вам еще и заплатят за это. Там большинство работают 5-6 месяцев (полярный день, октябрь-март), на зимовку (апрель-сентябрь) остается лишь небольшое число человек.

Карта Антарктиды с научными базами (research stations). Пунктиром помечен Южный полярный круг. Антарктида как будто «вписывается» внутрь полярного круга, за исключением антарктического полуострова. Красная линия — 60ºю.ш. - широта Санкт Петербурга, на этой широте есть «белые ночи», которые на самом деле темно-синие.

На самом деле немало людей со всего мира хотели бы увидеть полярный день, но для многих из них эта поездка очень сильно бьет по карману и требует изготовления виз. Для нас же, жителей России, это куда проще, просто бери и езжай!