Все мы знаем, что Солнце встаёт на востоке и заходит на западе. Днём Солнце проходит над югом. И в наших широтах от 42 до 60 градусов северной широты никогда не проходит в северной части неба. Лишь живущие на Северном Полярном Круге (66,5 градусов северной широты) и ещё севернее могут видеть у самого горизонта над точкой севера незаходящее Солнце около полуночи вблизи 21 июня.
Но в этих широтах холодно и вернёмся в тёплые края.
Зимой Солнце ходит низко,
летом – высоко.
И вообще-то восходит Солнце на востоке и заходит на западе только около 20 марта и 23 сентября.
Летом Солнце восходит на северо-востоке, а заходит на северо-западе.
Зимой соответственно – на юго-востоке и на юго-западе.
Оказывается, есть:
Самый ранний восход: где-то 18 июня и Самый ранний заход – 15 декабря.
Самый поздний восход– 30 декабря и Самый поздний заход – 24 июня.
Эти даты «крутятся» около самого длинного дня: примерно 21 июня – летнее солнцестояние, и самого короткого дня 22 декабря – зимнее солнцестояние, но почему-то не совпадают с ними. Почему все даты «примерно»? Сложное движение Земли вокруг Солнца.
Но среди этих дат есть ещё тонкие закономерности.
1 сентября – особая дата, как потом мы поймём.
Если 1 сентября в момент прохождения Солнца над точкой юга поставить свои часы – наручные, настенные, на телефоне – на 12 часов дня, тогда время по Солнцу и по вашим часам будет вроде синхронизировано. Но уже 2 сентября Солнце не будет над точкой юга в 12 часов по Вашим часам. И далее расхождение будет только нарастать вплоть до 3 ноября. Потом начнёт уменьшаться и 25 декабря Солнце снова будет над точкой юга в 12 часов дня по Вашим часам. Оказывается, время по Солнцу совпадает с временем по часам лишь 4 раза в году: 1 сентября, 25 декабря, 15 апреля и 13 июня. В остальные дни солнечные часы то спешат, то отстают от равномерно идущих наших обычных часов.
Как мы видим это в своей жизни?
После 22 декабря день начинает увеличиваться, но как? Оказывается, он начинается увеличиваться за счёт вечера, по вечерам становится всё светлее и светлее день ото дня. По утрам же всё ещё не только темно, но и темнее, чем было. И такая картины длится вплоть до 19 января. Уже давно прошли зимние школьные каникулы, почти месяц как день прибавился, а по утрам в школу идти всё ещё темно. Особенно заметен светлый вечер со 2 февраля. Но день берёт своё – и по утрам становится светлее.
Наступает весеннее равноденствие – 20 марта – день (12 часов) равен ночи (12 часов) на всём земном шаре от южного полюса до северного. Это у нас Солнце ходит ещё невысоко, а где-то на экваторе оно к обеду поднимается точно над головой – в зенит. На Северном полюсе Солнце показывается над горизонтом и ползёт по нему – начинается полярный день, на полгода, полгода – до 23 сентября Солнце не будет заходить.
Следующее максимальное отклонение солнечных часов от наших – 14 мая, вроде не очень заметно. День продолжает увеличиваться. Но всё же мы замечаем, что по утрам Солнце восходит рано и весьма быстро, а вечер как-то не спешит увеличиваться.
21 июня наступает летнее солнцестояние – самый длинный день и самая короткая ночь. Солнце поднимается на наибольшую высоту.
После солнцестояния день начинает убывать. Практически сразу становится заметно, что по утрам Солнце восходит всё позже и позже. А вот вечер не спешит убывать. Долгие летние вечера в июле и в августе знают все. Гуляет молодёжь, тепло, бабушки подолгу сидят на лавочках.
И вот наступает 1 сентября – солнечные часы и наши выравниваются. День начинает стремительно убывать, хотя он ещё больше ночи. Солнце пытается по утрам вставать вроде как летом, но всё равно уже позже, а особенно заметно темнеет по вечерам.
Наступает осеннее равноденствие – 23 сентября. Оно вроде симметрично весеннему, но всё же не то. После осеннего равноденствия по утрам ещё так-сяк, а вечер наступает быстро. Особенно быстро темнеет в ноябре. Ноябрь и так, похоже, самый тёмный месяц в году. Как правило в некоторых районах России снега ещё нет, и вечерний мрак особенно сильный. Плюс часто плохая погода.
В декабре подсыпает снежок, и, хотя день минимален, становится посветлее.
Перед зимним солнцестоянием – 22 декабря – солнечное время подравнивается с нашим, мы тоже как-то уже свыкаемся с короткими зимними днями.
Наступает самый короткий день – 22 декабря – зимнее солнцестояние. Солнце поднимается на наименьшую высоту. На Северном полярном круге и севернее Солнце вообще не восходит. Разве, что из-за явления рефракции показывается к 12 часам «дня» на несколько минут над югом.
И вот после 25 декабря перед счастливым Новым годом вновь становится заметно светлее по вечерам. День пошёл увеличиваться. Круг повторяется.
Если установить неподвижный широкоугольный фотоаппарат и фотографировать им один и тот же пейзаж с Солнцем в течение года, например, в 12 часов дня на один и тот же кадр, то на кадре отпечатается 365 солнышек, образующих особую «восьмёрку» - аналемму. Конечно, в те дни, когда пасмурно в аналемме будут большие пропуски. Три таких аналеммы я составил на приводимом здесь рисунке и сопроводил поясняющими надписями:
Совместить все времена года, времена суток, восток и запад на одной картине было непросто.
Какова же причина аналеммы? Эллиптичность земной орбиты и, как следствие, неравномерность движения Земли вокруг Солнца. А также наклон земной оси к плоскости орбиты.
Примерно 3-4 января Земля проходит перигелий – ближайшую к Солнцу точку орбиты. В соответствии с законом Кеплера Земля в это время движется быстрее, чем 5 июля, когда проходит афелий – самую дальнюю точку орбиты. Что же у нас, когда мы ближе к Солнцу, зима?? Да, в перигелии нам теплее, но значительно больше влияет на смену времен года наклон земной оси. В январе северное полушарие Земли освещается косыми лучами низкоходящего Солнца, потому у нас зима. В южном полушарии, в Новой Зеландии – лето. Зато какая у нас зима? В январе мы ближе к Солнцу – значит, зима у нас теплее. В январе мы быстро летим вокруг Солнца – значит, зима пролетает быстрее. В южном полушарии зима суровее. Лето у нас прохладнее, чем в южном полушарии, но длится дольше.
Год на год не приходится. Когда-то самым суровым месяцем у нас был январь, теперь – февраль. Февраль 2006 года. Самым жарким был июль, теперь переходит на август. Август 2010 года.
Земная ось прецессирует, не остаётся направленной на Полярную звезду, плюс имеет место нутация. Мы ещё мало знаем, как ведёт себя «печка» внутри Земли. Климат подвержен изменениям.
Всё очень непросто и интересно.
Наблюдайте движение Солнца и не переставайте ему удивляться!