شمس منتصف الليل والليل القطبي: حين لا تغرب الشمس أو لا تشرق

لماذا تحدث الظاهرتان؟

يميل محور الأرض نحو 23.4° عن العمود على مستوى مدارها. قرب انقلاب يونيو يكون القطب الشمالي مائلًا نحو الشمس، وقد يبقى موقع شمالي مرتفع العرض في الجزء المضاء خلال الدوران كله. قرب انقلاب ديسمبر يمكن أن يبقى الموقع نفسه في الجانب غير المضاء. وفي الجنوب تنعكس المواسم.

تصبح الشمس في الصيف القطبي دائمة الظهور بالنسبة إلى ذلك الموقع: تدور ظاهريًا حول القطب السماوي دون أن تنزل تحت الأفق وفق المعيار المستخدم. في الشمال تكون قرب الأفق الشمالي حول أدنى عبور ليلي لها، ثم ترتفع مجددًا. كلمة منتصف الليل هنا لا تَعِد بأن أدنى موضع يقع عند 00:00 الرسمية، لأن التوقيت المدني يختلف عن الزمن الشمسي الحقيقي.

عند الدائرة القطبية في النموذج الهندسي المثالي، تلامس الشمس الأفق عند الانقلاب. كلما اقتربت من القطب طال الجزء من السنة الذي تبقى فيه فوقه. وعند القطب نفسه يكون مسارها اليومي شبه موازي للأفق، ويماثل ارتفاعها ميلها الشمسي تقريبًا، مع تغير بطيء خلال اليوم والسنة.

تقع الدائرتان القطبيتان عند نحو 66.6° شمالًا وجنوبًا، أي بعيدتين عن القطبين بمقدار ميل المحور. ليستا خطين ثابتين إلى الأبد؛ يتغير موضعهما ببطء مع تغير ميل الأرض، دون أن يغير ذلك قواعد الشمس المحلية في موقع بعيد عن المنطقة القطبية.

أثر الانكسار وحافة الشمس

في الهندسة المجردة يُستخدم مركز الشمس والأفق المثالي. لكن القرص له حجم، والجو يرفع صورته قرب الأفق. يجمع الاصطلاح المعياري نحو 16 دقيقة قوسية لنصف القطر و34 للانكسار، فيظل جزء من الشمس ظاهرًا حين يكون المركز تحت الأفق بنحو 0.833°.

ينتج عن ذلك فرق بين حدَّي الظاهرتين في النموذج المعياري:

• قد تظهر شمس منتصف الليل بدءًا من عرض يقارب 65.7° في موسم الانقلاب المناسب، أي قليلًا باتجاه خط الاستواء من الدائرة القطبية، إذا كان الأفق المقابل للقطب حرًا.
• أما **الليل القطبي المرئي بمعنى غياب أي جزء من القرص، فيبدأ قرب عرض 67.4°** في الانقلاب الشتوي المحلي. عند الدائرة القطبية الهندسية قد تُرى حافة الشمس ظهرًا بسبب الرفع الجوي وحجم القرص.

هذه حدود تقريبية مرتبطة بالتعريف، وليست خطوط ضمان للرؤية في كل طقس. من موقع مرتفع قد ينخفض الأفق البعيد فتطول فترة ظهور الشمس، بينما يمكن للجبال أن تحجبها أكثر وتطيل فترة غيابها المشاهد.

كم تطول فترتا النهار والليل القطبيين؟

يزداد طول الفترة عمومًا بالاتجاه نحو القطب. أمثلة توضح المقياس، لا جدولًا موحدًا لكل سنة:

• قرب الدائرة القطبية: تكون الحالة الهندسية الحدية حول الانقلاب، وقد تجعل حافة الشمس والانكسار فترة شمس منتصف الليل تمتد لأسابيع في الظروف المعيارية.
• ترومسو في شمال النرويج، نحو 69.6° شمالًا: تُذكر شمس منتصف الليل عادة من نحو 20 مايو إلى 22 يوليو، والليل القطبي من نحو 27 نوفمبر إلى 15 يناير. توضح هيئة الزيارة المحلية أن عودة ظهور الشمس تعتمد أيضًا على الموقع والتضاريس، وتعرض موسم شمس منتصف الليل بوصفه فترة تقريبية.
• القطب الشمالي: تبقى الشمس فوق الأفق قرابة نصف عام، من موسم اعتدال مارس إلى موسم اعتدال سبتمبر، مع امتداد مرئي إضافي بسبب الانكسار والقرص.

لا يلزم أن تتساوى المدد تمامًا. ففي الشمال يضيف طول الصيف المداري مقارنة بالشتاء أثرًا إلى إطالة الظهور المرئي. أما المقارنة في الجنوب فتتطلب مراعاة انعكاس الفصول وسرعة الأرض في أجزاء مدارها، بدل تعميم نسبة شمالية واحدة على القطبين.

الليل القطبي ليس ظلامًا كاملًا دائمًا

في جزء من شمال النرويج تبقى الشمس وقت الظهر أسفل الأفق قليلًا، فتضيء السماء بألوان الشفق ساعات رغم عدم شروق القرص. قد تبدو السماء زرقاء أو وردية أو برتقالية فوق الأفق الجنوبي. لذلك لا يكفي وجود الليل القطبي وحده للحكم على ملاءمة كل ساعات اليوم لرصد أهداف خافتة.

يمكن وصف عمق الحالة بحسب أعلى ارتفاع تصل إليه الشمس في اليوم. حول الانقلاب الشتوي، في هندسة تقريبية:

• إذا بقيت أدنى من −6° حتى ظهرًا، غاب الشفق المدني؛ يحدث ذلك قرب 72.6° وما بعدها باتجاه القطب.
• إذا لم تتجاوز −12°، غاب الشفق الملاحي أيضًا؛ الحد قرب 78.6°.
• إذا لم تتجاوز −18°، تبقى الحالة ليلًا فلكيًا طوال اليوم؛ الحد قرب 84.6°.

تبقى هذه أوصافًا للضوء الشمسي، لا حكمًا على ضوء القمر أو الأضواء الاصطناعية أو السحب. وفي النصف الجنوبي تقابلها الحالات نفسها حول موسم يونيو الشتوي، بينما يكون موسم ديسمبر زمن النهار القطبي.

التخطيط للرصد عند زيارة العروض القطبية

• للشمس التي لا تغرب: افحص موقعًا داخل النطاق المناسب وتاريخًا ضمن موسمه، مع أفق حر باتجاه القطب. في الشمال قد تحجب جبال جهة الشمال الشمس المنخفضة رغم أن موضعها المحسوب فوق الأفق، بينما يتيح موقع مرتفع رؤية مختلفة.
• للظلام والشفق القطبي: افصل بين انخفاض الشمس وإمكان حدوث الشفق القطبي. يحتاج الأخير ظروفًا في النشاط الشمسي والبيئة المغناطيسية، إضافة إلى الرؤية؛ ولا تحوله فترة الليل القطبي إلى حدث مضمون. حساب موضع الشمس في Apphemeride ليس توقعًا للشفق القطبي أو الطقس.
• للتصوير: قد تطول فترات الضوء الذهبي أو الأزرق إذا بقيت الشمس ضمن نطاق ارتفاعهما، لكنها قد تغيب أيضًا إذا لم تدخله الشمس أصلًا. تحقق من الارتفاعات الفعلية بدل افتراض استمرار الساعة الذهبية في كل نهار قطبي أو الزرقاء في كل ليلة قطبية.

يمكنك استكشاف هذه الحالات في التطبيق قبل السفر بتحديد المكان والتاريخ عند توافر النسخة الكاملة، ثم مقارنة الشريط اليومي ومراحل الضوء. الموقع الحقيقي والطقس والأفق تحدد ما تراه عند الوصول.