Długość dnia: ile czasu mija dziś między wschodem a zachodem?

Dlaczego dni mają różną długość?

Oś Ziemi jest nachylona o około 23,4° do prostej prostopadłej do płaszczyzny jej orbity. W północnym lecie półkula północna jest zwrócona ku Słońcu. Miejsce na tej półkuli spędza wtedy większą część obrotu Ziemi po stronie oświetlonej. Zimą sytuacja się odwraca, a na półkuli południowej pory roku mają przeciwny przebieg.

Na niebie opisuje to **deklinacja**, czyli kątowa odległość Słońca od równika niebieskiego. Dodatnia deklinacja sprzyja dłuższemu widocznemu łukowi na półkuli północnej, a ujemna krótszemu. To właśnie połączenie deklinacji i lokalnego horyzontu określa, jaka część dziennego okręgu znajdzie się nad ziemią.

Na równiku idealny horyzont dzieli ten okrąg na połowy przez cały rok, dlatego dzień ma tam w przybliżeniu dwanaście godzin. Ku biegunom okręgi przecinają horyzont coraz bardziej ukośnie, więc wpływ sezonowej deklinacji rośnie. W strefach polarnych cały dzienny okrąg może przez pewien okres znaleźć się nad horyzontem albo pod nim.

Co dokładnie wyznacza długość dnia?

Najważniejsze są trzy elementy:

• Deklinacja Słońca określa położenie jego dziennego okręgu względem równika niebieskiego.
• Szerokość geograficzna decyduje, jak silnie ta zmiana wpływa na długość widocznego łuku. Na średnich szerokościach rozpiętość zimy i lata jest wielogodzinna, przy równiku pozostaje niewielka.
• Definicja wschodu i zachodu uwzględnia górny brzeg tarczy oraz typową refrakcję. W efekcie dzień zaczyna się wcześniej i kończy później niż w modelu punktowego Słońca bez atmosfery.

Długość geograficzna przede wszystkim przesuwa obie granice względem czasu strefowego. Przy tej samej szerokości i porównywalnej deklinacji nie zmienia istotnie odstępu między nimi. Mówiąc o dokładnych obliczeniach, trzeba jednak pamiętać, że deklinacja powoli zmienia się również w ciągu doby. Dla obserwowanego dnia znaczenie mają ponadto lokalne przeszkody i obniżenie odsłoniętego horyzontu z podwyższonego stanowiska.

Dlaczego podczas równonocy dzień przekracza dwanaście godzin?

Nazwa sugeruje równość dnia i nocy, lecz odnosi się do przejścia Słońca przez równik niebieski, a nie do dokładnego odstępu między widocznym wschodem i zachodem. Górny brzeg tarczy i refrakcja dodają po kilka minut rano oraz wieczorem. Na średnich szerokościach dzień podczas równonocy może być dzięki temu o około dziesięć minut dłuższy niż dwanaście godzin.

Lokalny dzień o rzeczywiście równych długościach nazywa się **ekwiluksem**. Na północnych średnich szerokościach wypada zwykle kilka dni przed równonocą wiosenną i po jesiennej. Data zależy od szerokości oraz zastosowanego modelu horyzontu i atmosfery. Nie ma jednego dnia ekwiluksu obowiązującego dla całej Ziemi.

Jak szybko dzień się wydłuża i skraca?

Zmiana nie przebiega równomiernie. W okolicy przesileń deklinacja osiąga skrajną wartość i zmienia się powoli; różnice długości kolejnych dni są wtedy bardzo małe. Przy równonocach deklinacja zmienia się najszybciej, w przybliżeniu o 0,4° na dobę.

Na średnich szerokościach w marcu i wrześniu przekłada się to na kilka minut dziennie. Dalej na północ tempo jest większe niż na południu. Dlatego wiosną wyraźnie odczuwasz, że wieczory z tygodnia na tydzień stają się jaśniejsze, podczas gdy wokół czerwcowego przesilenia kolejne dni sprawiają wrażenie niemal identycznych.

Po grudniowym minimum dzień początkowo rośnie wolno, następnie coraz szybciej, osiąga największe tempo w pobliżu równonocy marcowej i znów zwalnia przed czerwcem. Jesienią proces przebiega odwrotnie. Tradycyjne przybliżenia tego rytmu, w tym reguła dwunastych, pomagają zapamiętać wzorzec, ale nie zastępują godzin obliczonych dla konkretnego miejsca.

Polska na tle innych szerokości

W Polsce północ–południe oznacza istotną różnicę sezonową. W czerwcu dzień nad Bałtykiem jest dłuższy niż w Bieszczadach, w grudniu krótszy. Porównując pobyt w Gdańsku i na południu kraju, nie zakładaj zatem tej samej liczby godzin na wycieczkę. Długość geograficzna przesuwa dodatkowo pory zegarowe, a górskie grzbiety mogą ograniczyć bezpośrednie nasłonecznienie.

Dalej na południu Europy roczny zakres jest mniejszy: Rzym ma bardziej wyrównane dni niż Oslo. W Skandynawii kontrast lata i zimy jest większy, a za kołami podbiegunowymi występują okresy bez zachodu lub bez wschodu. Są to skutki szerokości geograficznej, nie strefy czasowej.

Długość dnia nie jest tym samym co czas użytecznej jasności. Cywilny świt i zmierzch dodają światło przed wschodem oraz po zachodzie, zależnie od pory roku i pogody. Nie jest też tym samym co meteorologiczna liczba godzin usłonecznienia: chmury mogą zakrywać Słońce, mimo że pozostaje ono nad horyzontem.

W skali roku efekty rozmiaru tarczy i refrakcji wydłużają łączny czas widoczności względem modelu bez atmosfery. Dodatkowo na średnich szerokościach północnych dłuższa obecnie część roku między równonocami wiosenną i jesienną wynika z nierównomiernej prędkości orbitalnej Ziemi. Nie należy jednak sprowadzać rocznego bilansu do jednej stałej liczby dodatkowych godzin wspólnej dla wszystkich miejsc.