Dzień i noc polarna: gdzie Słońce nie zachodzi albo nie wschodzi?

Dlaczego takie zjawiska istnieją?

Przy przesileniu czerwcowym północny biegun jest zwrócony ku Słońcu. Wystarczająco daleko na północy obrót planety nie przenosi obserwatora na nieoświetloną stronę. Przy przesileniu grudniowym ta sama okolica przez całą dobę pozostaje bez wschodu. Oś jest nachylona o około 23,4° względem normalnej do orbity.

Na lokalnym niebie Słońce może stać się okołobiegunowe: zatacza okrąg wokół bieguna niebieskiego, nie przecinając horyzontu. W czasie dolnej kulminacji w północnym lecie znajduje się po stronie północnej, nisko, ale nadal nad horyzontem. Im bliżej bieguna, tym wcześniej zaczyna się sezon takiej widoczności i tym później kończy.

Przy kole podbiegunowym geometryczna droga podczas przesilenia dotyka północnego horyzontu przy dolnej kulminacji, a przy górnej osiąga około 47°. Ku biegunowi krąg staje się bardziej poziomy. Na biegunie północnym Słońce biegnie niemal równolegle do horyzontu, a jego wysokość jest w przybliżeniu równa deklinacji. W czerwcu osiąga około 23,4°; w ciągu pojedynczej doby zmienia ją tylko powolny ruch roczny.

Koła podbiegunowe leżą w odległości równej nachyleniu osi od biegunów, obecnie przy około 66,56° szerokości północnej i południowej. Ponieważ nachylenie zmienia się w długich skalach, ich położenie nie jest na zawsze stałe.

Refrakcja przesuwa granice

Dla punktowego Słońca bez atmosfery właśnie na kole podbiegunowym granicznym przypadkiem byłaby doba przesilenia. Rzeczywista widoczność obejmuje górny brzeg tarczy i refrakcję, łącznie modelowane zwykle wysokością środka około −0,833°.

• Słońce o północy może być widoczne już w okolicy 65,7° szerokości przy odsłoniętym horyzoncie. To nieco bliżej równika niż koło podbiegunowe.
• Całkowity brak wschodu tarczy przy przesileniu zimowym wymaga w tym modelu około 67,4°. Na samym kole podbiegunowym górny brzeg może jeszcze na krótko pojawić się nad idealnym horyzontem.

Na wynik wpływają stan atmosfery, rzeczywisty profil terenu oraz wysokość obserwatora. Ze szczytu z odsłoniętym odległym horyzontem zobaczysz Słońce w dniach, gdy z niższego stanowiska już go nie widać. Góra zasłaniająca kierunek działa odwrotnie.

Jak długo trwają dzień i noc polarna?

Długość rośnie ku biegunom. Poniższe orientacyjne zakresy nie zastępują obliczeń dla rzeczywistego stanowiska:

• Przy kole podbiegunowym geometryczny graniczny przypadek przypada w pobliżu przesilenia, ale refrakcja i tarcza rozszerzają sezon widoczności bez zachodu do rzędu kilku tygodni.
• W Tromsø, około 69,6°N, Słońce o północy można obserwować mniej więcej od drugiej połowy maja do drugiej połowy lipca. Brak wschodu przypada mniej więcej od końca listopada do stycznia; okoliczne góry zmieniają faktyczne zobaczenie tarczy.
• Na biegunie północnym widoczność trwa około pół roku, od okolicy marca do września. Atmosfera oraz definicja brzegu tarczy wydłużają okres względem czysto geometrycznego podziału.

Na półkuli północnej dzień polarny bywa dłuższy niż noc polarna. Poza refrakcją przyczynia się do tego eliptyczna orbita: północna ciepła część roku trwa dłużej niż zimna. Na półkuli południowej geometryczna sezonowość jest odwrócona; nie należy przenosić północnej asymetrii bez sprawdzenia.

Noc polarna nie oznacza nieustannej czerni

W północnej Norwegii Słońce może w południe znajdować się zaledwie kilka stopni pod horyzontem. Nie wschodzi, ale atmosfera nadal rozprasza światło. Niebo przez pewien czas ma błękitne, różowe i pomarańczowe barwy, szczególnie po stronie południowej.

Można wyróżnić głębokość nocy polarnej według najwyższego położenia Słońca:

• Cywilna: nawet w południe środek Słońca pozostaje poniżej −6°. Przy zimowym przesileniu odpowiada to szerokościom od około 72,6° ku biegunowi.
• Żeglarska: Słońce nie osiąga −12°, co wymaga około 78,6° lub większej szerokości. Różne części archipelagu Svalbard leżą po różnych stronach tej granicy.
• Astronomiczna: nawet górna kulminacja pozostaje poniżej −18°. Przy przesileniu granica leży w przybliżeniu przy 84,6°, bardzo blisko bieguna.

To progi geometryczne w okolicy przesilenia, nie obietnica jednakowej jasności: Księżyc, chmury, śnieg i sztuczne oświetlenie zmieniają warunki. Na półkuli południowej dzień polarny wiąże się z grudniem, a noc polarna z czerwcem.

Planowanie obserwacji na dalekiej północy

• Do oglądania Słońca o północy potrzebujesz odpowiedniej szerokości i wolnego kierunku dolnej kulminacji. Północne części Norwegii, Szwecji lub Finlandii dają takie możliwości; sama północna nazwa miejscowości nie zastępuje sprawdzenia współrzędnych.
• Noc polarna zapewnia sezon bez wschodu, lecz nie gwarantuje zorzy. Ta zależy od aktywności geomagnetycznej, pogody i przejrzystości nieba, a jej wystąpienia nie oblicza się jak pozycji Słońca.
• Długie przebywanie Słońca blisko horyzontu może wydłużać fotogeniczne światło i zmierzch. Nie każda doba dnia polarnego zawiera jednak cały zakres błękitnej godziny: trzeba sprawdzić osiągane wysokości.

Przy dalekiej podróży planuj osobno logistykę i warunki pogodowe. Apphemeride opisuje geometrię nieba, a nie dostępność szlaków lub aktualną pokrywę chmur.