Аналемма: почему годовые положения Солнца складываются в восьмёрку?

Как она возникает

Представьте неподвижно направленную камеру, которая регулярно фиксирует Солнце в один и тот же момент равномерной шкалы. Если бы орбита была круговой, а ось перпендикулярной плоскости, Солнце в идеальной модели попадало бы в одну точку. В действительности действуют две связанные перемены:

• **Склонение** меняется примерно от +23,4° в июне до −23,4° в декабре: общий размах почти 47°.
• **Уравнение времени** означает опережение или отставание реального Солнца относительно среднего. Минутам времени соответствуют несколько градусов часового угла, поэтому восьмёрка узкая относительно длины.

График уравнения времени против склонения передаёт основную форму. Его вид на фотографии зависит ещё от местной широты, выбранной минуты и проекции. Вертикаль и горизонталь кадра не обязаны точно совпадать с этими координатными осями.

Что раскрывает форма

Петли разного размера. Большая связана с северным зимним полугодием, меньшая с летним. Перигелий Земли около начала января меняет взаимное усиление двух составляющих уравнения времени. Поэтому форма несимметрична, даже если шаг между снимками одинаков.

Промежутки между точками различаются. Около солнцестояний склонение меняется медленно, и позиции плотнее у концов. Около равноденствий его суточное изменение порядка 0,4°, поэтому точки раздвигаются заметнее. На фотографическое расстояние влияют также изменение часового угла и проекция кадра.

Пересечение не является равноденствием. В нём встречаются близкие значения склонения и уравнения времени для двух разных дат. Нельзя автоматически подписать это место началом весны или осени: сезонные моменты определены отдельно.

На других планетах иные наклон, эксцентриситет и положение перигелия дали бы другую фигуру. Земная аналемма служит своеобразным геометрическим отпечатком нашей орбиты.

В южных средних широтах полуденная фигура расположена на северном небе и иначе ориентирована, чем в Москве. Близ экватора полуденное Солнце за год бывает с обеих сторон зенита и проходит через него. На старых глобусах аналемму часто помещали в районе Тихого океана как справочную диаграмму склонения и уравнения времени, а не как указание единственного места существования явления.

Солнечные часы и история

Задолго до фотографии восьмёрку использовали на солнечных часах. Точка тени, попавшая на соответствующую дате ветвь аналеммы у полуденной линии, может указывать средний местный полдень. Нужны правильная разметка и понимание времени, для которого она сделана. В зданиях полуденные линии иногда используют световое пятно от небольшого отверстия вместо обычной тени.

Первую полную фотографическую аналемму связывают с Деннисом ди Чикко: в 1978–1979 годах в США он собрал годовой ряд многократных экспозиций на одной плёнке. Цифровое сложение облегчает обработку, но не отменяет постоянство точки и часов съёмки.

Как снять свою аналемму

1. Зафиксируйте место и направление. Отметьте положение штатива и ориентиры так, чтобы повторять кадр весь год. Проверьте и летний верхний край, и зимний низ, который могут скрывать московские здания или байкальский рельеф.
2. Выберите одну равномерную шкалу. Удобно сохранять один момент UTC или другой фиксированной шкалы. Если используете местные гражданские часы, учитывайте любые изменения их правил; не предполагайте одинаковый сезонный сдвиг повсюду. Часовая ошибка разделит части фигуры.
3. Используйте солнечный фильтр перед объективом. Он должен подходить для солнечной съёмки и быть надёжно установлен. Не смотрите без защиты в оптический видоискатель. Обычный фотографический затемнитель не равнозначен солнечному фильтру.
4. Соблюдайте ритм. Снимок примерно раз в семь–десять дней даёт читаемую фигуру. Облачную дату можно заменить соседней, сохранив выбранное время.
5. Снимайте передний план отдельно. Пейзаж без солнечного фильтра получают в безопасно выбранных условиях, не направляя незащищённую камеру и взгляд на солнечный диск. Затем его объединяют с фильтрованными солнечными изображениями.

Время суток меняет наклон фигуры: утром и вечером она заметно наклонена, ближе к полудню в северных средних широтах обычно выглядит более вертикальной. Начать около солнцестояния удобно: медленная перемена склонения позволяет протестировать кадр и экспозицию до более быстрого сезонного движения.