Солнце и дневной свет
Солнцестояния и равноденствия: когда начинаются астрономические времена года?
Кратко
Это четыре определённых момента годового пути Солнца. При солнцестояниях оно достигает крайнего северного или южного склонения, при равноденствиях пересекает небесный экватор. Они задают начала астрономических сезонов. Apphemeride показывает рассчитанные моменты и обратный отсчёт в карточке «Сезоны».
Четыре положения на эклиптике
За год Солнце видимо проходит полный круг по эклиптике, связанной с плоскостью земной орбиты. Наклон оси примерно на 23,4° к нормали орбиты означает такой же угол между эклиптикой и небесным экватором. Склонение колеблется между примерно +23,4° и −23,4°.
Характерные значения видимой геоцентрической эклиптической долготы:
- 0°: мартовское равноденствие, переход с юга на север, начало астрономической весны Северного полушария.
- 90°: июньское солнцестояние, наибольшее северное склонение и начало северного лета.
- 180°: сентябрьское равноденствие, переход с севера на юг и начало северной осени.
- 270°: декабрьское солнцестояние, наибольшее южное склонение и начало северной зимы.
Названия по месяцу однозначнее «летнего» и «зимнего»: июнь в Южном полушарии означает начало зимы. Для точного времени используют видимую геоцентрическую долготу с нужными поправками, включая нутацию и аберрацию. Доли угла имеют значение, если момент нужен с минутной точностью.
Один момент, разные местные даты
Солнцестояние или равноденствие не занимает целые сутки. Это общая для всей Земли физическая конфигурация, записываемая разными местными часами. Один поздневечерний момент в Москве может уже относиться к следующему календарному дню на Байкале. Это не два разных солнцестояния, а различие зон.
«Солнцестояние» описывает сезонную остановку изменения: полуденная высота некоторое время меняется очень медленно, затем начинает убывать вместо роста или наоборот. Латинское solstitium означает остановку Солнца, aequinoctium связан с равной ночью. Однако название равноденствия не делает видимый день строго двенадцатичасовым.
Почему дата немного меняется
Тропический год имеет длительность около 365,2422 суток, обычный календарный 365. Поэтому сезонный момент в среднем сдвигается почти на шесть часов позже за обычный год. Вставка 29 февраля возвращает календарное соответствие примерно на сутки. Григорианское правило дополнительно пропускает три високосных дня за четыреста лет, удерживая долгосрочное согласование.
Привычная школьная дата вроде 21 марта является памяткой, а не определением. В XXI веке мартовское равноденствие часто приходится на 20 марта, но локальная запись зависит от года и пояса. Для конкретной даты важен вычисленный момент, особенно около полуночи. Метеорологический сезон и фактическая весенняя погода вообще могут начинаться по другим правилам.
Сезоны разной длины
В нынешнюю эпоху северное астрономическое лето длится около 93,6 суток, весна 92,8, осень 89,8, зима около 89. Они не равны четырём одинаковым четвертям года.
Причина в законе площадей Кеплера. В начале января Земля близ перигелия, примерно в 147 миллионах километров от Солнца, и движется быстрее. В начале июля близ афелия, около 152 миллионов, и медленнее. Поэтому северное лето длиннее, хотя Солнце дальше. Тепло сезона создают прежде всего высота светила и длительность дня, а не максимальное сближение.
Разница потока из-за этих крайних расстояний составляет около семи процентов. Её нельзя путать с гораздо более сильным местным сезонным изменением угла падения и времени освещения. У Южного полушария названия сезонов противоположны, хотя орбитальное расстояние общее для всей планеты.
В метеорологической статистике часто используют полные месяцы с началом северных сезонов 1 марта, июня, сентября и декабря. Это удобная договорённость для сравнения данных, отдельная от астрономических четырёх моментов и от погоды конкретного года.
Как увидеть сезонный поворот
Выберите постоянную безопасную точку и ориентиры на открытом горизонте. Отмечайте направление захода в течение недель, не глядя без защиты на сам диск. Точка смещается всё медленнее около солнцестояния, затем идёт обратно. На условной широте 50° крайние направления захода разделены величиной порядка восьмидесяти градусов.
Такие закономерности были известны древним культурам. Ось Стоунхенджа связана с направлениями солнцестояний, а ворота неолитического сооружения в Гозеке в Германии с зимним восходом и заходом. Это реальные исторические места. Собственный ряд можно вести и с московского участка, и у свободного байкальского берега, если сохранять точку наблюдения и учитывать местный рельеф.
В долгой перспективе **прецессия** сдвигает точку мартовского равноденствия по звёздному фону, с циклом порядка 26 тысяч лет. Сейчас она находится в области Рыб, хотя историческое название «точка Овна» сохранилось. Это не меняет определения начала астрономической весны.
Как помогает Apphemeride
Как помогает Apphemeride
Бесплатная карточка «Сезоны» на странице Солнца показывает равноденствия и солнцестояния с отсчётом до ближайшего в выбранной зоне. «То же направление» позволяет сопоставлять высоты и направления с солнцестояниями.
В списке событий есть мартовское равноденствие, июньское солнцестояние, сентябрьское равноденствие и декабрьское солнцестояние, рядом с перигелием и афелием Земли. Напоминания доступны на момент, за час, двенадцать часов, день или неделю. События и напоминания относятся к полной версии после трёхдневной пробы и однократной покупки. Подробнее: небесные события.
Частые вопросы
Когда летнее солнцестояние?
В Северном полушарии это июньское, обычно 20 или 21 июня в зависимости от года и зоны. Солнце достигает максимального северного склонения около 23,4°. В Южном полушарии этот же момент открывает зиму.
День и ночь при равноденствии действительно равны?
Не точно по видимому восходу и заходу. Рефракция и радиус диска удлиняют день на несколько минут, величина зависит от широты. Реальное местное равенство относится к эквилюксу, обычно до мартовского и после сентябрьского равноденствия в северных средних широтах.
Почему начало весны бывает 20 марта, а не 21-го?
Тропический год и календарный не совпадают по длине, а високосные правила компенсируют разницу лишь в долгосрочном среднем. В текущем столетии многие моменты лежат относительно рано. Решает расчёт перехода через экватор и местная зона, не неизменная школьная дата.
Самый поздний восход бывает в день зимнего солнцестояния?
Не обязательно. Самая короткая дневная дуга около солнцестояния сочетается со смещением истинного полудня по уравнению времени. Поэтому ранний заход и поздний восход обычно находятся по разные стороны минимума длины дня. Конкретные даты проверяйте для своего места.
