21 июня — день летнего солнцестояния в 2021 году

В 3 часа 32 минуты по всемирному времени (UTC) или в 6 часов 32 минуты по московскому 21 июня наступает летнее солнцестояние в этом году. Этот момент отмечает собой наступление астрономического лета, также 21 июня Солнце проведет на небе больше времени, чем в любой другой день года.

Термин «солнцестояние» намекает нам, что Солнце останавливается. Но как оно может остановиться? О каком движении идет речь?

С тех пор, как люди начали заниматься земледелием, они внимательнейшим образом наблюдали за Солнцем. Это нужно было для измерения времени и составления календаря. Самые простые наблюдения показывают, что Солнце восходит где-то в восточной части неба, по дуге поднимается над горизонтом, а затем так же плавно по дуге опускается к горизонту на западе. Максимально высоко над горизонтом Солнце оказывается в астрономический полдень (если очень примерно, то в 12 часов дня), когда оно находится точно в направлении на юг.

день летнего солнцестояния

Восход Солнца в день летнего солнцестояния над Стоунхенджем. Фото: Pete Strasser/APOD

Интересный факт состоит вот в чем: если наблюдать за Солнцем ежедневно, то можно довольно быстро заметить, что максимальная высота Солнца меняется. Тем, кто живет в Москве или Петербурге, этот факт очень хорошо известен — летом в полдень наше дневное светило находится высоко и тени короткие, а зимой прячется за домами, предметы отбрасывают длинные тени. Весной продолжительность дня росла, а Солнце каждый полдень оказывалось все выше и выше на небе. Этот процесс древние астрономы знали очень хорошо. Более того, они могли измерить скорость, с которой менялась максимальная высота Солнца над горизонтом. (Для этого вовсе не нужно смотреть на Солнце, достаточно воткнуть в землю прут и замерять длину ее тени каждый полдень.)

Оказалось, что весной Солнце карабкается вверх очень быстро, в мае этот процесс замедляется, а во второй половине июня останавливается на несколько дней. Солнце при этом достигает максимальной высоты над горизонтом, а световой день имеет наибольшую продолжительность. Многолетние более точные наблюдения показали, что «остановка» Солнца — это всего лишь момент. Его и назвали моментом солнцестояния.

Посмотрим на примере.

В Санкт-Петербурге долгота дня 19 июня составляет 18 часов 49 минут, 20 июня — все те же 18 часов 49 минут, и столько же в день солнцестояния 21 числа.

Но на самом деле все это время день увеличивался — 19 июня он был на 28 секунд длиннее, чем 18-го числа, 20 июня станет длиннее еще на 18 секунд, а 21-го еще на 6 секунд. Так как длина светового дня и максимальная высота Солнца над горизонтом связаны непосредственно, можно себе представить, сколь незначительна должна быть разница в высоте полуденного Солнца в эти дни. Ясно, что такой незначительный прирост древние определять не умели, и весь этот период (он продлится несколько дней и после 21 июня) они называли солнцестоянием.

А что дальше?

Дальше начнется обратный процесс: день начнет укорачиваться, а высота полуденного солнца уменьшаться. Сначала он будет идти едва заметно, но в августе, сентябре и октябре достигнет большой скорости — день будет укорачиваться буквально на глазах. (Если разложить высоту Солнца на временном графике, получится синусоида.) Наконец, 21 декабря Солнце вновь остановится, но уже в самой низкой своей точке. Наступит зимнее солнцестояние.

В конечном итоге все эти явления обусловлены двумя вещами:

день летнего солнцестояния

Ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты. Это приводит к сменам времен года. Источник: Википедия

  1. Земля движется вокруг Солнца по орбите. В результате нам кажется, что Солнце движется на фоне созвездий, описывая полный круг за год.
  2. Ось вращения Земли наклонена к плоскости ее орбиты на 66,5°. Из-за этого годичный путь Солнца наклонен к небесному экватору на 23,5°. Примерно половину года Солнце проводит в северной небесной полусфере (астрономические весна и лето в северном полушарии Земли), а другую — в южной (у нас в это время осень и зима).