День зимнего солнцестояния в 2018 году
Наконец-то пришла зима: наступает зимнее солнцестояние! В 2018 году это событие произойдет 21 декабря в 22 часа 23 минуты по всемирному времени или – внимание! – 22 декабря в 1 час 23 минуты по московскому времени.
Что это за день такой? И причем тут наступление зимы?
Для начала давайте вспомним, что происходило на небе последние полгода. Начиная с 21 июня Солнце опускалось в небе все ниже и ниже, дни становились все короче, ночи – все длиннее… Дошло до того, что в декабре день на большей части территории России ужался до нескольких часов. Хорошо тем, кто живет на юге. Например, где-нибудь в Греции световой день в декабре длится 9,5 часов, а в Египте – все 10.
На севере дела обстоят хуже некуда: в Мурманске и Норильске установилась полярная ночь — Солнце просто не восходит, а в умеренных широтах, например, в Петербурге, наше дневное светило находится так низко в небе, что даже в полдень прячется за стенами домов!
И вот настал день солнцестояния…
Почему «стояния»? Солнце останавливается в небе?
В день зимнего солнцестояния Солнце пребывает на небе всего несколько часов и находится очень низко в небе. Фото: José Rambaud
Именно! Когда в течение суток Солнце поднимается выше всего в небе? Когда находится точно на юге. Такой момент называется кульминацией Солнца и происходит он в астрономический полдень. Так вот, до сих пор на протяжении полугода полуденная высота Солнца уменьшалась, а 22 декабря Солнце как бы остановилось, замерло на полуденном небе. Ниже, чем в этот день, Солнце в полдень уже не опустится. На самом деле, и 21-го, и 22-го, и 23-го декабря высота Солнца в полдень практически одинакова. Именно поэтому говорят о «стоянии» Солнца.
Теперь давайте мысленно посмотрим на Землю со стороны. Что означает зимнее солнцестояние с астрономической точки зрения? Взгляните на картинку ниже.
Очевидно, что в момент солнцестояния южное полушарие Земли освещается гораздо больше, чем северное. За южным полярным кругом Солнце не заходит за горизонт даже ночью. Обусловлено это тем, что ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости орбиты нашей планеты. Но через полгода, в июне, ситуация будет обратной.
Изменение высоты Солнца в небе происходит вследствие того, что, двигаясь по орбите, Земля поворачивается к звезде то одним полушарием, то другим.
Долгота дня в течение года меняется из-за того, что ось вращения Земли наклонена по отношению к плоскости ее орбиты. Обратите внимание на то, что в декабре самые северные широты совсем не освещаются Солнцем — даже днем оно находится под горизонтом! Рисунок: Earthsky/Большая Вселенная
Находясь на Земле, мы не замечаем того факта, что летим по орбите вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Земля кажется нам неподвижной, так как мы увлекаемся в этом движении вместе с ней. Зато, как нам кажется, движется на фоне звезд Солнце, за год описывая полный круг.
Путь Солнца на фоне созвездий называется эклиптикой. На самом деле эклиптика – это проекция плоскости земной орбиты на далекие звезды. Из-за того, что ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты, эклиптика на небе наклонена к небесному экватору, который делит небесную сферу на северную и южную полусферы.
Двигаясь по эклиптике, Солнце полгода находится в северной небесной сфере, а полгода проводит в южной. Так вот, с астрономической точки зрения зимнее солнцестояние — не дата в календаре, а момент времени, когда Солнце достигает самой южной точки своего пути на фоне созвездий. Именно поэтому наступление солнцестояния может быть вычислено с точностью до долей секунды.
PS. И, да, астрономы отмечают начала сезонов не по календарю, который может произвольно поменяться (как в свое время юлианский календарь поменяли на грегорианский), а по солнцестояниям и равноденствиям, особым точкам, которые пересекает Земля на своем пути по орбите вокруг Солнца. Но для нас, находящихся на Земле, эти точки располагаются на небе и через них проходит Солнце.