Самые длинные закаты летом — вблизи дня солнцестояния
Как красивы закаты летом! А вы задумывались когда-нибудь над тем, что летом, вблизи солнцестояния, закаты длятся дольше, чем весной или осенью? Под закатами я имею в виду время с момента касания солнца горизонта до полного исчезновения звезды за горизонтом.
Почему так происходит?
Давайте посмотрим на движение Солнца по небу в течение суток. Утром светило восходит где-то в восточной части неба, поднимается вверх и достигает максимальной высоты над горизонтом около полудня, находясь в это время строго на юге. Затем Солнце начинает опускаться к горизонту, пока на заходит далеко на западе. Далее светило продолжает движение, находясь под горизонтом; у нас в это время ночь. Очевидно, что полная суточная траектория Солнца представляет собой круг.
Теперь обратите внимание: точно на востоке Солнце восходит только в дни равноденствий — весной или осенью. Летом Солнце восходит на северо-востоке — тем дальше к северу, чем ближе к дню солнцестояния и чем географически севернее вы находитесь. Оба условия важны: в летнее солнцестояние наступает самый длинный день в году и Солнце восходит в своей самой северной точке. Географическое положение влияет на то, насколько далеко к северу находится эта самая северная точка. Например, на широте Москвы она находится на северо-востоке, а на широте Петрозаводска — на северо-северо востоке. Наконец, за полярным кругом Солнце в этот день вообще не заходит за горизонт.
Как бы то ни было, важно следующее: вблизи летнего солнцестояния большую часть своей суточной траектории Солнце проводит на небе. Значит, суточный круг Солнца на небе в это время наклонен к горизонту под небольшим углом. А это и есть угол, под которым Солнце заходит за горизонт. Весной, когда половину времени Солнце проводит на небе, а половину под горизонтом, суточный круг светила делится горизонтом пополам и, значит, наклонен к горизонту сильнее.
В конце июня наблюдаются самые долгие летние закаты. Фото: Евгений Золотавкин
Отсюда ясно, что летом закаты и восходы Солнца длятся дольше, чем весной или осенью, так как Солнце в это время движется под меньшим углом к горизонту! Ясно также, что такие же долгие закаты и восходы будут наблюдаться вблизи зимнего солнцестояния. Там тоже угол наклона суточного круга Солнца невелик, а разница будет лишь в том, что большую часть времени Солнце проведет не на небе, а под горизонтом.
Остается решить вопрос, а насколько дольше длятся закаты (и восходы) вблизи солнцестояний, чем вблизи равноденствий?
Продолжительность заката зависит от широты наблюдения. Ясно, что чем севернее вы находитесь, тем дольше длятся закаты. В конце концов вы оказываетесь за полярным кругом, где Солнце вообще не заходит за горизонт, то есть закат длится «вечно». Возле полярного круга (65° северной широты) продолжительность заката вблизи солнцестояния составляет около 15 минут! Обратная картина наблюдается при движении на юг: на экваторе (широта 0 градусов) солнцу требуется чуть больше двух с четвертью минут для того, чтобы коснуться горизонта и полностью зайти за него. Но для обеих широт это будут самые долгие закаты!
Впрочем, не самые долгие! Интересно, что закат и восход солнца на декабрьское солнцестояние немного длиннее, чем на июньское. Дело в том, что в декабре Солнце находится ближе к Земле, чем в июне. Следовательно, в декабре солнечный диск на нашем небе немного больше, чем в июне, и потому его заход занимает немного больше времени.
Кроме того, во время зимнего солнцестояния Солнце движется на восток по эклиптике быстрее, чем летом (ведь мы находимся к нему ближе!), что помогает еще больше замедлить закат (и восход). В результате, на широте 50° с. ш. закат и восход во время зимнего солнцестояния длится 4 минуты 18 секунд, что примерно на 8 секунд дольше, чем закат (восход) во время летнего солнцестояния.
Вот такая нехитрая математика…