Doba ma 24 godziny, ale światło dzienne nie dzieli jej na dwie równe części. Latem słońce świeci w Polsce kilkanaście godzin, a zimą zachodzi jeszcze po południu. Wyjaśniamy prostym językiem, skąd bierze się ta różnica, czym są przesilenia i równonoce oraz dlaczego nawet w równonoc dzień jest odrobinę dłuższy od nocy.
Przechylona oś Ziemi, czyli główny powód
Ziemia obraca się wokół własnej osi, a jednocześnie okrąża Słońce. Oś obrotu nie jest ustawiona pionowo względem toru okrążania, lecz przechylona o około 23,5 stopnia. Ten przechył ma stały kierunek: przez cały rok oś wskazuje mniej więcej w to samo miejsce na niebie.
W efekcie przez część roku ku Słońcu bardziej nachylona jest północna półkula, a przez resztę roku południowa. Gdy północna jest nachylona ku Słońcu, promienie padają na nią bardziej stromo, dzień jest długi, a Słońce wędruje po niebie wysoko. Gdy jest odwrócona od Słońca, dni są krótkie, a Słońce ledwo wspina się nad horyzont. Pory roku i zmienna długość dnia to dwa skutki tego samego zjawiska.
Warto dodać, że o porach roku nie decyduje odległość od Słońca. To częsty mit. Ziemia jest najbliżej Słońca na początku stycznia, czyli w środku naszej zimy.
Przesilenie: najdłuższy i najkrótszy dzień
Przesilenie to moment, w którym Słońce osiąga skrajne położenie na niebie. Zdarza się dwa razy w roku:
- przesilenie letnie (około 21 czerwca na półkuli północnej) to najdłuższy dzień i najkrótsza noc w roku;
- przesilenie zimowe (około 21–22 grudnia) to najkrótszy dzień i najdłuższa noc.
W Polsce różnica jest wyraźna. W okolicach przesilenia letniego dzień trwa około 16–17 godzin, a zimą tylko około 7–8 godzin. Dokładny czas zależy od tego, w którym miejscu kraju jesteśmy: na północy lato jest dłuższe, a zima krótsza niż na południu. Dokładne godziny wschodu i zachodu dla swojej miejscowości warto sprawdzić w kalendarzu astronomicznym lub aplikacji pogodowej.
Ciekawostka: najwcześniejszy wschód Słońca nie wypada dokładnie w dniu przesilenia letniego, a najwcześniejszy zachód nie wypada w dniu przesilenia zimowego. Wynika to z tego, że orbita Ziemi nie jest idealnym kołem, a tempo ruchu Ziemi w ciągu roku się zmienia. Dlatego „południe słoneczne” przesuwa się nieco względem godzin na zegarku. Efekt jest niewielki, ale widać go w tabelach wschodów i zachodów: w grudniu wieczory jaśnieją już przed samym przesileniem, a rano światła przybywa dopiero później.
Równonoc: prawie po równo, ale nie całkiem
Dwa razy w roku Słońce stoi nad równikiem, a oś Ziemi nie jest nachylona ku Słońcu ani od niego. To równonoc wiosenna (około 20–21 marca) i jesienna (około 22–23 września). Nazwa sugeruje, że dzień i noc trwają wtedy dokładnie tyle samo, ale w praktyce tak nie jest. Dzień jest dłuższy o kilka minut. Dlaczego?
- Tarcza Słońca nie jest punktem. Wschód liczymy od chwili, gdy ponad horyzont wyłania się górny brzeg tarczy, a zachód od chwili, gdy ten brzeg znika. Dzięki temu dzień wydłuża się o kilka chwil z każdej strony.
- Załamanie światła w atmosferze. Powietrze lekko zakrzywia promienie, więc Słońce widzimy tuż nad horyzontem, gdy geometrycznie jest jeszcze nieco pod nim. Dzień zaczyna się więc odrobinę wcześniej i kończy odrobinę później.
Dzień i noc zrównują się więc zwykle kilka dni przed wiosenną równonocą i kilka dni po jesiennej. Dokładne daty zależą od szerokości geograficznej, więc najlepiej sprawdzić je w kalendarzu astronomicznym dla swojej okolicy.
Jak to wygląda w różnych miejscach świata
Długość dnia zależy od szerokości geograficznej. Przy równiku dzień przez cały rok trwa około 12 godzin, bo Słońce zawsze wschodzi i zachodzi pod podobnym kątem, a pory roku niemal nie wpływają na długość dnia. Im dalej od równika, tym większe są różnice między latem a zimą.
Za kręgami polarnymi sytuacja jest skrajna. Latem zdarza się tam doba polarna, kiedy Słońce przez wiele dni nie zachodzi, a zimą noc polarna, kiedy nie wschodzi. W Polsce nie zobaczymy ani jednego, ani drugiego, ale na północy kraju w czerwcu widać, że zmierzch ciągnie się bardzo długo, a noc jest krótka i jasna.
Pamiętajmy też o półkulach. Gdy u nas jest najdłuższy dzień, w Australii czy Argentynie jest najkrótszy. Przesilenia i równonoce są takie same dla całej planety, ale ich znaczenie odwraca się wraz z porami roku.
Co z tego wynika w codziennym życiu
Wiedza o rytmie dnia przydaje się bardziej, niż można by sądzić:
- Planowanie wycieczek. Jesienią i zimą zaplanuj trasę tak, by wrócić przed zmrokiem, i sprawdź godzinę zachodu Słońca w dniu wyjścia.
- Ogród i uprawy. Rośliny reagują na długość dnia, dlatego wiele prac siewnych i sadzenia opiera się na kalendarzu pór roku, a nie tylko na temperaturze.
- Fotografowanie. Złota godzina, czyli czas tuż po wschodzie i przed zachodem, trwa dłużej, gdy Słońce porusza się nisko nad horyzontem, zwłaszcza zimą i na północy.
- Rytm dnia. Zmiana ilości światła wpływa na to, jak się czujemy i kiedy chce nam się spać. Pomaga regularny sen i spędzanie czasu na zewnątrz w ciągu dnia, jeśli to możliwe.
Jeśli chcesz obserwować zmiany samodzielnie, wybierz stałe miejsce, na przykład okno lub taras, i co kilka tygodni zapisuj godzinę wschodu lub zachodu Słońca albo to, w którym miejscu horyzontu się ono pojawia. Po kilku miesiącach zobaczysz, jak przesuwa się punkt wschodu i zachodu, a to najlepszy dowód na to, że Ziemia jest przechylona.
Najkrócej mówiąc: dzień i noc nie trwają tyle samo, bo oś Ziemi jest nachylona, a nasza planeta krąży wokół Słońca. Przesilenia to skrajne momenty tego cyklu, a równonoce punkty, w których dzień i noc są niemal równe.