Коли настає рівнодення

Цьогоріч осіннє рівнодення настане 22 вересня. Астрономи навіть можуть точно вказати його момент — 19 годин 21 хвилина за всесвітнім часом (22 годин 21 хвилина за київським літнім часом). Але у деякі роки ця подія припадає на 23 вересня. Від чого це залежить? І чи справді у цю дату день і ніч триватимуть рівно 12 годин?

Вид Землі з космосу під час рівнодення. Джерело: NASA / NOAA

Найпростіше відповісти на питання, як обчислюється точний момент рівнодення. Рухаючись екліптикою (проєкцією земної орбіти на небесну сферу), Сонце двічі перетинає небесний екватор — уявне коло, рівновіддалене від полюсів світу, тобто точок, у яких небесну сферу перетинає така ж уявна земна вісь. Момент, коли центр сонячного диска опиняється на цій лінії, переходячи з південної небесної півкулі у північну, відповідає весняному рівноденню, а коли він, навпаки, переходить із північної півкулі у південну — це буде осіннє рівнодення. Ці моменти також вважаються початком астрономічної весни та осені.

Чому вони щороку помітно різняться? По-перше, один оберт навколо Сонця Земля робить не за ціле число діб, а за 365 днів і трохи менше ніж 6 годин. Відповідно й Сонце кожного року опиняється в тій самій точці небесної сфери приблизно на 6 годин пізніше. Щоб компенсувати цей зсув, кожні 4 роки до календаря додають «зайвий» день (високосний або ж переступний). Традиційно це робиться в кінці лютого.

Схема руху Сонця по небесній сфері. Джерело: wikipedia.org

По-друге, треба пам’ятати, що моменти рівнодень визначаються місцезнаходженням центру сонячного диска. Але Земля насправді обертається не навколо нього, а навколо центру мас Сонячної системи, положення якого не співпадає з центром Сонця і визначається насамперед конфігурацією двох найбільших планет — Юпітеру та Сатурну. Тому в своєму русі екліптикою центр нашого світила може випереджати рух проєкції уявного центру мас або відставати від неї (іноді досить сильно — на величину, більшу за видимий сонячний діаметр). Цей фактор теж сильно впливає на точний час рівнодення, особливо якщо згадати, що за добу Сонце пересувається на тлі «нерухомих» зірок на відстань трохи менше двох діаметрів своїх дисків.

Утім, якщо спробувати в день, на який припадає рівнодення, заміряти точний час між сходом і заходом Сонця, ми отримаємо… на кілька хвилин більше, ніж 12 годин! Цей «надлишок» дуже сильно залежатиме від того, на якій широті ми знаходимося: чим далі від екватору — тим він буде більший. У чому тут справа?

Схема атмосферної рефракції. Джерело: wikipedia.org

По-перше, в тому, що Земля має форму кулі. За рахунок цього навіть із висоти людського зросту видимий горизонт здаватиметься трохи «опущеним», ніж якби ми бачили його, стоячи на площині. Але цей ефект є мізерним у порівнянні з тим «додатком», який вносить атмосфера нашої планети. Вона заломлює сонячні промені, змушуючи їх «огинати» опуклість земної поверхні, завдяки чому видиме зображення Сонця підіймається у порівнянні з тим, де його було би видно на безатмосферній Землі. Величина цього підйому залежить від температури та тиску повітря, але в середньому при спостереженнях об’єктів на горизонті складає 35 кутових мінут — більше діаметра сонячного диска.

На екваторі, де схід і захід небесних тіл відбувається перпендикулярно до лінії горизонту, поява над нею диска нашого світила триває приблизно дві хвилини, й стільки ж воно витрачає на те, щоби повністю сховатися за горизонтом після того, як торкнулося його нижнім краєм. Але вже на 49-й широті цей час збільшується до трьох хвилин, а на 60-й — подвоюється. На полюсах, де рік складається з однієї довгої ночі та ще довшого дня, за рахунок цього ефекту поява Сонця може відбутися на дві доби раніше, ніж «належить», і на стільки ж затримується його зникнення.

Оскільки рівнодення у формальному сенсі цього слова для різних місцевостей настає в різний час, астрономи вирішили в даному разі «прив’язатися» до небесної сфери — ефемерної, але все-таки спільної для всієї планети. Тому, залишивши термін «рівнодення» як данину традиції, зараз його визначають як момент перетину небесного екватору центром сонячного диска, або в цифровому виразі — момент, коли схилення Сонця стає рівним нулю.

Тут варто додати, що до якихось конкретних зірок або інших небесних об’єктів точки рівнодень і сонцестоянь абсолютно не прив’язані: вони повільно рухаються вздовж екліптики й уже давно знаходяться не в тих сузір’ях, де їх свого часу «знайшли» древні астрономи. Через це зодіакальні сузір’я також не мають нічого спільного з астрологічними «зодіакальними знаками». Але це вже зовсім інша історія…

Поделиться