Когда наступает равноденствие

В нынешнем году осеннее равноденствие наступит 22 сентября. Астрономы даже могут точно указать его момент — 19 часов 21 минута по всемирному времени (22 часов 21 минута по киевскому летнему времени). Но в некоторые годы это событие приходится на 23 сентября. От чего это зависит? И действительно ли в эту дату день и ночь будут продолжаться ровно 12 часов?

Вид Земли из космоса во время равноденствия. Источник: NASA/NOAA

Проще всего ответить на вопрос, как исчисляется точный момент равноденствия. Двигаясь по эклиптике (проекции земной орбиты на небесную сферу), Солнце дважды пересекает небесный экватор — условный круг, равноудаленный от полюсов мира, то есть точек, в которых небесную сферу пересекает такая же условная земная ось. Момент, когда центр солнечного диска оказывается на этой линии, переходя из южного небесного полушария в северное, соответствует весеннему равноденствию, а когда он, наоборот, переходит из северного полушария в южное — наступает осеннее равноденствие. Эти моменты также считаются началом астрономической весны и осени.

Почему они заметно различаются в разные годы? Во-первых, один оборот вокруг Солнца Земля совершает не по целое число суток, а за 365 дней и чуть менее шести часов. Соответственно и Солнце каждый год оказывается в той же точке небесной сферы примерно на 6 часов позже. Чтобы компенсировать этот сдвиг, каждые 4 года в календарь добавляют «лишний» високосный день. Традиционно это делается в конце февраля.

Схема движения Солнца по небесной сфере. Источник: wikipedia.org

Во-вторых, необходимо помнить, что моменты равноденствий определяются по положению центра солнечного диска. Но Земля на самом деле вращается не вокруг него, а вокруг центра масс Солнечной системы, положения которого не совпадает с центром Солнца и определяется в первую очередь конфигурацией двух крупнейших планет — Юпитера и Сатурна. Поэтому в своем движении по эклиптике центр нашего светила может опережать движение воображаемого центра масс или отставать от него (иногда довольно сильно — на величину, превышающую видимый солнечный диаметр). Этот фактор тоже сильно влияет на точное время равноденствия, особенно если вспомнить, что за сутки Солнце смещается относительно «неподвижных» звезд на величину чуть меньше двух диаметров своих дисков.

Впрочем, если попробовать в день, на который приходится равноденствие, засечь точное время между восходом и заходом Солнца, мы получим… на несколько минут больше, чем 12 часов! Более того, этот «излишек» очень сильно зависит от того, на какой широте мы находимся: чем дальше от экватора — тем он будет больше. В чем тут дело?

Схема атмосферной рефракции. Источник: wikipedia.org

Во-первых, в том, что Земля имеет форму шара. За счет этого даже с высоты человеческого роста видимый горизонт выглядит немного «опущенным» по сравнению с тем, каким бы он был, если бы мы стояли на плоскости. Но этот эффект ничтожно мал по сравнению с той «добавкой», которую вносит атмосфера нашей планеты. Она преломляет солнечные лучи, заставляя их «огибать» выпуклость земной поверхности, благодаря чему видимое изображение Солнца приподнимается по сравнению с тем, где оно было бы видно на безатмосферной Земле. Величина этого подъема зависит от температуры и давления воздуха, но в среднем при наблюдениях объектов на горизонте составляет 35 угловых минут — больше диаметра солнечного диска.

На экваторе, где восход и закат небесных тел происходят перпендикулярно к линии горизонта, появление над ним диска нашего светила длится примерно две минуты, и столько же оно тратит на то, чтобы полностью скрыться за горизонтом после того, как коснулось его нижним краем. Но уже на 49-й широте это время увеличивается до трех минут, а на 60-й — удваивается. На полюсах, где год состоит из одной долгой ночи и еще более долгого дня, за счет этого эффекта появление Солнца может произойти на двое суток раньше, чем «положено», и на столько же задерживается его исчезновение.

Поскольку «равноденствие» в формальном смысле этого слова для разных местностей наступает в разное время, астрономы решили в данном случае «привязаться» не к длительности дня и ночи, а к небесной сфере — эфемерной, но все же общей для всей планеты. Поэтому, оставив термин «равноденствие» как дань традиции, сейчас его определяют как момент пересечения небесного экватора центром солнечного диска, или в цифровом выражении — момент, когда склонение Солнца становится равным нулю.

Здесь стоит добавить, что к каким-то конкретным звездам или другим небесным объектам точки равноденствий и солнцестояний совершенно не привязаны: они медленно движутся вдоль эклиптики и уже давно находятся не в тех созвездиях, где их в свое время «нашли» древние астрономы. Поэтому и зодиакальные созвездия не имеют ничего общего с астрологическими «зодиакальными знаками». Но это уже совсем другая история…

Поделиться