Наверное, всем известно, что летом в приполярных регионах нашей планеты наступают так называемые белые ночи. Тамошние астрономы от этого, конечно, не в восторге, поскольку в это время можно наблюдать только самые яркие небесные тела — Луна и планеты Солнечной системы, видимые невооруженным глазом, то есть Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и в некоторых случаях Сатурн. Менее известен той факт, что с астрономической точки зрения «зона белых ночей» простирается довольно далеко на юг, вплоть до территории Украины. Почему же мы их тогда практически не видим?
На самом деле в белых ночах нет ничего необычного. Все мы знаем такое явление, как сумерки. Они наступают после захода Солнца, через некоторое время полностью угасают, а перед рассветом начинаются снова. Если ночь достаточно короткая, вечерние сумерки просто не успевают закончиться до того, как начнутся утренние, поэтому даже в полночь «ночная» темнота не наступит.
Это очень упрощенное объяснение, и главное, что тут требует уточнения — словосочетание «некоторое время». А оно существенно отличается для разных географических широт, и к тому же зависит от времени года. Поэтому для описания комплекса явлений, сопровождающих рассвет и закат, астрономы пользуются в первую очередь угловыми единицами, а именно — глубиной погружения солнечного диска под горизонт.
После долгих наблюдений и измерений ученые пришли к выводу, что сумерки нужно разделить на три этапа. Первый назвали гражданскими сумерками. Он длится с момента захода Солнца до его погружения на 6° (т.е. на 12 диаметров солнечного диска). В это время уровень освещенности позволяет заниматься большинством бытовых дел. Небо еще достаточно светлое и на нем видны лишь самые яркие объекты — Луна, а также планеты и звезды, имеющие блеск выше нулевой звездной величины. Далее звезд начинает появляться все больше, но в то же время по-прежнему несложно заметить горизонт — границу между «земной» и «небесной» полусферой. Это облегчает определение координат наблюдателя путем измерения высоты небесных тел с помощью секстанта или теодолита. Поэтому данную стадию назвали навигационными сумерками. Она завершается, когда Солнце опускается на «глубину» 12°.
Наконец, становится настолько темно, что горизонт сливается с небом, и «проявляются» почти все звезды, видимые невооруженным глазом. Но неподалеку от места захода Солнца все еще остается кусочек «подсвеченного» небосвода — это солнечные лучи, рассеиваясь на молекулах атмосферных газов, огибают земной шар и достигают наблюдателя. Вести полноценные наблюдения ученые в это время не могут, поэтому его назвали астрономическими сумерками. «Подсветка» окончательно исчезает, когда наше светило углубляется на 18°. Только после этого начинается ночь в полном смысле данного слова.
Почему так трудно перевести эти градусы в единицы времени, даже зная, что в ходе суточного вращения неба Солнце смещается на величину своего видимого диаметра чуть больше чем за две минуты? На экваторе, где видимое движение светила практически перпендикулярно горизонту, это действительно несложно: гражданские сумерки там всегда продолжаются 26 минут (две минуты «добавляет» атмосферная рефракция), навигационные — 50, астрономические — 74. Но в более высоких широтах это время заметно увеличивается, и тем сильнее, чем дальше к югу или северу мы удаляемся. А в местностях, лежащих ближе к полюсам, чем к экватору, продолжительность сумерек зависит еще и от времени года.
Когда в дни равноденствия Солнце пересекает небесный экватор, в полдень оно проходит верхнюю кульминацию на высоте, равной глубине, на которую оно «погружается» в полночь во время нижней кульминации. Во время летнего солнцестояния все не так: наше светило не только поднимается на самую возможную высоту над горизонтом, но и опускается под него на минимально возможную глубину. Рассчитать ее для конкретного места достаточно просто: нужно от прямого угла отнять географическую широту, затем отнять от полученного значения 23,5° (наклон земного экватора к плоскости эклиптики) и еще половину градуса поправки на рефракцию, поскольку атмосфера нашей планеты, являясь оптически активной средой , преломляет солнечные лучи и заставляет их «огибать» выпуклость земной поверхности.
Если мы проведем соответствующие расчеты для Киева, широта которого примерно равна 50,5°, то получим минимально возможное погружение Солнца под горизонт в 15,5°. Это уже меньше, чем нужно для наступления астрономических сумерек, то есть можно уверенно сказать, что вблизи летнего солнцестояния на севере Украины они не заканчиваются — вечерние сумерки постепенно переходят в утренние, а над северной частью горизонта даже в полночь видны отблески зари. Чем дальше на север — тем они ярче и тем больше продолжительность периода таких «белых ночей».
Почему же жители Украины их не видят, да и вообще в большинстве своем ничего о них не слышали? Напомним, что речь идет об астрономических сумерках, которые для рядового гражданина мало чем отличаются от «обычной» ночи. К тому же в больших городах искусственное освещение сильно засвечивает небо. Но стоит в конце июня при ясной погоде и в отсутствие Луны уехать подальше от городских огней (желательно в место с открытым северным горизонтом) — и «всенощная» заря станет вполне очевидной.
Дальше на север, на 54-й широте (на ней расположен Минск), пару ночей до и после летнего солнцестояния не заканчиваются уже навигационные сумерки, и это уже сложно не заметить — даже в полночь небо остается светлым, хоть на нем и можно увидеть немало звезд. Наконец, на 60-й широте несколько ночей Солнце не погружается под горизонт более чем на 6°. Здесь всю ночь продолжаются гражданские сумерки, что позволяет круглосуточно вести нормальную хозяйственную деятельность. Собственно, это и есть классические «белые ночи».
На полярном круге (северном или южном) в окрестностях летнего солнцестояния Солнце пару дней вообще не прячется за горизонт. На самом деле благодаря уже упомянутой рефракции это можно увидеть уже приблизительно на 66-й широте. Чем ближе к полюсу — тем дольше будет этот период «незаходящего Солнца». И наоборот, между 48-м градусом северной и южной широты не бывает ни одной ночи, когда астрономические сумерки не заканчиваются: хотя бы на несколько минут в полночь наступает «настоящая темнота». В Украине на этой широте расположены города Кривой Рог, Запорожье и Донецк.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
