Солнцестояние — астрономическое явление¶

Солнцестояние — момент астрономического календаря, когда Солнце в своём видимом годовом движении по эклиптике достигает самой северной или самой южной точки относительно небесного экватора. В эти моменты солнечный полуденный диск достигает наибольшего или наименьшего склонения (+23°26′ или −23°26′), что соответствует крайним точкам возврата Солнца к северу и югу. В северном полушарии солнцестояние отмечается дважды в год — летнее (около 21 июня) и зимнее (около 22 декабря); даты смещаются на 1–2 дня в зависимости от года.

¶Астрономическая природа явления

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, при этом её ось наклонена к плоскости орбиты примерно на 23,44°. Этот наклон сохраняется практически постоянным на протяжении тысячелетий (с медленным периодом прецессии около 25 772 лет). Из-за наклона оси в течение года меняется освещённость полушарий: в северном полушарии летом Солнце восходит севернее востока, заходит севернее запада и в полдень поднимается высоко над горизонтом. В момент летнего солнцестояния северное полушарие получает максимум солнечной энергии, а день достигает наибольшей продолжительности.

В момент зимнего солнцестояния, наоборот, Солнце достигает минимального склонения −23°26′, его полуденная высота минимальна, а день — короче всего. Для полярных широт явление проявляется в полярном дне и полярной ночи: за Полярным кругом (широта ≈ 66,56°) в день летнего солнцестояния Солнце не заходит за горизонт, а в день зимнего — не восходит.

¶Даты и продолжительность дня

Точные даты солнцестояния определяются астрономическими эфемеридами и варьируются в пределах нескольких суток. Для северного полушария:

Продолжительность дня в Москве в день летнего солнцестояния составляет около 17 часов 33 минуты, в день зимнего — около 7 часов 2 минуты. В Санкт-Петербурге соответствующие значения примерно 18 часов 53 минуты и 6 часов 53 минуты. На широте полярного круга день длится около 24 часов в летнее солнцестояние и сокращается до нуля в зимнее.

¶Тропические и сидерические солнцестояния

Астрономы различают два вида солнцестояний. Тропическое солнцестояние привязано к положению Солнца относительно небесного экватора и определяет смену сезонов. Сидерическое (звёздное) солнцестояние — это момент, когда Солнце занимает ту же точку относительно далёких звёзд, как и в предыдущем солнцестоянии. Из-за прецессии земной оси тропическое солнцестояние наступает примерно на 20 минут раньше сидерического каждый год, а полный цикл разъезда составляет около 25 772 лет.

¶Историческое и культурное значение

Солнцестояние известно с глубокой древности и использовалось как опорная точка для календарей. Мегалитические сооружения, в частности Стоунхендж в Великобритании и Карнакские камни во Франции, ориентированы на точки солнцестояния. В Древней Руси летнее солнцестояние совпадало с праздником Ивана Купалы (по православному календарю — ночь с 23 на 24 июня), связанного с обрядами очищения и плодородия. Зимнее солнцестояние в дохристианской славянской традиции отмечалось как Коляда — встреча нового солнечного цикла.

В Древней Греции астрономические события солнцестояния и равноденствия использовались для определения длины тропического года. Эратосфен в III веке до н. э. на их основе оценил длину земного экватора с точностью около 2 %. В средневековой Европе дата летнего солнцестояния была привязана к католическому празднику Иванова дня, а зимнее солнцестояние совпадало с Рождеством (до календарной реформы XVI века).

¶Наблюдение и вычисление

Солнцестояние наступает в определённый момент времени (с точностью до секунд), а не длится сутки. Момент летнего солнцестояния в северном полушарии можно определить по высоте полуденного солнечного диска: она достигает годового максимума. Для вычисления используются формулы небесной механики, учитывающие возмущения от Луны и планет, а также уравнение времени — разницу между истинным и средним солнечным временем.

В России наиболее эффектные наблюдения полярного дня вблизи солнцестояния доступны на арктических территориях — Мурманской области, Новой Земле, Земле Франца-Иосифа. На территории большей части страны полярный день не наступает, но продолжительность светового дня в июне заметно превышает среднегодовую.

¶Мифы и заблуждения

Распространено заблуждение, что в день солнцестояния Солнце «стоит» неподвижно несколько минут. На практике мгновение максимального или минимального склонения длится доли секунды, а визуальная неподвижность высоты диска вблизи полудня связана с малой скоростью изменения высоты вблизи экстремума. Другое заблуждение — связь солнцестояний с «магнитными бурями» или «энергетическими пиками» Земли: научных подтверждений этому нет.

Источники:

• Астрономический календарь. Краткий справочник (ежегодное издание, ГИШ МГУ)
• Эфемеридная астрономия. Справочник под ред. Б. А. Воронцова-Вельяминова
• М. С. Зигель. Сокровища звёздного неба
• Д. М. Супонев. Календарь и хронология