Восход и заход Солнца¶
Восход Солнца — мгновение, когда верхний диск Солнца появляется над линией горизонта; заход — момент, когда диск полностью скрывается за горизонт. Солнце восходит на востоке и заходит на западе — это следствие вращения Земли вокруг своей оси, а не движения Солнца по небесной сфере. Земля вращается с запада на восток (против часовой стрелки, если смотреть с Северного полюса), поэтому все небесные тела — Луна, планеты, звёзды — кажутся движущимися в противоположном направлении: с востока на запад.
¶Почему Солнце восходит на востоке
Наблюдатель, стоящий на поверхности Земли, не ощущает вращения планеты и воспринимает себя неподвижным. Вращение Земли создаёт иллюзию, будто небесная сфера с закреплёнными на ней светилами вращается вокруг наблюдателя в направлении, противоположном вращению Земли. Поскольку Земля вращается с запада на восток, Солнце «обгоняет» наблюдателя и каждый день показывается на восточной стороне горизонта, а к вечеру уходит за западный.
Это направление определяется географической широтой наблюдателя и временем года. На экваторе Солнце восходит точно на востоке и заходит точно на западе только в дни равноденствий — 20 марта и 23 сентября. В остальные дни года точка восхода смещается к северу или югу от востока.
¶Смещение точки восхода
Из-за наклона земной оси (23,5°) к плоскости орбиты точка восхода Солнца на горизонте меняется в течение года:
- Летнее солнцестояние (около 21 июня) — Солнце восходит максимально к северу от востока. На широте Москвы точка восхода отклонена от востока примерно на 52° к северу; на широте Санкт-Петербурга — ещё сильнее.
- Зимнее солнцестояние (около 22 декабря) — точка восхода максимально отклонена к югу. На широте Москвы это около 52° к югу от востока.
- В дни равноденствий — восход близок к точному востоку, но из-за рефракции и параллакса наблюдаемая точка восхода обычно смещена на несколько градусов к северу от астрономического востока.
На широтах выше полярного круга возникает полярный день и полярная ночь: Солнце может не заходить несколько суток (летом) или не восходить (зимой).
¶Время восхода и захода
Время восхода зависит от географической широты и долготы, а также от времени года. Летом день длиннее, и Солнце восходит раньше и заходит позже; зимой — наоборот. На широте 55° (Москва, Санкт-Петербург) в день летнего солнцестояния световой день длится около 17 часов, в день зимнего солнцестояния — около 7 часов.
Для расчёта момента восхода используют астрономические формулы, учитывающие наклон оси, широту наблюдателя и уравнение времени — разницу между средним солнечным и истинным солнечным временем, вызванную неравномерностью движения Земли по эллиптической орбите и наклоном оси. Уравнение времени достигает значений от −14 до +16 минут.
¶Смещение от точного востока и запада
На практике точка восхода редко совпадает с географическим востоком (азимут 90°). Точное совпадение возможно только в дни равноденствий и только на экваторе. В средних и высоких широтах отклонение может достигать 50° и более. Поэтому утверждение «Солнце восходит на востоке» справедливо в общем виде: направление восток — запад определяет суточное движение светила, но точка на горизонте варьируется в пределах северо-восточного и юго-восточного секторов.
¶Наблюдение и практическое значение
Направление на точку восхода исторически использовалось для определения сторон горизонта без компаса. В северных широтах России зимой Солнце восходит юго-восточным и заходит юго-западным, что учитывается при ориентировании и планировании сельскохозяйственных работ. В навигации и астрономии положение Солнца на горизонте применяется для определения географических координат наблюдателя.
¶Интересные факты
- В день равноденствия точка восхода на экваторе совпадает с востоком, но из-за атмосферной рефракции наблюдаемый диск появляется на 1–2 минуты раньше астрономического расчёта.
- На широте Мурманска (69° с. ш.) в день летнего солнцестояния Солнце не заходит около двух суток.
- В тропиках между тропиками дважды в год Солнце бывает в зените, проходя точно через верхнюю точку неба.