Zimowe słońce

Dla każdego wschodzi zawsze jakieś słońce
Kiedy przebywasz w ciemnościach, spójrz w górę.
Tam czeka na ciebie słońce.
Ono nie omija nikogo.
Ciebie też nie ominie, jeżeli nie schowasz się w cień. 

Dlaczego, mimo że od początku zimy dzień się wydłuża, to z początku słońce nadal wschodzi rano coraz później?

Odpowiada dr Weronika Śliwa z Nieba Kopernika.

Zastanówmy się – ile trwa dzień? Oczywiście – od wschodu do zachodu słońca. Najpierw wyobraźmy sobie układ najprostszy: pozbawioną atmosfery Ziemię krążącą wokół Słońca ze stałą prędkością po kolistej orbicie. W takim przybliżeniu długość ziemskiego dnia zależy wyłącznie od pory roku i szerokości geograficznej miejsca obserwacji (niewielki efekt wysokości miejsca obserwacji nad poziomem morza również pomińmy). Tylko na równiku każdego dnia w roku dzień i noc trwają tyle samo czasu. Na pozostałych obszarach zdarza się to dwa razy w roku: w dni równonocy jesiennej i wiosennej. Od pierwszego dnia wiosny do pierwszego dnia jesieni dzień jest dłuższy od nocy: przez resztę roku wygrywa noc. Efekt ten jest tym silniejszy, im bliżej biegunów się znajdujemy: na samym biegunie dzień i noc polarna trwają po pół roku.

Ten prosty obraz szybko się jednak komplikuje. Po pierwsze, Słońce nie jest obiektem punktowym: jego średnica kątowa wynosi około 0,5°. Wschód w rzeczywistości następuje wtedy, gdy nad horyzontem pojawi się górna część tarczy słonecznej, zachód – gdy wierzchołek Słońca zniknie pod horyzontem. Dodatkowy problem stwarza zjawisko refrakcji: załamania światła w ziemskiej atmosferze. Pod jego wpływem obrazy ciał niebieskich nieco się unoszą: widzimy na przykład zachodzące słońce, pomimo że z obliczeń jego ruchu wynikałoby, że powinno się już schować pod horyzontem. Gdyby pozbawić Ziemię atmosfery, rzeczywiście nie byłoby już widoczne. Z obu wymienionych powodów pierwszego dnia wiosny dzień nie trwa w Polsce dokładnie 12 godzin, lecz około 12h i 15 min, a noc jest odpowiednio krótsza. Podobnie, na biegunach dzień polarny zaczyna się o około dwie doby wcześniej i kończy o dwie doby później, niż działoby się to, gdyby Ziemi nie otulała atmosfera.

Oczywiście, gdy słońce zajdzie, nie do razu robi się ciemno, lecz zaczyna się zmierzch: najpierw tzw. cywilny, trwający do chwili, gdy znajdzie się ono 6° pod horyzontem. Gdy nasza gwiazda dosięgnie 12° pod horyzontem, kończy się zmierzch nawigacyjny, którego nazwa wynika stąd, że w chwili jego zakończenia nie można już odróżnić linii horyzontu od powierzchni wody. Jednak dopiero, gdy Słońce znajdzie się 18° pod horyzontem, kończy się zmierzch astronomiczny i obserwatorzy mogą w pełni wykorzystywać ciemne nocne niebo. Niestety, w naszych szerokościach geograficznych od końca maja do końca lipca noc astronomiczna w ogóle zanika, gdyż Słońce nie zanurza się na głębokość 18° pod horyzont.

Ile jednak trwa cała doba? Aby uniknąć zamieszania związanego ze zmieniającymi się porami wschodu i zachodu słońca skoncentrujmy się na odstępie czasu między dwoma kolejnymi momentami, w których Słońce znajduje się najwyżej na niebie – prawdziwymi południami słonecznymi. Czy zawsze dzielą je 24 godziny?

Nie podważyliśmy jeszcze założenia o Ziemi obiegającej Słońce jednostajnie, po kolistej orbicie. W rzeczywistości orbita ta jest elipsą, a Ziemia porusza się po niej raz szybciej, raz wolniej. Oznacza to, że obserwowane z powierzchni Ziemi Słońce nie porusza się w ciągu roku po niebie ze stałą prędkością, lecz przyśpiesza i zwalnia. W dodatku nasza gwiazda wędruje po niebie wzdłuż ekliptyki, która jest nachylona do równika niebieskiego pod sporym kątem, 23,5°. Z obu tych przyczyn odstęp czasu między kolejnymi południami słonecznymi w ciągu roku się zmienia. Różnica pomiędzy południem prawdziwym a średnim wynosi 0 minut około 16 kwietnia, 15 czerwca, 1 września i 25 grudnia, ale koło 3 listopada sięga 16 min, a 12 lutego – 14,5 min. Tak więc na godzinę wschodu Słońca mają wpływ oba zjawiska: zmieniająca się długość dnia oraz zmieniająca się długość doby słonecznej. Połączenie tych czynników sprawia, że choć od przesilenia zimowego długość dnia rośnie, to początkowo obserwujemy to jako przesunięcie godziny zachodu słońca bez przyśpieszenia pory jego wschodu – dnia przybywa równo, ale w stosunku do przesuwającego się południa słonecznego prawdziwego, a nie godziny 12 na zegarze. Może więc przez kilka dni warto jeszcze pospać trochę dłużej?

   

Zimowe Słońce - Zbigniew Głuszczyk

Wschodzi leniwie zimowe słońce
Nisko na łuku horyzoncie
Jego promienie nie zbyt gorące
Blade ospałe choć na tarczy froncie

Powoli nieśmiało coraz dalej zagląda
Zdziwione ubraniami z szadzi
Idzie coraz wyżej śmielej ustąpienia żąda
Mrozu szronu to znów o sopel się wadzi

Nocne mrozu dzieła
Bać się nie chcą słońca wcale
Zima z mrozem się zawzięła
Razem z wiatrem chłodzi wytrwale

Ej zimowe słoneczko ledwoś wstało
Już jest południe
A tyś jeszcze wiele nie ogrzało
To co nocny mróz przyozdobił cudnie

Chylisz się ku zachodowi
Słabnie twoja moc
Znów rozpoczną dzieła swe artyści zimowi
Bo na powrót nadchodzi mroźna zimowa noc

Gdy słońce przygrzewa na Jana Dobrego spodziewać sie można lata pogodnego

  Zimowe słońce
 

 Blade słońce, osłabłe po nocy
z wielkim trudem prostuje promienie
zrzuca kołdrę obłokiem podszytą
by przytulić do piersi swej ziemię.
Jeszcze samo rumieńców nabiera
mróz siarczyście kolory te studzi
lekko drżące, świadome słabości
z hibernacji do życia świat budzi.
Senne ptaki, zastygłe w bezruchu
złotym ciepłem troskliwie całuje
kiedy skrzydła rozłożą do lotu
niczym matce się serce raduje.
Zimną ciszę rozgrzewa muzyka
cudnych treli w podzięce płynąca
i wywabia zmarzniętą zwierzynę
by ogrzała się w ramionach słońca.
Świerki strojne w bieluchne sukienki
cicho szumią, gdy wiatrem zawieje
śnieżnym puchem w zamieci wiruje
łobuzersko z choinek się śmieje.
Kula życia po chmurach się wspina
by z wysoka powitać dzień nowy
ocalony, wyrwany spod lodu
piękny, mroźny, bajkowo zimowy.