Od wielu lat poszukuję odpowiedzi na pytanie: jakie zjawisko jest odpowiedzialne za to, że w drugiej połowie grudnia na wschodzie dnia ubywa a jednocześnie na zachodzie dnia przybywa?

Pytanie:

Od wielu lat poszukuję odpowiedzi na pytanie: jakie zjawisko jest odpowiedzialne za to, że w drugiej połowie grudnia na wschodzie dnia ubywa a jednocześnie na zachodzie dnia przybywa? W tablicach wschodów i zachodów Słońca Polskiego Towarzystwa Astronomicznego dla miejscowości Warszawa w dniu 17 grudnia wschód Słońca 7:39, zachód 15:23. W dniu 23 grudnia wschód 7:43, a zachód 15:26. W tym okresie długość dnia nie uległa zmianie, jednak na wschodzie ubyło 4 min, a na zachodzie przybyło 4 min. Do końca roku nadal ubywa dnia na wschodzie, ale więcej przybywa na zachodzie, w wyniku czego czas trwania dnia ulega wydłużeniu.
od: Krzysztof (krzysztof.wislinski@lb.mofnet.gov.pl)

Odpowiedź:

dr Adam Michalec:

Przedstawiony efekt wiąże się z tym, iż na codzień posługujemy się czasem średnim słonecznym (Greenwich), tzn. według tzw. słońca średniego,  poruszającego się jednostajnie po równiku niebieskim. W tym to czasie podawane są efemerydy wschodów i zachodów Słońca. Jednak Słońce prawdziwe porusza się po Ekliptyce, i to niejednostajnie, a więc czas mierzony jego ruchem (czy zegarem słonecznym) biegnie inaczej, nazywamy go czasem prawdziwym słonecznym. Zależność między czasem prawdziwym a średnim opisuje tzw. równanie czasu, które podaje poprawkę jaką trzeba dodać do czasu średniego by uzyskać czas prawdziwy słoneczny. W listopadzie różnica czasów dochodzi aż do 16 minut (patrz rysunek poniżej, z lewej strony).

Kliknij aby powiększyć

kliknij aby powiększyć

Równanie czasu w różnych dniach roku. Źródło: National Maritime Museum, Greenwich. Kliknij, aby powiększyć. Wpływ na równanie czasu ruchu Ziemi po elipsie (kolor niebieski) i nachylenia osi rotacji Ziemi do płaszczyzny jej orbity, czyli nachylenia ekliptyki do równika (kolor fioletowy). Kliknij, aby powiększyć

Na równanie czasu składają się dwie przyczyny (rysunek powyżej, z prawej strony):

  • Orbita Ziemi jest elipsą, a zatem ruch Słońca po Ekliptyce jest niejednostajny (szybszy w okolicach peryhelium - 4 stycznia, a wolniejszy w aphelium - 5 lipca);
  • Ekliptyka jest nachylona względem równika (nawet jednostajna prędkość Słońca po ekliptyce dałaby niejednostajną prędkość jego rzutu po równiku).

W grudniu równanie czasu szybko się zmienia (maleje), 17. wynosi +3.8, a 26. już tylko +0.8. Jego dzienne zmiany są szybsze niż zmiana długości dnia. Momenty wschodów czy zachodów Słońca w tych dniach różnić się będą o 3 minuty, zgodnie z podanymi efemerydami (z dokładnością do podawanych zaokrągleń - jednej minuty). W czasie prawdziwym słonecznym momenty te byłyby prawie identyczne, ale pamiętajmy, że czas prawdziwy słoneczny biegnie niejednostajnie względem czasu atomowego. Czas średni słoneczny jest znacznie lepszym jego przybliżeniem.

Więcej na temat rachuby czasu można znaleźć np. w podręczniku "Astronomia w geografii" Jana Mietelskiego, PWN Warszawa, 1979 (i późniejsze wznowienia).

31 grudnia 2003