Продолжительность дня и её изменения¶

Продолжительность дня — промежуток времени между восходом и заходом Солнца, в течение которого светило находится над горизонтом данной местности. В более широком смысле под продолжительностью дня понимают также длительность солнечных суток — периода обращения Земли вокруг своей оси относительно Солнца, который составляет в среднем 24 часа. Различают световой день (от восхода до захода) и астрономические солнечные сутки; в быту и в науке эти понятия часто смешивают, хотя они описывают разные явления.

¶Световой день и его причина

Основная причина изменения продолжительности светового дня — наклон земной оси к плоскости орбиты, составляющий примерно 23,44°. Из-за этого наклона при движении Земли вокруг Солнца меняется угол падения солнечных лучей и положение светила относительно горизонта. В результате продолжительность дня закономерно увеличивается от зимнего солнцестояния к летнему и уменьшается в обратном направлении.

Ключевые точки годового цикла:

• Зимнее солнцестояние (около 21–22 декабря в Северном полушарии) — самый короткий день и самая длинная ночь.
• Летнее солнцестояние (около 20–22 июня) — самый длинный день.
• Весеннее и осеннее равноденствия (около 20–21 марта и 22–23 сентября) — день и ночь примерно равны, продолжительность светового дня близка к 12 часам на всей планете.

¶Зависимость от широты

Продолжительность дня зависит не только от даты, но и от географической широты. Чем ближе местность к полюсам, тем сильнее выражена разница между самым коротким и самым длинным днём.

На экваторе день и ночь примерно равны круглый год, а сезонные колебания минимальны. В высоких широтах разница становится значительной, что порождает такие явления, как полярный день и полярная ночь. За полярным кругом Солнце в определённые периоды не заходит за горизонт или не поднимается над ним в течение суток и более.

¶Полярный день и полярная ночь

Полярный день — период, когда Солнце не опускается за горизонт и световой день длится круглосуточно. Полярная ночь — период, когда Солнце не появляется над горизонтом. На территории России эти явления наблюдаются в Мурманской области, в Норильске, на арктических островах и в других северных районах. Продолжительность полярного дня и полярной ночи растёт по мере приближения к полюсу: на Северном полюсе полярный день длится около полугода.

¶Астрономические сутки

Помимо светового дня, различают солнечные и звёздные сутки. Солнечные сутки — период между двумя последовательными прохождениями Солнца через меридиан, в среднем равный 24 часам. Звёздные сутки — период вращения Земли относительно далёких звёзд, составляющий примерно 23 часа 56 минут 4 секунды. Разница возникает потому, что за время оборота Земли вокруг оси планета смещается по орбите, и Солнце нужно «догонять» дополнительно.

Продолжительность солнечных суток в течение года непостоянна из-за эллиптичности орбиты и наклона оси. Отклонение истинного солнечного времени от среднего описывается уравнением времени и достигает примерно ±16 минут.

¶Изменение суток в геологической истории

Длительность земных суток не является постоянной и в масштабах геологического времени. Приливное взаимодействие с Луной постепенно замедляет вращение Земли. По оценкам, в эпоху формирования Земли сутки были значительно короче, а с течением времени удлинялись. Этот процесс продолжается: измерения показывают, что продолжительность суток медленно растёт, а Луна постепенно удаляется от Земли. Данные получены в том числе по годичным слоям ископаемых кораллов и другим геологическим свидетельствам.

¶Практическое значение

Продолжительность дня учитывается в самых разных сферах:

• Сельское хозяйство — планирование посевных и уборочных работ, продолжительность светового дня влияет на развитие растений (фотопериодизм).
• Энергетика — расчёт выработки солнечных электростанций и нагрузки на освещение.
• Транспорт и связь — расписания, режим работы, навигация.
• Биология и медицина — суточные (циркадные) ритмы человека и животных зависят от смены дня и ночи.
• Быт и культура — в России и других странах переводят часы, а в северных регионах практикуют «полярные» надбавки и особый режим труда.

¶Интересные факты

• Самый длинный день в году в Северном полушарии приходится на летнее солнцестояние, но самые ранние восходы и самые поздние закаты не совпадают с этой датой из-за уравнения времени.
• В Санкт-Петербурге в конце июня наблюдают «белые ночи» — период, когда светлое время суток почти не прерывается.
• Атмосферная рефракция «приподнимает» Солнце над горизонтом, поэтому фактический световой день чуть длиннее геометрического расчёта.
• На экваторе световой день круглый год длится примерно 12 часов, а сумерки короткие.

Источники: астрономические справочники и календари, данные обсерваторий, учебные курсы по астрономии и геофизике, материалы по фотопериодизму растений.