Сумерки — астрономическое явление¶
Сумерки — период в астрономии и повседневной жизни, характеризующийся переходным освещением неба между дневным светом и полной темнотой, возникающим из-за рассеяния солнечного света в атмосфере Земли после захода или перед восходом Солнца. Явление относится к классу атмосферных оптических эффектов и зависит от географической широты, времени года, состояния атмосферы и высоты наблюдателя над уровнем моря.
¶Физическая природа
Сумерки обусловлены тем, что атмосфера Земли рассеивает солнечное свет в разных направлениях. Даже когда Солнце скрыто за горизонтом, его лучи продолжают освещать верхние слои атмосферы, и рассеянный свет достигает поверхности планеты. Явление объясняется рэлеевским рассеянием (преобладает при коротковолновом синем свете) и ми-рассеянием (для частиц большего размера — капель, пыли).
Сумерки делятся на две фазы:
- Утренние сумерки — от начала астрономических сумерек до восхода Солнца.
- Вечерние сумерки — от захода Солнца до окончания астрономических сумерек.
¶Классификация по фазам
В зависимости от положения Солнца под горизонтом выделяют три последовательные фазы сумерек:
| Фаза | Положение Солнца | Освещённость |
|---|---|---|
| Гражданские сумерки | от 0° до −6° | достаточная для большинства видов деятельности без искусственного освещения |
| Навигационные (морские) сумерки | от −6° до −12° | на горизонте остаются различимыми яркие звёзды, планеты, контуры ландшафта |
| Астрономические сумерки | от −12° до −18° | небо достаточно темно для наблюдения слабых звёзд, но рассеянный свет ещё заметен |
После достижения Солнцем глубины −18° наступает астрономическая ночь — период, когда небо считается полностью тёмным для наземных астрономических наблюдений.
¶Продолжительность
Продолжительность сумерек зависит от широты места наблюдения и времени года. В тропиках сумерки длятся сравнительно коротко — около 20–30 минут гражданской фазы, поскольку Солнце опускается под горизонт почти вертикально. На высоких широтах сумерки могут длиться часами: на широтах за Полярным кругом в период полярных дней и ночей сумерки могут растягиваться на несколько часов или даже сутки, переходя из одной фазы в другую без полной темноты.
В средних широтах (например, в Москве, Санкт-Петербурге) вечерние гражданские сумерки длятся около 30–40 минут, а полный цикл до астрономической ночи — около 1,5–2 часов.
¶Цвет неба
Во время сумерек небо приобретает характерные оттенки — от голубого и оранжевого до пурпурного и розового. Цвет зависит от:
- Длины волны света: синие лучи рассеиваются сильнее, поэтому при низком положении Солнца доминируют красные и оранжевые тона.
- Состояния атмосферы: пыль, вулканические аэрозоли, влажность усиливают красное и пурпурное окрашивание неба.
- Высоты наблюдателя: на высоте сумерки наступают позже и длятся дольше, чем в низинах.
Явление «синего часа» (фр. l'heure bleue) — короткий период в гражданских сумерках, когда небо приобретает глубокий синий оттенок, связано с доминированием озонового поглощения и рэлеевского рассеяния.
¶Сумерки на других планетах
Сумерки наблюдаются не только на Земле. На Марсе они длятся значительно дольше из-за разрежённой атмосферы и большого размера частиц пыли в атмосфере — красный оттенок марсианских сумерек был впервые зафиксирован марсоходом «Spirit» в 2005 году. На Венере с плотной углекислотной атмосферой сумерки имеют жёлто-оранжевый характер. На Титане, спутнике Сатурна, с плотной азотной атмосферой сумерки длятся долго и окрашены в оранжево-коричневые тона.
¶Роль в культуре и науке
Сумерки упоминаются в литературе, живописи и музыке как символ перехода, тишины и размышлений. В астрономии термин «сумерки» используется для определения границ наблюдательных условий: обсерватории планируют наблюдения так, чтобы работа началась после окончания астрономических сумерек. В авиации и мореплавании гражданские и навигационные сумерки традиционно служат ориентиром для определения времени суток и видимости небесных светил.
¶Интересные факты
- Полная луна, восходящая в момент заката, бывает видна одновременно с последними сумерками — эффект, известный как «суперлуна на закате».
- На широтах за Полярным кругом в период «белых ночей» сумерки могут длиться всю ночь, не переходя в полную темноту.
- Термин «сумерки» используется в названии астрономического журнала «Twilight» и в названиях обсерваторий по всему миру.
¶Источники
- «Астрономический календарь» (ежегодное издание, отделение общей астрономии РАН)
- Михайлов А. А. «Курс общей астрономии»
- Френкель В. Я. «Астрономия для школьников»
- NASA Science — раздел об атмосферной оптике и сумерках
- Энциклопедия «Кругосвет» — статья «Сумерки»