Самый ранний закат не совпадает с самым коротким днем — вот почему

Кажется, всё просто: зимой день короче. Но если самый короткий день приходится на 21 декабря, почему самый ранний закат наступает раньше? И отчего рассвет ещё продолжает запаздывать, когда вечера уже понемногу светлеют?

Тут важна не одна дата.

Механизм: почему ось решает всё

Представьте глобус на подставке: он стоит с наклоном. Ось вращения Земли отклонена от вертикали примерно на 23,5 градуса и в течение года почти не меняет направления в пространстве. Пока планета движется по орбите, Северное полушарие то обращено к Солнцу, то отклонено от него. Зимой оно наклонено от Солнца. Поэтому Солнце поднимается невысоко, проходит по небу более короткий путь и раньше скрывается за горизонтом. Сокращается не только вечер: весь световой день становится короче.

Это можно представить с помощью фонарика. Направьте его на пол под низким углом: световое пятно вытянется, а освещённая полоса станет короче. Так проще увидеть, почему угол освещения имеет значение. Но фонарик помогает понять только геометрию: он ничего не говорит о цвете неба, облаках или городских фонарях.

Земля при этом не обязана быть дальше от Солнца. Расстояние до него не объясняет смену сезонов. Холод и короткий день связаны с тем, как наклонённая Земля подставляет солнечным лучам своё полушарие. В июне в пять вечера ещё можно читать на улице, а в декабре в то же время уже темно: изменились высота Солнца и длина его дневного пути.

Но короткий день — ещё не самый ранний закат.

Почему самый ранний закат — не в день солнцестояния

Если 21 декабря день самый короткий, хочется поставить рядом и самый ранний закат. Однако NOAA — американское управление океанических и атмосферных исследований — отмечает, что самый ранний закат и самый поздний восход не совпадают с зимним солнцестоянием. Один наступает до него, другой — после. Между ними и солнцестоянием проходит примерно по паре недель.

Дело в сочетании наклона земной оси и формы орбиты. Она слегка вытянута, поэтому скорость движения Земли по ней немного меняется. Солнечное время, которое можно отсчитывать по положению Солнца, из-за этого чуть расходится с временем на часах. День ещё укорачивается, но момент заката уже начинает смещаться в другую сторону. Утром в это время происходит своё: позднейший восход ещё впереди.

Для жителя средней полосы перемена знакома без всяких расчётов. После осенних каникул дорога домой из школы постепенно погружается в сумерки. До середины декабря темнота приходит всё раньше, затем время заката на несколько дней словно замирает и начинает медленно отступать. Но утром всё ещё может казаться, что света стало меньше. Поэтому прибавку дня легче сначала заметить вечером, а не по дороге на утренние дела.

У вечера и утра разное расписание.

Где это правило работает, а где нет

Ранние зимние закаты особенно заметны в средних и высоких широтах Северного полушария. Чем дальше на север, тем короче световой день. В Москве в конце декабря он длится около семи часов, в Архангельске — всего четыре. За Полярным кругом Солнце может вовсе не подняться над горизонтом: наступает полярная ночь. NASA описывает, как в Арктике день к декабрю постепенно укорачивается до полной темноты.

На экваторе продолжительность дня в течение года меняется гораздо меньше. Там привычный для северных широт вопрос «почему зимой темнеет раньше» просто не возникает. А в Южном полушарии времена года идут наоборот: когда у нас зима, там лето. В декабре оно наклонено к Солнцу. Так что слова австралийца о жарком Рождестве — следствие той же геометрии, которая заставляет нас раньше включать свет дома.

Где это объяснение не работает

Ранний закат легко связать с холодом: темнеет раньше, и на улице холоднее. Но одно не вызывает другое. И короткий день, и зимний холод связаны с наклоном оси. Солнце зимой невысоко даже в полдень; его лучи падают на землю под более пологим углом и греют слабее. А мысль, будто зима наступает потому, что Земля отходит дальше от Солнца, не объясняет, почему в то же время в другом полушарии лето.

Есть ещё разница между временем заката и тем, как мы воспринимаем вечер. Зимой сумерки нередко кажутся короче: после низкого заката темнота ощущается резче. Снежный покров, наоборот, отражает свет и может сделать улицу светлее на вид. Снег меняет впечатление от знакомого двора, но не время, когда Солнце уходит за горизонт. Поэтому два возвращения домой в один и тот же час могут запомниться по-разному, хотя часы показывают одно и то же.

Глаза замечают не только положение Солнца.

Когда станет светлее

После зимнего солнцестояния день начинает прибывать — поначалу настолько понемногу, что это трудно заметить. К концу января вечерние сумерки уже отступают ощутимее, а к марту световой день увеличивается настолько, что вечером снова хочется гулять дольше. Самый ранний закат к тому времени давно позади.

Так почему он не совпадает с самым коротким днём? Наклон оси меняет длину дня, а сочетание этого наклона со слегка вытянутой орбитой сдвигает время заката и восхода на часах. Поэтому вечер начинает светлеть ещё до зимнего солнцестояния.

А вы замечали, что в одни и те же календарные даты — например, в конце января и в конце ноября — вечера ощущаются по-разному, хотя день по длине почти одинаковый? Как думаете, почему?

Хотите продолжение? Поставьте лайк и напишите в комментариях, какую тему разобрать следующей. Читаем все сообщения, самые интересные предложения попадут в новые статьи.

Больше объяснений обычных вещей — подпишитесь на канал.

#физикапростымисловами #бытоваяфизика #почемуэтотак #наукапростымисловами #интересныефакты