Pozapomenutý úkaz – Zimní slunovrat

Slunovraty a rovnodennosti. Zdroj: Wikipedie (kliknutím získáte obrázek ve větším rozlišení)

Říká se, že v den zimního slunovratu je Slunce nad obzorem nejkratší dobu. Přibližně to platí, skutečnost je však o něco složitější a zajímavější.

Země obíhá kolem Slunce po výstředné dráze: nejrychleji, když je ke Slunci nejblíže (tomuto okamžiku a bodu dráhy říkáme perihelium (přísluní); obvykle nastává 4. ledna). V periheliu je Země vzdálena od Slunce přibližně 147 miliónů km. Nejpomaleji se Země pohybuje, když je od Slunce nejdále (aphelium (odsluní); obvykle 6. července). V apheliu je Země od Slunce vzdálena 152 miliónů km. Ačkoli tento rozdíl je 5 miliónů km (1/50 střední vzdálenosti), o ročních obdobích – zimě, jaru, létu a podzimu – a o teplotě na Zemi rozhoduje něco jiného.

Je to především skutečnost, že osa zemské rotace není kolmá na rovinu dráhy Země kolem Slunce, ale k této kolmici je skloněná o úhel 23,5°. Země tak přiklání ke Slunci střídavě jednu a druhou polokouli. V době, kdy Země přiklání ke Slunci severní polokouli, je na severní polokouli léto (a na jižní zima). V době, kdy Země přiklání ke Slunci jižní polokouli, je na severní polokouli zima a na jižní léto. V okamžiku, kdy Země přiklání ke Slunci severní polokouli nejvíce, nastává na severní polokouli letní slunovrat (současně na jižní polokouli nastává zimní slunovrat). Podobně v okamžiku, kdy Země přiklání ke Slunci nejvíce svoji jižní polokouli, nastává letní slunovrat na jižní polokouli (a současně nastává zimní slunovrat na polokouli severní). Okamžiky „mezi“, ve kterých Země nepřiklání ke Slunci ani jednu z polokoulí, se nazývají okamžiky rovnodennosti. Rovnodennosti jsou také dvě za jeden oběh Země kolem Slunce – a to jarní a podzimní. Když na severní polokouli nastává jarní rovnodennost, nastává současně na jižní polokouli podzimní rovnodennost a naopak.

Na severní polokouli nastává letní slunovrat 21. – 22. června, podzimní rovnodennost 23. září, zimní slunovrat 21. – 22. prosince a jarní rovnodennost 20. – 21. března.

Kdyby Země obíhala kolem Slunce po přesně kruhové dráze, obíhala by také zcela rovnoměrně – konstantní rychlostí. Slunovraty a rovnodennosti by nastávaly přesně po čtvrtroce. Protože je však dráha Země výstředná, jsou tato čtyři období různě dlouhá.

Astronomie přisoudila těmto obdobím názvy podle ročních období, stejně jako slunovratům a rovnodennostem. Dnem letního slunovratu začíná astronomické léto. Dnem podzimní rovnodennosti začíná astronomický podzim. Dnem zimního slunovratu začíná astronomická zima. Dnem jarní rovnodennosti začíná astronomické jaro. Na severní polokouli jsou délky astronomických ročních období ve dnech tyto: astronomické léto 93,7 dne, astronomický podzim 89,7 dne, astronomická zima 89,0 dne a astronomické jaro 92,8 dne.

Volba názvů astronomických období nebyla příliš šťastná, protože na konci astronomického léta je Slunce nad obzorem téměř stejně dlouho jako na konci astronomické zimy.

S obdobím kolem zimního slunovratu se však pojí ještě jedna zajímavost – stejně málo nápadná jako samotný přesný okamžik zimního slunovratu. Den, kdy Slunce večer zapadá nejdříve, není totožný se dnem zimního slunovratu, ale je to dříve, už 13. prosince. Dokonce existuje i pranostika „Lucie noci upije.“ (svátek Lucie, 13. 12.). Vysvětlení je právě v nerovnoměrném oběhu Země kolem Slunce.

Rotace Země spolu s oběhem Země kolem Slunce způsobují střídání dne a noci. Mnohem větší vliv má rotace Země (jedna otáčka za 23 h 56 min 4 s). Protože však Země obíhá kolem Slunce (ve stejném směru, jakým se otáčí), posune se Země za dobu jedné otočky o určitý kousek dráhy, takže je po jedné otočce osvětlena Sluncem z poněkud jiného směru. Proto doba od jednoho poledne do následujícího poledne není 23 h 56 min 4 s, ale delší – přibližně 24 hodin. Přibližně proto, že Země obíhá kolem Slunce nestejnoměrnou rychlostí. Dny jsou ve skutečnosti různě dlouhé.

V době, kdy je na severní polokouli zima, je Země nejblíže ke Slunci, pohybuje se nejrychleji, a tak oběh Země kolem Slunce nejvíce prodlužuje den. Okamžik pravého poledne (kulminace Slunce) tak nastává den ode dne později. Nejpozději, ve 12 h 14 minut, nastává pravé poledne 11. února. Poté začíná vliv oběhu Země kolem Slunce na den slábnout a pravé poledne nastává stále dříve, až 15. dubna nastává přesně ve 12 h. Poté se pravé poledne opožďuje, až 13. května nastává v 11 h 56 min. Potom se pravé poledne začne znovu opožďovat, až 13. června nastává opět ve 12 h. 25. července nastává pravé poledne ve 12 h 6,5 minuty, což je nejpozdější čas, potom se opět začíná předbíhat. 1. září kulminuje Slunce opět ve 12 h 0 min. K největšímu předbíhání pravého poledne dochází 3. listopadu – 11 h 43 min. Potom se pravé poledne opět začne zpožďovat a přesně ve 12 hodin nastane 25. prosince.

Poznámka na závěr

Letošní zimní slunovrat byl také doprovázen mimořádným úkazem: ráno, den před slunovratem (dnes) nastalo úplné zatmění Měsíce. Toto zatmění by však bylo z našeho území pozorovatelné jen jako částečné, a to ještě jen tehdy, kdyby bylo jasno nebo alespoň polojasno. Jak předpověď, tak předpovězené počasí bohužel tomuto zatmění u nás nepřály. Proto nezbývá, než doufat, že při příštím zatmění Měsíce budeme mít větší štěstí. Příští zatmění Měsíce nastane 15. – 16. června, bude úplné a z našeho území pozorovatelné po většinu svého průběhu. O podrobnostech vás budeme včas informovat.