No ikdienas zinām, ka vasaras saulgriežos ir garākā diena un īsākā nakts, bet ziemas saulgriežos ir tieši pretējais – īsākā diena un garākā nakts. Šajā nelielajā rakstā apskatīsimies, kā veidojas šīs ikgadējās dienas garuma pārmaiņas.
Ja mēs iedomātos sevi kā debess vērotāju, kurš atrodas klajā laukā, tad debesi visapkārt var vislabāk aplūkot kā sfēru, kas lēnām griežas ap savu asi (protams, Zeme apriņķo Sauli un vēl rotē ap savu asi, bet no ikdienas novērotāja pozīcijām diennakts ietvaros šķiet, ka tieši debess griežas ap mums). Vislabāk debess rotēšanu var novērot skaidrā naktī, kad ir labi saskatāmas zvaigznes. Debess griešanās nav ātrs process – diennakts laikā tiek veikts viens pilns apgrieziens, tādēļ dažu minūšu laikā mēs būtiskas pārmaiņas nepamanīsim. Ja debess izskatu salīdzinām ik pa stundai, tad gan jau būs pamanāmas izmaiņas – dienvidu pusē viss būs pavirzījies nedaudz pa labi (no austrumiem un rietumiem), bet ziemeļu pusē zemu virs horizonta – pretējā virzienā. Savukārt ziemeļu pusē ap 50-60 grādu augstumā debess apgabals stundas laikā nebūs pārvietojies – tik vien kā nedaudz pagriezies. Tā vien šķiet, ka visa debess rotē ap Polārzvaigzni, kas novērotājam Rīgā būs tieši 57° grādu augstumā (citviet Latvijā tā ir 56°-58°augstumā tieši ziemeļu virzienā virs horizonta). Dienā par debess griešanos liecina Saules pārvietošanās un arī Mēness – reizēs, kad tas ir redzams.
Saules gaita
Latvijā Saule parasti lec austrumu pusē, tad slīpi ceļas augstāk uz dienvidu pusi. Precīzi virzienā uz dienvidiem Saule ikreiz ir pacēlusies visaugstāk(tieši pēc šīs pazīmes dažkārt nosaka precīzu dienvidu virzienu), un tālākās dienas gaitā tās augstums samazinās, līdz rietumu pusē tā slīpi sasniedz apvārsni un noriet.
Iedomātā debess sfēra un Saules ceļš dienas laikā. Saule pārvietojas no kreisās uz labo pusi. Nelielie apļi apzīmē Saules atrašanos ar stundas intervālu.
Saules ceļš dienas pirmajā pusē (skats dienvidaustrumu virzienā). Ik pa stundai Saule ir būtiski pārvietojusies pa labi un nedaudz arī augšup.
No novērotāja skata punkta Saules kustība šķietami atrodas uz vienas taisnes, tik jāmaina skata virziens.
Saules ceļš, dienas ilgums un ēnas garums
Labi kalendāri (piemēram, Astronomiskais kalendārs, gadalaiku izdevuma Zvaigžņotā Debess pielikums rudens numuram) sniedz informāciju ne tikai par to, kurš datums atbilst kurai nedēļas dienai, bet arī parāda būtiskos astronomiskos datus – saullēktu, saulrietu un dienas garumu. Gada laikā dienas ilgums mainās no 17h 52m 20.-22.jūnijā līdz 6h 43m 20.-22.decembrī. Saules kustība pie debess ir gandrīz vienādā ātrumā visu gadu (precīzi ņemot, nelielas izmaiņas gada ietvaros notiek, bet tās neietekmē dienas ilguma izmaiņas; izmaiņas raksturo tā saucamais laika vienādojums), tādēļ Saules redzamības ilgums ir atkarīgs no tās noietā ceļa garuma. Jo garāku ceļu tā veic pa debesi, jo ilgāka ir diena.
Gada ietvaros ir viens datums ar garāko dienu un viens datums ar īsāko. Visbiežāk tas ir attiecīgi 21.jūnijā un 21.decembrī. Tātad neilgi pirms mums tradiocionālajiem gadskārtu svētkiem Jāņiem un Ziemassvētkiem. Pirms tuvāk apskatīsim garāko un īsāko dienu, jāatzīmē, ka divreiz gadā Saulei pa debesi iznāk iet pa vienu un to pašu ceļu. Piemēram, piecas nedēļas pirms vasaras saulgriežiem Saule iet pa to pašu ceļu ko tā iet piecas nedēļas pēc vasaras saulgriežiem. Tajā dienā, kas atrodas pa vidu starp ziemas un vasaras saulgriežiem, ir vienāds dienas un nakts garums. Gadā šie divi datumi visbiežāk trāpās kā 21.marts un 21.septembris. Šajos datumos dienas un nakts garums ir 12 stundas. Tiesa, ja ņemam vērā atmosfēras efektus un Saules redzamības īpatnības saullēkta un saulrieta brīžos, tad dienas garumu šajos datumos var tomēr uzskatīt par dažām minūtēm ilgāku. Četrus iepriekšminētos datumus ir pieņemts uzskatīt par astronomisko gadalaiku sākuma datumiem.
Saules gaita 21.martā un 21.septembrī. Saules maksimālais augstums ir 33°. Saullēkts ir tieši austrumos, saulriets – tieši rietumos.
21.martā un 21.septembrī 1m augsta staba ēnas garums dienas vidū būs 1,54 m. Cilvēkam – aptuveni 3m.
Visgarākajā dienā Saules ceļš nosacītajā debess sfērā būs pacēlies visaugstāk. Tādējādi, novērotājam ir iespēja novērot Saules ceļu, ko vizmazāk aizsedz Zeme.
21.jūnijā Saule iet pa visaugstāko loku, kas iznāk arī visgarākais. Šajā dienā saullēkta un saulrieta punkti ir novietoti vistuvāk ziemeļiem. Vietās, kas atrodas aiz polārā loka, Saules loks ir stipri lēzens un tādēļ vasaras periodā tā abi gali nesasniedz zemi – Saule nenoriet.
21.jūnijā Rīgā Saules augstums pusdienas laikā sasniedz 56°. Tas nozīmē, ka 1 metru augsts stabs metīs tikai 67 cm garu ēnu.
Visīsākā diena ir 21.decembrī.
21.decembrī Saules maksimālais augstums Rīgā sasniedz tikai 10°, un Saule noiet īsu ceļu no dienvidaustumiem līdz dienvidrietumiem.
21.decembrī dienas vidū 1 m augsts stabs veidos 5,7 m garu ēnu. Cilvēka ēna ir ap 11 m gara.
Saules ceļu salīdzinājums
Ja aplūkojam Saules ceļu pa debesi 21.martā, 21.jūnijā, 21.septembrī un 21.decembrī, tad rezam, ka augstuma un saullēktu/saulrietu azimutu izmaiņas gada laikā ir visai ievērojamas. Latvijas platuma grādu specifika nosaka to, ka vismaz pusi gada (no oktobra līdz martam) Saule ir novērojama samērā maz, tā ir relatīvi zemu un dienas garums nav liels. Zemēs ar platuma grādiem 30 vai mazāk Saules ceļš neveidojas tik lēzens – dienas garumi starp gadalaikiem tik būtiski neatšķiras (un arī tas, ka jūnijā diena nav 17 stundas gara), kā arī straujāk notiek saullēkti un saulrieti. Latvijā tā lēzeni paslīdz aiz apvāršņa, bet ekvatoriālajos apgabalos tā pārvietojas gandrīz perpendikulāri pret apvārsni.
Augstākais ceļš – vasaras saulgriežos, zemākais – ziemas saulgriežos.
Teksts un grafika: M.Gills
