La echinocții ziua NU PREA este egală cu noaptea

Numim zi, în înțelesul practic al vieții, intervalul de timp dintre răsăritul și apusul soarelui sau timpul cât soarele stă deasupra orizontului unui loc (intervalul de lumină) și noapte, timpul cât soarele stă sub orizontul locului (intervalul de întuneric). Durata zilelor și nopților variază pentru că declinația soarelui oscilează anual între -23,5 și +23,5 grade deasupra planului ecuatorului terestru, urmare a înclinaţiei axei terestre. La echinocții, când soarele are declinația 0, parcursul său diurn se confundă cu ecuatorul ceresc -curba imaginară rezultată din prelungirea pe bolta cerească a planului ecuatorial terestru. Drept urmare, soarele răsare la echinocţii exact din punctul cardinal est și apune exact în punctul cardinal vest.

În figura următoare am schițat sfera cerească așa cum se prezintă ea deasupra Clujului, cu direcțiile cardinale, Steaua Polară ridicată la 47 grade deasupra nordului și ecuatorul ceresc înclinat cu 43 grade față de planul orizontului. Cât timp astrul zilei descrie arcul EXY este vizibil și, în consecință, în tot acest interval spunem că este zi în locul considerat, în vreme ce noaptea durează atât timp cât soarele descrie arcul VYE. Aceste două arce rezultate din intersecţia cercurilor de pe firmament sunt egale și drept urmare, în limbaj comun, spunem că la echinocții ziua este egală cu noaptea, fiecare având 12 ore dintr-un total de 24.

Sfera cerească cu traseul soarelui la echinocţii

Însăși etimologia latină a cuvântului -aequinoctium- pare să ateste această egalitate, având sensul de nopți egale probabil prin echivalare cu durata zilei (în mod ciudat grecii îl numeau isomeria, adică zile egale!). Totuși, dacă veți avea curiozitatea să consultați timpii de răsărit și apus ai soarelui la Cluj-Napoca (de exemplu într-un anuar astronomic sau mai facil aici) pentru data de 20 martie, ziua echinocțiului de primăvară în anul 2016, veți avea parte de o surpriză: soarele răsare la 6:28 și apune la 18:39, ceea ce înseamnă că astrul zilei petrece deasupra orizontului 12 ore și 11 minute, adică ziua nu este egală cu noaptea, ci o depășește cu 11 minute! Din acelaşi tabel mai reiese că egalitatea dintre zi şi noapte (aşa-numitul echilux) se petrece la Cluj-Napoca cu trei zile înaintea echinocţiului, adică pe 17 martie. Care este explicația?

În raţionamentul nostru de până acum am tratat soarele ca pe o sursă punctiformă de lumină (stea), dar în realitate el ne apare ca un disc strălucitor întins pe 32' (minute de arc) sau circa jumătate de grad, aceeași dimensiune unghiulară sub care am vedea de la 2,3 metri distanță o moneda de 10 bani. Această dimensiune perceptibilă a discului solar complică puţin definiţia răsăritului. Astfel, din punct de vedere astronomic, răsăritul și apusul soarelui nu se raportează la centrul discului solar, ci întotdeauna la marginea lui superioară. Cu alte cuvinte, soarele răsare deja când marginea lui superioară devine vizibilă deasupra orizontului și apune abia atunci când marginea lui superioară a dispărut complet sub orizont. În lumina acestor precizări, rezultă un efect de timp interesant care prelungește durata zilei cu câteva minute. Cu câte anume? Păi soarele pare să parcurgă un cerc complet de 360 de grade în jurul Pământului în 24 de ore, adică cu o viteză de 15 grade/oră sau 4 minute pentru fiecare grad parcurs. La ecuator, acolo unde soarele răsare și apune perpendicular pe orizont, marginea superioară a discului își face apariția cu 16'/60' x 4 minute = 1 minut și 4 secunde mai repede decât centrul, iar apusul este întârziat cu aceeași valoare de timp, adică ziua câștigă în total 2 minute și 8 secunde. Însă cu cât ne îndreptăm spre nord traiectoria solară coboară spre orizontală și astrul trebuie să se deplaseze tot mai mult din momentul ivirii marginii lui superioare și până la apariția centrului, iar efectul devine tot mai puternic, dând naștere la diferențe de timp din ce în ce mai mari în favoarea duratei zilei faţă de modelul unui soare punctiform. Următoarea secțiune meridională ilustrează diferența între cele două momente la care am raportat până acum răsăritul: marginea superioară a discului, respectiv centrul său. Un calcul geometric sumar pentru Cluj-Napoca ne arată că aici efectul discului prelungește durata zilei cu circa 3 minute.

Influenţa discului solar asupra timpului de răsărit al soarelui

Să ne amintim apoi că razele soarelui suferă ceea ce astronomii denumesc refracție odată cu traversarea atmosferei terestre, care este un mediu cu mult mai dens decât vidul cosmic. Astfel direcția inițială a razelor de lumină este deviată înspre observator, iar discul solar îi apare acestuia deplasat pe cer, după cum o linguriță cufundată într-un pahar pare frântă în locul în care intră în apă. La astrul zilei refracția se resimte cel mai puternic în preajma orizontului, atunci când fenomenul înalță discul solar cu circa 35 minute de arc deasupra orizontului (adică cu puțin de mult de un diametru solar). Cu alte cuvinte, deși soarele real încă nu s-a ridicat deasupra orizontului, noi îl percepem deja ca răsărit datorită refracției. Când vorbim de timpii de răsărit și apus ai soarelui și implicit durata zilei, refracția are aproape de două ori importanța efectului de disc: dacă acesta din urmă extinde soarele în sus, spre zenit, cu 16 minute de arc (un semidiametru), refracția îl împinge pe acesta deasupra orizontului cu 35 minute de arc (mai mult de un diametru), un total de 51 minute de arc.

Influenţa discului solar şi a refracţiei atmosferice asupra timpului de răsărit al soarelui

Dacă cele 16 minute de arc s-au tradus într-o diferenţă de timp de 3 minute, înseamnă că totalul de 51 minute de arc ar corespunde cu 10 minute în plus la durata zilei. Diferenţa de 1 minut până la cele 11 socotite de timeanddate.com este neglijabilă pentru noi. Ea ar putea să provină din valorile de temperatură, presiune şi umiditate folosite în formula refracţiei.