Dvě různá poledne
Existují dva druhy poledne a téměř nikdy se neshodují. Jedno je hodinové poledne – okamžik, kdy váš telefon ukazuje 12:00. Druhé je sluneční poledne – okamžik, kdy Slunce dosáhne svého nejvyššího bodu na obloze pro daný den, když protíná pomyslnou čáru vedoucí přímo nad hlavou od pravého severu k pravému jihu. Tato čára je vaším místním poledníkem a okamžik, kdy ji Slunce protne, je poctivý, astronomický střed dne.
Pokud zapíchnete do země tyč a budete pozorovat její stín, sluneční poledne je okamžik, kdy je stín nejkratší a směřuje přímo podél severojižní linie. Udělejte to v kterýkoli den a zjistíte, že stín dosahuje minima v nějakém neuhlazeném čase, jako je 12:37 nebo 1:14 – málokdy, pokud vůbec, v přesných 12:00. Proč ten nesoulad? Tři samostatné efekty se vrství na sebe, a jakmile je uvidíte, podivná aritmetika hodin začne dávat dokonalý smysl.
Co je sluneční poledne ve skutečnosti
Sluneční poledne je definováno čistě geometrií. Jak se Země otáčí, Slunce se zdánlivě pohybuje po obloze od východu na západ. Přesně jeden okamžik každý den je na jihu (na severní polokouli) ve své maximální výšce. To je vaše sluneční poledne a je zcela místní – závisí na vaší zeměpisné délce až na zlomek stupně.
Samotné Slunce je vzdáleno asi jednu astronomickou jednotku – zhruba 150 milionů kilometrů (Astronomická jednotka do kilometr) – a jeho světlo k nám putuje asi osm minut. Takže „nejvyšší bod", který pozorujete, je ve skutečnosti tam, kde bylo Slunce před osmi minutami. V měřítku celého dne je však toto zpoždění konstantním posunem, který se tiše vyruší, takže nikdy neposune vaše sluneční poledne vzhledem k tomu včerejšímu. To, co jím skutečně posouvá, den ode dne a místo od místa, jsou tři níže uvedené efekty.
Důvod první: Časová pásma jsou široké pásy
Země se otočí o 360 stupňů za 24 hodin, což znamená, že Slunce překoná jeden stupeň zeměpisné délky každé čtyři minuty. Skutečný sluneční čas je tedy pro každý poledník na planetě jiný. Pokud by si každé město drželo svůj vlastní sluneční čas – jak tomu doslova bylo před železnicemi – poledne v jednom městě by se lišilo od poledne v sousedním městě.
Právě kvůli tomuto chaosu jsme vynalezli Časová pásma: široké pásy, každý nominálně 15 stupňů zeměpisné délky široký, které se všechny dohodly na sdílení jediného „standardního" času ukotveného k jednomu centrálnímu poledníku. Pouze místa ležící na tomto centrálním poledníku mají sluneční poledne blízko 12:00. Všichni ostatní jsou posunuti o svou vzdálenost od něj. Žijete-li blízko východního okraje svého pásma, Slunce se žene napřed – sluneční poledne nastává dříve, než hodiny odbijí dvanáctou. Žijete-li blízko západního okraje, Slunce se opožďuje, takže sluneční poledne nastává až po 12:00. Pásmo může být v slunečním vyjádření široké až hodinu, takže to samo o sobě může posunout skutečné poledne o 30 minut na obě strany.
Důvod druhý: Letní čas
Druhý efekt je zcela lidským vynálezem. Po většinu roku mnoho regionů posouvá své hodiny o hodinu dopředu kvůli letnímu času. Když posunete hodiny dopředu, neposouváte Slunce – přejmenováváte den. Sluneční poledne stále nastává ve stejném astronomickém okamžiku, ale hodiny nyní ukazují zhruba o hodinu později, když k tomu dojde.
Důsledek: během letního času připadá sluneční poledne obvykle někam mezi 1:00 a 1:30 odpoledne. To je důvod, proč se letní večery zdají tak štědře dlouhé – jednoduše jste přesunuli hodinu denního světla z časného rána, kdy většina lidí spí, do večera, kdy jsou vzhůru.
Důvod třetí: Rovnice času
První dva efekty jsou pevné posuny – stejné každý den v roce. Třetí se kolísá a je nejzajímavější. I kdybyste stáli přesně na centrálním poledníku svého pásma a zcela ignorovali letní čas, sluneční poledne by se stále posouvalo, běželo až asi 16 minut napřed před hodinami na začátku listopadu a zhruba 14 minut pozadu v polovině února. Tento posun se nazývá rovnice času a existuje proto, že skutečný sluneční den nemá pevnou délku. Spolupůsobí dvě věci:
-
Oběžná dráha Země je elipsa. Naše planeta neobíhá Slunce konstantní rychlostí. Blízko ledna, kdy je Země nejblíže Slunci, se pohybuje po své dráze rychleji; blízko července pomaleji. Protože délka slunečního dne částečně závisí na tom, jak daleko se Země otočila kolem Slunce, toto zrychlování a zpomalování den natahuje a smršťuje.
-
Zemská osa je nakloněná. 23,4stupňová sklon osy, která nám dává roční období, také znamená, že denní pohyb Slunce není vždy rovnoběžný s rovníkem. Blízko slunovratů se zdánlivé Slunce pohybuje způsobem, který prodlužuje sluneční den; blízko rovnodenností jej zkracuje.
Sečtěte tyto dva cykly dohromady a dostanete hladkou křivku, která čtyřikrát ročně protne nulu a vrcholí poblíž těch 16minutových extrémů. Naše hodiny běží podle středního slunečního času – průměrného dne, fikce dokonale rovnoměrných tiků – právě proto, abychom nemuseli žít s dnem, který neustále mění délku. Rovnice času je účetní položka, která smiřuje poctivé Slunce s pohodlným průměrem.
Analema: Kreslení posunu
Existuje krásný způsob, jak rovnici času vidět na vlastní oči. Fotografujte Slunce ze stejného místa ve stejný hodinový čas – řekněme přesně ve 12:00 – jednou týdně po dobu jednoho roku a překryjte snímky. Slunce nezůstává stát. Kreslí na obloze nesouměrnou osmičku zvanou analema. Její vysoká osa zaznamenává, jak Slunce v létě stoupá vysoko a v zimě klesá nízko; její šířka zaznamenává rovnici času, Slunce běžící napřed nebo pozadu oproti hodinám. To štíhlé boční roztažení osmičky je rovnice času zviditelněná.
Extrémní případy: Jedny hodiny pro kontinent
Časová pásma jsou stejně tak politická jako astronomická, a nikde to není patrnější než v Číně. Geograficky země zahrnuje asi pět časových pásem, přesto celý národ oficiálně používá jediné – pekingský čas. Pro obyvatele dalekého západního regionu Sin-ťiang jsou hodiny nastaveny na poledník tisíce kilometrů na východ. Důsledek je markantní: na dalekém západě může sluneční poledne nastat kolem 3:00 odpoledne a Slunce může podle oficiálních hodin vyjít až dlouho po 9:00 ráno. Španělsko nabízí mírnější verzi – geograficky zarovnané s Británií, používá středoevropský čas, takže sluneční poledne běžně překračuje 1:30 odpoledne i před letním časem.
Jak najít své skutečné sluneční poledne
Nepotřebujete speciální vybavení. Několik spolehlivých metod:
- Stínová tyč. Zatlačte rovnou svislou tyč do rovného terénu a během dne označujte špičku jejího stínu. Okamžik, kdy je stín nejkratší, je sluneční poledne a tento nejkratší stín ukazuje pravý sever–jih.
- Matematika. Začněte od 12:00, upravte o vzdálenost vaší zeměpisné délky od centrálního poledníku vašeho pásma (čtyři minuty na stupeň), přičtěte hodinu, pokud platí letní čas, a nakonec aplikujte hodnotu rovnice času pro daný den.
- Kalkulačka. Jakýkoli nástroj pro výpočet polohy Slunce vám dá přesnou minutu pro vaše souřadnice, přičemž automaticky zohlední všechny tři efekty dohromady.
Pochopení slunečního poledne přerámcuje celé hodiny: 12:00 je společenská dohoda, nikoli astronomický fakt. Zajímá vás, jak daleko se vaše vlastní město odchyluje od Slunce? Prozkoumejte Města referenci a porovnejte, kde se hodiny a obloha tiše neshodují.
Často kladené otázky
Je sluneční poledne někdy přesně ve 12:00?
Jen zřídka a pouze náhodou. Vyžaduje to, abyste byli na centrálním poledníku svého časového pásma, letní čas musí být vypnutý a rovnice času musí být nulová – kombinace, která nastane jen na několik dní v roce pro úzký pás lokalit.
Mění se sluneční poledne ze dne na den?
Ano, mírně. Kvůli rovnici času se hodinový čas slunečního poledne posouvá až o zhruba půl minuty denně, putuje dříve a později v průběhu roku v hladkém ročním cyklu s celkovým rozpětím až zhruba 30 minut.
Proč je sluneční poledne v létě později?
Většinou kvůli letnímu času. Posun hodin o hodinu dopředu znamená, že Slunce dosahuje svého vrcholu, když hodiny již ukazují kolem 1:00 odpoledne místo poledne, což je také důvod, proč letní večery zůstávají tak dlouho světlé.
Jaký je rozdíl mezi slunečním časem a středním časem?
Sluneční (nebo „zdánlivý") čas následuje skutečné Slunce, jehož den se mění v délce. Střední čas používá idealizovaný, dokonale rovnoměrný den – průměr – takže naše hodiny tikají stabilně. Rozdíl mezi nimi v kterémkoli daném datu je rovnice času.
Ovlivňuje moje zeměpisná délka sluneční poledne?
Rozhodně. Každý stupeň zeměpisné délky od centrálního poledníku vašeho pásma posouvá sluneční poledne o čtyři minuty – dříve, pokud jste na východ, později, pokud jste na západ. To je jediný největší důvod, proč dvě města ve stejném pásmu zažívají poledne v různých hodinových časech.