Földközelben a Nap

Mivel is magyarázható ez az első hallásra furcsának tűnő jelenség? Még mielőtt belevágnánk, hozzá kell tennünk, hogy ez csak az északi féltekéről nézve tűnik különösnek.

Mivel a Föld nem kör, hanem ellipszis alakú pályán kering a Nap körül, az év során különböző távolságokban van központi csillagunktól. A napközelben (perihéliumban) bolygónk mintegy 147 millió kilométerre van a Naptól, a keringési pálya legtávolabbi pontján (aféliumban) pedig 152 millió kilométerre.

A kettő középértékét, 149 millió kilométert nevezik egy csillagászati egységnek, amelyet távolságmérési egységként használnak a csillagászok.

A Föld forgástengelyének bizonyos mértékű ingása, valamint a Naprendszer többi bolygójának zavaró hatása miatt a perihélium lassan eltolódik, ezért a napközel és a naptávol pontos időpontja évről-évre kismértékben változik. Bolygónk idén január 3-án van napközelben, és július 7-én naptávolban.

Mivel a két távolság között mintegy öt millió kilométer különbség van, azt hihetnénk, hogy ennek komoly hatása van a földi évszakok kialakulására. Ennek ellenére bolygónkon az évszakok nem a napközeli vagy távoli helyzet, hanem a Föld forgástengelyének ferdesége miatt váltakoznak. Mivel a forgástengely dőlésszöge a Nap körüli keringés síkjához viszonyítva emberi léptékkel mérve változatlannak tekinthető (kb. 23, 26 fok), a keringés során a Föld hol a déli, hol pedig az északi féltekét mutatja a Nap felé.

Mint ahogy az első ábrán is láthatjuk, ezzel magyarázható az is, hogy miért van nálunk akkor a leghidegebb, amikor valójában a legközelebb vagyunk a Naphoz.

Ugyanis amikor nálunk tél van, épp a déli félteke néz a Nap felé, így ez a terület kap több besugárzást, míg a Naptól távolabb eső északi féltekére rövidebb ideig és alacsonyabb szögben érkeznek a napsugarak. Vagyis míg nálunk a téli napfordulókor a legrövidebb a nappal, a déli féltekén ekkor a leghosszabb. Az északi félteke nyarán pedig pont fordított a helyzet.

A Nap égi útja változik az év során

A fentiekkel együtt a Nap égbolton történő látszólagos évi járása is változik. A Nap által egy év alatt leírt „égi út” az ún. analemma-görbe, amely leginkább egy torz nyolcashoz hasonlít.

A képen látható nyolcas úgy jött létre, hogy a görög fotográfus, Anthony Ayiomamitis ugyanabból a megfigyelési pontból (az athéni Héphaisztosz templom elől) egy év során mindig azonos középidőben megörökítette a nap állását.

Mivel a Föld napközelben gyorsabban, naptávolban lassabban halad, ami a Földről nézve hasonló jelenséget mutat a Nap látszólagos égi útján, a nyolcas nagyobbik része a Nap őszi félévi útját, a kisebbik hurok pedig a tavaszi félévi útját mutatja. A felső hurok legmagasabb pontja jelöli a Nap legmagasabb évi állását, vagyis a nyári napforduló körüli időszakot, az alsó hurok legalsó pontja pedig a legalacsonyabb évi állást, vagyis a téli napforduló környékét. A nyolcas közepén, a két hurok metszéspontja a két napéjegyenlőség időpontja körüli napállást mutatja, amikor a nappal és az éjszaka hossza megegyezik.

A Nap az őszi napforduló után a két vonal metszéspontjától az óramutató járásával megegyező irányban halad az alsó hurok felső vonalán egészen a téli napfordulóig (jelenleg itt van), majd onnan újra vissza a tavaszi napéjegyenlőséget (is) jelző metszéspontig. A felső, kis hurokban a Nap az óramutató járásával ellentétes irányban halad.

Mivel a Nap látszólagos égi útja, az ún. valódi szoláris idő nem egyenletesen telik, vagyis két látszólagos delelés között eltelt idő (valódi nap) nem egyforma hosszú, szükség volt az ún. középszoláris idő bevezetésére (ez helyi idő, vagyis értéke függ a megfigyelés pontjának földrajzi hosszúságától), amelyben a középnapok hossza egyenlő.

A valódi szoláris idő a középszoláris időhöz képest hol siet, hol pedig késik (innen a nyolcas alakzat a Nap járásában). Az év folyamán csak négy alkalommal egyezik meg a két idő.