Daglengde og årstid

Jordas bane rundt sola skaper en illusjon av at sola flytter seg i forhold til stjernebildene i løpet av året. Planetene med sin måner og sola ser ut som om de beveger seg over himmelen relativt i forhold til stjernene i en bane kalt ekliptikken hvor de passerer 12 historiske stjernebilder ca. 30o fra hverandre dvs. totalt 360o. Jorda roterer fra vest mot øst, og da ser det ut som om stjernebildene beveger seg fra øst mot vest. Den tilsynelatende bevegelsen av sola skjer ikke med fast hastighet gjennom ekliptikken. Den går fortere på den sørlige halvkulen enn den nordlige, dvs. for oss fortere om vinteren enn om sommeren. Dagen i året hvor sola står høyest på himmelen ved middagstid kalles sommersolverv (20-22. Juni, Gemini-tvillingene) og dagen hvor den står lavest er vintersolverv (20-22. Desember, Sagittarius - skytten). Disse kan lett måles som hhv. den korteste og lengste skyggen som kastes fra en oppsatt målestav. Den dagen etter sommersolverv hvor dag og natt er like lange kalles høstjevndøgn ( 20-22. September, Virgo - jomfruen), og den dagen etter vintersolverv hvor dag og natt er like lange kalles vårjevndøgn (20-22. Mars, Pisces - fiskene). I parentes er angitt dato og hvilken stjernetegn solen passerer på angitt tidspunkt sett fra jorda med himmelen som bakgrunn. Tilsynelatende solvei (ekliptikken) krysser himmelekvator ved høst- og vårjevndøgn. Stjernetegnet som passeres har ikke alltid vært det som vi ser i vår tid pga. at jordaksen roterer en runde og beskriver en sirkel i løpet av ca. 26.000 år (presesjonen). Grunnet presesjonen vil punktene for jevndøgn og solverv flytte seg langs ekliptikken vestover gjennom dyrekretsen (zodiaken), en runde i løpet av 2.140 år.

Ved jevndøgnene står sola rett over ekvator slik at alle deler av jorda får 12 timer dag og 12 timer natt. Ved sommersolverv står sola rett over krepsens vendekrets (23.5oN) og området nord for polarsirkelen får 24 timer lys, men på den sydlige halvkule blir dagen kortere enn 12 timer. Ved vintersolverv står sola rett over Steinbukkens vendekrets (23.5oS). Ved polarsirklene blir det en dag i året hvor sola ikke går ned og en dag med kontinuerlig mørke ved hvert solverv. Jordaksen heller 23.5 o fra vertikalaksen i forhold til sola.

For å kunne illustrere hvordan jorda beveger seg rundt sola kan vi tenke oss himmelkulen som en enorm hul ball med jorden i sentrum, og med stjernene på innsiden av dens overflate. Når jorda roterer ser det ut som stjernene vandrer forbi. Vi har ingen følelse av at jorda roterer, men det ser derimot ut som himmelen roterer. Dette uttrykker vi når vi sier at sola, månen eller stjerner står opp i øst og går ned i vest. Det ser for oss ut som om himmelen roterer om himmelaksen som har samme retning som jordaksen og skjærer himmelkulen i himmelpolene. Det finnes en stjerne like ved den nordlige himmelpol, og det er Nordstjerna eller Polstjerna. Står man på nordpolen i vinterhalvåret og ser rett opp, ser stjernehimmelen ut som et stort hjul som roterer med aksen og navet i polstjerna. Punktet rett over der vi står kalles senit og ligger på loddlinjen som tyngdekraften virker langs. Et plan gjennom denne linjen kalles vertikalplan. Horisontalplanet som også er parallelt med overflaten til vann skjærer himmelkula i en sirkel som vi kaller den astronomiske horisonten. Den naturlige horisonten er den som følger konturene av landet. Vertikalsirkler gjennom himmelpolen kalles himmelmeridianer. Himmelmeridianen skjærer horisontalplantet i middagslinjen. Akkurat som jorda kan deles inn i et nettverk av lengdegrader og breddegrader kan himmelkula deles inn i deklinasjon (som tilsvarer breddegrad) og rektascensjon (som tilsvarer lengdegrad).

Jorda roterer en gang i løpet av 24 timer. Omkretsen av jorda er ca. 40.000 km ved ekvator, dvs. at et punkt på ekvator flytter seg ca. 1700 km time-1. Punkter nord og syd for ekvator beveger seg saktere. Hvis man skyter en rakett opp ved ekvator vil den falle ned på samme sted fordi raketten beveger seg østover med samme hastighet som jorda 1700 km time-1. Hvis raketten skytes nordover beveger raketten seg østover med 1700 km time-1, men jorden under beveger seg saktere og veien for raketten brytes mot høyre. Objekter vender seg mot høyre på den nordlige halvkule og mot venstre på den sydlige halvkule.

Dag- og nattlengde påvirker de biologiske prosessene på jorda, og det er derfor av interesse å vite hvor sola står på himmelen ved et gitt klokkeslett. Dette vil si noe om solinnstrålingen og daglengden, begge viktige faktorer f.eks. for plantenes vekst og utvikling. Grasslettene i Øst-Afrika (Kenya og Tanzania) får to regntider (ved jevndøgn) og to tørketider (ved solverv).

Himmelkule og ekliptikken

Figuren viser himmelkula sett fra øst og vi befinner oss i sentrum og ser på himmelkula innenfra. Sola ser for oss størst ut om vinteren, og det stemmer. Vi er nærmest sola om vinteren og lengst unna om sommeren. Himmelekvator deler himmelkula i to halvdeler.

Vi legger et vertikalt plan gjennom sola og senit som skjærer himmelkulen i en sirkel og som treffer horisonten . Vinkelen H definerer solas høyde på himmelen og buestykket med vinkelen AZ angir asimut. Asimutvinkelen beregnes fra nord via øst, syd og vest tilbake til nord. Solas stilling på himmelen avhenger av tid på døgnet og i året, og av stedets breddegrad. Solas posisjon på et gitt tidspunkt vil ikke være det samme fra år til år, men varierer og gjentar seg med en periode på 4 år.

På figuren ser vi hvordan sola eller en annen stjerne kan være over eller under horisonten. Dersom parallellsirkelen for en stjerne ikke skjærer horisonten sier vi at den er sirkumpolar. I øvre kulmineringspunkt er sola nærmest senit. Deklinasjonen er buen av timesirkelen fra himmelekvator til sola. Deklinasjonen varierer mellom +23.5o (sommersolverv) og -23.5o (vintersolverv). Sola passerer himmelekvator to ganger i året ved vårjevndøgn og høstjevndøgn. Ved disse tidspunktene er deklinasjonen 0. Vårpunktet har ikke noe fast punkt i forhold til stjernene på himmelen og ligger nå i fiskene. Tidligere lå det i Væren. Rektascensjonen er buen av ekvator fra vårpunktet til timesirkelen. Rektascensjonen ("right ascension") regnes i tid (0 - 24 timer), og regnes fra vårjevndøgn og østover. Hvis vi tok bilde av sola til samme tidspunkt om morgenen f.eks. Klokka 9 gjennom et helt år, ville vi se solas plasseringer som et skjevt åtte tall, men den nedre halvparten av sløyfen i 8-tallet hvor jorden beveger seg raskest blir mer langstrakt enn den øvre. Det er også slik at når solhøyden er lavest om vinteren vil fullmånen stå høyest på himmelen og om vendt.

Krepsens vendekrets ligger på 23o N og ved ca. 30o N ligger det subtropiske høytrykksbelte på jorda og det subantlantiske lavtrykksbelte ligger ved ca. 65o N. Polarsirkelen ligger ved 66.5o. Ved 23.5o blir sola stående i senit en gang i året. Mellom ekvator og 30o N har vi nord-øst passatvind. Steinbukkens vendekrets ligger på 23o S og Krepsens vendekrets ligger på 23o N. Solhøyden = polavstand ± deklinasjon

Jevndøgn og sommersolverv

Ifølge Almanakken er soldeklinasjon (o) ved starten av de forskjellige måneder:

Dato 1. jan. 1. feb. 1. mar. 1. apr. 1. mai 1.jun. 1. jul. 1. aug. 1.sep. 1. okt. 1. nov. 1. des.
Dekl. -23.0 -17.1 -7.6 4.5 15.0 22.0 23.1 18.1 8.3 -3.1 -14.4 -21.8

Polavstand er 90o - geografisk breddegrad. Solhøyde er polavstand ± deklinasjon F.eks. Oslo ved 60o har en polavstand på 30o. Solhøyden 1. februar blir 30 - 17.4 =12.6o

Zodiak

Kalender

For å holde kontroll med tider og årstider har mennesket laget kalendere. Månefasene dannet grunnlaget for det første som kunne kalles en kalender. Med 29.5 dager mellom hver nymåne gir dette et år på 354 dager. Metons månekalender, etter grekeren Meton født 432 f.kr., hadde månemåneder på 29 og 30 dager, men dette ga 11 dager for lite. Derfor ble de skuddmåned i 7 av 19 år. Den islamske kalender følger ikke Metons månekalender, og derfor beveger alltid tidspunktet for ramadan seg bakover. Den jødiske kalender har en 13. måned på 30 dager i det 3., 6., 8., 11., 14., 17., og 19. år. Kombinasjonen mellom månefaser og årstider (det tropiske år) ble erstattet av en kalender som baserte seg på solen og f.eks. flommen i Nilen. Det ble nå et år på ca. 365 dager. I 45 f.kr. kom Julius Cæsar med en kalender hvor det ble en ekstra dag hvert 4. år, og de 12 månedene fikk forskjellig lengde. Før hadde månedene vært på 30 dager hver, + 5 dager ekstra på slutten av hvert år. Romerne mente at februar var en uheldig måned og forkortet den. Dette ga opphavet til den Julianske kalender. Solåret er imidlertid 365.242195 dager. 4 x 0.2422 =0.9688 dag, dvs. en feil på 0.0312. Resultatet blir at vårjevndøgn som gir grunnlaget for påsken kom tidligere og tidligere på året. Første påskedag er første søndag etter første fullmåne etter vårjevndøgn. I 1582 kom pave Gregor XIII med den Gregorianske kalender. Han fikk den tyske matematikeren Christoffer Calvius (1537-1612) til å lage kalenderen som vi bruker idag, med skuddår hvert 4. år, men hvor det ikke er skuddår i år som er delelig med 100, men med 400. Skandinavia innførte denne kalenderen i 1700, England i 1752, mens den i Sovjetunionen ble innført etter den første verdenskrig i 1918. Året består av 52 uker og 1 dag derfor flytter ukedagene seg en dag fram hvert år. Hvert skuddår består av 52 uker + 2 dager. Det totale antall ekstra dager er delelig på 7. Derfor gjentar kalenderen seg hvert 28. år som inneholder 7 skuddår.

Jorda dreier fra vest mot øst, og himmelen roterer en gang i løpet av 24 timer (23 timer 56 minutter). Middelsol - sol langs himmelekvator. Tropisk år er tiden det tar for sola å nå tilbake til vårjevndøgn (365.2422 dager). Siderisk år er tiden før sola er tilbake til samme posisjon i forhold til stjernene. Pga presesjonen vil det tropiske år bli kortere enn det sideriske. Jorda er delt inn i 24 tidssoner a 15 o, med nullmeridianen i Greenwich (Greenvich Mean Time/GMT)

Månen går omkring jorda i løpet av ca. 4 uker. Månen finnes innom 8 grader på hver side av ekliptikken. Nord for himmelekvator i 2 uker og syd for himmelekvator i 2 uker. Sola og månene trekker på jorda og gir presesjonen. Sol og måne følger zodiaken. Også himmelekvator preseserer og presesjonen av vårjevndøgn oppdaget av Hipparkus. I dag er vårjevndøgn i Fiskene. 12.000 år fra nå er Vega nordstjerne.

"Elsker!... Hvert minutt en gave.... Slutt på denne prestekrave." André Bjerke "Med en prestekrave"

Av Halvor Aarnes
Publisert 3. feb. 2011 14:42 - Sist endret 11. feb. 2011 18:38