Χ. Βάρβογλης: Ισημερίες

του καθηγητή του Τμήματος Φυσικής ΑΠΘ Χ. Βάρβογλη 

Ο αστρονομικός όρος ισημερία οδηγεί πολλούς στο συμπέρασμα ότι εκείνη την ημέρα (φέτος στις 20 Μαρτίου 2024) έχουμε ίση διάρκεια ημέρας και νύχτας. Αν όμως αναζητήσουμε τις ώρες ανατολής και δύσης εκείνης της ημέρας θα δούμε με έκπληξη ότι, για παράδειγμα, η ανατολή στο Ελληνικό της Αττικής είναι στις 6.28 και η δύση στις 18.37! Τι σόι ισημερία είναι αυτή, που η μέρα είναι 18 λεπτά μεγαλύτερη από τη νύχτα; Η απάντηση είναι απλή: κατά την ισημερίας θα είχαμε πράγματι ίσες διάρκειες ημέρας και νύχτας, αν (α) ο Ήλιος ήταν σημείο (γεωμετρία) και (β) αν η Γη δεν είχε ατμόσφαιρα (διάθλαση). 

(α) Γεωμετρία

Ο Ήλιος φαίνεται από τη Γη σαν ένας δίσκος διαμέτρου περίπου μισής μοίρας, άρα το χείλος του ξεπροβάλλει το πρωί από τον ορίζοντα όταν το κέντρο του δίσκου, το σημείο δηλαδή που θεωρούν οι αστρονόμοι ότι αντιπροσωπεύει τον «θεωρητικό»  Ήλιο, είναι ¼ της μοίρας κάτω  από τον ορίζοντα. 

Κάτι παρόμοιο συμβαίνει με τη δύση. Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ ανατολής του χείλους του Ήλιου και ανατολής του κέντρου του είναι πολύ εύκολο να βρεθεί για τόπους που βρίσκονται στον ισημερινό, όπου ο Ήλιος ανατέλλει και δύει κάθετα στον ορίζοντα. Η ταχύτητα κίνησης του Ήλιου στον ουρανό είναι 360 μοίρες (δηλαδή 1.440 τέταρτα της μοίρας) σε 24 ώρες (δηλαδή 24x60 = 1.440 λεπτά της ώρας). Άρα ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ της ανατολής του άνω χείλους του Ήλιου και του κέντρου του του είναι 1.440/1.440 = 1 πρώτο λεπτό. Ο υπολογισμός για μεσαία γεωγραφικά πλάτη (όπως η Ελλάδα, που έχει γεωγραφικό πλάτος περίπου 40 μοίρες) θέλει λίγη τριγωνομετρία, αντιστοιχεί στην υποτείνουσα ενός ορθογώνιου τριγώνου με μία κάθετη πλευρά 1 λεπτό και γωνία 40 μοίρες και ισούται περίπου με 1,5 λεπτά. Άλλο τόση είναι η διαφορά στη δύση, άρα μόνο εξαιτίας αυτού του φαινομένου κατά την ισημερία η μέρα στην Ελλάδα θα διαρκούσε 12 ώρες και 3 λεπτά και η νύχτα 24-(12 και 3 λεπτά) = 11 ώρες και 57 λεπτά, και η διαφορά θα ήταν 6 λεπτά.

(β) Διάθλαση

Η ατμόσφαιρα της Γης διαθλά τις ακτίνες του  Ήλιου, έτσι ώστε κατά την ανατολή φαίνεται ότι βρίσκεται ψηλότερα από εκεί που πραγματικά είναι. Το φαινόμενο αυτό το έχουμε δει όλοι μας όταν κοιτάζουμε κάποιο αντικείμενο τον πάτο ενός ποτηριού με νερό ή κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. 

Το φαινόμενο αυτό εξαρτάται από την εκάστοτε δομή της ατμόσφαιρας αλλά γενικά έχει διπλάσιο αποτέλεσμα από αυτό της γεωμετρίας. Άρα λόγω διάθλασης κατά την ισημερία η μέρα θα ήταν κατά 12 λεπτά μεγαλύτερη της νύχτας. Τα δύο φαινόμενα προστίθενται κει έτσι προκύπτει η διαφορά των 18 λεπτών που είδαμε στη  αρχή. Ίση διάρκεια μέρας και νύχτας είχαμε στην Ελλάδα την Κυριακή 17 Μαρτίου.

Τέλος θα πρέπει να τονίσω ότι όλα αυτά έχουν να κάνουν με τον αν βλέπουμε έστω και ένα μέρος του Ήλιου, αλλά όχι με το αν έχουμε φως ή σκοτάδι. Όλοι γνωρίζουμε ότι συνεχίζουμε να βλέπουμε γύρω μας μετά τη δύση του Ήλιου (λυκόφως) και ότι το ίδιο συμβαίνει πριν από την ανατολή του Ήλιου (λυκαυγές). Έχει ορισθεί λίγο-πολύ αυθαίρετα ότι το λυκόφως διαρκεί έως ότου το κέντρο του Ήλιου βρεθεί 6 μοίρες κάτω  από τον ορίζοντα. Σε αυτή την  περίπτωση η συνεισφορά της διάθλασης είναι μικρή, οπότε η χρονική διάρκεια του λυκόφωτος μπορεί να υπολογιστεί με απλή μέθοδο των τριών από το αποτέλεσμα (α): αν το ¼ της μοίρας απαιτεί 1,5 λεπτά, οι 6 μοίρες απαιτούν 6x4x1,5 = 36 λεπτά, δηλαδή περίπου μισή ώρα.

Ευχαριστώ θερμά τον Χ. Βάρβογλη για το άρθρο.