Якби вісь добового обертання Землі була перпендикулярною до площини її орбіти, то зміни пір року та тривалості дня не відбувалося б, бо Сонце протягом року освітлювало б рівномірно Північну та Південну півкулі нашої планети.

Насправді земна вісь нахилена до площини орбіти під кутом 66,5°, і це призводить до того, що наша планета розвертається до Сонця то північною, то південною півкулями.

Розташування півкуль Землі відносно Сонця протягом року

Зараз такі дні, коли Сонце однаково освітлює дві півкулі Землі, настають тільки двічі на рік — весною 20—21 березня і восени 22—23 вересня, коли на всіх материках однакова тривалість дня — 12 годин. В інші місяці тривалість дня більша або менша за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження.

Найдовший день у Північній півкулі настає 21—22 червня — початок астрономічного літа, а у Південній півкулі в цей день починається астрономічна зима. Через півроку 21—22 грудня, навпаки, у Північній півкулі настає астрономічна зима, а в Південній — літо.

За рахунок річного руху Землі ми спостерігаємо видимий рух Сонця по зодіакальному колу – екліптиці. Сонцестояння — момент часу, у який центр Сонця у своєму видимому русі по екліптиці найбільше віддаляється від небесного екватора. У році два сонцестояння — зимове й літнє. Кутова відстань точки від небесного екватора називається схилення. Під час сонцестоянь Сонце проходить або через найпівнічнішу точку екліптики, що має схилення +23°27' (точка літнього сонцестояння), або через найпівденнішу її точку, що має схилення -23° 27' (точка зимового сонцестояння).

Цьогоріч Сонце проходить точку зимового сонцестояння 21 грудня о 10 годині 02 хвилин за часом Гринвіцького меридіану (UT) або о 12 годині 02 хвилин за Київським часом. Після 21 грудня тривалість дня в нашій півкулі почне збільшуватись до наступного дня літнього сонцестояння.

Видимий річний рух Сонця

За рахунок зміни схилення Сонця постійно змінюється його добова траєкторія, а відповідно і тривалості дня та ночі.

Зміна добової траєкторії Сонця протягом року

Видно, що точки сходу і заходу нашого світила протягом року постійно змінюються. Багато туристів досі стікаються до доісторичної обсерваторії – Стоунхендж у Великій Британії (побудованої між 3000 та 2000 рр. до н.е.), щоб відсвяткувати перший схід сонця після зимового сонцестояння. Але справжня магія відбувається на заході Сонця: оскільки камені ідеально розташовані відносно сонця, можна побачити, як останні його промені у день зимового сонцестояння опускаються за небокрай через центр кам’яного кола.

Внаслідок того, що проміжок часу між двома послідовними проходженнями Сонця через ту саму точку сонцестояння не збігається із тривалістю календарного року, моменти сонцестояння рік у рік зміщуються відносно початку календарної доби. Моменти сонцестояння наступають у простий рік на 5 годин 48 хвилини 46 секунд пізніше, ніж у попередній, а у високосний – на 18 годин 11 хвилин 14 секунд раніше; тому моменти сонцестояння можуть припадати на дві сусідні календарні дати.

Після 21 грудня тривалість дня в нашій півкулі почне збільшуватись до наступного літнього сонцестояння.

Підготував доцент кафедри фізики та методики її викладання О.В. Волчанський.