Видимый поперечник Солнца в среднем равен 32 угловым минутам и 4 угловым секундам. Расстояние, равное своему видимому поперечнику, Солнце в своем движении по небосводу проходит за 2 минуты и 8 секунд.
Жители экваториальных стран благодаря этому выгадывают ежедневно по 2 минуты и 8 секунд светлого времени. Мы, жители умеренного пояса, выгадываем на этом примерно вдвое больше, потому что Солнце у нас поднимается из-за горизонта не прямо вверх, а под некоторым углом.
Второй виновник неравенства дня и ночи — наш воздух, атмосфера, окутывающая земной шар.
Солнечные лучи, проходя из безвоздушного пространства в более плотную среду, то есть в атмосферу, отклоняются от прямого пути, искривляются или, как правильнее говорят, — преломляются.
Это оптическое явление — преломление световых лучей в атмосфере — носит название рефракции. Оно сильнее всего сказывается, когда небесные светила — солнце, луна и звезды — находятся невысоко над горизонтом; световым лучам приходится тогда проделывать большой путь в атмосфере, и они сильнее преломляются.
Рефракция.
Когда светило стоит на небе высоко, рефракция ничтожна.
Рефракция сильно искажает форму Солнца при восходе, и оно кажется сплющенным, потому что нижний край Солнца она повышает сильнее, чем верхний. Кроме того, рефракция как бы приподнимает все светила. Она позволяет нам видеть восходящее Солнце, когда в действительности оно находится еще под горизонтом. Мы никогда не можем наблюдать истинного восхода Солнца, а только мираж, созданный рефракцией. Истинный восход Солнца всегда наступает через несколько минут после кажущегося.
То же самое происходит и вечером. Рефракция задерживает заход Солнца на несколько минут, и мы видим Солнце над горизонтом, когда оно в действительности уже закатилось.
Рефракция каждый день похищает у ночи в нашу пользу несколько минут утром и столько же вечером. Она удлиняет дни и укорачивает ночи.
В Ленинграде, например, 22 декабря день длится всего лишь 5 часов и 53 минуты. Это самый короткий день в году для всех живущих на широте Ленинграда. Но если бы не существовало рефракции, он был бы еще короче и длился бы только 5 часов и 31 минуту. Рефракция дарит ленинградцам 22 минуты светлого времени.
В календарях указано время восхода и захода верхнего края Солнца, но не истинное, а наблюденное, то есть уже измененное рефракцией. Вот поэтому в дни равноденствий ночь короче дня и сумма дневных часов за весь год оказывается больше суммы ночных часов.
Если читатель когда-либо внимательно просматривал листки настольного календаря, то он, вероятно, замечал еще некоторые странности, способные поставить человека в тупик. Например, вечер почему-то оказывается длиннее утра.
Изобретение воображаемого солнца
Что такое полдень, безусловно ясно и понятно каждому. В полдень Солнце стоит выше всего над горизонтом. Тень от вертикального шеста ложится по меридиану, и тени от всех предметов в полдень бывают самые короткие. Солнечный полдень — это середина дня, то есть тот момент, который делит день на половины — утреннюю и вечернюю. Половины обязательно должны быть равны между собой, иначе их нельзя называть половинами, а полдень — полднем.
Проверим, как обстоит дело в действительности. Вот настольный календарь на 1949 год. В нем указано время восхода и захода Солнца на каждый день. Посмотрим листок 3 ноября. Там сказано, что в Москве в этот день Солнце восходит в 7 часов 38 минут, а заходит в 16 часов 48 минут.
Следовательно, 3 ноября от восхода Солнца до полудня, то есть до 12 часов, прошло 4 часа 21 минута, а от полудня до захода Солнца — 4 часа 47 минут. Разница составила 26 минут! Почти на полчаса вечер оказался длиннее утра! Вот так половины! Вот так полдень!
Весной случается то же самое, но только вечер оказывается длиннее утра не на 26 минут, а почти на полтора часа.
В чем же дело? Конечно, это не ошибка в вычислениях и не опечатка в календаре. Рефракция здесь так же ни при чем, так как она в одинаковой мере удлиняет и утро и вечер. Это результат тех усовершенствований в счете времени, которые были сделаны для удобства в нашей жизни.
Часы — механизм довольно точный. Они стараются отсчитывать секунды как можно равномернее и добросовестнее. Солнце же движется по небу не вполне равномерно.