Kiedy słońce stoi na południu — czy to godzina 12?
Nie. W Polsce słońce stoi na południu około godziny 12 w czasie zimowym i około 13 przy zegarze przestawionym na czas letni — plus poprawka na to, jak daleko na wschód od południka strefy czasowej mieszkasz, i do kwadransa na porę roku.
Krótka odpowiedź: Słońce stoi na południu — południe słoneczne — około godziny 12 w czasie zimowym i około godziny 13, gdy zegar jest przestawiony na czas letni. Trzeba do tego dodać dwie poprawki: jedną na długość geograficzną, bo zegar podąża za południkiem strefy czasowej (15° na wschód w Europie Środkowej), a słońce przychodzi 4 minuty wcześniej na każdy stopień, o jaki mieszkasz na wschód od niego — około 15 minut wcześniej w Gdańsku i około 24 minut wcześniej w Warszawie — oraz jedną na porę roku, do kwadransa w obie strony, bo orbita Ziemi nie jest kołem. Cienie wskazują dokładnie północ w południe słoneczne — to najprostszy sposób znalezienia kierunku północnego.
Co znaczy „południe słoneczne”
Południe słoneczne to moment, w którym słońce stoi dokładnie na południu i jednocześnie najwyżej na niebie tego dnia. To punkt zwrotny całej analizy nasłonecznienia: dzień jest symetryczny wokół południa słonecznego, wysokość słońca w środku dnia liczy się dla tego momentu, a cienie są najkrótsze właśnie wtedy.
Południe słoneczne prawie nigdy nie wypada o godzinie 12 na zegarze. Przesuwają je trzy rzeczy i trzeba je do siebie dodać.
Poprawka 1: czas letni — cała godzina
W półroczu letnim zegar w Polsce i większości Europy jest przestawiony o godzinę do przodu. W tym okresie południe słoneczne wypada około godziny 13 zamiast 12.
To największe pojedyncze przesunięcie i to, o którym ludzie najczęściej zapominają. Letni wieczór, w którym słońce stoi nisko o godzinie 21, według czasu zimowego byłby godziną 20.
Poprawka 2: długość geograficzna — nawet pół godziny
Polski czas to czas środkowoeuropejski, który podąża za południkiem 15° na wschód. Tylko miejsca leżące dokładnie na 15° wschodniej mają południe słoneczne około godziny 12 w czasie zimowym. Wszystko na wschód od tej linii dostaje południe słoneczne wcześniej — a prawie cała Polska leży na wschód od niej. Jeśli mieszkasz w innej strefie czasowej, obowiązuje ten sam rachunek — po prostu użyj południka swojej strefy, który zwykle leży na pełnej wielokrotności 15 stopni.
Ziemia obraca się o 360° w 24 godziny, czyli 15° na godzinę, czyli 4 minuty na stopień długości geograficznej. Poprawka wynosi więc (15° − twoja długość geograficzna) × 4 minuty:
- Szczecin, ok. 14,55° E: (15,0 − 14,55) × 4 = ok. 2 minuty później — praktycznie 0
- Poznań, ok. 16,9° E: (15,0 − 16,9) × 4 = ok. 8 minut wcześniej
- Gdańsk, ok. 18,65° E: (15,0 − 18,65) × 4 = ok. 15 minut wcześniej
- Warszawa, ok. 21,0° E: (15,0 − 21,0) × 4 = ok. 24 minuty wcześniej
- Rzeszów, ok. 22,0° E: (15,0 − 22,0) × 4 = ok. 28 minut wcześniej
Między Szczecinem a Rzeszowem jest więc około pół godziny różnicy w południu słonecznym, choć zegar pokazuje to samo. To także powód, dla którego słońce wschodzi na wschodzie Polski wcześniej niż na zachodzie — nie dlatego, że dzień jest dłuższy, lecz dlatego, że cały dzień jest przesunięty.
Poprawka 3: pora roku — do kwadransa
Ostatnia poprawka nazywa się równaniem czasu. Ziemia obiega Słońce po lekko eliptycznej orbicie i z pochyloną osią, a te dwie rzeczy sprawiają, że doba słoneczna nie jest jednakowo długa przez cały rok. Zegar chodzi równo; słońce nie.
Różnica waha się w ciągu roku do kwadransa w obie strony. Około początku listopada słońce wyprzedza zegar i południe słoneczne wypada najwcześniej w roku. Około połowy lutego słońce jest opóźnione i południe słoneczne wypada najpóźniej. Cztery razy w roku obie wartości schodzą się do zera.
W praktycznym użyciu w mieszkaniu równanie czasu rzadko ma znaczenie — ale tłumaczy, dlaczego najwcześniejsze zachody słońca w grudniu nie pokrywają się z najkrótszym dniem i dlaczego zegar słoneczny i zegarek na ręku mogą się różnić o kwadrans.
Złóż te trzy razem: przykład
Kiedy słońce stoi na południu w Warszawie 21 czerwca?
- Punkt wyjścia: godzina 12 w czasie zimowym.
- Czas letni: + 1 godzina → godzina 13.
- Długość geograficzna (21,0° E): − 24 minuty → godzina 12:36.
- Równanie czasu około przesilenia letniego: kilka minut — w granicach kwadransa niepewności.
Słońce stoi więc na południu w Warszawie około godziny 12:35–12:40 w dniu przesilenia letniego, nie o godzinie 12 ani 13. Jeśli chcesz sfotografować cienie domu w chwili, gdy są najkrótsze i wskazują dokładnie północ, to właśnie wtedy należy nastawić zegar.
Dlatego warto to wiedzieć
- Kierunek północny można znaleźć bez kompasu. Wbij prosty kijek pionowo w ziemię w południe słoneczne i zaznacz cień: wskazuje dokładnie północ. Metody nie zakłócają ani żelbet, ani grzejniki, ani magnetyczne etui na telefon.
- Dzień jest symetryczny wokół południa słonecznego. Jeśli znasz długość dnia, znasz też wschód i zachód słońca. W przesilenie zimowe dzień w Warszawie trwa około 7,7 godziny, więc słońce jest na niebie od około 7:45 do około 15:25 w czasie zimowym.
- Analizy nasłonecznienia trzeba odczytywać poprawnie. Jeśli patrzysz na symulację „godzina 12” w lipcu, nie patrzysz na środek dnia — patrzysz na godzinę wcześniej. Słońce wciąż stoi na południowym wschodzie, a cienie wskazują północny zachód.
- Wschód kraju dostaje słońce wcześniej. Jeśli masz taras od wschodu w Rzeszowie, poranne słońce jest tam około 28 minut wcześniej niż w Szczecinie przy tej samej godzinie na zegarze.
Południe słoneczne a kierunek północny domu
Cała analiza nasłonecznienia w domu opiera się na dwóch liczbach: położeniu adresu i obrocie domu względem północy. Południe słoneczne to most, który je łączy, i można go użyć jako darmowej kontroli, czy kierunek północy jest ustawiony poprawnie.
Próba jest prosta: wyjdź na zewnątrz w południe słoneczne i zobacz, w którą stronę wskazują cienie. Jeśli ten kierunek zgadza się z północą ustawioną na rzucie lub w umiejscowieniu na mapie, jesteś w domu. Jeśli jest 20 stopni różnicy, coś jest nie tak i trzeba to znaleźć, zanim zaczniesz dalej liczyć nasłonecznienie.
W HouseSense położenie i kierunek północy domu ustawia się przez umieszczenie obrysu na mapie, a słońce w modelu 3D jest potem obliczane dla właśnie tego położenia oraz wybranej daty i godziny. Jeśli chcesz sprawdzić, czy się zgadza, ustaw czas na południe słoneczne i zobacz, czy cienie wskazują ten sam kierunek co w rzeczywistości.