20 марта в 10 часов 29 минут по всемирному времени (в 13:29 по московскому) наступило весеннее равноденствие 2017 года.

Эта дата является началом астрономической весны; она отмечает собой переход Солнца из южного полушария небесной сферы в северное. Считается, что, начиная с 21 марта, день в северном полушарии становится длиннее ночи.

20 марта Солнце находилось точно на небесном экваторе, равномерно освещая оба полушария Земли. Посмотрите на рисунок ниже: лучи солнца в день равноденствия освещают оба полушария планеты равномерно. Это должно означать, что день 20 марта был в точности равен ночи и длился 12 часов — в любой точке земного шара, кроме полюсов. Собственно, отсюда происходит и название этой особой даты.

день равен ночи

В день равноденствия Солнце находится точно над экватором Земли, поэтому его лучи равномерно освещают северное и южное полушария Земли. Источник: EarthSky

Но так ли это на самом деле? Действительно ли день 20 марта был равен ночи?

Не совсем.

На самом деле в день равноденствия светлое время суток на Земле всегда длиннее ночи! Например, на широте Москвы 20 марта Солнце провело на небе 12 часов и 12 минут, следовательно, «ночь» (сумерки в это понятие тоже входят) длилась 11 часов и 48 минут. Почему так?

На это существуют две причины:

  1. Солнце на нашем небе не точка, а диск.
  2. Атмосферная рефракция.

Остановимся на этих моментах подробнее.

За рассвет или начало дня принято считать момент, когда верхний край солнечного диска показывается над горизонтом. Заход солнца происходит, когда под горизонтом наше светило оказывается целиком. Так как диаметр солнечного диска равен почти полградуса, день отбирает у ночи несколько минут, во время которых солнце видно над горизонтом частично.

истинный восход и видимый

Видимый восход отличается от истинного восхода примерно на 3 минуты. На столько же отличаются видимый и истинные закаты. Источник: Википедия

Еще более существенную роль играет атмосферная рефракция. Рефракция — это искривления хода световых лучей из-за преломления света на границе сред с разной плотностью. Простейший пример рефракции вы можете наблюдать ежедневно на кухне. Налейте в прозрачный стакан воды и положите в стакан ложку. Если теперь посмотреть на стакан сбоку, то вы увидите, что на границе воздуха и воды ложка как бы ломается. Это и есть рефракция.

Земная атмосфера преломляет лучи небесных светил по тому же принципу. Особенно заметна рефракция у горизонта, так как здесь свет предолевает бо́льшую толщу атмосферы. Вследствие рефракции форма солнца и луны у горизонта искажается — они становятся сжатыми по вертикали. Как атмосферная рефракция влияет на форму и ход небесных тел по небу отлично показывает видео Бабака Тафреши, которое мы рекомендуем посмотреть.

Искривление солнечных лучей, проходящих через толщу атмосферы, дает любопытный эффект: наше дневное светило видно на небе в течение нескольких минут после того, как в действительности оно зашло за горизонт!

атмосферная рефракция

Фактическое положение Солнца ниже горизонта (жёлтый диск) и его видимое положение (оранжевый) во время восхода/захода. Источник: Википедия

Эффект рефракции возможен благодаря наличию на Земле достаточно плотной атмосферы. На Луне никакой рефракции нет, как практически нет ее на планетах с разреженной атмосферой. Но для нас рефракция делает подарок: приподнимая солнце над горизонтом, она делает наступление утра более ранним и вместе с тем оттягивает на несколько минут наступление вечера, удлинняя наш день.

Таким образом, подводя итог, скажем, что в день равноденствия светлое время суток длилось бы ровно 12 часов по всей Земле, если бы: а) солнце было очень яркой точкой, а не диском и б) Земля не имела атмосферы.