Mișcarea surprinzătoare a Soarelui pe cer - Gordon Williamson

Vezi lecția completă pe: http://ed.ted.com/lessons/the-sun-s-surprising-movement-across-the-sky-gordon-williamson

Să presupunem că ai așezat un aparat de fotografiat într-o poziție fixă, ai făcut o poză cu cerul la aceeași oră în fiecare zi, timp de un an, și ai suprapus toate fotografiile. Cum ar arăta Soarele în imaginea combinată? Un punct staționar? Un traseu circular? Nici unul, nici altul. Destul de ciudat, creează un model sub forma cifrei 8, cunoscut sub numele de analema Soarelui. Gordon Williamson explică de ce.

Lecție de Gordon Williamson, animație realizată de TED-Ed.

Să presupunem că poziționăm o cameră foto
într-o poziție fixă,

că fotografiem cerul

la aceeași oră în fiecare zi,
timp de un an,

și că așezăm toate fotografiile
una peste cealaltă.

Cum ar arăta soarele
în acea imagine combinată?

Ca un punct fix?

Ca un traseu circular?

Nici una, nici alta.

Destul de ciudat, apare precum cifra opt,

cunoscută ca și analema Soarelui,

dar de ce?

Mișcarea Pământului
creează câteva cicluri.

În primul rând, se rotește în jurul axei
cam o dată la 24 de ore,

dând naștere răsăriturilor și apusurilor.

În același timp,
creează un ciclu mult mai lent,

orbitând în jurul Soarelui
aproximativ în 365 de zile.

Însă există o turnură.

În raport cu planul orbitei sale,

Pământul nu se învârte
cu Polul Nord îndreptat în sus.

În schimb, axa are o înclinație constantă
de 23,4 grade.

Aceasta este cunoscută
ca înclinație axială sau oblicitate.

O înclinație de 23 grade
poate părea neimportantă,

dar este motivul principal
pentru care există anotimpurile.

Deoarece axa rămâne înclinată
în aceeași direcție

în timp ce Pământul își străbate
orbita anuală,

există perioade lungi în fiecare an

când jumătatea nordică a planetei
rămâne înclinată spre Soare,

în timp ce jumătatea sudică
este înclinată în direcția opusă

și vice versa,

ceea ce noi numim vară sau iarnă.

În timpul verii, într-o anumită emisferă,

Soarele este poziționat mai sus pe cer,
zilele fiind mai lungi și mai calde.

O dată pe an, declinația Soarelui,

unghiul dintre Ecuator

și poziția în care Soarele apare pe Pământ
direct deasupra capului,

ajunge la valoarea sa maximă.

Această zi se numește solstițiu de vară,
cea mai lungă zi a anului

și cea în care Soarele
se află cel mai sus pe cer.

Așadar, înclinația axei Pământului

explică parțial motivul pentru care
Soarele își schimbă poziția pe cer,

iar lungimea analemei

reprezintă cele 46,8 grade
ale declinației Soarelui

de-a lungul anului.

Dar de ce este sub forma cifrei 8
și nu o linie dreaptă?

Aceasta se datorează altei caracteristici
a mișcării de revoluție

a Pământului:

excentricitatea orbitală.

Orbita Pământului în jurul Soarelui
este o elipsă,

cu distanța până la Soare
schimbându-se în anumite momente.

Schimbarea corespunzătoare
în forță gravitațională

face ca Pământul să se miște
cel mai repede în ianuarie,

când atinge
cel mai apropiat punct de Soare,

periheliul,

iar cel mai lent în iulie,
când atinge punctul cel mai îndepărtat,

afeliul.

Excentricitatea Pământului
înseamnă că amiaza solară,

momentul în care Soarele
este cel mai sus pe cer,

nu are loc în același moment al zilei.

Așadar, cadranul solar poate fi
cu cel mult șaisprezece minute înainte

sau cu paisprezece minute în urma
unui ceas obișnuit.

De fapt, ora ceasului și ora Soarelui
se potrivesc doar de patru ori pe an.

Lățimea analemei reprezintă
extinderea acestei deviații.

Deci cum știau oamenii
ora exactă cu ani în urmă?

În aproape toată istoria umană,

raportarea la poziția Soarelui
a fost suficient de exactă.

Însă în timpul erei moderne,

diferența dintre cadranele solare

și ceasurile mecanice
a devenit importantă.

Ecuația timpului, introdusă de Ptolemeu

și mai târziu perfecționată pe baza
muncii lui Johannes Kepler,

se schimbă între timpul solar aparent
și timpul mediu pe care îl știm cu toții.

Globuri obișnuiau să aibă
analema inserată pe ele

pentru a-i lăsa pe oameni
să determine diferența

dintre ora ceasului și ora solară
bazată pe ziua din an.

Felul în care analema apare
depinde de locul în care te afli.

Va fi înclinată într-un unghi
în funcție de latitudinea ta

sau va fi inversată,
dacă te afli în emisfera sudică.

Iar dacă ești pe o altă planetă,

poți găsi ceva total diferit.

În funcție de excentricitatea orbitală
și de înclinația axei planetei,

analema poate fi ca o picătură de apă,

ovală

sau chiar o linie dreaptă.