Päiväntasaus ja päivän pituus

Tilanne kevät- tai syyspäiväntasauksen aikaan. Aurinko on keskipäivällä zeniitissä päiväntasaajalla. (Kuva: Wikimedia Commons, käyttäjä Blueshade)

Eilen 23.9. oli syyspäivän tasaus, eli hetki jolloin Aurinko näennäisessä vuotuisessa liikkeessään siirtyy taivaanpallon pohjoiselta puoliskolta eteläiselle. Tällöin yön ja päivän olisi pitänyt olla tuolloin kaikkialla maapallolla yhtä pitkiä (kts. kuva yllä), ja päivän tänään vuorokautta myöhemmin täällä pohjoisessa yötä lyhyempi. Kuitenkin Aurinko nousi tänään Oulussa klo 7.06 ja laskee klo 19.12, eli päivän pituus on 12 h 6 min. Mitä ihmettä?

Kohteen havaitun korkeuden poikkeama todellisesta korkeudesta. Kuvassa on kolme käyrää eri paineissa (yksikkö millibaaria) ja lämpötiloissa. Kaariminuutti on kulma-asteen kuudeskymmenesosa. Kuvan käyrät laskettu Tähtitieteen peruseet -kirjasta löytyvästä refraktiokulman kaavasta.

Valo taittuu Maan ilmakehässä ja saa lähellä horisonttia olevat kohteet näkymään selvästi todellista sijaintiaan korkeammalla. Tämän ns. refraktion aiheuttama ero on lähellä horisonttia Auringon tai Kuun kulmaläpimitan luokkaa — kun laskevan Auringon alareuna näyttää merellä koskettavan horisonttia, Aurinko on tuolla hetkellä juuri painunut horisontin alapuolelle (kts. käyrät oheisessa kuvassa). Ja vastaava kääntäen nousevalle Auringolle — silloin kun se näyttää nousseen kokonaan, yläreuna on todellisuudessa vasta horisontin suunnassa.

Toinen pienempi tekijä on se, että nousu- ja laskuajan hetket lasketaan yleensä Auringon tai Kuun yläreunan mukaan, jolloin päivän pituus on hieman keskipisteen suhteen tehtyä laskelmaa suurempi (sekä Aurinko että Kuu ovat noin puoli astetta kulmaläpimitaltaan).

On vielä kolmaskin tekijä (kiitos tämän huomauttamisesta kollega Jarmolle): tasauksen tarkka ajankohta, eli millä ajanhetkellä Auringon keskipiste siirtyy taivaanpallon puoliskolta toiselle. Jos tarkasti lähdetään laskemaan, niin tokihan Auringon sijainti suhteessa tähtitaivaaseen on hieman eri nousu- ja laskuhetkillä. Tämän vaikutus päivän pituuteen on kuitenkin vähäisempi kuin ilmakehän vaikutuksella ja laskuhetken määritelmällä.

Periaatteessa yksinkertainenkin asia voi olla joskus monimutkainen.