Image via ©.com/ KavalenkavaVolha/ TimeandDate.com.
Kuinka sinulle on keskipäivä? Tuohon kysymykseen ei olekaan niin helppo vastata kuin luulisi! Mitä tarkoitat keskipäivällä? Määritteletkö sen kellosi tai rannekellosi mukaan? Vai vatsan nakerrusta, joka sanoo, että on lounaan aika? No, kannattaa ehkä miettiä uudestaan!
Me pohjoisella pallonpuoliskolla sanomme yleensä, että kesän ensimmäinen päivä on kesäkuun auringonseisaus, joka vuonna 2020 osui 20. kesäkuuta. Mutta – riippumatta siitä, mikä päivä on – keskipäivän ajankohta riippuu osittain sijainnistasi ja osittain siitä, miten määrittelet keskipäivän. Kesäkuun auringonseisauksen päivänä keskipäivän varjot ovat vain hiukan lyhyemmät kuin edellisenä päivänä. Tämä johtuu siitä, että kesäkuun auringonseisauksen aikaan maapallon pohjoinen pallonpuolisko on kallistunut vuoden aikana eniten aurinkoa kohti, ja aurinko nousee korkeimmalle pohjoisen pallonpuoliskon taivaalla, jolloin keskipäivän varjot ovat vuoden lyhyimmät.
Kuvan on ottanut EarthSky Facebook-ystävä Muhammad Mohsin Jameel. Hän kirjoitti: ”Lyhimmät varjot keskipäivällä, kesäpäivänseisauksessa – Islamabadissa, Pakistanissa!”
Huomaa, että sanoin keskipäivällä, enkä vain keskipäivällä. Yleensä kun useimmat meistä sanovat keskipäivä, tarkoitamme kello 12:00. Mutta se ei välttämättä ole sitä, mitä tähtitieteilijät tarkoittavat keskipäivällä.
Kesäkuun auringonseisauksen aikaan varjot ovat lyhimmät, kun aurinko on taivaalla etelässä. Sanomme, että aurinko ylittää pituuspiirin. Mutta auringon meridiaanin ylitys tapahtuu harvoin kellon mukaan täsmälleen suoraan keskipäivällä. Aikaa, jolloin aurinko ylittää pituuspiirin, kutsuttiin ennen keskipäiväksi, koska silloin aurinko on korkeimmalla taivaalla. Nykyään me tähtitieteilijät kutsumme sitä joskus kauttakulkuaikana tai paikallisena aurinkokeskipäivänä.
Olen antanut oppilailleni tehtävän, jossa he vertaavat auringon korkeutta paikallisena aurinkokeskipäivänä toiseen paikkaan New Mexicossa. Tämä simuloi Eratostenesin yli 2000 vuotta sitten tekemää havaintoa, jonka avulla hän sai ensimmäisen tarkan mittauksen maapallon koosta.
Voit rakentaa yksinkertaisen laitteen nimeltä gnomon (lausutaan NO-mun) tai varjostinkeppi, jonka avulla voit laskea, kuinka korkealla aurinko on, yksinkertaisen trigonometrian avulla. Mittaa vain gnomon korkeus (H) ja varjon pituus (L) paikallisena auringon keskipäivänä. Auringon kulmakorkeus on sitten H/L:n arktangentti. Tarkkuuden saavuttamiseksi gnomon on oltava hyvin suora, maanpinnan on oltava tasainen ja mittausten on oltava tarkkoja. Täällä Denverissä se on noin 73,75 astetta korkea. Kuinka korkealla se on siellä, missä sinä asut?
Mutta ennen kuin voit tehdä mittauksen, sinun on tiedettävä, milloin paikallinen auringon keskipäivä on siellä, missä sinä asut. Ennen lennättimen keksimistä 1800-luvulla jokainen paikkakunta määritteli keskipäivän sen mukaan, milloin aurinko ylitti pituuspiirin. Maantieteellisestä sijainnista johtuen, kun aurinko ylittää pituuspiirin Denverissä, Grand Junctionissa (noin 180 mailia länteen) aurinko ei ole vielä saavuttanut pituuspiiriä eikä saavuta sitä vielä noin 14 minuuttiin. Kestää noin 14 minuuttia, ennen kuin maapallo kääntyy niin paljon, että aurinko saavuttaa pituuspiirin Grand Junctionissa sen jälkeen, kun se on ohittanut pituuspiirin Denverissä.
Aikana, jolloin nopein yhteydenpitoväline oli postivaunu tai poniekspressi, tällä aikaerolla ei ollut merkitystä. Mutta kun lähes välitön viestintä tuli mahdolliseksi lennättimen avulla, ihmiset ymmärsivät vähitellen, että ajan standardointi oli välttämätöntä. Niinpä aikavyöhykkeiden käsite kehitettiin vuonna 1884, mutta se otettiin Yhdysvalloissa virallisesti käyttöön vasta vuonna 1918.
Mutta vaikka aikavyöhykkeet otettaisiinkin huomioon, todellinen kulkuaika vaihtelee vuoden mittaan, koska maapallon nopeus vaihtelee sen kiertoradalla auringon ympäri. Toisinaan planeetan on käännyttävä hieman enemmän transitista toiseen, toisinaan taas hieman vähemmän. Tämä johtuu siitä, että Maan nopeuden muuttuminen (koska etäisyys auringosta vaihtelee vuoden mittaan) aiheuttaa sen, että auringon näennäinen liike taivaalla muuttuu. Myös maapallon kallistuksesta johtuva vaihtelu vaikuttaa auringon näennäiseen liikkeeseen taivaalla. Tämä tarkoittaa, että todellinen aurinko (joka ylittää pituuspiirin paikallisena keskipäivänä) on jopa 16 minuuttia nopeampi tai hitaampi kuin tasainen mutta kuvitteellinen keskiaurinko, joka määrittelee kellonaikaisen keskipäivän eri aikavyöhykkeillä.
Ja sitten on tietysti vielä ”kesäaika”, joka ei oikeastaan säästä mitään, vaan ainoastaan siirtää kelloja tunnilla.
Voit tehdä kaikki laskelmat selvittääksesi itsellesi kauttakulkuaikaa tai paikallista auringon keskipäivää, mutta sinun ei tarvitse nähdä vaivaa. Mene vain U.S. Naval Observatoryn verkkosivulle ja anna sen laskea se puolestasi.
Tässä on muutamia esimerkkejä tyypillisistä kauttakulkuaikoihin tai paikallisiin aurinkokeskipäiviin liittyvistä ajoista kesäkuun 21. päivälle Naval Observatoryn verkkosivun laskelmien mukaan:
* Huomaa, että Phoenixissa on normaali-, ei kesäaika. Huomaa myös, että kesäpäivänseisauksen tarkka hetki ei liity paikallisen auringon keskipäivän aikaan.
Oh, ja muuten, jos olet ulkona auringossa – miettimässä auringon kulkua ja keskipäivän aikaa itsellesi – älä unohda aurinkorasvaa.
Alaspäin: Mikä on keskipäivän määritelmä? Hän on entinen planetaarionjohtaja Little Rockissa, Fort Worthissa ja Denverissä sekä apulaisprofessori Denverin Metropolitan State Universityssä. Hän on pitkäaikainen NASA:n Solar System Ambassadors -ohjelman jäsen. Hänen artikkeleitaan on julkaistu lukuisissa julkaisuissa, kuten Space.com, Sky & Telescope, Astronomy ja Rolling Stone. Hänen pieni kirjansa maailman tähtitiedosta, Constellations, on julkaistu Running Pressin kustantamana.