Het is zomer. Wat is middag voor jou? | Earth

Wanneer is het voor u middag? Dat is niet zo’n makkelijke vraag om te beantwoorden als u misschien denkt! Wat verstaat u onder middag? Definieert u het aan de hand van uw klok of polshorloge? Of het knagen in uw maag dat zegt dat het tijd is voor de lunch? Nou, misschien wil je er nog eens over nadenken!

Op het noordelijk halfrond zeggen we meestal dat de eerste dag van de zomer valt op de junizonnewende, die in 2020 op 20 juni viel. Maar – ongeacht welke dag het is – wanneer het middaguur valt, hangt deels af van je locatie en deels van je definitie van het middaguur. Op de dag van de junizonnewende zijn de middagschaduwen net iets korter dan de dag ervoor. Dat komt omdat het noordelijk halfrond van de aarde tijdens de junizonnewende het meest naar de zon gekanteld is en de zon het hoogst aan de hemel op het noordelijk halfrond staat, waardoor de schaduwen ’s middags het kortst zijn.

Merk op dat ik middag zei, in plaats van gewoon middag. Meestal als de meesten van ons zeggen middag, bedoelen we 12 p.m. op de klok. Maar dat is misschien niet wat astronomen bedoelen met middag.

Omstreeks de tijd van de junizonnewende zijn de schaduwen het kortst als de zon pal zuid aan de hemel staat. We zeggen dat de zon de meridiaan passeert. Maar de doorgang van de zon door de meridiaan gebeurt zelden precies op het middaguur, volgens de klok. Het tijdstip waarop de zon de meridiaan doorkruist, werd vroeger ‘hoog middaguur’ genoemd, omdat de zon dan het hoogst aan de hemel staat. Tegenwoordig noemen wij astronomen het ook wel de doorgangstijd of het plaatselijke zonneplattuur.

Ik heb mijn leerlingen een project opgedragen waarin ze de hoogte van de zon op het plaatselijke zonneplattuur vergelijken met die op een andere plaats in New Mexico. Dit simuleert een waarneming van Eratosthenes van meer dan 2000 jaar geleden, waarmee hij de eerste nauwkeurige meting van de grootte van de aarde verkreeg.

Je kunt een eenvoudig apparaatje bouwen, een gnomon (spreek uit NO-mun) of schaduwstok, waarmee je met eenvoudige goniometrie kunt berekenen hoe hoog de zon staat. Meet gewoon de hoogte van de gnomon (H) en de lengte van de schaduw (L) op het plaatselijke middaguur. De hoekhoogte van de zon is dan de arctangens van H/L. Voor de nauwkeurigheid moet de gnomon zeer recht zijn, de grond horizontaal, en de metingen nauwkeurig. Hier in Denver, zal het ongeveer 73,75 graden hoog zijn. Hoe hoog is het waar u woont?

Maar voordat u de meting kunt doen, moet u weten wanneer het plaatselijke middaguur van de zon valt waar u zich bevindt. Vóór de uitvinding van de telegraaf in de 19e eeuw werd het middaguur in elke plaats bepaald door het tijdstip waarop de zon de meridiaan passeerde. Vanwege de geografische ligging heeft de zon in Grand Junction (ongeveer 180 mijl naar het westen) de meridiaan nog niet bereikt, en dat zal pas over ongeveer 14 minuten gebeuren, als de zon de meridiaan passeert zoals te zien is in Denver. Het duurt ongeveer 14 minuten voordat de aarde ver genoeg is gedraaid om de zon naar de meridiaan in Grand Junction te brengen nadat ze de meridiaan in Denver is gepasseerd.

In een tijd waarin de snelste vorm van communicatie een postkoets of de Pony Express was, deed dit tijdsverschil er niet toe. Maar toen de telegraaf bijna onmiddellijke communicatie mogelijk maakte, realiseerden de mensen zich geleidelijk dat een standaardisatie van de tijd noodzakelijk was. Zo werd in 1884 het concept van de tijdzones ontwikkeld, maar pas in 1918 officieel in de V.S. aangenomen.

Maar zelfs als men de tijdzones in aanmerking neemt, varieert de werkelijke tijd van doorgang door het jaar heen als gevolg van de variërende snelheid van de aarde in haar baan om de zon. Soms moet de planeet een beetje meer draaien van de ene doorgang naar de volgende, en soms moet hij een beetje minder draaien. Dit komt doordat de verandering in de snelheid van de aarde (door de variërende afstand tot de zon in de loop van het jaar) ervoor zorgt dat de schijnbare beweging van de zon langs de hemel verandert. Er is ook een variatie als gevolg van de helling van de aarde die de schijnbare beweging van de zon aan de hemel beïnvloedt. Dat betekent dat de echte zon (die de meridiaan passeert op het plaatselijke middaguur) wel 16 minuten sneller of langzamer is dan de constante maar fictieve gemiddelde zon die het kloktijdstip bepaalt voor de verschillende tijdzones.

En dan is er natuurlijk nog de complicatie van de “zomertijd”, die in werkelijkheid niets bespaart maar slechts de klokken een uur vooruitzet.

Nu kunt u zelf alle berekeningen maken om de doorgangstijd of de plaatselijke zonnetijd te achterhalen, maar u hoeft er geen moeite voor te doen. Ga gewoon naar de website van het U.S. Naval Observatory en laat het voor u uitrekenen.

Hier volgen enkele voorbeelden van typische doorgangstijden, of lokale zonnetijden, voor 21 juni, zoals berekend door de website van het Naval Observatory:

* Merk op dat Phoenix op Standard, niet Daylight, Time staat. Merk ook op dat het exacte moment van de zomerzonnewende niet gerelateerd is aan het tijdstip van het lokale zonnepunt.

Oh, en tussen haakjes, als je buiten in de zon zit – nadenkend over de doorgang van de zon en het tijdstip van het middaguur voor jou – vergeet dan je zonnebrandcrème niet.

Bottom line: Wat is de definitie van het middaguur? Een verkenning van hoe astronomen denken over het middaguur.