Det är sommar. Vad betyder middagstid för dig? | Jord

När är det middagstid för dig? Det är inte en så lätt fråga att besvara som du kanske tror! Vad menar du med middagstid? Definierar du det med hjälp av din klocka eller ditt armbandsur? Eller det gnagande i magen som säger att det är dags för lunch? Du kanske ska tänka om!

Vi på norra halvklotet brukar säga att sommarens första dag infaller vid junisolståndet, som år 2020 inföll den 20 juni. Men – oavsett vilken dag det är – när klockan tolv inträffar beror delvis på var du befinner dig och delvis på din definition av klockan tolv. På dagen för junisolståndet är skuggorna vid middagstid bara en hårsmån kortare än dagen innan. Det beror på att jordens norra halvklot vid junisolståndet lutar mest mot solen för året, och solen stiger högst upp på himlen på norra halvklotet, vilket ger årets kortaste skuggor vid middagstid.

Märk väl att jag sa middagstid, snarare än bara middagstid. Vanligtvis när de flesta av oss säger middagstid menar vi 12 på klockan. Men det är kanske inte vad astronomer menar med middagstid.

Vid tiden för junisolståndet är skuggorna kortast när solen står rakt söderut på himlen. Vi säger att solen passerar meridianen. Men solens meridianövergång sker sällan vid exakt rakt upp klockan tolv, enligt klockan. Den tidpunkt då solen korsar meridianen kallades förr för hög middagstid eftersom det är då solen står högst på himlen. Idag kallar vi astronomer den ibland för transittid eller lokal soltid.

Jag har gett mina elever ett projekt där de ska jämföra solens höjd vid lokal soltid med den på en annan plats i New Mexico. Detta simulerar en observation som gjordes av Eratosthenes för mer än 2 000 år sedan, genom vilken han fick den första exakta mätningen av jordens storlek.

Du kan konstruera en enkel anordning som kallas gnomon (uttalas NO-mun) eller skuggpinne för att med enkel trigonometri beräkna hur högt solen står. Det är bara att mäta gnomonens höjd (H) och skuggans längd (L) vid lokal soltid. Därefter är solens vinkelhöjd arktangenten av H/L. För att uppnå noggrannhet måste gnomonen vara mycket rak, marken jämn och mätningarna exakta. Här i Denver kommer den att vara ungefär 73,75 grader hög. Hur högt är det där du bor?

Men innan du kan göra mätningen måste du veta när den lokala solmiddagen infaller där du befinner dig. Innan telegrafen uppfanns på 1800-talet definierade varje ort middagstid genom den tidpunkt då solen passerade meridianen. På grund av det geografiska läget har solen inte nått meridianen ännu när den korsar meridianen i Grand Junction (cirka 180 mil västerut), och kommer inte att göra det förrän om 14 minuter eller så, när solen korsar meridianen i Denver. Det tar ungefär 14 minuter för jorden att vrida sig tillräckligt långt för att solen ska nå meridianen i Grand Junction efter att den passerat meridianen i Denver.

På en tid då det snabbaste sättet att kommunicera var en diligens eller Pony Express, spelade denna tidsskillnad ingen roll. Men när nästan omedelbar kommunikation blev tillgänglig med telegrafen insåg folk gradvis att en standardisering av tiden var nödvändig. Således utvecklades begreppet tidszoner 1884, men antogs inte officiellt i USA förrän 1918.

Men även om man beaktar tidszoner varierar den faktiska transiteringstiden under året på grund av jordens varierande hastighet i sin bana runt solen. Ibland måste planeten vrida sig lite mer från en transit till nästa, och ibland behöver den vrida sig lite mindre. Detta beror på att förändringen av jordens hastighet (på grund av det varierande avståndet till solen under året) gör att solens skenbara rörelse över himlen förändras. Det finns också en variation på grund av jordens lutning som påverkar solens skenbara rörelse på himlen. Det betyder att den verkliga solen (som passerar meridianen vid lokal soltid) är så mycket som 16 minuter snabbare eller långsammare än den stadiga men fiktiva medelsol som definierar klockan tolv för de olika tidszonerna.

Och sedan har vi naturligtvis komplikationen med ”sommartid”, som egentligen inte sparar någonting utan bara förskjuter klockorna med en timme.

Nu kan du göra alla beräkningar för att själv räkna ut transittid eller lokal soltid, men du behöver inte göra dig besväret. Det är bara att gå till U.S. Naval Observatory hemsida och låta den räkna ut det åt dig.

Här är några exempel på typiska transittider, eller lokala solnollor, för den 21 juni, som beräknats av Naval Observatory hemsida:

* Observera att Phoenix är på standardtid, inte sommartid. Observera också att den exakta tidpunkten för sommarsolståndet inte är relaterad till den lokala soltid.

Oh, och förresten, om du är ute i solen – och funderar över solens passage och tiden för middagstid för dig – glöm inte din solkräm.

Bottom line: Vad är definitionen av middagstid? En utforskning av hur astronomer tänker kring middagstid.

.