Võrdpäevsus ja ekviluks, ehk millal saab öö päevast pikemaks?

Autor: Üllar Kivila

Kuigi astronoomilise sügise algus oli juba kaks päeva tagasi, siis täna, 25. septembril saabub Eesti laiuskraadi jaoks päev, mil öö ja päev on kõige ligilähedasemalt sama pikkusega, ehk on tõeline võrdpäevsus või ekviluks. Küsimus, miks ei esine ekviluks samal päeval astronoomilise võrdpäevsusega, kerkib aeg-ajalt sügise ja kevadel alguse teemaga koos ette, ehk on paslik sellel pikemalt peatuda.

Näited tänase ekviluksi-päeva päikeseloojangu kellaaegadest. Kui me elaksime atmosfäärita taevakehal ning arvestaksime Päikese tõusu- ja loojanguaega selle keskpunkti järgi (ülemine vasak variant), siis kattuks ekviluks täpselt kevadise ja sügisese pööripäevaga. Reaalsus on aga alumine parempoolne variant. Illustratsioon tehtud Stellariumis. Pildi ruudustik on 10 kaareminutit.

Päikese raadiuse ning refraktsiooni mõju panused päeva pikendamisse Tartu laiuskraadi näitel. Refraktsiooni panus on umbes kaks korda suurem päikeseketta raadiuse mõjust. Aastane variatsioon tuleneb Päikese asukohast taevasfääril. Kevade ja sügise alguses asub Päike taevaekvaatoril, andes sellele suurema nurkkiiruse ja seega kiirema loojumise ja tõusu.

Illustratsioon valguse murdumisest ehk refraktsioonist Maa atmosfääris. Tegemist on sama efektiga, mistõttu veeklaasis olev kõrs paistab olevat näiliselt ära murdunud, kuid konkreetse piirpinna asemel muutub atmosfääri tihedus sujuvalt, andes valguskiirtele kõrverjoonelise teekonna. Joonis Wikipediast: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_refraction

Päeva pikkust suurendab kaks nähtust, üks puhtalt looduslik, teine sõltub rohkem sellest, mismoodi oleme otsustanud päeva-aega defineerida. Viimast on ilmselt lihtsam seletada - see on tingitud sellest, et mitmesugustes kalendrites ja veebirakendustes näidatavad päikesetõusule ja -loojangule vastavad kellaajad on kirja pandud selle põhjal, millal kaob või ilmub horisondil viimane või esimene nähtav osa Päikesest, ehk selle ketta ülemine serv. Võrreldes Päikese keskpunktiga lisab see nii hommikul kui ka õhtul päeva pikkusele selle aja, mis kulub Päikesel omaenda raadiuse jagu loojumiseks või tõusmiseks. Ekvaatoril, kus Päike tõuseb ja loojub enam-vähem vertikaalselt, on see umbes 2 minutit, suurematel laiuskraadidel enam, sest Päike liigub horisondiga rohkem paralleelselt. Äärmuslik olukord on pooluste läheduses, kus Päike tõuseb ja loojub vaid kord aastas ning ketta alumise ja ülemise serva horisondi ületuste vahele jääb üle 30 tunni.

Teemakohane boonusülesanne meie tehnilisemate huvidega lugejatele. Tegu on vanema vanuserühma (gümnaasium) ülesandega TÜ teaduskooli 2023. aasta astronoomia lahtiselt võistluselt.

Päeva pikkuse graafik Tartu laiuskraadil, illustreerimaks erinevust Päikese tõelise asukoha keskpunkti järgi mõõtes ning näiva asukoha ülaserva järgi mõõtes. Eesti väiksusest hoolimata annab meie kõrge laiuskraad riigi piires üsna suure variatsiooni. Päeva pikkuse vahe põhjaranniku ja lõunapiiri vahel võib olla kuni pool tundi.

Teine, looduslik päeva pikendav mõju on Maa atmosfääril. Nimelt murdub eri tihedusega õhukihte läbiv valgus nõnda, et horisondi lähedal näeme umbes Päikese ja Kuu ketta läbimõõdu jagu ka neid taevakehasid, mis puht-geomeetriliselt peaksid meie jaoks tegelikult horisondi taga olema. Samal põhjusel paistavad ka horisondi lähedal olevad Päike ja Kuu olevat veidi lapikuks vajutatud - see "lisataevas", mida näeme, peab kuidagimoodi ära mahtuma.

Eestis annavad need kaks nähtust kokku sõltuvalt aastaajast igale päevale juurde umbes 12-20 minutit. Nautigem siis seda teadmist meie muidu pimedal ja sombusel sügisel.