День Осеннего Равноденствия и момент осеннего равноденствия 
22 сентября 2017 23:02

Рис.1 Движение Солнца в День Осеннего равноденствия в местности севернее тропика Рака. Восход близ востока, заход - запада

"В День Осеннего Равноденствия продолжительность дня равна продолжительности ночи на всей планете Земля и составляет 12 часов" - вероятно, ответит большинство взрослых на вопрос: "Чем примечательно Осеннее равноденствие?", а дети в ответ могут сказать - "День и ночь одинаковые", но увы, и те и другие будут не правы по сути.
Нет, действительно, если бы Земля была гладким вращающимся шаром без атмосферы, а Солнце точечным удаленным источником света, то все так бы и было. 
К счастью, у планеты Земля есть атмосфера, а наше Солнце мы видим как диск с угловым размером 0,5°!
Наличие у Солнца значимого углового размера почти в половину градуса, приводит к тому, что утром солнце даже на экваторе появляется над горизонтом на 1 мин раньше, а вечером скрывается за горизонтом на 1 минуту позже, чем если б оно было светящейся точкой-звездочкой (Земля поворачивается на 1 градус за 4 минуты).
Благодаря близости Солнца, день даже на экваторе, выигрывает у ночи 2 минуты! (на крайнем севере и юге, где солнце заходит вскользь к горизонту этот эффект может добавлять не только минуты, иногда даже часы).
Наша земная атмосфера создает еще один замечательный эффект увеличивающий продолжительность дня - это рефракция, отклонение лучей света, вследствие их преломления в воздушной среде. Этот эффект иллюстрирует рисунок 2.

Рис.2. Рефракция атмосферы. Солнце как физическое тело еще за горизонтом, но его лучи, преломляясь в атмосфере отклоняются к поверхности Земли и освещают ее там, где должна быть ночь, а наблюдатели видят Солнце раньше, чем оно реально взошло!

Вклад рефракции в увеличение дня зависит от состояния атмосферы и на экваторе может варьироваться от 1,5 до 4 мин (в среднем по 2,5 минуты на каждый восход или заход Солнца и сезонные визуальные перемещения Солнца большого вклада не вносят). Получается, что даже на экваторе всегда день длиннее ночи не менее чем на 10 минут!
Давайте посмотрим, что происходит с продолжительностью светлого времени суток, в День осеннего равноденствия в разных городах планеты Земля, как в северном полушарии, так и в южном (рис. 3)

Рис. 3. Точное время восхода и захода Солнца в различных городах планеты в День Осеннего Равноденствия:
• Мурманск - продолжительность дня 12 часов 22 минуты, разница в долготе дня и следующей ночи Δ = 40 мин;
• Рим - продолжительность дня 12 часов 10 минут, разница в долготе дня и следующей ночи Δ = 19 мин;
• Кампала (почти на экваторе)- продолжительность дня 12 часов 7 минут, разница в долготе дня и следующей ночи Δ = 14 мин;
• Кейптаун - продолжительность дня 12 часов 6 минут, разница в долготе дня и следующей ночи Δ = 12 мин.
(если кликнуть по карте Кампалы, то меняя даты, можно наглядно убедиться, что на экваторе день всегда длиннее ночи)

Получается, что в нашем родном, российском Мурманске, кстати, самом большом городе мира за полярным кругом, в осеннее равноденствие, день длиннее ночи на целых 40 минут, даже гораздо южнее, в Риме, разница все равно существенная - 19 минут. 
Ошибка изначального высказывания о равенстве дня и ночи легко исправляется добавлением слова "почти" как это сделано в Большой Советской энциклопедии: "в равноденствие день почти равен ночи...". 
При точном же подходе получается как раз наоборот в день равноденствия на планете Земля нет ни одной точки где бы день был равен ночи!
В Северном полушарии выравнивание дня и ночи происходит позже осеннего равноденствия, а в Южном до него. В Москве, например, выравнивание дня и ночи приходится на 25 - 26 сентября, после этих дней ночь становится длиннее дня: 
 

Вот теперь пришла пора разобраться, почему сторонники сравнения дня и ночи в равноденствие оказались "не правы по сути". 
Как наглядно показывают данные на рисунке 3 в Равноденствие продолжительность дня выравнивается в наибольшей степени по всему Земному шару. 
Именно этот признак решили взять как основополагающий для названия события наши предки: Равный день по всей Земле = Равноденствие - это звучит объединяюще, оптимистично и по сути более верно, в отличие от мрачного Западного Equinox (буквально от латинского "равный ночи" - вот, где корни всеобщего многовекового заблуждения!).

Как "назначается" День Осеннего Равноденствия и что такое равноденствие?

В рамках современной астрономической науки принято наиболее очевидное для земного наблюдателя определение: Точная дата пересечения центра Солнца с небесным экватором   называется моментом равноденствия. С точки же зрения космического наблюдателя в момент равноденствия наклон земной оси совпадает с направлением ее орбитального движения (плоскость земной оси перпендикулярна линии соединяющей центры масс Земли и Солнца - Схема 1). 
Таким образом точка пересечения небесного экватора с эклиптикой через которую Солнце проходит двигаясь с севера на юг называется точкой осеннего равноденствия(эклиптические координаты 180°, 0°; экваториальные 12ч00м00с , 0°; в настоящее время находится в созвездии Дева)

- Точка орбиты в которой находится Земля в момент осеннего равноденствия называется орбитальной точкой осеннего равноденствия.

- Днем Осеннего Равноденствия называется тот день, на дату которого приходится момент осеннего равноденствия.

В 2017 году на территории России День Осеннего Равноденствия справляют 22 и 23 сентября. 22 сентября 2017 День Осеннего Равноденствия состоится в 1 и 2 часовых зонах от Казани до Калининграда (МСК-1, МСК или UTC+2, UTC+3), а 23 сентября равноденствие можно справлять в восточной части страны от Камчатки с Чукоткой до Самары.

Схема 1. Планета Земля в орбитальной точке осеннего равноденствия, плоскость эклиптики и наклон земной оси

Чтобы увеличить изображение и увидеть пояснения кликните по нему...

Главный признак орбитальной точки осеннего равноденствия заключается в том, что в этой точке плоскость земной оси перпендикулярная эклиптике, так же образует прямой угол с направлением на Солнце и, следовательно, угол между направлением на центр Солнца и линией земной оси составляет ровно 90° (Земля повернута так, что со стороны Солнца видны оба полюса).

События, связанные с осенним равноденствием

Согласно основам небесной механики, а так же Закону РФ "Об Исчислении Времени" датой Дня осеннего равноденствия в Центральной России в високосный и следующий за ним годы является обычно 22 сентября, в последующие 2 года 23 сентября.

В 2017 году Земля окажется в точке осеннего равноденствия 22 сентября 2017 23:02 MSK (22.09.2017 20:02 UTC - Солнце: вхождения в знаки зодиака, солнцестояния, равноденствия - точные даты).

При этом произойдут следующие события:

1. Наступит астрономическая осень.
2. Согласно зодиакальному положению Солнце перейдет в знак зодиака Весы.
3. Продолжительность дня на всей планете станет максимально возможно равной.
4. На экваторе в полдень Солнце окажется в зените.
5. Солнце взойдет почти точно на востоке, а зайдет почти точно на западе (Рис.1).
6. Измерив угол максимального возвышения Солнца  h_sun (Рис.1), можно определить широту местности φ = 90° -h_sun , в Москве, например, φ = 90° - 34,460° =55,54° .
7. По всей Земле день будет длиннее ночи.
8. В Северном полушарии вскоре после равноденствия день сравняется с ночью (в Германии, например, такой день отмечен особо, как Equilux), а за полярным кругом наступит полярная ночь...