Talvipäivänseisauksena 2024

Tänään (21.12.2024) kello 11.21 on talvipäivänseisaus. Se tarkoittaa sitä, että Auringon näennäinen liike tähtitaivaalla on saavuttanut eteläisimmän pisteensä, noin -23° 26’ 27” taivaan ekvaattorin eteläpuolella. Tampereella auringonnousu tapahtuu kello 9.42.38 ja lasku kello 15.03.37. Päivän pituus^[1] on siis 5 tuntia 20minuuttia 59 sekuntia. Tänään Maan ja Auringon välinen etäisyys on147,2 miljoonaa km (0,983728 au tai 8,18 valominuuttia) ja me näemme Auringon 32,3 kaariminuutin kokoisena.

Keskipäivällä, kello 12.23.08 Aurinko on vain noin 5° 13’ 11,4” korkeudella. Korvatunturilla (68° 04′ 25″N, 029° 18′ 55″E), joka sijaitsee Savukosken kunnassa ja on Suomen ja Venäjän rajavyöhykkeellä, Aurinko ei nouse lainkaan. Siellä vallitsee kaamos samoin kuin Sodankylässä ja sen pohjoispuolella Lapissa. Hieman etelämpänä aina napapiirille asti, Aurinko kyllä nousee ja laskee, mutta on korkeimmillaankin vain osittain näkyvissä.

Palataan Tampereelle ja muutama vuorokausia eteenpäin. Jouluaattona (24.12.2024) virallinen kellonaika ja aurinkokellon aika ovat samat. Tällöin Aurinko on etelässä kello 12.24. Jos siis pihallasi on aurinkokello, tänä päivänä on sen näyttämä helposti asetettavissa oikeaksi, jos sattuu olemaan selkeä päivä.

Tapaninpäivänä (26.12.2024) on myöhäisin auringonnousu. Tampereella se tapahtuu 9.43.50 ja lasku on kello 15.07.30. Voisi kuvitella tämäkin pitäisi tapahtua talvipäivän seisauksen aikaan, mutta johtuen päivätasauksesta (siis virallisen ajan ja aurinkoajan välisestä erosta) näillä tapahtumilla on muutaman vuorokauden ero. Päivän pituus on 5 h 23 min 40 sekuntia. Vanha sanonta kertoo päivän olevan kukonaskeleen verran pitempi kuin talvipäivänseisauksena. Tästä saamme siis laskettua kukonaskeleen pituuden, joka on tänä vuonna 2 minuuttia 41 sekuntia. Kukonaskeleen pituus vaihtelee hieman vuosittain mutta keskimäärin kahden ja kolmen minuutin välillä.

 

Viitteet

[1] Päivän pituudella tässä artikkelissa ymmärretään aikaa auringonnousun ja auringonlaskun välillä

 

Talvipäivänseisaus

Tämän vuoden talvipäivänseisaus on 22.12.2019 kello 6.19. Tuolla hetkellä Aurinko on niin etelässä kuin se voi olla. Auringon koordinaatit ovat tuolla hetkellä RA 18 h 00 m 0,0 s, dec -23° 26’ 17”. Suomessa Aurinko talvipäivänseisauksen hetkellä ei ole vielä noussut; Tampereella se tapahtuu kello 9.47. Korkeimmillaan Aurinko näkyy kello 12.23 noin 5,1° korkeudella, ja horisonttiin se painuu kello 15.00. Päivälle tulee siis pituutta 5 tuntia 13 minuuttia.

Ekliptikan kaltevuus menneisyydessä. Kuva Wikimedia Commons.

Päivän pituus riippuu havaitsijan maantieteellisestä sijainnista. Pohjoisempana päivä on vielä lyhyempi, napapiirin pohjoispuolella Aurinko ei nouse lainkaan. Tampereelta etelään siirryttäessä päivän pituus kasvaa. Eteläisellä pallonpuoliskolla on kesä ja päivän pituus sen mukainen. Eteläisen napapiirin eteläpuolella on yötön yö, Aurinko ei laske lainkaan.

Ekliptikan kaltevuus tulevaisuudessa. Punainen neliö on tämänhetkinen arvo. Kuva Wikimedia Commons.

Talvipäivänseisauksena maapallon pyörimisakselin pohjoisnapa osoittaa Auringosta poispäin noin 23,4°. Tämän saman kulman tunnemme ekliptikan kaltevuutena suhteessa taivaanekvaattoriin. Ekliptika on maapallon ratataso Auringon ympäri ja taivaanekvaattori on tietysti maapallon ekvaattorin (päiväntasaaja) projektio taivaalla.

Ekliptika pysyy muuttumattomana, mutta maapallon asento ja samalla siis taivaanekvaattori hieman huojahtelee. Tällä hetkellä huojahtelu on kaltevuutta vähentävä noin 0,013 astetta (47 kulmasekuntia) vuosisadassa. Kulman muuttuminen johtuu Auringon, Kuun ja planeettojen gravitaatiovoimien vaikutuksesta.

Ekliptikan kaltevuus (ε) lasketaan nykyisin NASA/JPLn kehittämällä sarjalla

ε = 23° 26′ 21″.406 − 46″.836769 T − 0″.0001831 T² + 0″.00200340 T³ − 0″.576×10⁻⁶ T⁴ − 4″.34×10⁻⁸ T⁵

jossa T on aika laskettuna Juliaanisena vuosisatana epookista J2000.0. Kaavan tarkkuus on hyvä, sillä sen virhe on vähemmän kuin 0,04 kaarisekuntia vuosituhannessa seuraavien 10 000 vuoden aikana. 

Jos näin suurta tarkkuutta ei tarvita, laskukaavan voi lyhentää mistä termistä tahansa.

Ekliptikankaltevuus ja siten myös napapiirien sijainti ei pysy paikoillaan, vaan siinä tapahtuu muutoksia jopa vuorokauden aikana. Maanpinnalla napapiirin paikka voi nopeimmillaan siirtyä jopa 92 cm vuorokaudessa ja noin 34 m edestakaisin kolmen kuukauden jaksoissa. Pitemmissä ajanjaksoissa huojunta noin 270 metriä noin 18,5 vuodessa.

Huojunnan lisäksi napapiiri on siirtymässä kohti pohjoista noin 14,5 metriä vuodessa. Siirtyminen johtuu ekliptikan kaltevuuden vähenemisestä, mutta se ei voi jatkua ikuisesti. Pitkällä aikavälillä ekliptikan kaltevuuden lasketaan vaihtelevan 22 – 24,4° välillä, joka sijoittaa napapiirin aina jonnekin Simo – Taivalkoski etelälinjan ja Muonion korkeuden välille. Tällä hetkellä napapiiri on, kuten hyvin tiedetään, hieman Rovaniemen pohjoispuolella.

Talvipäivänseisaus huomenna 21.12.2016

Maapallon asento Auringon suhteen talvipäivänseisauksen
aikana. Tehtävä: sijoita Suomi kuvaan!.
Kuva Wikimedia Commons.

Vuoden kierto on edennyt talvipäivänseisaukseen. Tarkkaan ottaen seisaus on 21.12.2016 kello 12.44, jolloin Auringon ja Maan välinen etäisyys on 147 162 483 km ja Auringon näennäinen koko on 32’ 31”. Kaikkein lyhimmillään Auringon ja Maan välinen etäisyys on vasta parin viikon kuluttua 4. tammikuuta kello 16.15. Silloin etäisyyttä on 147 100 997 km.

Talvipäivänseisaus merkitsee sitä, että Auringon näennäinen liike on vienyt sen eteläiselle tähtitaivaalle mahdollisimman etelään. Seisaushetken jälkeen alkaa sen hidas paluu kohti pohjoista. Pohjoissuuntainen liikkuminen päättyy puolen vuoden kuluttua kesäpäivänseisaukseen, jolloin Aurinko on tähtitaivaalla kaikkein pohjoisimmillaan.

Meille pohjoisen pallonpuoliskon asukkaille talvipäivänseisaus näkyy lyhyenä päivänä. Esimerkiksi Tampereella päivän pituus^[1] on vain 5 h 21 m ja Aurinko on etelässä ollessaan vain 5,1 asteen korkeudella horisontin yläpuolella. Kesäpäivänseisauksen aikaan vastaava Auringon korkeus on 52 astetta.

Rovaniemeltä^[2] pohjoiseen on kaamos, eli Aurinko ei kohoa horisontin yläpuolelle lainkaan. Kaamoksen pituus vaihtelee paikkakunnan mukaan ja esimerkiksi Utsjoella Aurinko näkyi edellisen kerran 25. marraskuuta ja seuraavan kerran se nousee horisontin yläpuolelle 17. tammikuuta 2017.

Talvipäivänseisaukseen liittyviä muitakin lukuja voisi tässä esitellä. Auringonnousu on 9.41, etelämeridiaanin ylitys tapahtuu kello 12.22 ja auringonlasku on 15.03. Varhaisin auringonlasku tapahtui 16.12.2016 kello 15.02.33 ja vastaavasti myöhäisin auringonnousu tulee tapahtumaan 26.12.2016 kello 9.43.04, laskettuna Tampereen horisontin mukaan.

Huomautukset

[1] Tässä yhteydessä päivällä tarkoitetaan aikaa jonka Aurinko on horisontin yläpuolella.

[2] Rovaniemellä päivän pituus on vain 2 h 16 min.

Syyspäiväntasaus

Aurinko paistaa syystasauksen 

aikaan molemmilla navoilla. 

Keskileveyksillä päivän pituus 

lähentelee 12 tuntia mutta on 

vielä kuitenkin selvästi yötä 

pidempi.  

Piirros Kari A. Kuure.

Syyspäiväntasaus on tänään (22.9.2013) kello 23.43. Tällöin Aurinko ylittää tähtitaivaan ekvaattorin ja siirtyy sen eteläpuolelle. Ylitys tapahtuu Auringon ollessa Neitsyen tähdistössä. Tämän alueen tähtitaivaasta voimme nähdä parhaiten kevättalvella.

Auringon näennäinen rata tähtitaivaalla muodostaa aaltoviivan, jonka toinen puoli on ekvaattorin pohjoispuolella ja toinen eteläisellä taivaalla. Tällainen näennäinen rata on seurausta siitä, että maapallo on kallistunut ratatasonsa kohtisuorasta noin 23,5 astetta. Maapallo kiertää ratansa kerran vuodessa pitäen pyörimisakselinsa samassa suunnassa tähtien suhteen. Tästä seuraa, että vuoroin pohjoisnapa (kesällä) ja etelänapa (talvella) ovat hieman kallistuneena Aurinkoa kohti.

Maapallon kiertoliikkeestä johtuen Aurinko näyttää kulkevan radan kerran vuodessa, jolloin taivaan ekvaattorin ylitys tapahtuu kahdesti vuodessa. Näitä tapahtumia kutsutaan päiväntasauksiksi: keväällä kevätpäiväntasaukseksi ja syksyllä syyspäiväntasaukseksi.

Päiväntasaus puolestaan viittaa päivän ja yön yhtäläiseen pituuteen. Tosin se on vain likimääräistä, sillä tarkkaan ottaen tasauspäivinä aika auringonnoususta auringon laskuun on jonkin verran 12 tuntia pidempi. Riippuu hieman paikkakunnasta kuinka suuri tämä ero on, Suomessa vaihteluväli tänä vuonna on noin 11 tai 12 minuuttia (riippuu pyöristyksestä täyteen minuuttiin).

Yllättävä tieto saattaa olla se, että myös maantieteellisellä pituudella on merkitystä päivän pituuteen. Tampereella 24.9. päivän pituus on vielä minuutin (muista ajan pyöristys) pitempi kuin yö, mutta seuraava yö on jo 2 minuuttia pitempi. Tampereen leveydellä täytyisi siirtyä pituuspiirille 0° jotta yö ja päivä olisi tasan 12 tuntia. Muilla leveyksillä tilanne on toinen.

Yön ja päivän yhtäläiseen pituuteen liittyvä väärinkäsitys tulee entistä ilmeisemmäksi jos valitsemme havaintopaikaksemme vaikkapa molemmat maantieteelliset navat. Pohjoisnavalla tasauspäivänä Aurinko näkyy edelleen horisontin yläpuolella. Siellä on hieman yli puolivuotta kestänyt päivä päättymässä, mutta auringonlasku tapahtuu vasta 23. päivänä kello 16 Suomen aikaa.

Etelänavalla tilanne on päinvastainen. Siellä Auringon yläreuna kohosi horisontista tänään 22.9.2013) kello 7. Etelämantereen päivän pituus on sekin noin puolivuotta ja ilta koittaa vasta ensi maaliskuussa muutama vuorokausi kevätpäiväntasauksen jälkeen.

Siirryttäessä navoilta kohti ekvaattoria, päivän ja yön välinen ero kaventuu nopeasti mutta ei poistu. Tämä johtuu siitä, että maapallolla on ilmakehä. Ilmakehä muuttaa horisontista tulevan valon kulkureittiä siten, että Aurinko näyttää nousseen kokonaisuudessaan horisontin yläpuolelle, kun ilmattomalla maapallolla se olisi vielä kokonaan horisontin alapuolella. Samasta syystä horisontin läheisyydessä näkyvät Aurinko ja Kuu ovat litistyneet voimakkaasti.