Žemės rutulyje ypatinga savo padėtimi (astronomine prasme) išsiskiria keturios geografinės lygiagretės. Jos turi savo pavadinimus: tai šiaurės (φ = +23°26') ir pietų (φ = -23°26') atogrąžos (tropikai) bei šiaurės (φ = +66°34') ir pietų (φ = -66°34') poliaračiai. Šios platumos yra tiesiogiai susijusios su Saulės deklinacijos svyravimais ir lemia daugelį astronominių ir klimatinių reiškinių, tokių kaip dienos ir nakties ilgis, Saulės aukštis virš horizonto bei sezonų kaita.
Saulės Metinis Judėjimas ir Deklinacija
Slenkančios ekliptika Saulės pusiaujinės koordinatės nepaliaujamai kinta. Rektascensija visus metus kinta viena linkme - didėja, o deklinacija per tą laiką atlieka pilną svyravimą intervalu nuo +23°26' iki -23°26' (reikšmės lygios kampui).
Šis Saulės deklinacijos svyravimas lemia dienos ir nakties ilgio, Saulės aukščio vidurdienį skirtumus skirtingose Žemės platumose. Tam tikroje geografinėje platumoje Saulės aukštis vidurdienį = 90° - φ ± δ. Tam tikrą dieną Saulė kulminuoja zenite tose vietovėse, kurių platuma yra lygi tos dienos Saulės deklinacijai.
Pavasario Lygiadienis
Kovo 21 d. (kartais 20 d.) Saulė būna pavasario lygiadienio taške (δ = 0°) ir pereina iš pietinio dangaus į šiaurinį. Ši diena vadinama pavasario lygiadieniu: visame Žemės rutulyje diena lygi nakčiai. Saulei perėjus į šiaurinį dangų (δ > 0), šiauriniame Žemės pusrutulyje dienos darosi ilgesnės už naktis, o pietiniame, atvirkščiai, naktys lenkia dienas. Mūsų platumose diena susilygina su naktimi dar prieš pavasario lygiadienio dieną.
Rudens Lygiadienis
Rugsėjo 23 d. (arba 22 d.) Saulė vėl kerta dangaus pusiaują, tiktai šį kartą rudens lygiadienio taške (δ = 0°). Pasikartoja kovo 21 d. situacija, tik dabar šiauriniame Žemės pusrutulyje prasideda astronominis ruduo, o pietiniame - astronominis pavasaris. Saulei persiritus į pietinį dangų (δ < 0) Žemės pusrutuliai pasikeičia vaidmenimis, tai, kas anksčiau vyko viename pusrutulyje, dabar simetriškai vyksta kitame. Naktis pasiveja dieną jau po rudens lygiadienio dienos.
Atogrąžos: Šiaurės ir Pietų (23°26' Platuma)
Atogrąžų juosta - tai Žemės regionas, esantis tarp Šiaurės atogrąžos (apie 23°27' šiaurės platumos) ir Pietų atogrąžos (apie 23°27' pietų platumos). Ši juosta apima pusiaują ir didžiąją dalį tropinių regionų. Žemės pusiaujyje Saulė kulminuoja zenite.
Birželio 22 d. (kartais 21 d.) Saulė pasiekia vasaros saulėgrįžos tašką (δ = +23°26'). Šiuo momentu šiauriniame Žemės pusrutulyje ilgiausia diena ir trumpiausia naktis, o pietiniame, atvirkščiai, ilgiausia naktis ir trumpiausia diena. Vidurdienį Saulė siekia zenitą geografinėje platumoje φ = +23°26'. Šiauriau šios platumos Saulės aukštis vidurdienį = 90° - φ + 23°26', o piečiau = 90° + φ - 23°26'.
Į ekliptikos žiemos saulėgrįžos tašką (δ = -23°26') Saulė ateina gruodžio 22 d. (kartais 21 d.). Tą dieną Saulė kulminuoja zenite geografinėje platumoje φ = -23°26'. Mūsų platumose žiemos saulėgrįžos dieną Saulės kelias virš horizonto yra pats trumpiausias ir žemiausias (vidurdienį = 90° - φ - 23°26').
Tiktai atogrąžose ir tarp jų Saulė vidurdienį gali būti zenite (atogrąžose vieną kartą per metus, visose kitose vietose du kartus).
Atogrąžų Juostos Ypatybės
Atogrąžų juosta pasižymi specifinėmis klimato sąlygomis ir gamtine aplinka:
- Klimatas: Atogrąžų juostoje vyrauja karštas ir drėgnas klimatas. Temperatūra paprastai būna aukšta ištisus metus, o kritulių kiekis didelis. Šioje juostoje taip pat pasitaiko musoninių vėjų, kurie sukelia didelius sezoninius kritulių svyravimus.
- Augalija: Atogrąžų juostoje veši vešli atogrąžų augalija, įskaitant atogrąžų miškus, savanas ir mangrovių sąžalynus.
Tačiau atogrąžų juostoje susiduriama ir su iššūkiais:
- Miškų naikinimas: Atogrąžų miškai yra naikinami dėl žemės ūkio, kasybos ir medienos ruošos, o tai kelia grėsmę biologinei įvairovei ir klimato reguliavimui.
- Klimato kaita: Klimato kaita kelia grėsmę atogrąžų juostos ekosistemoms, nes ji sukelia ekstremalius orus, jūros lygio kilimą ir kitus pokyčius.
- Skurdas: Daugelis žmonių, gyvenančių atogrąžų juostoje, gyvena skurde, o tai apsunkina tvarų išteklių valdymą ir aplinkos apsaugą.
Poliaračiai: Šiaurės ir Pietų (66°34' Platuma)
Poliaračiai atskiria sritis, kuriose jau būna poliarinės dienos ir poliarinės naktys (kuo arčiau ašigalių, tuo ilgesnės poliarinės dienos ir naktys). Artėjant prie Šiaurės ašigalio, diena darosi vis ilgesnė ir pagaliau platumose φ ≥ +(90° - δ) Saulė tampa nenusileidžiančiu šviesuliu - prasideda poliarinių, t.y. trunkančių ilgiau kaip 24 valandas dienų zona. Žiemos saulėgrįžos metu Saulė visai nenusileidžia platumose φ ≤ -66°34' ir nepateka platumose φ > +66°34'.
Vasaros saulėgrįžos metu poliarinės dienos zona atslenka iki φ = +(90° - 23°26') = +66°34', atitinkamai poliarinė naktis prasideda nuo φ = -66°34'. Šiaurės ašigalyje Saulė yra maksimaliame aukštyje (23°26'). Pačiame ašigalyje Saulė brėžia beveik lygiagretų horizontui ratą aukštyje = δ.
Poliaračiai, esantys ties φ = +66°34' ir φ = -66°34', apibrėžia sritis, kuriose bent vieną dieną per metus Saulė visai nenusileidžia arba nepakyla virš horizonto. Žemės ašigaliuose Saulė matoma matematiniame horizonte (Šiaurės ašigalyje Saulė pateka, o Pietų - nusileidžia).
Young sunflowers follow the sun's rays | Science News
Saulės Regimojo Dydžio ir Refrakcijos Įtaka
Iki šiol Saulę laikėme tašku, o iš tikrųjų tai - skritulys, kurio vidutinis regimasis spindulys lygus 16'. Liko nuošalyje taip pat astronominės refrakcijos reiškinys, dėl kurio Saulė prie horizonto matoma maždaug 35' aukščiau negu iš tikrųjų yra.
Saulės patekėjimu ar nusileidimu praktiškai laikomi momentai, kada matematinį horizontą kerta jos skritulio viršutinis kraštas. Taigi Saulės skritulio centras, jai patekant ir nusileidžiant, dar yra 51' po horizontu. Vadinasi, iš tikrųjų Saulė pateka anksčiau ir nusileidžia vėliau negu tai būtų, jei neatsižvelgtume į jos spindulį ir refrakcijos įtaką, taigi diena iš nakties atima mažų mažiausiai kelias minutes. Žemės pusiaujuje diena visada ilgesnė (maždaug 7 min.) už naktį, nors teoriškai ten visada diena lygi nakčiai.