Сумерки — это солнечное освещение, создаваемое рассеянным излучением неба , когда Солнце находится ниже горизонта, поскольку солнечный свет из верхней атмосферы рассеивается таким образом, что освещает как нижнюю атмосферу Земли , так и поверхность Земли. Сумерки также могут относиться к периодам, когда происходит это освещение. [2]
Чем ниже Солнце находится под горизонтом, тем тусклее небо (при прочих равных условиях, таких как атмосферные условия). Когда Солнце достигает 18° под горизонтом, освещенность, исходящая от неба, близка к нулю, и вечерние сумерки становятся ночными . Когда Солнце приближается к повторному появлению, достигая 18° под горизонтом, ночные сумерки становятся утренними сумерками. Благодаря своему отличительному качеству, в первую очередь отсутствию теней и появлению силуэтов объектов на фоне освещенного неба, сумерки издавна пользуются популярностью у фотографов и художников, которые часто называют их синим часом , по французскому выражению l'heure bleue .
По аналогии с вечерними сумерками слово twilight также иногда используется метафорически , чтобы подразумевать, что что-то теряет силу и приближается к своему концу. Например, очень старые люди могут быть названы «находящимися на закате своей жизни». Сопутствующее прилагательное для twilight — crepuscular , которое может использоваться для описания поведения животных, которые наиболее активны в этот период.
Сумерки наступают в зависимости от угла возвышения Солнца θ s , который является положением геометрического центра Солнца относительно горизонта. Существует три устоявшихся и широко принятых подкатегории сумерек: гражданские сумерки (ближайшие к горизонту), навигационные сумерки и астрономические сумерки (дальнейшие от горизонта). [2]
Гражданские сумерки — это время, когда геометрический центр Солнца находится между горизонтом и 6° ниже горизонта. [3] [4] [5]
Гражданские сумерки — это период, когда остается достаточно естественного света, так что искусственное освещение в городах не требуется. В вооруженных силах США для обозначения начала утренних гражданских сумерек и конца вечерних гражданских сумерек используются аббревиатуры BMCT ( begin morning civil twilight , т. е. civil dawn) и EECT ( end evening civil twilight , т. е. civil dusk) соответственно. Гражданскому рассвету предшествуют утренние навигационные сумерки, а гражданским сумеркам следуют вечерние навигационные сумерки.
При ясной погоде гражданские сумерки приближаются к пределу, при котором солнечного освещения достаточно для того, чтобы человеческий глаз мог четко различать земные объекты. Достаточное освещение делает искусственные источники ненужными для большинства мероприятий на открытом воздухе. На гражданском рассвете и в гражданских сумерках солнечный свет четко определяет горизонт, в то время как могут быть видны самые яркие звезды и планеты. При наблюдении с Земли (см. видимую величину ) любители наблюдать за небом знают Венеру , самую яркую планету, как «утреннюю звезду» или «вечернюю звезду», потому что они могут видеть ее во время гражданских сумерек. [6]
Законодатели закрепили концепцию гражданских сумерек. Такие законы обычно используют фиксированный период после захода солнца или до восхода солнца (чаще всего 20–30 минут), а не то, на сколько градусов солнце находится ниже горизонта. Примерами служат время, когда водители автомобилей должны включать фары (в Великобритании это называется временем включения освещения ), когда охота ограничена или когда преступление со взломом должно рассматриваться как ночное ограбление, которое в некоторых юрисдикциях влечет за собой более строгие наказания.
Период может влиять на то, когда для эксплуатации самолета требуется дополнительное оборудование, например, огни предотвращения столкновений. [7] В США гражданские сумерки для авиации определены в части 1.1 Федеральных авиационных правил (FAR) [8] как время, указанное в Американском авиационном альманахе. [9]
Навигационные сумерки наступают, когда геометрический центр Солнца находится на расстоянии от 12° до 6° ниже горизонта. [10] [3] [5]
После навигационных сумерек и перед навигационным рассветом моряки не могут ориентироваться по горизонту в море, поскольку они не могут ясно видеть горизонт. [1] [ неудачная проверка ] На навигационном рассвете и навигационных сумерках человеческому глазу трудно, если не невозможно, различить следы освещения вблизи точки заката или восхода солнца на горизонте ( первый свет после навигационного рассвета, но перед гражданским рассветом и наступление ночи после гражданских сумерек, но перед навигационными сумерками). [ необходима ссылка ]
Моряки могут осуществлять надежные наблюдения за известными звездами во время стадии навигационных сумерек, когда они могут различать видимый горизонт для ориентира (т. е. после астрономического рассвета или перед астрономическими сумерками).
При хороших атмосферных условиях и отсутствии другого освещения, во время навигационных сумерек, человеческий глаз может различать общие очертания наземных объектов, но не может участвовать в детальных операциях на открытом воздухе. [11]
Навигационные сумерки также имеют военные аспекты. Аббревиатуры BMNT (begin morning nautical twilight, т. е. навигационный рассвет) и EENT (end evening nautical twilight, т. е. навигационные сумерки) используются и учитываются при планировании военных операций. Воинское подразделение может относиться к BMNT и EENT с повышенной безопасностью, например, «stand to», когда все занимают оборонительную позицию.
Астрономические сумерки определяются как время, когда геометрический центр Солнца находится между 18° и 12° ниже горизонта. [3] [4] [2] Во время астрономических сумерек небо достаточно темное, чтобы позволить астрономическое наблюдение точечных источников света, таких как звезды , за исключением регионов с более интенсивным свечением неба из-за светового загрязнения , лунного света , полярных сияний и других источников света. Некоторые критические наблюдения, такие как слабые диффузные объекты, такие как туманности и галактики , могут потребовать наблюдения за пределами астрономических сумерек. Теоретически, самые слабые звезды, обнаруживаемые невооруженным глазом (приблизительно шестой величины), станут видимыми вечером в астрономические сумерки и станут невидимыми на астрономическом рассвете . [12]
Наблюдатели в пределах около 48°34' от экватора могут видеть сумерки дважды в день в каждую дату года между астрономическим рассветом , навигационным рассветом или гражданским рассветом и восходом солнца , а также между закатом и гражданскими сумерками, навигационными сумерками или астрономическими сумерками. Это также происходит для большинства наблюдателей в более высоких широтах во многие даты в течение года, за исключением тех, что находятся около летнего солнцестояния. Однако на широтах ближе 8°35' (между 81°25' и 90°) к любому полюсу Солнце не может ни подняться над горизонтом, ни опуститься более чем на 18° ниже него в один и тот же день в любую дату, поэтому этот пример сумерек не может произойти, потому что угловая разница между солнечным полднем и солнечной полночью меньше 17°10'.
Наблюдатели в пределах 63°26' от экватора могут видеть сумерки дважды в день в каждую дату между месяцем осеннего равноденствия и месяцем весеннего равноденствия между астрономическим рассветом, навигационным рассветом или гражданским рассветом и восходом солнца, а также между закатом и гражданскими сумерками, навигационными сумерками или астрономическими сумерками, т. е. с 1 сентября по 31 марта следующего года в Северном полушарии и с 1 марта по 30 сентября в Южном полушарии .
Широта солнечной полуночи на границе ночи и сумерек меняется в зависимости от месяца:
На широтах, превышающих примерно 48°34' северной или южной широты, в даты, близкие к летнему солнцестоянию ( 21 июня в Северном полушарии или 21 декабря в Южном полушарии), сумерки могут длиться от заката до восхода солнца, поскольку Солнце не опускается более чем на 18 градусов ниже горизонта, поэтому полной темноты не наступает даже в солнечную полночь. Эти широты включают в себя многие густонаселенные регионы Земли, включая всю Великобританию и другие страны Северной Европы и даже части Центральной Европы . Это также происходит в Южном полушарии, но происходит 21 декабря. Этот тип сумерек также происходит между одним днем и следующим на широтах в пределах полярных кругов незадолго до и вскоре после периода полуночного солнца. Летнее солнцестояние в Северном полушарии приходится на 21 июня , в то время как летнее солнцестояние в Южном полушарии приходится на 21 декабря .
В арктических и антарктических широтах в зимнее время полярная ночь лишь изредка создает полную темноту в течение 24 часов в сутки. Это может произойти только в местах в пределах примерно 5,5 градусов широты от полюса, и там только в даты, близкие к зимнему солнцестоянию . На всех других широтах и в даты полярная ночь включает в себя ежедневный период сумерек, когда Солнце находится недалеко от горизонта. Вокруг зимнего солнцестояния, когда склонение Солнца меняется медленно, полная темнота длится несколько недель на самом полюсе, например, с 11 мая по 31 июля на станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе . [a] Северный полюс испытывает это с 13 ноября по 29 января.
Солнечный полдень во время гражданских сумерек во время полярной ночи: примерно между 67°24' и 72°34' северной или южной широты .
Солнечный полдень в навигационные сумерки во время полярной ночи: примерно между 72°34' и 78°34' северной или южной широты.
Солнечный полдень в астрономические сумерки во время полярной ночи: примерно между 78°34' и 84°34' северной или южной широты.
Солнечный полдень ночью во время полярной ночи: между приблизительно 84°34' и точно 90° северной или южной широты.
На широтах выше 81°25' северной или южной широты, поскольку разница угловых высот Солнца составляет менее 18 градусов, сумерки могут длиться все 24 часа. Это происходит в течение одного дня на широтах около 8°35' от полюса и продолжается до нескольких недель по мере приближения к полюсу. Это происходит как вблизи Северного полюса, так и вблизи Южного полюса. Единственное постоянное поселение, где наблюдается это состояние, — Алерт, Нунавут , Канада, где оно происходит с 22 по 26 февраля и снова с 15 по 19 октября.
Продолжительность сумерек зависит от широты и времени года. Видимое перемещение Солнца происходит со скоростью 15 градусов в час (360° в день), но восход и закат обычно происходят под косым углом к горизонту, и фактическая продолжительность любого периода сумерек будет функцией этого угла, будучи больше для более косых углов. Этот угол движения Солнца относительно горизонта меняется с широтой, а также со временем года (влияя на угол земной оси относительно Солнца).
В Гринвиче, Англия (51,5° с. ш.), продолжительность гражданских сумерек будет варьироваться от 33 минут до 48 минут, в зависимости от времени года. На экваторе гражданские сумерки могут длиться всего 24 минуты. Это верно, потому что на низких широтах видимое движение Солнца перпендикулярно горизонту наблюдателя. Но на полюсах гражданские сумерки могут длиться до 2–3 недель. В арктических и антарктических регионах сумерки (если они есть) могут длиться несколько часов. На полюсах вблизи зимнего солнцестояния астрономических сумерек нет (около 74 дней на Северном полюсе и около 80 дней на Южном полюсе). По мере приближения к полярному и антарктическому кругам диск Солнца движется к горизонту наблюдателя под меньшим углом. Земное местоположение наблюдателя будет проходить через различные зоны сумерек менее прямолинейно, занимая больше времени.
В пределах полярных кругов летом наблюдается круглосуточный световой день , а в регионах, очень близких к полюсам, сумерки могут длиться неделями на зимней стороне равноденствий . За пределами полярных кругов , где угловое расстояние от полярного круга меньше угла, определяющего сумерки (см. выше), сумерки могут продолжаться до местной полуночи вблизи летнего солнцестояния . Точное положение полярных кругов и регионов, где сумерки могут продолжаться до местной полуночи, немного меняется из года в год в зависимости от наклона оси Земли . Самые низкие широты, на которых различные сумерки могут продолжаться до местной полуночи, составляют приблизительно 60,561° (60°33′43″) для гражданских сумерек, 54,561° (54°33′43″) для навигационных сумерек и 48,561° (48°33′43″) для астрономических сумерек. [15] [16]
Вот крупнейшие города своих стран, где различные сумерки могут продолжаться до местной солнечной полуночи:
Хотя Хельсинки, Осло, Стокгольм, Таллин и Санкт-Петербург также входят в навигационные сумерки после захода солнца, у них заметно более светлое небо ночью во время летнего солнцестояния, чем у других мест, упомянутых в их категории выше, потому что они не заходят далеко в навигационные сумерки. Белая ночь — это ночь только с гражданскими сумерками, которая длится от заката до восхода солнца. [17]
В день зимнего солнцестояния в пределах полярного круга сумерки могут длиться до солнечного полдня на широтах ниже 72,561° (72°33′43″) для гражданских сумерек, 78,561° (78°33′43″) для навигационных сумерек и 84,561° (84°33′43″) для астрономических сумерек.
Сумерки на Марсе длиннее, чем на Земле, и длятся до двух часов перед восходом или после заката. Пыль высоко в атмосфере рассеивает свет на ночную сторону планеты. Похожие сумерки наблюдаются на Земле после крупных вулканических извержений . [18]
В христианской практике бдение часто происходит в сумерках вечером перед большими праздниками или выходными. Например, пасхальное бдение проводится в часы темноты между закатом в Великую субботу и восходом солнца в Пасхальный день — чаще всего вечером в Великую субботу или в полночь — и является первым празднованием Пасхи, дни традиционно считаются начинающимися с заходом солнца. [ требуется цитата ]
Индуизм предписывает соблюдение определенных практик во время сумерек, периода, обычно называемого сандхья . [19] Период также называется поэтической формой gōdhūḷi на санскрите , буквально «коровья пыль», имея в виду время, когда коровы возвращались с полей после выпаса, поднимая пыль в процессе. [20] Многие ритуалы, такие как сандхьяванданам и пуджа , проводятся в час сумерек. Употребление пищи в это время не рекомендуется. По мнению некоторых приверженцев, асуры считаются активными в эти часы. Один из аватаров Вишну , Нарасимха , тесно связан с периодом сумерек. Согласно индуистским писаниям , царь асуров, Хираньякашипу , совершил покаяние и получил благословение от Брахмы , что он не может быть убит ни днем, ни ночью, ни человеком, ни животным, ни внутри своего дома, ни снаружи. Вишну появился в форме получеловека-полульва (ни человека, ни животного) и положил конец жизни Хираньякашипу в сумерках (ни дня, ни ночи), когда его поместили на пороге его дома (ни внутри, ни снаружи). [21]
Сумерки важны в исламе, поскольку они определяют, когда следует читать определенные общеобязательные молитвы . Утренние сумерки — это время утренних молитв ( Фаджр ), а вечерние сумерки — это время вечерних молитв ( молитва Магриб ). Также во время Рамадана время сухура (утреннего приема пищи перед постом) заканчивается в утренние сумерки, а пост заканчивается после захода солнца. В исламской юриспруденции также существует важная дискуссия между «истинным рассветом» и « ложным рассветом ». [ требуется ссылка ]
В иудаизме сумерки не считаются ни днем, ни ночью; следовательно, они рассматриваются как защита от вторжения в то и другое. Их можно считать пороговым временем. Например, сумерки пятницы считаются кануном субботы , а сумерки субботы — днем субботы; и то же правило применяется к праздничным дням. [22]
