Подумав, можно сказать: ночь начинается, когда заходит Солнце. Вот это уже лучше, «тепло!». Но не «горячо». Смотрите: гоняют мальчишки летом мяч во дворе. Солнце зашло, мама кричит: «Петя, домой!». А Петя в ответ: «Ну мамочка, ну ещё же совсем светло!» И ведь прав...
На помощь приходит наука – а именно астрономия. Вопросами «смены дня и ночи» заведует именно она. Для астрономов очень важно знать координаты того или иного светила в небе – а Солнце для астронома точно такое же светило, как и все остальные. Для разных ситуаций астрономы используют разные системы координат – в астрономии бывают координаты горизонтальные, экваториальные, галактические, эклиптические... В данном случае нам понадобится горизонтальная топоцентрическая система координат.
В горизонтальной системе положение Солнца определяется двумя числами: азимутом, то есть углом между горизонтальным направлением на светило и точкой юга, и высотой – причём высота измеряется не в метрах или километрах, а в угловых градусах. Если Солнце стоит высоко в зените – то его высота равна 90 градусам. Если Солнце наполовину скрылся за горизонтом, его высота равна 0 градусов.
Высота 0 градусов
А видите кораблик слева? Вопрос советским пионерам: у вас большой палец правой руки не подрагивает?
А если Солнце «совсем село», скрылось за горизонтом? А для учёных ничего не меняется – просто высота Солнца становится отрицательной, со знаком «минус». Если Солнце только-только зашло за горизонт, то астроном скажет «высота солнца – минус 1 градус».
Если высота Солнца в некоторой точке на поверхности Земли составляет от минус 1 до минус 6 градусов, наступают первые, или гражданские сумерки. В это время ещё «совсем светло», а на небе совершенно не видно звёзд. Разве что самые яркие планеты – Венеру, Юпитер, Меркурий или Марс – низко над горизонтом, да и то «если знаешь, где искать». Цвет неба – голубой, почти как днём.
Если высота Солнца составляет от минус 6 до минус 12 градусов, наступают вторые, или навигационные сумерки. Небо уже ощутимо темнеет, зажигаются фонари на улицах и во дворах. Почему эти сумерки «навигационные»? Потому что в небе загораются яркие звёзды – навигационные звёзды, по которым моряки могут определять координаты корабля. Однако ещё достаточно светло, чтобы чётко видеть линию горизонта. Навигационные сумерки – самое рабочее время для корабельного штурмана, даже в наши времена спутниковых навигаторов и прочей умной электроники. Цвет неба – синий.
Это те самые сумерки, которые мы так любим:
Евгений Лушпин. Сумерки в городе
Если высота Солнца составляет от минус 12 до минус 18 градусов, наступают третьи, или астрономические сумерки. Цвет неба уже чёрный. Для обычных людей это уже самая настоящая ночь, но только не для астрономов! Яркие звёзды видны отлично, а вот галактики и туманности – объекты глубокого космоса – всё ещё видны плохо, а многие и вовсе не видны, даже в телескоп!
Наконец, когда Солнце опускается под горизонт ниже минус 18 градусов, наступает истинная, или астрономическая ночь. Причём – это очень важно! – высота Солнца всегда определяется для выбранной точки на поверхности Земли. Скажем, в Москве каждый год примерно 6 мая ночи... заканчиваются – то есть Солнце ниже минус 18 градусов совсем не опускается! Первая истинная ночь в Москве случится только 8 августа. А 3 июня в Москве Солнце перестанет опускаться ниже 12 градусов, наступает сезон «светлых» или «синих» (по цвету неба) ночей. Он продлится до 10 июля.
А если мы перенесёмся из Москвы на север, скажем, в Норильск? А в Норильске истинная ночь прекращает наступать уже в конце марта! 13 апреля начинаются «синие ночи», 1 мая – «белые ночи» (в точности как знаменитые белые ночи в Петербурге), а 20 мая Солнце... не зайдёт совсем! Даже в самую полночь Солнце всё равно будет ярко сиять в небе над горизонтом!
Норильск, 23 часа (в глубине кадра – часы)
Начинается «полярный день», который продлится аж до 24 июля. Зато осенью случится «наоборот» – 30 ноября Солнце вообще не покажется из-за горизонта, даже самым-самым краешком в самый-самый полдень! Наступает полярная ночь, которая продлится до 12 января.