Ovaj tekst je zamišljen kao šire i preciznije objašnjenje i nastavak teksta iz članka “Konjukcija Venere i Jupitera – sa crtežima”. Deo materijala za ovaj tekst nastao je još pre 3-4 godine u vezi sa nekim drugim temama. U toku pripreme ovog teksta, profesor Milan Mijić je već delimično pisao na istu temu u njegovim člancima “Nešto interesantno što se retko pominje!” i “Kako radi drevna solarna opservatorija Čankiljo?”. Slučajno je došlo do preklapanja.

Na početku, da se podsetimo nekih osnovnih pojmova iz geografije.

Zemlja se okreće oko Sunca po eliptičnoj orbiti i istovremeno okreće se oko njene ose. Često čujemo kako je ta osa nagnuta pod uglom od 23,5 stepena u odnosu na elipsu orbite. 

Kada bi posmatrali Zemlju iz svemira, sa strane, navedeni pojmovi bi se mogli nacrtati kao na slici 1:

Zelena i crvena kuglica na površini plave Zemlje predstavljaju dva hipotetička grada: zeleni na 60 stepeni severne, a crveni na 60 stepeni južne geografske širine. 

Usput, o gradovima. Dok na 60 stepeni severne geografske širine postoje veliki gradovi, na 60 stepeni južne geografske širine uopšte nema kopna. Od severnih gradova, u Evropi lepo su se poređali: Oslo, Štokholm, Helsinki, Sankt Peterburg, a na američkom kontinentu Enkoridž, ali od južnih gradova najbliža tačka bio bi gradić Puerto Viljams kod rta Horn na jugu Čilea, preko 600 kilometara prema ekvatoru. Tu bi crvena kuglica bila na mestu opasnog Drejkovog prolaza. Ipak, ove kuglice dobro će doći za orijentaciju na slikama koje slede.

U školi smo učili da na Zemlji imamo godišnja doba jer je njena osa rotacije uvek nagnuta na jednu stranu. Kad sam bio đak, to me je malo zbunjivalo: u koju stranu? Nagnuta je uvek ka jednoj strani SVEMIRA, u smislu kada bi gledali ka Zemlji i njenoj orbiti iz svemira, sa strane, recimo sa nekog mesta između Zemlje i Marsa i to bi izgledalo kao na slici 2:

Ali, NE nagnuta u smislu uvek ka istoj IVICI orbite, recimo ka spoljašnjoj ivici zamišljenog diska orbite, znači NE kao u slučaju na slici 3: 

Da, kao što smo učili u školi, nagib Zemljine ose rotacije omogućava godišnja doba, ali nema nikakvih “zakrivljenja”Zemljine ose u toku godine, samo sunčevo svetlo dolazi sa druge strane. Nema nikakvog “naginjanja”, ne u roku od nekoliko meseci.

Radi jednostavnosti, na svim slikama Zemljina orbita će biti prikazana kao kružnica, a veličina Sunca, Zemlje i rastojanja između njih neće biti u srazmeri.

Pored toga, zamišljena su dva položaja Zemlje na njenoj orbiti. Prvi zamišljeni položaj Zemlje je oko 22. decembra, u trenutku kada je na severnoj polulopti najkraći dan i kada na toj polulopti počinje zima – položaj desno na slici 4. Drugi zamišljen položaj Zemlje je u toku proleća, oko 22. aprila – položaj gore levo na slici 4:

Tako da ugao između dve Zemljine kugle na slici 4 je 120 stepeni, a vremenski period između ta dva trenutka je 4 meseca.

Namerno sam uzeo položaj negde u proleće, da ne bude baš potpuno suprotan slučaj na drugoj strani orbite (oko 22.-og juna), nego da bude neki slučaj između ta dva granična. Baš me zanimalo kako će to izgledati.

Pojmovi sa slika 1 i 2 služe mi kao osnova za temu o kojoj pišem. Posmatraćemo Zemlju na malo drugačiji način, iz malo drugačijeg ugla.

Pogledajmo sada jedan detalj o kome se retko priča, ponovo slika 1. Po teoremi uglova sa normalnim kracima, spomenuti ugao od 23,5 stepena isti je kao i ugao između ravni u kojoj je ORBITA Zemlje i ravni u kojoj je EKVATOR Zemlje, slika 5:

Produžimo tu ekvatorijalnu ravan u dublje u prostor i to će u dva položaja Zemlje na njenoj orbiti izgledati kao na slici 6:

Već je hiljadama puta rečeno da u toku najkraćeg dana na severnoj polulopti, sunčevi zraci na tu poluloptu padaju pod najnižim uglom, a u stvari posmatrač sa severa Zemlje gleda u Sunce znatno ISPOD ekvatorijalne ravni, slika 7 desno:

Do proleća, Zemlja se pomerila na orbiti i posmatrač iz severnog grada vidi Sunce IZNAD ekvatorijalne ravni, slika 7 levo. 

Zapravo, kada gledamo iz pravca Marsa, ekvatorijalna ravan je kao jedan veliki klizač koji se u toku godine šeta levo-desno, kao da je izvršena translacija, slika 8:

U toku jeseni i zime na severnoj polulopti, ekvatorijalna ravan klizi sa desne strane Sunca, slika 9:

a u toku proleća i leta klizi sa leve strane Sunca, slika 10:

Spustimo se 23,5 stepena ispod Zemljine orbite, kao da gledamo tu orbitu odole tako da smo u ekvatorijalnoj ravni Zemlje, slika 11. 

Na trenutak ovakva slika može da zavara, deluje kao da je Sunce ping-pong loptica koja se odbija između 2 reketa za stoni tenis. Stvarnost je sasvim drugačija, Sunce je to koje “stoji”, a ekvatorijalna ravan Zemlje “šeta” paralelno oko Sunca i 2 (dva) puta godišnje prolazi KROZ Sunce i tog dana je ravnodnevica, slika 12:

U slučaju na slici 12, ekvatorijalna ravan Zemlje prolazi kroz centar Sunca pri prelasku sa leta na jesen na severnoj hemisferi, 22 septembra.

Kako to sve vide ljudi sa Zemlje? Da bismo odgovorili na to pitanje, izvršićemo neke transformacije na slikama. Do sada smo posmatrali Zemlju iz pravca Marsa, kao da negde između Marsa i Zemlje stojimo na ravni u kojoj je orbita Zemlje. Pogledajmo sada ove slike iz drugog ugla. Rotirajmo prikaze sa slika 6, 8 ili 11 nagore, slika 13:

tako da ekvatorijalna ravan Zemlje dođe u vertikalan položaj. U slučaju kad je kratkodnevica na severnoj polulopti, to će biti kao na slici 14:

a u slučaju proleća to će biti kao na slici 15 

Na ovoj slici, zimski slučaj je u senci gore desno, bliže nama. Obe slike deluju neobično, a samo smo zakrenuli stare, poznate slike za 66,5 stepeni.

Prvo da predstavimo, kako Sunce vide ljudi sa ekvatora, na 0 stepeni geografske širine? Vratimo se sada na sliku 14 i postavimo belog čovečuljka na ekvator, slika 16:

Ružičasta strelica prikazuje smer rotacije Zemlje – od zapada ka istoku. Ako belog čovečuljka postavimo na slici 15, to će izgledati kao na slici 17:

Sa slika 16 i 17 vidimo da 22. decembra figuri je Sunce iznad njenog levog ramena, 22. aprila iznad njenog desnog ramena, a u oba slučaja svetlo joj dolazi visoko iznad glave.

A sada drugi problem: kako Sunce vide ljudi sa umerenih geografskih širina, recimo na 45 stepeni? Uzmimo sliku 16, u trenutku kad na severu dolazi zima, na 45 stepeni severne goegrafske širine postavimo crvenog čovečuljka i rotirajmo celu sliku za 45 stepeni nalevo tako da ekvatorijalna ravan bude pod uglom od 45 stepeni, a crveni čovečuljak da bude u vertikalnom položaju, slika 18:

Sad po prvi put vidimo kako su Sunce, Zemljina orbita i cela ekliptika pod nekim čudnim neobičnim uglom, ništa na slici ne stoji “ravno”, a baš crveni čovečuljak stoji na ravnoj podlozi, slika 19 prikazuje uvećeni detalj sa slike 18 dole desno:

Kao što možete videti na slici 19, svi važni pojmovi vezani za Zemlju i Sunčev sistem – Zemljina osa rotacije, Zemljina orbita, Zemljina ekvatorijalna ravan, Sunce i ekliptika – na umerenim širinama nalaze se pod nekim uglom i nije čudo što obični ljudi nemaju orijentaciju kad se priča o astronomiji. 

Na slici 19, koja predstavlja 22. decembar, sunčevi zraci padaju na crvenog čovečuljka sa njegove leve strane pod oštrim uglom, to je poznato “nisko zimsko sunce” i deluje kao da je taj čovečuljak osvetljen sijalicom u niskoj šupi. I, to je pogled sa istoka. Evo kako to izgleda ako taj položaj pogledamo sa zapada, slika 20:

Pogled odgore, na Severni pol, daje slika 21:

A slika 22 je pogled odole, na južnu Zemljinu hemisferu:

Jug se dobro drži. Toliko je toplo – sav se led na Antartiku istopio.

Na slikama 19 i 20 oba čovečuljka su podjednako osvetljena i sa jedne i sa druge strane. Šta bi bilo kad bi u tom položaju od 22 decembra zrake sunca pomerio samo 15 stepeni ka istoku, slika 23:

to je vremenska razlika 1 (jedan) sat u toku dana? Kako bi to uticalo na osvetljenje? U odnosu na sliku 19, slika 24 sa istoka pokazuje da bi figurice bile nešto bolje osvetljene:

ali slika 25 sa zapada pokazuje kako bi predmeti odjednom bili u oštroj senci, baš kao u zimskoj noći:

Idemo dalje, razmotrimo kako Sunce vide ljudi na geografskoj širini od 45 stepeni, ali sada u trenutku kad je na severu proleće 22. aprila. 

Uzmimo sliku 17, dodajmo crvenog čovečuljka na 45 stepeni severne geografske širine i zarotirajmo sliku opet nalevo tako da on stoji vertikalno, slika 26:

Čudno, slažem se, ali tako bi to otprilike izgledalo iz svemira, milion kilometara nekom iza leđa. 

Na slici 27 opet prikazujemo uvećano detalj sa slike 26 dole desno, pogled sa istoka:

A na slici 28 pogled sa zapada:

U oba slučaja, vidi se da svetlo dolazi sa veće visine i više liči na poznato dnevno svetlo. Dalje, za prolećni slučaj, na slici 29 dat je pogled odgore, iznad Severnog pola:

U odnosu na sliku 21, sada na severu ima vidno više svetla, obe figurice su znatno bolje osvetljene i bela osa Zemljine rotacije više nije u senci. A na slici 30 dat je pogled odole, iznad Južnog pola:

U odnosu na sliku 22, sad je Južni pol u senci, a bela figurica na ekvatoru baca uočljivu senku prema jugu. 

Opet da vidimo, šta bi bilo kad bi u tom položaju od 22 aprila zrake sunca pomerio samo 15 stepeni – 1 sat – ka istoku, slika 31:

Slika 32, pogled sa istoka, pokazuje da bi u odnosu na sliku 24 (na početku severne zime) figurice bile znatno bolje osvetljene, skoro kao na jakom suncu:

a slika 33, pogled sa zapada, pokazuje da figurice nisu u potpunoj senci kao na slici 25 u zimskoj noći, bolje su osvetljene, zeleni grad je osvetljen odgore i imamo više utisak difuznog svetla kao u proleće. Osvetljenje je generalno “pitomije”,samo fali cveće ispod nogu.

Slično slici 4, evo kako čovečuljci na Zemlji izgledaju odgore, slika 34:

Na oba mesta na orbiti, čovečuljci su temenom tačno u podne okrenuti ka sredini Sunca. Ako opet posmatramo sa strane, iz pravca Marsa, tako da smo u ravni orbite Zemlje, oba položaja Zemlje sa figuricama bili bi kao na slici 35:

Ako posmatramo iza položaja od 22. decembra, to bi bilo kao na slici 36:

A ako posmatramo iza položaja od 22. aprila, to bi bilo kao na slici 37:

U svim ovim slučajevima na slikama 35, 36 i 37, isprekidane linije povezuju teme belca i sredinu Sunca: zelena linija u zimskom, a narandžasta u prolećnom slučaju. Zbog pomeranja Zemlje po orbiti, ugao između isprekidanih linija i orbite Zemlje (a time i ekliptike) se menja – deo godine je iznad orbite, deo ispod orbite. Bela figurica je uvek u ekvatorijalnoj ravni, ali Sunce i ekliptika joj “šetaju” iznad glave. To se najbolje vidi na slici 38 koja pokazuje da na ekvatoru u podne Sunce u toku godine ima maksimalni otklon od 23,5 stepena:

Dana 22. decembra, Sunce je na ekvatoru 23,5 stepena levo (južno) od zenita, na južnoj polulopti je dugodnevica, na severnoj kratkodnevica i još možemo dodati – Sunce je 66,5 stepeni iznad južnog horizonta i čak 113,5 stepeni iznad severnog horizonta. 

Na 45 stepeni severne geografske širine, Sunce se u toku godine kreće po nebu +/-23,5 stepena oko 45 stepeni, tako da sa centrom Zemlje zaklapa uglove između 21,5 i 68,5 stepeni, slika 39:

Ostaje nepokriven 21,5 stepen do zenita, tako da crvenom posmatraču sa umerenih širina Sunce nikada ne prelazi tačno iznad glave. Sve su to posledice takvog položaja Zemlje u Sunčevom sistemu.