Ämnesområden

Asymmetri i solens upp och nedgång

Många kalenderbitare har under åren noterat att det kring sommar- och vintersolstånden är en asymmetri i solens upp och nedgångstider. Speciellt märkbart är det under december.

Årets kortaste dag i Sverige infaller på dagen för vintersolståndet det vill säga den 21 eller 22 december och årets längsta dag vid sommarsolståndet, numera vanligen den 21 juni. Undantag är orter med polarnatt och midnattssol som ju har en enda lång natt respektive dag då dessa fenomen råder.

Nu till en fråga som SMHI ofta får ”Varför inträffar den tidigaste solnedgången redan i mitten av december och inte vid vintersolståndet en vecka senare?” På motsvarande sätt infaller den senaste soluppgången flera dagar efter vintersolståndet. Skillnaden är mest markant i södra Sverige och avtar ju längre norrut man kommer. Motsvarande asymmetri finns även kring sommarsolståndet och egentligen för de flesta av årets dagar.

Solens skenbara rörelse över himlen

Förklaringen ligger i att solens skenbara rörelse över himlen inte sker med en jämn hastighet, Eftersom jorden rör sig i en elliptisk bana varierar dess hastighet under året. Dessutom lutar jordaxeln mot jordens banplan. Dessa två faktorer gör att solen skenbart rör sig över himlen med lite varierande hastighet under året.

Om man observerar (tex fotograferar) solens läge vid samma klockslag (tex kl 10.30 svensk normaltid) varje dag under ett år skulle man kunna tro att solen alltid skulle stå i samma väderstreck. Att den står högre på sommaren och lägre på vintern är givet, men väderstrecket varierar något, se den röda linjen i figuren nedan. 

Denna röda linje, som liknar en utdragen åtta, kallas för analemma. 

analemma Ett solbanediagram visar solens höjd över horisonten och i vilket väderstreck den står för olika klockslag (mittpunkten av timmen) under året. För klockan 10.30 svensk normaltid bildas en kurva kallad analemma, som är markerad i rött. Solens bana vid sommarsolståndet är markerat i orange, vid vintersolståndet i blått och vid vår- och höstdagjämningarna i grönt. Foto Weine J Förstora Bild

Tiden mätt med ett solur

Om vi avläser tiden med hjälp av ett gammalt solur fås tiden med hjälp av den skugga som kastas på en skala. Denna tid kallas sann soltid. När solen står i söder skall den sanna soltiden vara 12 på ett rätt uppsatt solur.

Om vi samtidigt skulle ta tiden (med en exakt klocka) mellan solens passage rakt i söder från ett dygn till nästa, ett så kallat sant soldygn, skulle dessa tider oftast avvika från EXAKT 24 timmar. I genomsnitt över ett år skulle dessa sanna soldygn emellertid vara precis 24 timmar. Den tid som löper med denna hastighet kallas för medelsoltid.

Den fysikaliskt definierade tiden

Den fysikaliska definitionen av tid baserar sig inte längre på jordens rotation relativt solen, soldygnet, utan på atomära storheter, den så kallade atomtidsskalan (TAI). 

I praktiken tillämpas emellertid UTC (Coordinated Universal Time). Det är ett system med skottsekunder som bibehåller kopplingen mellan den fysikaliskt definierade tiden (TAI) och soldygnet. För mer information följ länken till SP i högerspalten.

Skillnaden mellan sann soltid och medelsoltid

Men som sagt, solens skenbara rörelse över himlen går ibland lite fortare och ibland lite långsammare. Denna så kallade sanna soltiden avviker från medelsoltiden, som ju löper med jämn hastighet. Det kan röra sig om åtskilliga sekunder per dygn och ibland nästan en halv minut.

Dygn för dygn ackumuleras dessa små skillnader och blir till flera minuter efter några veckor innan det vänder. Som mest kan skillnaden, kallad tidsekvationen, uppgå till en dryg kvart.

Solen ligger skenbart före med ungefär en kvart under november medan den ligger efter under januari och februari. Under december sker en övergång från en tidig till en sen sol,

Detta innebär att både soluppgången och solnedgång före vintersolståndet sker lite tidigare än för en tänkt medelsol, vilket ger oss den asymmetri i solens upp och nedgång som en sann kalenderbitare lätt kan se.

Ett solur i Toscana Bilden på soluret i Toscana är tagen den 6 juli kl 15:08 sommartid. Vad motsvarar detta uttryckt i sann soltid? Korrektion för sommartid ger kl. 14:08 medelsoltid för 15 grader ost. Toscana ligger omkring tre grader väster om denna tidsmeridian alltså ska cirka 12 min dras bort. Denna dag är tidsekvationen -5 minuter. För att räkna om medelsoltiden till sann soltid drar vi därför bort 17 (12+5) minuter vilket ger den sanna soltiden 13:51. Soluret på bilden är graderat med romerska siffror och skuggan ligger strax före II, dvs kl 14. Soluret förefaller vara korrekt. Devisen överst på soluret: "Sine Sole Sileo" motsvarar ungefär "fungerar ej utan solen". Foto Weine Josefsson Förstora Bild

Kort om medelsoltid, GMT och UTC

Under 1800-talet blev behovet av mer exakta tidsangivelser större. Med ökad industrialisering, telegraf och järnväg blev klockor och bestämda tidpunkter alltmer styrande för olika verksamheter.

Tidigare hade varje ort sin egen tid, oftast sann soltid. Klockorna var oftast osäkra och avvek med åtskilliga minuter.

När alltfler båtar och tåg användes för samfärdsel och turlistor upprättades då uppstod ett behov av att kunna komma i tid för avgång. Vilka tider skulle då anges? Klockorna gick ju i medelsoltid, vanligen för den ort där man bodde. En järnvägslinje mellan Stockholm och Göteborg hade att hantera en skillnad på 24 minuter mellan dessa orters medelsoltider.

För att undvika dessa problem beslutades om att införa en gemensam medelsoltid kallad "Sveriges gemensamma borgerliga tid" från och med den 1 januari 1879. Den motsvarade då medelsoltiden för den longitud som låg 12 minuter väster om Stockholms observatorium.

Kring år 1900 infördes ett system med världstid utifrån observatoriet i Greenwich i England (nollmeridianen), som i stort gäller än idag. Världen delades in i zoner om 15 grader vilket motsvarar steg om 1 timme.

Sverige fick då korrigera sin medelsoltid med 14 sekunder för att ansluta till medeleuropeisk tid, som motsvaras av zonen kring 15 grader öster om noll-meridianen.

Enligt en förordning från 1979 kallas därefter den gemensamma borgerliga tiden för svensk normaltid, som ska motsvara UTC plus en timme.