21 בדצמבר: היום הקצר בשנה ותחילת החורף

מחר, 21 בדצמבר, הוא היום הקצר בשנה. זהו היום החשוך ביותר, כלומר שעות החשיכה רבות יותר משעות האור. ביום זה גם מתחילה רשמית עונת החורף בחצי הכדור הצפוני. "היום הקצר בשנה" נקרא כך מפני שיש בו פחות שעות אור. היום הוא הקצר ביותר, והלילה הוא הארוך ביותר בשנה.

מ-21 בדצמבר הימים בחצי הכדור הצפוני מתחילים להתארך, והלילות - להתקצר. ביום זה השמש היא גם הנמוכה ביותר בשנה. בחצי הכדור הדרומי קורה בדיוק ההיפך, ומיום זה היום הוא הארוך ביותר והימים יילכו ויתקצרו. ביום הקצר ביותר בשנה יש 10 שעות ו-3 דקות אור ביום, וביום הארוך בשנה, 21 ביוני, יש ב-14 שעות ו-14 דקות אור יום.

איור 1: תנועת כדור הארץ סביב השמש

כדור-הארץ סובב סביב השמש וסביב עצמו על ציר קבוע, לפיכך הקוטב הצפוני תמיד פונה לכוכב הצפון, החיצוני למערכת השמש. לכן במסלול כדור הארץ סביב השמש, מצד אחד שלה נוטה ההמיספרה הצפונית שלו לכיוון השמש (איורים 1 ו-2), ולכן זוכה לקרינה ישירה, שמחממת אותה מאוד. אלה ימי הקיץ בחצי הכדור הצפוני. לעומת זאת בהמשך מסלולו סביב השמש, בצד השני שלה נוטה ההמיספרה הצפונית לכיוון הנגדי מהשמש, ולכן זוכה לעוצמת קרינה נמוכה יותר. אלה ימי החורף בחצי הכדור הצפוני.

הטייתו של כדור-הארץ משפיעה גם על משך הזמן ביממה שבו יש אור, ולכן הימים בקיץ ארוכים יותר ובחורף קצרים יותר. אורך היממה עצמה אינו משתנה, אבל אנו מפסידים או מרוויחים (בחורף או בקיץ בהתאמה) שעות אור שמש. בחורף אנו מקבלים את כמות אור השמש הקטנה ביותר בשנה ב-21 בדצמבר.

כדי להבין את היפוכי החורף והקיץ, עלינו להבין עובדה בסיסית: ציר הסיבוב של כדור הארץ נטוי 23.5 מעלות לערך לעומת מישור הקפתו את השמש (איורים 1 ו-2).

את מצב כדור הארץ יחסית לשמש בשני ימי ההיפוך אפשר לראות באיור 2. בדצמבר, חצי הכדור הצפוני זוכה לפחות שעות אור ולזוויות נמוכות יותר של השמש, לכן שם שיא החורף. להיפך קורה בחצי הכדור הדרומי. ביוני המצב מתהפך.

איור 2: מצב כדור הארץ יחסית לשמש בשני ימי ההפיכה

על-פי החלוקה האסטרונומית לעונות, כל עונה מתחילה ונגמרת בדיוק ביום שבו חלה נקודת היפוך או שוויון. נקודות השוויון הן תחילתן של עונות המעבר - אביב וסתיו. על פי החלוקה המטאורולוגית, עונה נפתחת בתחילת החודש שבו מתקיימת אחת משתי נקודות ההיפוך או אחת משתי נקודות השוויון. בנקודות השוויון, אורכי היום והלילה שווים, זה קורה ב-21 במרס וב-21 בספטמבר.

כדי להבין יותר טוב את הנושא, מובאים גרפים 1 ו-2 של אורכי יום ולילה בתל אביב ובשטוקהולם.

גרף 1: אורך היום (מהזריחה עד השקיעה) בתל אביב לעומת סטוקהולם

גרף 2: זמני הזריחה והשקיעה בתל אביב לעומת סטוקהולם (ללא תיקון לשעון קיץ)

ניתן לראות בגרפים, שאורך היום הקצר ביותר הוא ב-21 בדצמבר, ובו 10 שעות בתל אביב ורק 6 שעות בסטוקהולם. היום הארוך ביותר הוא ב-21 ביוני, ובו יותר מ-14 שעות אור בתל אביב ויותר מ-16 שעות אור בסטוקהולם. בנקודות השוויון, 21 במרס ו-21 בספטמבר, אורך היום הוא 12 שעות הן בתל אביב הן בסטוקהולם.

זמני הזריחה והשקיעה בקיץ ובחורף בשתי הערים שונים מאוד. לעומת זאת בנקודות השוויון, לשתי הערים יש אותם זמני זריחה ושקיעה.

השעון הלאומי

הזמן של מדינת ישראל נקבע במעבדה הלאומית לפיסיקה שבמשרד הכלכלה בעזרת מערכת מיוחדת שמשווה 86,400 פעמים ביממה את תוצאות מדידת הזמן בארץ עם תוצאות מדידת הזמן של מעבדות לאומיות אחרות בעולם.

המעבדה הלאומית לפיסיקה היא למעשה השעון של המדינה והסטנדרט הלאומי לזמן. זמן ישראל נקבע לפי חוק הזמן משנת 1992. המעבדה קובעת ומודדת את הזמן והתדר המשמשים לצרכים ביטחוניים ואזרחיים כגון שידורי טלוויזיה, שיחות טלפון, מחשבים, מכשירי ניווט, וכן מערכות צבאיות כגון "כיפת ברזל", מערכת "חץ" ו"שרביט קסמים".

במעבדה הלאומית ישנם ארבעה שעונים אטומיים מסוג צזיום, ציוד להשוואות בינלאומיות, ציוד לביצוע מדידות וכיולים ללקוחות תעשייתיים וצבאיים כגון רפאל, אלביט, התעשייה האווירית, חיל אוויר, חברת חשמל.

בשנת 2019, בהתאם לסטנדרט הלאומי לזמן ותדר, הוכנסו שעונים אטומיים מדור חדש וגם מערכת להשוואות בינלאומיות חדשנית. בעקבות חידוש הציוד, עלה דיוק הסטנדרט הלאומי לרמה 1X10-14.

* ד"ר נדיה גולדובסקי - הממונה על מדידות זמן ותדר במעבדה הלאומית לפיסיקה שבמשרד הכלכלה והתעשייה