شب یلدا در انتهای پاییز به‌عنوان طولانی‌ترین شب سال در فرهنگ ایرانی ارتباط مستقیم و دقیقی با پدیده نجومی انقلاب زمستانی دارد. این رویداد که معمولاً در تاریخ ۲۱ دسامبر هر سال در نیم‌کره شمالی رخ می‌دهد، نقطه‌ای است که خورشید به پایین‌ترین ارتفاع خود در آسمان می‌رسد و طول شب در بیشینه مقدار خود قرار می‌گیرد.
محاسبات نجومی سال ۱۴۰۳ خورشیدی (۲۰۲۴ میلادی) نشان می‌دهد که طول شب ۳۰ آذر (۲۰ دسامبر) و ۱ دی (۲۱ دسامبر) با اختلافی ناچیز در حد ۲ ثانیه برابر است؛ بنابراین عملاً طولانی شب سال طی دو روز مزبور به وقوع می‌پیوندد و حتی روز دوم (یکم دی) قدری طولانی‌تر است! شاید خالی از لطف نباشد که ببینیم چه عواملی باعث برابری حدودی شب‌ها در دو تاریخ ۳۰ آذر و ۱ دی شده‌اند.
تعریف و ویژگی‌های علمی انقلاب زمستانی
انقلاب زمستانی زمانی رخ می‌دهد که خورشید به پایین‌ترین نقطه مداری خود نسبت به نیم‌کره شمالی می‌رسد و در مدار رأس‌الجدی قرار می‌گیرد. این رویداد با چند خصیصه همراه است. در ابتدا زاویه بین خط عمود بر سطح زمین و تابش خورشید در این زمان به بیشینه مقدار خود در نیم‌کره شمالی می‌رسد. این زاویه که به میل (Solar Declination) معروف است، برابر ۲۳.۵- درجه است. در انقلاب زمستانی، طول روز به کمترین میزان و طول شب به بیشترین مقدار خود می‌رسد.
همچنین خورشید در زمان انقلاب زمستانی به جنوبی‌ترین نقطه مسیر ظاهری خود در آسمان می‌رسد. این حرکت که با عنوان انحراف جنوبی خورشید (Southernmost Solar Position) شناخته می‌شود، به دلیل انحراف محوری زمین رخ می‌دهد.
حرکت مداری زمین و تأثیر آن بر طول شب‌ها
زمین در مداری بیضوی به دور خورشید حرکت می‌کند. محور چرخش زمین نسبت به صفحه مدار آن ۲۳.۵ درجه متمایل است. این انحراف موجب تغییر میزان تابش خورشید در طول سال و در نتیجه شکل‌گیری فصول می‌شود.
در حوالی انقلاب زمستانی، زمین به نقطه اوج خورشیدی (Perihelion)، یعنی نزدیک‌ترین فاصله خود به خورشید، نزدیک می‌شود. در این نقطه، زمین با سرعت بیشتری در مدار خود حرکت می‌کند (مطابق قانون دوم کپلر / Kepler's Second Law). این افزایش سرعت باعث می‌شود تغییر طول شب‌ها و روزها در این بازه بسیار تدریجی و ناچیز باشد.
در چند روز قبل و بعد از انقلاب زمستانی، تغییر موقعیت خورشید در آسمان به‌شدت کند می‌شود. این موضوع سبب می‌شود که طول شب‌ها در چند روز متوالی تقریباً برابر باشد.
محاسبات دقیق طول شب تهران
با استفاده از معادلات نجومی و جغرافیایی برای عرض جغرافیایی تهران (۳۵.۶ درجه شمالی / ۳۵.۶°N Latitude)، طول شب‌ها در تاریخ‌های ۳۰ آذر و ۱ دی به شرح زیر است.
طول شب در ۳۰ آذر (۲۰ دسامبر): ۱۴ ساعت، ۲۵ دقیقه و ۸ ثانیه
طول شب در ۱ دی (۲۱ دسامبر): ۱۴ ساعت، ۲۵ دقیقه و ۱۰ ثانیه
اختلاف این دو شب تنها حدود ۲ ثانیه است. این میزان بسیار ناچیز است. به همین دلیل به نوعی هر دو شب را می‌توان به‌عنوان طولانی‌ترین شب سال در نظر گرفت. نزدیکی طول شب‌ها در دو تاریخ متوالی به چند دلیل رخ می‌دهد. در تصویر زیر اطلاعات مربوط به طول روز و شب شهر تهران در سایت تایم‌انددیت نمایش داده شده است. به داده‌های ۲۰ و ۲۱ دسامبر توجه کنید.
تغییر موقعیت خورشید در آسمان زمین حوالی انقلاب زمستانی بسیار کند است. در نتیجه، طول شب‌ها در بازه ۱۹ تا ۲۲ دسامبر تقریباً چیزی شبیه به ثابت می‌ماند. حرکت سریع‌تر زمین در مدار خود نیز باعث کند شدن تغییرات طول شب و روز می‌شود. در عین حال در آستانه انقلاب زمستانی، زاویه تابش خورشید نیز تغییر اندکی دارد و این امر موجب می‌شود که مدت زمان تاریکی شب‌ها خیلی تفاوت نکند.
اهمیت فرهنگی شب یلدا
شب یلدا در فرهنگ ایرانی نمادی از پیروزی نور بر تاریکی است. این شب که با سنت‌هایی مانند خواندن اشعار حافظ، مجالس خانوادگی و خوردن انار و هندوانه و سایر تنقلات همراه است، بازتابی از شناخت دقیق ایرانیان از طبیعت و چرخه‌های کیهانی به شمار می‌رود. از منظر علمی، شب یلدا مصداق درک ایرانیان از تغییرات طبیعی زمین و ارتباط آن با موقعیت مداری خورشید است.
پدیده دو شب یلدا در سال ۱۴۰۳ (۲۰۲۴ میلادی) نتیجه دقت بالای محاسبات نجومی و ویژگی‌های حرکتی زمین در مدار خود است. اختلاف ۲ ثانیه‌ای این دو شب به دلیل تغییرات تدریجی زاویه تابش خورشید و حرکت مداری زمین رخ می‌دهد و موجب می‌شود که هر دو شب به‌عنوان طولانی‌ترین شب سال در نظر گرفته شوند.
منابع
۱. وبسایت Time and Date
۲. وبسایت EarthSky
۳. قوانین حرکت کپلر
۴. داده‌های مداری خورشید و زمین از موسسه بین‌المللی نجوم (IAU)
نظر شما