Hvar sést miðnætursól?

Flestir vita, að á heimskautasvæðunum getur sólin verið á lofti allan sólarhringinn um hásumarið, og um hávetur kemur hún ekki upp dögum saman. En hversu norðarlega (eða sunnarlega) þurfa menn að fara til að geta séð sól um miðnættið? Svarið við þessari spurningu er ekki eins einfalt og ætla mætti. Í fyrsta lagi fer þetta eftir því hvort miðað er við að sólin sjáist öll, eða aðeins efsta röndin.  Í öðru lagi skiptir máli hvort athugandinn er við sjávarmál eða uppi á hæð. Í þriðja lagi geta fjöll skyggt á þegar horft er til norðurs. Loks er svarið háð tíma, því að möndulhalli jarðar breytist smátt og smátt þótt hægt fari, og þar með sólarhæðin á hverjum stað (sjá grein um hreyfingu heimskautsbaugsins). Lítum aðeins nánar á þetta mál.

Sem stendur er möndulhalli jarðar 23,44° . Þess tölu má finna  í almanakinu. Þetta merkir að heimskautsbaugarnir liggja nú við 90 - 23,44 = 66,56° norðlægrar og suðlægrar breiddar. Á heimskautsbaug  myndi sólin, nánar tiltekið sólarmiðjan, sjást á miðnætti um sumarsólstöður ef athugandinn væri við sjávarmál og ekki væri gert ráð fyrir ljósbroti í lofthjúpi jarðar. Ljósbrotið getur verið  breytilegt, en ekki er fjarri lagi að reikna með 0,60° við láréttan sjóndeildarhring. Sólin sýnist þá hærra á lofti sem því nemur. Þar með verður viðmiðunarbreiddin 66,56 - 0,60 = 65,96°, með örlítilli óvissu í síðasta aukastaf. Við þennan breiddarbaug ætti miðja sólar að sjást um sumarsólstöður og þar með helmingur af sólkringlunni. Þessi baugur liggur nærri Dalvík (merkt 1 á kortinu hér fyrir neðan).

Næst skulum við athuga hvar sjá mætti sólina alla. Sýndarþvermál sólar á sumarsólstöðum er 0,52°, svo að við þyrftum að færa okkur norðar sem nemur helmingi þeirrar tölu, eða 0,26°. Erum við þá komin á breiddina 65,96 + 0,26 = 66,22°. Baugur þessarar breiddar liggur  um nyrsta odda Tjörness (merkt 2 á kortinu).

Þá er spurningin hvar efsta rönd sólar myndi vera sýnileg um miðnætti á sumarsólstöðum. Þarna munar um þvermál sólar frá síðustu tölu, svo að útkoman er 66,22 - 0,52 = 65,70°. Þessi breiddarbaugur liggur rétt norðan við Akureyri og einnig við botn Skagafjarðar (merkt 3), þar sem haf er til norðurs og ekkert skyggir á.

Allar þessar tölur miðast við að athugandinn sé við sjávarmál. Ef hann er hátt yfir sjávarmáli, virðist sjóndeildarhringurinn lækka og betur sést til sólar. Lækkun sjóndeildarhringsins með hæð má setja fram með einfaldri formúlu. Lækkunin í gráðum er nálægt 0,03 sinnum kvaðratrótin af hæðinni í metrum.

Tökum dæmi. Hrísey er á svipuðu breiddarstigi og Dalvík. Það merkir að við sjávarmál er ekki unnt að sjá sólina alla um miðnætti á sumarsólstöðum, heldur aðeins helminginn af kringlunni. En ef farið er upp að vitanum sem er efst á eynni, er hann í 110 m hæð. Kvaðratrótin af 110 er 10,5 og margföldun með 0,03 gefur 0,31. Hæðin gefur þá ávinning í gráðum sem þessu nemur. Er það meira en hálf breidd sólar. Miðnætursólin ætti því að sjást öll úr þessari hæð.

Rétt er að ítreka að ljósbrot í andrúmsloftinu er breytilegt, ekki síst niður við sjóndeildarhring. Það getur haft nokkur áhrif á niðurstöðurnar hér að ofan, áhrif sem ekki er unnt að spá fyrir um.

Þ.S. 27. júní 2019