Eindelijk komt de zon weer vroeger op

Waarom vallen de laatste zonsopgang en vroegste zonsondergang niet op de kortste dag?

Deze week komt de zon eindelijk weer elke dag wat vroeger op, in plaats van elke dag wat later. Toch is de kortste dag allang voorbij – die was immers op 21 december. Hoe is dat mogelijk? Dat vraagt een van onze lezers zich af.

door

De lezer heeft gelijk, beaamt Lennart de Groot, aardwetenschapper aan de Universiteit Utrecht. De vroegste zonsondergang was al op 11 december om 16:28, en de laatste zonsopkomst pas op 29 december om 7:48. “En dat gaat tegen de intuïtie in.”

Seizoenen

De oriëntatie van de aardas ten opzichte van de zon aan het begin van de vier seizoenen. Tau’olunga, via Wikimedia Commons, CC0 1.0

Het komt omdat onze dagen niet allemaal exact 24 uur duren, verklaart De Groot. Als de aarde perfecte cirkels om de zon zou draaien en de aardas loodrecht op die cirkel zou staan, zou de zon elke dag op dezelfde tijd op zijn hoogste punt staan (in Greenwich exact om 12 uur). In werkelijkheid draait de aarde echter ellipsen rond de zon, en staat de aardas onder een hoek van 23,4 graden. Dit zorgt ervoor dat de dagen soms net iets meer en soms net iets minder dan 24 uur duren, en de ‘zonnetijd’ dus zelden gelijk loopt met de tijd die onze horloges aangeven.

Het verschil tussen de zonnetijd en kloktijd

De lengte van een dag is niet gelijk aan de tijd waarin de aarde een rondje om haar as draait, zoals je geneigd bent te denken, maar aan de tijd die het duurt voor dezelfde plek op aarde weer naar de zon gericht is. Om die reden is de lengte van een dag afhankelijk van de positie van de aarde ten opzichte van de zon.

Analemma

Als je een jaar lang elke dag op dezelfde tijd en plek een foto van de zon maakt, en die bij elkaar op een plaatje zet, maakt de zon op dit plaatje een asymmetrische 8 (het ‘analemma’).

Als de aardas rechtop stond zou het analemma een streep zijn, als de baan van de aarde om de zon cirkelvormig was zou de 8 symmetrisch zijn, en als de baan een perfecte cirkel was én de aardas rechtop zou staan, zou het analemma uit één punt bestaan.

Hoe dichter de aarde bij de zon staat, hoe sneller ze haar positie ten opzichte van de zon verandert – vergelijk het met een schaatser, die sneller door de binnenbocht dan door de buitenbocht gaat. De aarde staat in januari het dichtst bij de zon (namelijk ‘slechts’ 147 miljoen kilometer), en begin juli het verst er vandaan (152 miljoen kilometer).

De zonnedag is in januari dus langer – want de aarde moet dan elke keer net iets verder om haar as draaien om de zon weer recht voor zich te krijgen. Ook als de aardas naar de zon kantelt (aan het begin van de zomer en winter) duurt het langer voor een plek op aarde weer naar de zon gericht is, en zijn de zonnedagen dus langer dan gemiddeld. De optelsom van deze effecten bepalen de lengte van een zonnedag.

Tijdsverschil

Het maximale verschil tussen een dag in zonnetijd en een dag in de tijd die wij op aarde hanteren is minder dan een halve minuut, maar het totale tijdverschil loopt op met de dagen. “Begin november loopt de zonnetijd ruim zestien minuten voor op onze klok en half februari zo’n veertien minuten achter”, vertelt De Groot. “In die vier maanden verschuift het daglicht dus een half uur over de klokdag.” Het effect treedt overal op aarde op – zelfs aan de evenaar, waar men geen seizoenen kent en elke dag dus even lang is, verschuift de zonnetijd een half uur door het jaar heen. In de winter gaat de verschuiving het snelst, omdat de effecten van de stand van de draai-as en de ellipticiteit van de baan om de zon dan samenwerken.

Tijdvereffening

Omdat de positie van de aarde ten opzichte van de zon door het jaar heen verandert, duurt niet elk dag exact 24 uur. Hierdoor loopt de ‘zonnetijd’ soms voor en soms achter op de tijd op aarde. Willy Leenders, Wikimedia Commons, Publiek domein

De verklaring dat 21 december wel de kortste dag van het jaar was, maar de zon toch tot 29 december steeds iets later opkwam, laat zich dus simpel samenvatten: Onze klokken lopen gewoon niet goed!

Bronnen