Первый снимок аналеммы, 1979 год⁠⁠

Аналемма - кривая, которую "рисует" солнце в течение года, если фиксировать его положение в одно и то же время (разумеется, без учёта сезонного перевода стрелок).

Всё началось с обсуждения известного снимка аналеммы:

Помимо точек, на фотографии присутствуют три линии - две из них соответствуют дням солнцестояния (зимнего - правая короткая, и летнего - слева вверху, длинная), а средняя, как мне сказали, "ошибочна" - мол заявлено, что это равноденствие, но это не так. Мне-то очевидно, что точка перекрестия в аналемме расположена "выше" дней равноденствия. [1] Но мне захотелось найти первоисточник, чтобы убедиться, что там с описанием фотографии всё в порядке. Сразу скажу - нашёл, убедился, всё ок. ) [2]

Однако я почитал статью повнимательнее и подумал, что вам тоже будет интересно, как в 70-е годы прошлого века люди могли справиться с такой технической задачей.

Статья про эту аналемму опубликована в июньском номере журнала Sky & Telescope 1979 года, и в ней автор, Dennis di Cicco, описал технические нюансы, с которыми он столкнулся.

С учётом того, что я сам в середине 2000-х писал программу по расчёту положения Солнца, мне показались занятными следующие строки:

покупка программируемого калькулятора Hewlett-Packard HP-67 позволила написать несколько программ, которые из прямого восхождения и склонения солнца в разные даты позволяли вычислить высоту и азимут наблюдения из окна. Это дало возможность нарисовать, как именно фотография аналеммы должна выглядеть с учетом деревьев и здания на востоке.

Решил посмотреть, как он выглядел - этот супер-монстр из 70-х:

Впечатляет.

Далее автор описывает цифровой будильник, который он допиливал три месяца, чтобы приспособить под автоматический спуск затвора.

Первая попытка, с февраля 1977 по февраль 1978, оказалась неудачной - автор ошибся с наклоном камеры, и верхняя часть аналеммы не вошла в кадр:

Пришлось делать второй снимок длиной 1 год, с 1978 по 1979 гг. Снимки делались раз в неделю, или в случае непогоды - на следующий день. Точное время выставлялось с помощью радиостанции WWV (коротковолновая радиостанция с сигналами точного времени, которая начала работать в Америке в 1920 году). Все снимки были сделаны в автоматическом режиме, а половина из них - при отсутствии дома людей.

Длинные линии были сделаны с использованием солнечного фильтра (плотностью 6.0), который был рассчитан таким образом, чтобы за время сдвига солнечного диска на свой диаметр (то есть примерно за 2 минуты) плёнка не была переэкспонирована.

Далее следует как раз отдельное описание средней линии, которая и стала поводом моих сегодняшних поисков. В статье автор пишет, что эту линию, которая соответствует перекрестной точке восьмерки-аналеммы, нужно было снимать либо в середине апреля, либо в конце августа. [3] Автор подумал о том, что если бы он снял это в апреле, пока на дереве нет плотной листвы, то снимок выглядел бы так, что солнце прошло перед деревом. Обратите внимание - зимняя линия (самая короткая, справа) именно так и выглядит.

Фоновый кадр был сделан в сентябре, когда солнце было не в кадре (обратите внимание на тень от трубы). При этом нейтральный фильтр был заменён на поляризационный фильтр, чтобы небо получилось потемнее.

Погода постоянно норовила испортиться, в частности январь 1979-го был весьма пасмурным. Однако повезло. Также зимой несколько раз приходилось отогревать замёрзшее окно, за которым стоял фотоаппарат, феном.

Была ещё одна проблема - пропадание электричества. Таймер мог из-за этого сбойнуть, и либо не сработать, либо наоборот - сделать снимок в незапланированное время. Такое пропадание электричества случилось в мае 1978, и не было возможности узнать, все ли в порядке со снимком. Автор принял решение продолжать. Насколько я понял, какое-то "лишнее" солнце вне аналеммы пришлось заретушировать.

На следующем рисунке представлены ключевые даты:

Все снимки солнц делались в 08:30 EST.

И наконец - картинка, объясняющая, почему утренняя аналемма выглядит для наблюдателя таким образом:

Примечания:

[1] Асимметрия фигуры аналеммы связана с эллиптичностью орбиты Земли вокруг Солнца - летняя петля (для северного полушария) из-за этого более узкая, зимняя - более широкая. В частности, это приводит к тому, что летом в северном полушарии Уравнение Времени (отклонение истинного солнечного времени от среднего) не превышает 6 минут по абсолютной величине, и поэтому правильно сделанные солнечные часы

http://pikabu.ru/story/kak_sdelat_solnechnyie_chasyi_5067362

будут показывать время с приемлемой точностью даже без дополнительных поправок.

[2] Кому интересно почитать исходник, можете взять его здесь: https://archive.org/details/Sky_and_Telescope_1979-06-cbr

[3] То есть всё в порядке, это не дни равноденствия, а даты, смещённые в сторону летнего солнцестояния.