Полночь

В гражданском обиходе полуночью называют момент 00:00 по местному времени, с которого начинаются новые календарные сутки и новая календарная дата. В качестве местного времени может использоваться поясное время, декретное время, летнее время и др. Обычно при использовании термина «полночь» без уточнения имеется в виду именно это значение.

Термин «гражданское время» не определён однозначно и может использоваться в разных значениях. Он не всегда обозначает то время, которое показывают обычные часы и которым пользуются граждане в повседневном обиходе. До 1925 года в астрономической терминологии гражданским временем называли местное среднее солнечное время, отсчитываемое от средней полуночи (см. ниже ). В каждой точке земного шара оно было смещено на 12 часов относительно астрономического времени — местного среднего солнечного времени, отсчитываемого от среднего полудня, которое использовалось в астрономии^[6][7][8]. С 1925 года среднее солнечное время в астрономии также стало отсчитываться от средней полуночи и надобность в терминах «астрономическое время» и «гражданское время» отпала^[6].

Местное среднее солнечное время неудобно для повседневного использования, поскольку оно всегда имеет различное значение на разных географических меридианах. Поэтому даже в близко расположенных местах с разной географической долготой (например, на восточной и западной окраинах одного населённого пункта) одно и то же событие происходит в разные моменты по местному солнечному времени (а значит, и по гражданскому времени в вышеуказанном значении). Для устранения этого различия были введены часовые пояса, внутри каждого их которых используется единое время, равное времени основного меридиана данного пояса^[9]. В поясной системе счёта времени новая календарная дата наступает в поясную полночь. В пределах одного часового пояса поясная полночь наступает одновременно^[10].

В современном употреблении термин «гражданское время» (англ. civil time) может обозначать установленное для повседневного использования время в определённой местности или часовом поясе. В технических стандартах близким по смыслу понятием является «местное время» (англ. local time) — гражданское время для конкретного места^[11]. В США Национальный институт стандартов и технологий использует термин local time для времени, действующего в данной часовой зоне; оно может именоваться «стандартным временем» (англ. standard time) или «дневным временем» (англ. daylight time) — в зависимости от того, действует ли обычное поясное или летнее время^[12].

В Российской Федерации Федеральным законом от 3 июня 2011 года № 107-ФЗ «Об исчислении времени», вступившим в силу 6 августа 2011 года вместо часовых поясов и поясного времени были введены понятия часовой зоны и местного времени. Закон определил местное время как время часовой зоны, в которой расположена соответствующая территория^[13]. Порядок исчисления времени в установленных часовых зонах и состав территорий, образующих каждую из них, были определены постановлением Правительства РФ от 31 августа 2011 года № 725, вступившим в силу после официального опубликования^[14].

Национальные системы гражданского времени используют шкалы, основанные на Всемирном координированном времени (UTC). Оно служит основой гражданского времени в большинстве стран^[15].

В астрономии полуночью называют момент, когда центр Солнца для данного места на Земле находится в нижней кульминации^[2]. При этом выделяют истинную и среднюю полночь.

Истинная полночь — момент нижней кульминации центра реального солнечного диска^[16][17][18]. В англоязычной литературе для обозначения этого события иногда используется понятие солнечная полночь (англ. solar midnight)^[19][20][21], однако в русском языке этот термин практически не используется.

Средняя полночь — момент нижней кульминации центра среднего экваториального солнца. Среднее экваториальное солнце — это вспомогательная воображаемая точка на небе, движущаяся равномерно (то есть с постоянной угловой скоростью) по небесному экватору в ту же сторону, в которую движется истинное Солнце по эклиптике^[17][6][22].

Истинная и средняя полночь могут не совпадать друг с другом из-за неравномерности видимого годичного движения Солнца по эклиптике, а также из-за наклона плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора^[16][23][9].

В обычной речи «полночь» означает прежде всего середину ночи и время около 12 часов ночи. Большой толковый словарь русского языка также фиксирует сочетания «около полуночи», «за полночь» и специальное астрономическое значение термина^[3].

Само слово «полночь» в повседневной речи не всегда однозначно указывает, к какой именно календарной дате относится упоминаемый момент; поэтому при необходимости точной фиксации времени предпочтительно указывать дату и время в 24-часовом формате^[24].

Стандарт ISO 8601-1:2019, установленный Международной организацией по стандартизации в 2019 году, определяет представления дат и времени на основе 24-часовой системы счёта времени для обмена данными^[25].

В 24-часовом формате начало суток обозначают как 00:00. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) США рекомендует использовать обозначение 00:00 для полуночи, приходящейся на начало конкретной даты, и 24:00 для полуночи, знаменующей окончание предыдущей даты. Например, 00:00 30 июня — это первый момент 30 июня. Однако 24:00 30 июня — это последний момент 30 июня, совпадающий с 00:00 1 июля^[24].

В 12-часовой системе обозначения 12 a.m. и 12 p.m. могут создавать неоднозначность, поскольку полночь находится одновременно за 12 часов до полудня и через 12 часов после него. Поэтому NIST рекомендует при необходимости однозначной фиксации использовать 24-часовой формат^[24].

Запись 24:00 используется для обозначения полуночи на конце календарных суток. В стандарте Unicode CLDR прямо указано, что 24:00 одних суток и 00:00 следующих суток обозначают один и тот же момент времени: например, вторник 24:00 соответствует среде 00:00^[26].

Таким образом, 24:00 позволяет сохранить принадлежность момента к заканчивающейся дате, тогда как 00:00 указывает на ту же границу суток со стороны начинающейся даты^[26].

Полночь является границей между двумя последовательными календарными сутками и календарными датами: один и тот же физический момент может быть записан как 24:00 предыдущего дня или как 00:00 следующего^[26].

Неоднозначность возникает прежде всего в естественной речи: выражение «полночь в пятницу» может пониматься как начало пятницы или как конец пятницы. Национальный институт стандартов и технологий США рекомендует для юридических и других требующих точности записей явно указывать дату и использовать однозначное обозначение времени^[24].

Кульминация в астрономии — это прохождение небесного тела через небесный меридиан с точки зрения наблюдателя, находящегося в какой-либо конкретной точке Земли. В течение суток светило испытывает две кульминации — верхнюю и нижнюю. Во время нижней кульминации светило имеет меньшую высоту относительно горизонта, чем при верхней. Другими словами, нижняя кульминация происходит дальше от зенита и ближе к надиру, чем верхняя^[27][28].

Нижняя кульминация Солнца соответствует полуночи в данной точке Земли^[2], а верхняя — полудню^[29][3][30].

Нижняя кульминация не означает, что Солнце находится в надире: при нижней кульминации объект лишь проходит меридиан дальше от зенита^[27], тогда как надир — это точка небесной сферы, диаметрально противоположная зениту^[31][28].

Местное истинное солнечное время определяется фактическим положением реального Солнца на небесной сфере и связано с часовым углом центра его диска с точки зрения географического меридиана, на котором находится наблюдатель^[32].

Местное истинное солнечное время не является равномерной шкалой по двум причинам^[16][32]:

• Солнце движется не по небесному экватору, а по эклиптике, плоскость которой наклонена к плоскости небесного экватора. Из-за этого приращение прямого восхождения Солнца в течение года происходит с разной скоростью (которая максимальна вблизи солнцестояний и минимальна вблизи равноденствий);
• Солнце движется по эклиптике неравномерно (что является следствием неравномерного движения Земли по орбите и разного расстояния между Землёй и Солнцем в разное время года).

Для получения равномерной шкалы используется понятие среднего солнечного времени, связанного с воображаемым «средним солнцем», движущимся равномерно по той или иной большой окружности небесной сферы. Выделяют два «средних солнца»^[6]:

• среднее эклиптическое солнце — воображаемая точка небесной сферы, которая движется по эклиптике с постоянной скоростью (в отличие от реального Солнца) и положение которой совпадает с положением реального Солнца дважды в год — в моменты прохождения Землёй перигелия и афелия своей орбиты (которые происходят около 3 января и 4 июля соответственно). Эклиптическая долгота среднего эклиптического солнца называется средней долготой Солнца;
• среднее экваториальное солнце — воображаемая точка на небе, которая движется равномерно по небесному экватору и проходит точку весеннего равноденствия одновременно со средним эклиптическим солнцем. Таким образом, прямое восхождение среднего экваториального солнца всегда равно средней долготе Солнца.

Истинная полночь — это момент нижней кульминации реального Солнца, а средняя полночь — это нижняя кульминация среднего экваториального солнца^[32]. Среднее экваториальное солнце на небе ничем не отмечено, поэтому непосредственно измерить его часовой угол невозможно. Вместо этого его определяют путём вычислений^[6].

Разность между средним и истинным местным солнечным временем в один и тот же момент называется уравнением времени^[33]. На протяжении года накопленная разность может достигать примерно 16 минут^[32]. Поскольку среднее экваториальное солнце проходит через небесный экватор иногда раньше, иногда позже реального Солнца, уравнение времени в течение года бывает как положительной, так и отрицательной величиной^[33].

Местный небесный меридиан представляет собой большую окружность небесной сферы, проходящую через полюсы мира и зенит данной точки наблюдения^[28].

В земной системе координат соответствующий меридиан связан с определённой географической долготой (географическим меридианом), поэтому истинное солнечное время различается для разных долгот даже при одних и тех же показаниях гражданских часов^[32].

Современное гражданское время одинаково для всех местностей, относящихся к одному часовому поясу (или часовой зоне), тогда как местное среднее солнечное время всегда имеет разное значение в точках с разной географической долготой^[32].

Основой классической схемы часовых поясов служит разделение Земли на зоны шириной около 15° по долготе, однако реальные границы поясов определяются государствами и могут отклоняться от географических границ таких зон^[12][34]. На центральном меридиане часового пояса гражданское время при отсутствии летнего времени близко к местному среднему солнечному времени. Для других местностей того же пояса разность составляет примерно 4 минуты на каждый градус долготы относительно центрального меридиана: к востоку гражданское время отстаёт от среднего солнечного, а к западу опережает его^[32].

Поэтому средняя полночь в пределах одного часового пояса может приходиться на разные показания гражданских часов, хотя календарная дата и часовой пояс у местных часов остаются одинаковыми^[32].

Истинное местное солнечное время отличается от среднего солнечного из-за неравномерности видимого годового движения Солнца вдоль эклиптики и наклона плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора. Разность между средним и истинным солнечным временем в один и тот же момент в одной и той же точке Земли называется уравнением времени^[33]. Иногда используется «инвертированное» уравнение времени, определяемое как разность между истинным и средним солнечным временем и имеющее противоположный знак^[32].

Таким образом, даже если местность расположена точно на центральном меридиане часового пояса, истинная солнечная полночь в течение года не обязана приходиться на одно и то же гражданское время: к постоянной поправке, связанной с долготой, добавляется сезонно изменяющаяся поправка уравнения времени^[32].

Летнее время изменяет показание гражданских часов относительно положения Солнца: при его введении часы переводятся на один час вперёд, а при отмене (переходже на зимнее время) возвращаются на один час назад^[12].

Поскольку переход на летнее время изменяет смещение местного гражданского времени относительно Всемирного координированного времени (UTC), он также изменяет на один час показание часов, соответствующее тому или иному астрономическому событию, в том числе истинной полуночи^[12].

Таким образом, сравнение солнечной полуночи с 00:00 гражданского времени требует учитывать, действует ли в соответствующем месте стандартное или летнее время^[32].

Полдень в астрономии — это момент, когда Солнце пересекает местный небесный меридиан. В астрономической терминологии это верхняя кульминация Солнца^[30][28]. Таким образом, полдень является антонимом полуночи^[3].

В отличие от гражданского времени, солнечный полдень не обязан совпадать с 12:00 на часах. Гражданское время, во время которого происходит солнечный полдень, определяется географической долготой места, часовым поясом, уравнением времени в данный день года, а также, при наличии, летним либо декретным временем^[32].

Зенит — точка небесной сферы непосредственно над наблюдателем, а надир — диаметрально противоположная ей точка, расположенная под наблюдателем (и под поверхностью Земли)^[31][28].

Понятия зенита и надира относятся к направлению в пространстве, тогда как верхняя и нижняя кульминации характеризуют прохождение небесного тела через местный небесный меридиан^[28].

«Середина ночи» является одним из обычных словарных определений слова «полночь»^[3].

В бытовом употреблении это выражение относится к ночной поре вокруг полуночи, тогда как в системах отсчёта времени полночь определяется конкретным моментом календарной границы или, в астрономии, положением Солнца при нижней кульминации^[3][24].