Přirozený sluneční čas 1. část


Úvod

V Evropě právě proběhla debata o tom, zda má být všude jeden čas po celý rok nebo se má střídat tzv. „letní a zimní čas (SEČ)“. Nejhorší je, že oba tábory mají pravdu. Skutečně je nepříjemné a taky nepřirozené posouvat čas dvakrát ročně o hodinu. Pro člověka, který musí vstávat v přesně určenou hodinu brzo ráno, to nemůže být nikdy příjemné. Proč mají vlaky v noci někde stát nesmyslně hodinu nebo mají mít jindy až hodinové zpoždění, proč se má takto nepřirozeně posouvat čas na milionech hodin a přístrojů?

Na straně druhé je pravdou, že je příjemné mít na jaře, v létě a na podzim víc času na sport a jiné aktivity. Možnost trávit večery u vody nebo na horách je k nezaplacení.  Ani celoroční letní čas není řešením a znamenal by dlouhá a temná rána, kdy slunce vychází až kolem 9:00.

Ani jedno současné řešení není dobré nebo přirozené. My se v současnosti řídíme časem vhodným pro přístroje a neživou přírodu, proto můžeme tomuto času říkat robotický (strojový). Ten byl na začátku také odvozen od slunce, ale následně se stal svojí nepružností vhodný spíše pro roboty, počítače a přístroje než pro lidi. Nikdo z nás není robot ani stroj, a přestože se v přírodě kolem nás vše řídí přirozeným slunečním časem a každé zvířátko, každá rostlina vnímá, že slunce vychází jednou dříve a jindy později, my žijeme exaktně v souladu s technikou.

Časem používaným v současnosti se řídí planety, hvězdy, fyzikální děje, ale ne živá příroda. Slunečnice se otáčí za sluncem, ne za atomem. Je normální vstávat v létě dřív a v zimě později a nemusí se to odehrávat v nějaké nepřirozené absurdní komedii, kdy jeden den v roce stojí na nádražích hodinu vlaky i autobusy a vše se zasekne jako v nějaké pohádce. Technika nám někdy pomáhá, ale tady nás zotročuje. Zde je technika zlý pán, ne dobrý sluha.  Jak z toho ven?

Řešením je definovat přirozený sluneční čas a nové časové jednotky. Stačí celý časový systém velmi jemně a přesně doladit, aby výsledkem byla harmonie přirozeného životního cyklu.

Nový čas musí být odvozen od v současnosti používaného slunečního robotického času, protože fungování světa kolem nás je na tomto čase plně závislé, ale zároveň nemusí být s tímto časem absolutně totožný.

V čem spočívá problém středoevropského času?

Hlavní problém středoevropského času a pásmového času obecně spočívá v rozporu mezi symetrií dne a noci, a nesymetrií reálného života lidí v moderní společnosti.

Symetrie definovaná polednem a půlnocí

Pásmový čas definuje základní symetrii dne a noci. Poledne ve 12:00 rozděluje každý den (časový interval, kdy je světlo) na dvě stejné poloviny a stejně tak půlnoc ve 24:00 dělí každou noc (časový interval, kdy je tma) na dvě stejné poloviny. To vypadá na první pohled velmi dobře, téměř ideálně, ale opak je pravdou, náš život se totiž nevyvíjel takto symetricky kolem těchto dvou bodů. Naše civilizace žije vzhledem k výše definovaným bodům asymetricky.

Asymetrie spánková

Symetrický život podle slunce znamená, že náš spánek by měl být rozložen symetricky kolem půlnoci, přibližně 3 – 4 hodiny spánku před půlnocí a 3 – 4 hodiny spánku po půlnoci, za předpokladu 6-8 hodinového spánku. Člověk by si musel jít lehnout už kolem osmé hodiny večer a vstávat kolem třetí až čtvrté hodiny ráno, a pokud možno po celý rok vždy stejně, protože režim pásmového času je tak nastaven, běží jako stroj a na žádné světlo ani tmu nebere ohled.

Bohužel naše civilizace takto nefunguje. Náš noční spánek není symetrický kolem půlnoci, ale kolem druhé až čtvrté hodiny ranní, protože celoročně spíme někdy v intervalu od 22:00 – 24:00 do 5:00 – 7:00). Samozřejmě to neplatí absolutně pro každého, někdo chce nebo musí vstávat jinak, například pracovníci nepřetržitého provozu.

Symetrie dne a noci a asymetrie spánku vůči SEČ, variabilita dne a noci v průběhu roku
Obrázek: Symetrie dne a noci a asymetrie spánku vůči SEČ, variabilita dne a noci v průběhu roku

V zimě, když je tma až 16 hodin denně, se neprojevuje žádný problém, času na spánek je víc než dost, problém se objevuje až v létě, kdy se najednou zjistí, že v době večerní tmy žijeme a za ranního světla spíme.

Asymetrie večerních a ranních hodin

 Mezi večerem a ránem také neexistuje žádná symetrie, zejména v zimním období. Večer sluneční světlo nahrazuje elektrické osvětlení. Ve večerních hodinách sledujeme hlavní televizní vysílání, zpravodajství, film, zábavu, večer chodíme do kina, divadla, absolvujeme společenská setkání, večer fungují obchody, restaurace, setkáváme se s rodinou atd. atd.  To vše by se muselo zrušit, možná dokonce zakázat, aby mohli všichni chodit spát nejpozději ve 21:00 (nejlépe ještě o hodinu dříve). Kupodivu za ranní tmy většinou všichni spí (pochopitelně jen ti, kteří si to mohou dovolit). Proč vlastně? Proč diskotéka nezačíná v zimě už ve 3:30, když je ráno stejná tma jako večer? Proč restaurace neotevřou ve 4:00? Proč nejde dívka s klukem na romantickou procházku v zimě ve 3:15, proč oba dva spíše upřednostní pozdní večerní hodiny?

Důvod asymetrie

Nejpravděpodobnějším důvodem, proč se naše aktivity přesunuly do večerních hodin a nefungují symetricky i ráno je, že nás celoročně probouzí přirozené ranní sluneční světlo, které vnímáme jako příjemné, a do hluboké noční tmy a zimy se vstávat nikomu nechce ani s „podporou“ elektrického osvětlení. Nejromantičtější místo za ranní tmy je zahřátá postel a rozsvícené světlo vnímáme spíš jako rušivé až odporné.

Pevným bodem pro vstávání není ani půlnoc, ani poledne, je to svítání

Variabilita svítání

V zimě i v létě chceme vstávat za svítání a do světla. Vzhledem k tomu, že tato „kotva“ je nestabilní a cykluje jako kyvadlo mezi 4:00 v létě a 8:00 v zimě, musí nutně v moderním světě, kde je většina lidí otrokem hodinek, vznikat potřeba posouvat hodinky tu jedním a tu zas druhým směrem, protože všichni instinktivně cítí, že hodinky „jdou nějak jinak“ než potřebujeme.

Rozpor mezi symetrií dne a noci a asymetrií života, odhalovaný v letním období variabilitou svítání, nezmizí žádným nařízením centrálního úřadu, ten problém tu je a od vzniku pásmového času vždy byl.

Může se člověk přizpůsobit variabilitě svítání při středoevropském času?

Pokud člověk žije sám a má volnou pracovní dobu, může si život v letním období částečně upravit a věnovat se v ranních hodinách sportu a dalším aktivitám nebo může jít do práce mnohem dřív než v zimě. Celá řada lidí se skutečně může velké variabilitě svítání částečně přizpůsobit a upravit svůj denní režim. Platí to ale jen pro lidi, kteří hodinky vlastně ani nepotřebují a mohou žít velmi svobodně a volně. Pro velkou část společnosti to rozhodně neplatí, pro ně je myšlenka o přizpůsobení se čtyřhodinovému posunu svítání jen hraběcí radou.

Moderní společnost je na hodinkách závislá mnohem víc, než to na první pohled vypadá. Nejedná se pouze o dopravu, kde vlak nebo autobus musí mít přesně stanovenou dobu odjezdu a příjezdu. Jedná se o ordinační hodiny u lékaře, otevírací hodiny v obchodech a na úřadech, o pracovní dobu desítek a stovek zaměstnání, které lidé denně vykonávají, a které souvisí nejen s dopravou, protože lidé se do práce musí nějak dostat, ale i s tím, že pracovní činnosti na sebe často navazují a nejsou navzájem nezávislé. V současné společnosti, která funguje ve společném rytmu, není možné, aby každý jedinec žil v nějakém vlastním izolovaném prostoru.

Dokonce i na horách uprostřed přírody, kde by se mohlo zdát, že hodinky nemohou hrát vůbec žádnou roli, je člověk někdy navázán na chod hodin v případě, že například potřebuje zahájit náročný turistický nebo horolezecký výstup přesunem lanovkou, zubačkou, vysokohorským vláčkem, ty totiž jedou dle jízdního řádu, tzn. podle hodinek.

Zvláštní kategorií jsou rodiny s dětmi, kde žije několik členů domácnosti pohromadě. Tam je téměř nemožné skloubit ranní příchod do školy nebo školky se začátkem pracovní doby otce i matky a věnovat se hned po probuzení nějakým větším a rozsáhlejším aktivitám. Jednak je čas v ranních hodinách vždy omezen a nedá se prodloužit jako odpoledne, a jednak snad ani není vhodné, aby například děti chodily do školy utahané sportem nebo jinou volnočasovou aktivitou. Obecně se dá říci, že „volnem“ má den končit, ne začínat.

Představa, že činnosti z odpoledních a večerních hodin je možné jednoduše přesunout na dobu před odchodem do školy nebo do práce je naprostá utopie. Každý člověk by měl dokázat „vystoupit“ ze své sociální bubliny a podívat se na lidi kolem sebe, jak žijí, zda si mohou i oni dělat co chtějí a chodit do práce nebo do školy jak se jim zamane.

Proč má v zimě den jen 8 hodin a noc 16, a proč je to v létě naopak? Proč má na rovníku den 12 hodin a na pólu trvá půl roku?

Země obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, která vytváří rovinu. Osa, kolem které se Země otáčí, není k této rovině kolmá, ale má sklon 23,5 stupně. Sklon osy vůči rovině oběhu je konstantní a osa směřuje k jednomu bodu ve vesmíru, k vzdálené hvězdě Polárce.

Pohyb Země kolem Slunce
Ilustrace: Pohyb Země kolem Slunce a čtvero ročních období – jaro, léto, podzim a zima

Důsledkem pohybu Země kolem Slunce je, že v průběhu roku se mění relativní sklon zemské osy vůči Slunci. Zemská osa se přiklání a odklání jako kyvadlo. Vzniká periodický děj, který způsobuje střídání ročních období. Pokud je k Slunci nakloněna severní polokoule, je u nás léto a na jižní polokouli zima. Pokud je k Slunci nakloněna jižní polokoule, je léto tam a na severní polokouli je zima. V případě, že je zemská osa kolmá ke spojnici Země a Slunce, nastává jarní a podzimní rovnodennost, kdy je den stejně dlouhý jako noc.

Na Zemi tak vzniká důsledkem dopadu slunečních paprsků pod různými úhly, v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období, několik významných kružnic. Je to severní a jižní polární kruh, obratník Raka a obratník Kozoroha. Tyto rovnoběžky doplňují základní geometrické body, které charakterizují otáčení Země kolem své osy: severní a jižní pól.

Severní pól je místo, kde zemská osa protíná povrch Země, nachází se na 900 severní zeměpisné šířky. Jižní pól je druhým bodem, kde zemská osa protíná povrch planety, nachází se na opačné straně zeměkoule na 900 jižní zeměpisné šířky.

Rovník je kružnice na povrchu Země, která leží v rovině kolmé k rotační ose a dělí zeměkouli na dvě stejné poloviny, severní a jižní. V době jarní a letní rovnodennosti slunce na rovníku svítí kolmo k povrchu Země. V průběhu roku se sluneční paprsky od pravého úhlu odkloní maximálně o 23,50, proto je na rovníku teplo po celý rok.

Jak plyne z geometrie obrázků, v létě i v zimě, na jaře i na podzim, jsou dny i noci na rovníku vždy stejně dlouhé, mají 12 hodin a nezávisí na ročním období.

Na severním pólu slunce (důsledkem relativního kyvadlového pohybu zemské osy vůči Slunci) vychází v době jarní rovnodennosti a svítí nad obzorem až do podzimní rovnodennosti, kdy se severní část zemské osy vychýlí na opačnou stranu.

Polární den trvá na severním pólu půl roku, potom slunce zapadne a další půl roku trvá polární noc. Ta končí až v době následující jarní rovnodennosti. Na jižním pólu probíhá vše v opačném cyklu, když je na severním pólu polární den, na jižním pólu je polární noc, když je na severním pólu noc, na jižním pólu je den.

Vzájemná poloha Země a Slunce při rovnodennosti
Obrázek: Vzájemná poloha Země a Slunce při rovnodennosti

Na obrázku je severní a jižní pól, rovník, obratník Raka a Kozoroha, severní a jižní polární kruh, rovnoběžky 500 severní a jižní zeměpisné šířky, den a noc (světlo a stín). Obrázek zachovává proporce rovnoběžek.

Polární kruh je rovnoběžka 66,50 severní nebo jižní zeměpisné šířky. Na severní polokouli se nachází severní polární kruh, na jižní polokouli se nachází jižní polární kruh. Jak je vidět z obrázků, 2x ročně, v době zimního a letního slunovratu, se sluneční paprsky dotýkají povrchu Země v tečně právě v bodech polárního kruhu. Proto na severním polárním kruhu v době zimního slunovratu slunce 24 hodin nevyjde nad obzor a v době letního slunovratu 24 hodin slunce za obzor nezapadne.

Vzájemná poloha Země a Slunce při letním slunovratu
Obrázek: Vzájemná poloha Země a Slunce při letním slunovratu

Na obrázku je severní a jižní pól, rovník, obratník Raka a Kozoroha, severní a jižní polární kruh, rovnoběžka 500 severní a jižní zeměpisné šířky, den a noc (světlo a stín). Obrázek zachovává proporce rovnoběžek.

Obratníky jsou dva, na severní polokouli leží obratník Raka na 23,50 s.z.š. a na jižní polokouli leží obratník Kozoroha na 23,50 j.z.š. V době slunovratů dopadá na obratníky slunce kolmo, při letním slunovratu na obratník Raka a při zimním slunovratu na obratník Kozoroha. Obratníky definují tzv. tropické pásmo.

Délka dne v pásmu od rovníku k obratníkům už nemá po celý rok 12 hodin jako na rovníku, ale je variabilní, jak je vidět z obrázků. Světlo a stín už nejsou symetrické a den a noc se začínají rozcházet, ale ještě to není významný rozdíl. Na obratníku Raka má den v době letního slunovratu asi 13,5 hodiny.

Směrem na sever se rozdíl zvětšuje, na 300 jsou to (ve srovnání s 12 hodinovým dnem) už +2 hodiny navíc, na 400 asi 3 hodiny, na 500 asi 4 hodiny a na 600 je to už 7 hodin. Na obou obrázcích je pro orientaci zakreslena i padesátá rovnoběžka, kde se nachází například Praha. Jak ukazuje osvětlená část planety, délka dne je tím větší, čím dané místo leží severněji a mění se v rozpětí od 12 hodin na rovníku až po půl roku na pólu.

Proč se střídá zimní a letní čas?

Skutečným důvodem ke střídání času je snaha uvolnit „napětí“ mezi symetrií dne a noci a asymetrií reálného života. Problém je obnažen v plné nahotě v letním období variabilitou svítání. V minulosti se střídání času trochu naivně zdůvodňovalo tím, že dojde k šetření energie, ale i tam byla schována snaha o využití denního světla. Očekávalo se, že pokud bude víc využíváno denní světlo, ušetří se elektrická energie. V posledních letech se šetření energie zpochybňuje stále víc, ale to není ani nečekané, ani překvapivé.

Společnost se mění, a i bez „vědeckých studií“ je jasné, že ve světě, kde lednička i mraznička běží celý den, kde se v některých rodinách televize pouští hned ráno a vypíná až o půlnoci, kde v domácnostech běží celý den počítače nebo dokonce energeticky náročná klimatizace, kde se do elektrických zásuvek zapojuje stále větší a větší množství spotřebičů elektrické energie, pravděpodobně nedojde k žádným zázračným úsporám při jakémkoliv posunu hodinek. Život v nadbytku znamená konzum, a ten je spojen se zvýšenou spotřebou elektrické energie.

Přesto střídání času smysl má, je to nejjednodušší způsob, jak řešit výše popsaný rozpor mezi symetrií a asymetrií. Jiný, daleko modernější, ale také technický mnohem náročnější způsob řešení je popsán ve druhé a třetí části, v  návrhu na přirozený sluneční čas. To už je řešení pro roky 2030 – 2040 a další následnou budoucnost. Střídání času v té podobě jak se provádí dnes, vyžaduje pouze naprosté minimum námahy a nepohodlí dvakrát ročně. V budoucnosti nebude potřebné už ani to.

Pásmový čas (v našem případě je to tzv. středoevropský čas) byl na našem území zaveden ještě v rámci Rakouska – Uherska v roce 1891, ale už v roce 1916 byl uskutečněn první pokus s letním časem. Později se tyto pokusy o zavedení letního času uskutečňovaly opakovaně. To svědčí jasně o tom, že pásmový čas už od začátku neplnil všechny potřeby, které na měření času moderní doba má. Pásmový čas obsahuje problém, který vyplouvá na povrch každé léto vždy znovu a znovu, proto se pravidelné střídání času u nás úspěšně používá už od roku 1979 (to je 40 let). Jeho opětovné zrušení v blízké době by rozhodně nebylo konečné, ale pouze dočasné.

Autor: Miloš Antes

Kontext: Další otázky k zamyšlení jsou zde.

Kalkulačky pro východy a západy slunce v závislosti na zeměpisné šířce:

https://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/

https://www.calculatorsoup.com/calculators/time/sunrise_sunset.php

Problematiku popisuje názorně i graf:

https://cs.wikipedia.org/wiki/Den#/media/File:Hours_of_daylight_vs_latitude_vs_day_of_year_cmglee.svg