شمس منتصف الليل

شمس منتصف الليل ، والمعروفة أيضاً بالنهار القطبي ، هي ظاهرة طبيعية تحدث خلال أشهر الصيف في المناطق الواقعة شمال الدائرة القطبية الشمالية أو جنوب الدائرة القطبية الجنوبية ، حيث تبقى الشمس مرئية عند منتصف الليل المحلي. وتحدث هذه الظاهرة عند خطوط عرض تتراوح بين 65°44' تقريباً و90° شمالاً أو جنوباً، ولا تتوقف تماماً عند الدائرة القطبية الشمالية أو الجنوبية ، وذلك بسبب انكسار الضوء .

أما الظاهرة المعاكسة، وهي الليل القطبي ، فتحدث في فصل الشتاء، عندما تبقى الشمس تحت الأفق طوال اليوم.

لأنه لا توجد مستوطنات بشرية دائمة جنوب الدائرة القطبية الجنوبية ، باستثناء محطات الأبحاث، فإن البلدان والأقاليم التي يعاني سكانها من شمس منتصف الليل تقتصر على تلك التي تعبرها الدائرة القطبية الشمالية .

تشهد جزيرة ديوميد الكبرى في روسيا ظاهرة شمس منتصف الليل من 18 إلى 24 يونيو.

تشهد مدينة مورمانسك الروسية (عدد سكانها 270 ألف نسمة)، وهي أكبر مدينة في العالم شمال الدائرة القطبية الشمالية، ظاهرة شمس منتصف الليل من 22 مايو إلى 22 يوليو (62 يومًا).

يقع ربع أراضي فنلندا شمال الدائرة القطبية الشمالية، وفي أقصى نقطة شمالية في البلاد، لا تغيب الشمس على الإطلاق لمدة 72 يومًا خلال فصل الصيف. ^{[ 1 ]}

في سفالبارد، النرويج ، أقصى منطقة مأهولة بالسكان في شمال أوروبا، لا تغيب الشمس من حوالي 19 أبريل إلى 23 أغسطس. أما في البر الرئيسي للنرويج، فتشهد مدنٌ تقع شمال الدائرة القطبية الشمالية ، مثل ترومسو، ظاهرة شمس منتصف الليل من أواخر مايو إلى منتصف يوليو، وتجذب هذه الظاهرة زوار الصيف الباحثين عن أنشطة خارجية تحت شمس لا تغيب. ^{[ 2 ]} وتُعدّ القطبين من أكثر المناطق تميزًا، حيث يمكن رؤية الشمس باستمرار لنصف العام. يشهد القطب الشمالي شمس منتصف الليل لمدة ستة أشهر تقريبًا، من حوالي 18 مارس إلى 24 سبتمبر. ^{[ 3 ]} أما القطب الجنوبي في القارة القطبية الجنوبية، فيشهدها أيضًا من حوالي 20 سبتمبر إلى 23 مارس (حوالي ستة أشهر). ^{[ 4 ]}

الليالي البيضاء

المناطق التي تبقى فيها الشمس على ارتفاع أقل من 6 (أو 7 ^{[ 5 ]} ) درجات تحت الأفق - بين خط عرض 60° 34' (أو 59° 34') تقريبًا والدائرة القطبية الشمالية - تشهد شفق منتصف الليل ^{[ 6 ]} بدلًا من شمس منتصف الليل، مما يسمح بممارسة الأنشطة النهارية، كالقراءة، دون الحاجة إلى إضاءة اصطناعية في ليلة صافية. يحدث هذا في كل من الانقلاب الصيفي في نصف الكرة الشمالي والانقلاب الصيفي في نصف الكرة الجنوبي . أما أدنى خط عرض يشهد شمس منتصف الليل دون ساعة ذهبية فهو حوالي 72° 34' شمالًا أو جنوبًا.  

شهر	أدنى خط عرض لتجربة ليلة بيضاء	أدنى خط عرض لمشاهدة شمس منتصف الليل	أعلى خط عرض لتجربة ظلام دامس بنسبة 100%
يناير	59° 50' جنوباً	66 درجة جنوباً	48 درجة و50 دقيقة جنوباً
فبراير	64 درجة و47 دقيقة جنوباً	70 درجة و57 دقيقة جنوباً	53 درجة و47 دقيقة جنوباً
مارس (قبل الاعتدال الربيعي)	74 درجة و26 دقيقة جنوباً	80 درجة و36 دقيقة جنوباً	63 درجة و26 دقيقة جنوباً
مارس (بعد الاعتدال الربيعي)	78 درجة و45 دقيقة شمالاً	84 درجة و55 دقيقة شمالاً	67 درجة و45 دقيقة شمالاً
أبريل	68° 09' شمالاً	74 درجة و19 دقيقة شمالاً	57° 09' شمالاً
يمكن	61° 03' شمالاً	67 درجة و13 دقيقة شمالاً	50 درجة و3 دقائق شمالاً
يونيو	59° 34' شمالاً	65 درجة و44 دقيقة شمالاً	48 درجة و34 دقيقة شمالاً
يوليو	59° 50' شمالاً	66 درجة شمالاً	48 درجة و50 دقيقة شمالاً
أغسطس	64 درجة و47 دقيقة شمالاً	70 درجة و57 دقيقة شمالاً	53° 47' شمالاً
سبتمبر (قبل الاعتدال الربيعي)	74 درجة و26 دقيقة شمالاً	80 درجة و36 دقيقة شمالاً	63 درجة و26 دقيقة شمالاً
سبتمبر (بعد الاعتدال الربيعي)	78 درجة و45 دقيقة جنوباً	84 درجة و55 دقيقة جنوباً	67 درجة و45 دقيقة جنوباً
أكتوبر	68 درجة و19 دقيقة جنوباً	74 درجة و19 دقيقة جنوباً	57º 09' جنوباً
نوفمبر	61° 03' جنوباً	67 درجة و13 دقيقة جنوباً	50 درجة و3 دقائق جنوباً
ديسمبر	59º 34' جنوباً	65 درجة و44 دقيقة جنوباً	48 درجة و34 دقيقة جنوباً

أصبحت الليالي البيضاء رمزًا شائعًا لمدينة سانت بطرسبرغ الروسية ، حيث تُقام فعالياتها في الفترة ما بين 11 يونيو و1 يوليو تقريبًا، ^{[ 5 ]} وتُحتفل بالأيام العشرة الأخيرة من شهر يونيو بفعاليات ثقافية تُعرف باسم مهرجان الليالي البيضاء . وتحمل هذه الظاهرة أهمية مماثلة لمدينة فيربانكس في ألاسكا ، حيث تُقام مسابقة بيسبول سنوية تُعرف باسم "لعبة شمس منتصف الليل" منذ عام 1906 في شفق منتصف ليل 21 يونيو. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

كما تشهد أقصى نقطة شمالية في القارة القطبية الجنوبية ليالي بيضاء بالقرب من الانقلاب الصيفي في نصف الكرة الجنوبي .

نظراً لميل محور الأرض الكبير (23 درجة و26 دقيقة و21.41196 ثانية)، فإن الشمس لا تغرب في الصيف عند خطوط العرض العليا؛ ^{[ 9 ]} بل تبقى مرئية باستمرار ليوم واحد خلال الانقلاب الصيفي عند الدائرة القطبية، ولعدة أسابيع على بُعد 100 كيلومتر (62 ميلاً) فقط من القطب، ولمدة ستة أشهر عند القطب نفسه. وفي خطوط العرض القصوى، يُشار عادةً إلى شمس منتصف الليل باليوم القطبي.  

عند القطبين، تشرق الشمس وتغرب مرة واحدة فقط في السنة عند الاعتدالين . وخلال الأشهر الستة التي تبقى فيها الشمس فوق الأفق، تبدو وكأنها تتحرك باستمرار في دوائر حول الراصد، وترتفع تدريجياً لتصل إلى أعلى نقطة لها في السماء عند الانقلاب الصيفي، قبل أن تبدأ بالانخفاض، لتغرب بعد الاعتدال الخريفي مباشرة.

يشير مصطلح "شمس منتصف الليل" إلى فترات الـ 24 ساعة المتتالية من ضوء الشمس شمال الدائرة القطبية الشمالية وجنوب الدائرة القطبية الجنوبية. تُطلق أحيانًا تسمية "شمس منتصف الليل" على ظواهر أخرى، لكنها ناتجة عن اختلاف المناطق الزمنية وتطبيق التوقيت الصيفي . على سبيل المثال، في فيربانكس، ألاسكا ، الواقعة جنوب الدائرة القطبية الشمالية، تغرب الشمس في تمام الساعة 12:47  صباحًا في الانقلاب الصيفي. يعود ذلك إلى أن فيربانكس تسبق منطقتها الزمنية المثالية بـ 51 دقيقة (ساعة و51 دقيقة في التوقيت الصيفي) (حيث أن معظم الولاية تقع في منطقة زمنية واحدة)، ولأن ألاسكا تطبق التوقيت الصيفي. (تقع فيربانكس عند خط عرض 147.72 درجة غربًا تقريبًا، ما يُعادل UTC-9 ساعة و51 دقيقة، وتكون على UTC-9 في الشتاء). هذا يعني أن ذروة الشمس تحدث في حوالي الساعة 12:51  ظهرًا بدلًا من الساعة 12 ظهرًا. وفي مدينة فيربانكس بولاية ألاسكا أيضاً، يحدث منتصف الليل الشمسي في الساعة 1:51 صباحاً بالتوقيت المحلي.

إذا لزم تحديد لحظة دقيقة لظهور "شمس منتصف الليل" الحقيقية، فلا بد من مراعاة خط طول الراصد ، والتوقيت المدني المحلي ، ومعادلة الزمن . تتزامن لحظة اقتراب الشمس من الأفق مع مرورها شمالًا تمامًا عند موقع الراصد، وهو ما يحدث عادةً عند منتصف الليل تقريبًا. كل درجة طول شرق خط غرينتش تجعل اللحظة الحاسمة تسبق منتصف الليل بأربع دقائق بالضبط كما هو موضح على الساعة، بينما كل ساعة يتقدم فيها التوقيت المدني المحلي عن التوقيت العالمي المنسق (UTC، المعروف أيضًا باسم GMT) تجعل اللحظة تتأخر ساعة. يجب جمع هذين التأثيرين. علاوة على ذلك، يجب إضافة معادلة الزمن (التي تعتمد على التاريخ): القيمة الموجبة في تاريخ معين تعني أن الشمس تتقدم قليلًا عن موقعها المتوسط، لذا يجب طرح هذه القيمة. ^{[ 10 ]}

على سبيل المثال، في رأس الشمال النرويجي عند منتصف ليل 21/22 يونيو، يُشير خط الطول 25.9 درجة شرقًا إلى أن هذه اللحظة تسبق الساعة بـ 103.2 دقيقة؛ لكن التوقيت المحلي، الذي يسبق توقيت غرينتش بساعتين في الصيف، يجعلها تتأخر بـ 120 دقيقة. معادلة الزمن في ذلك التاريخ هي -2.0 دقيقة. لذا، يكون أدنى ارتفاع للشمس بعد منتصف الليل بـ 120 - 103.2 + 2.0 دقيقة: أي في تمام الساعة 00:19 بتوقيت وسط أوروبا الصيفي. في تواريخ أخرى قريبة، يكون الاختلاف الوحيد هو معادلة الزمن، لذا يبقى هذا تقديرًا معقولًا لفترة طويلة. يبقى ارتفاع الشمس ضمن نصف درجة من أدنى مستوى له، والذي يبلغ حوالي 5 درجات، لمدة 45 دقيقة تقريبًا قبل وبعد هذا الوقت.

عندما تدور الأرض حول محورها، تقترب أحيانًا من الشمس. خلال هذه الفترة من دوران الأرض، الممتدة من مايو إلى يوليو، تميل الأرض بزاوية 23.5 درجة فوق محورها في مدارها. هذا يجعل الجزء النرويجي الواقع في القطب الشمالي من الأرض يقترب جدًا من الشمس، وخلال هذه الفترة يزداد طول النهار. يمكن القول إنه يكاد لا يغيب. يحل الليل في هامرفست النرويجية في هذا الوقت من السنة.

يزداد عدد الأيام التي يُحتمل فيها ظهور شمس منتصف الليل كلما اقتربنا من أحد القطبين . ورغم أن الدائرة القطبية تحدد موقعها تقريبًا ، إلا أنه عمليًا يمكن رؤية شمس منتصف الليل على بُعد يصل إلى 90 كيلومترًا (56 ميلًا) خارج الدائرة القطبية، كما هو موضح أدناه، وتعتمد خطوط العرض الدقيقة لأبعد مدى لظهور شمس منتصف الليل على التضاريس وتختلف قليلًا من عام لآخر.  

على الرغم من أن مركز الشمس عند الدائرة القطبية الشمالية، بحسب التعريف ودون انكسار الضوء في الغلاف الجوي، لا يُرى إلا خلال ليلة صيفية واحدة، إلا أن جزءًا من شمس منتصف الليل يُرى عند الدائرة القطبية الشمالية تقريبًا من 12 يونيو/حزيران إلى 1 يوليو/تموز. وتمتد هذه الفترة كلما اتجهنا شمالًا: ففي رأس نوردكين بالنرويج ، أقصى نقطة شمالية في أوروبا القارية ، تستمر شمس منتصف الليل تقريبًا من 14 مايو/أيار إلى 29 يوليو/تموز. وفي أرخبيل سفالبارد الواقع شمالًا، تستمر من 20 أبريل/نيسان إلى 22 أغسطس/آب. ^{[ 11 ]}

القطب الجنوبي والقطب الشمالي

كذلك، فإن فترتي النهار والليل القطبيين غير متساويتين في المنطقتين القطبيتين، لأن الأرض تكون في أقرب نقطة لها من الشمس في أوائل يناير، وفي أبعد نقطة لها في أوائل يوليو. ونتيجة لذلك، يكون النهار القطبي أطول من الليل القطبي في نصف الكرة الشمالي (ففي أوتكياغفيك، ألاسكا ، على سبيل المثال، يستمر النهار القطبي 84 يومًا، بينما يستمر الليل القطبي 68 يومًا فقط)، بينما في نصف الكرة الجنوبي، يكون الوضع معكوسًا ، حيث يكون الليل القطبي أطول من النهار القطبي. عند القطب الشمالي نفسه، يبلغ طول النهار القطبي 186 يومًا، بينما يبلغ طول الليل القطبي 179 يومًا، وعند القطب الجنوبي نفسه، يبلغ طول النهار القطبي 179 يومًا، بينما يبلغ طول الليل القطبي 186 يومًا. ^{[ 12 ]}

يمكن للمراقبين على ارتفاعات أعلى بكثير من مستوى سطح البحر أن يشهدوا فترات طويلة من شمس منتصف الليل نتيجة "انخفاض" الأفق عند النظر إليه من ارتفاع شاهق.

• Lutgens FK, Tarbuck EJ (2007) The Atmosphere ، الطبعة العاشرة، الصفحة 39، PEARSON، Prentice Hall، NJ.

• ما هو سر شمس منتصف الليل في النرويج؟