🌅 Сезонні Ритми — Фотоперіод, Мелатонін та САР

Вона відображає три пов'язані сезонні ефекти денного світла: річний фотоперіод (тривалість дня протягом року), 24-годинний профіль мелатоніну взимку порівняно з літом, а також індекс настрою чи серотоніну, що падає в темні місяці. Ви змінюєте широту, місяць і світлотерапію, щоб побачити, як реагує кожна крива.

Використовується стандартна астрономічна формула. Сонячне схилення наближається як 23,45° помножені на синус сезонного кута, а тривалість дня становить (2·arccos(−tan φ·tan δ))·12/π годин, де φ — широта, а δ — схилення. Коли значення косинуса виходить за допустимий діапазон, модель повертає 24 години (полярний день) або 0 годин (полярна ніч).

Вісь обертання Землі нахилена приблизно на 23,45° відносно орбіти. У півкулі, нахиленій від Сонця, Сонце проходить нижчу, коротшу дугу небом, тож світлових годин менше. Ефект посилюється з широтою, тому на високих широтах зими такі темні.

Широта (0–70°пн.ш.) визначає, наскільки ви на північ, що визначає, наскільки екстремальне сезонне коливання. Поточний місяць обирає дату для маркерів і статистики. Світлотерапія (0–6 люкс·год) додає змодельоване ранкове яскраве світло, яке скорочує ефективний темний період і зменшує мелатонін у моделі.

Мелатонін — гормон, який шишкоподібна залоза виділяє під час темряви, сигналізуючи про настання ночі. Симуляція будує дзвоноподібну криву з центром приблизно о 2 годині ночі, ширина якої масштабується з тривалістю темряви (24 години мінус тривалість дня). Довші ночі дають ширше й довше вікно мелатоніну, а світлотерапія скорочує це вікно.

САР — це рецидивна депресія, пов'язана з темними місяцями, що пов'язана з порушеною циркадною синхронізацією і зниженою активністю серотоніну. Режим «САР» виводить індекс настрою від 0 до 100 на основі тривалості дня, малюючи червону порогову лінію; коли змодельований настрій опускається нижче неї, затінена область позначає зимовий період підвищеного ризику, який посилюється з широтою.

У симуляції світлотерапія скорочує ефективну тривалість темряви й піднімає індекс настрою, повертаючи зимову криву вище порогу САР. У клінічній практиці сидіння біля світлового боксу яскравістю 10 000 люкс близько 30 хвилин щоранку зсуває циркадний час і пригнічує денний мелатонін, що часто полегшує сезонні симптоми.

Крива фотоперіоду справді точна для центру сонячного диска і відповідає опублікованим таблицям сходу-заходу сонця з точністю до хвилин. Вона не враховує невеликих поправок на атмосферну рефракцію чи кутовий радіус Сонця та припускає кругову орбіту, тож реальні сутінки роблять корисне денне світло дещо довшим, ніж показано.

Ці чотири точки визначають сонячний рік. Рівнодення близько 20 березня і 22 вересня дають приблизно 12-годинний день скрізь, а сонцестояння близько 21 червня і 21 грудня позначають найдовший і найкоротший день. Маркери дозволяють побачити, наскільки різко змінюється фотоперіод між ними на обраній широті.

Це допомагає в лікуванні сезонної депресії світлотерапією, керуванні джетлагом і позмінною роботою, проєктуванні освітлення в школах та на робочих місцях, а також у сільськогосподарських і тваринницьких практиках, що залежать від фотоперіоду. Хронобіологи також використовують ці залежності, щоб вивчати, як види узгоджують розмноження, міграцію та сплячку зі зміною сезонів.