اعتماد ارتفاع الشمس على خط العرض الجغرافي. ارتفاع الشمس فوق الأفق: التغيير والقياس. شروق الشمس في ديسمبر
الحركة السنوية الواضحة للشمس
بسبب الثورة السنوية للأرض حول الشمس في الاتجاه من الغرب إلى الشرق ، يبدو لنا أن الشمس تتحرك بين النجوم من الغرب إلى الشرق في دائرة كبيرة الكرة السماوية، من اتصل مسير الشمس، بمدة عام واحد . يميل مستوى مسير الشمس (مستوى مدار الأرض) إلى مستوى خط الاستواء السماوي (وكذلك خط الاستواء الأرضي) بزاوية. هذا الركن يسمى ميل مسير الشمس.
يتم تحديد موقع مسير الشمس على الكرة السماوية ، أي إحداثيات ونقاط خط الاستواء وميله إلى خط الاستواء السماوي من الملاحظات اليومية للشمس. عن طريق قياس ذروة المسافة (أو الارتفاع) للشمس في وقت ذروتها العليا على نفس خط العرض الجغرافي ،
 ,
| (6.1) |
| , | (6.2) |
يمكن إثبات أن انحراف الشمس خلال العام يختلف من إلى. في هذه الحالة ، يختلف الصعود الصحيح للشمس خلال العام من إلى أو من إلى.
دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في التغيير في إحداثيات الشمس.
في هذه النقطة الاعتدال الربيعي ^ التي تمر بها الشمس سنويًا في 21 مارس ، جرح الصعود الصحيح وانحراف الشمس إلى الصفر. ثم كل يوم يزداد الصعود الصحيح وانحراف الشمس.
في هذه النقطة الانقلاب الصيفي أ- في دخول الشمس يوم 22 يونيو ، صعودها الأيمن هو 6 ح، ويصل الانحراف إلى قيمته القصوى +. بعد ذلك ، يتناقص انحراف الشمس ، بينما يستمر الصعود الأيمن في الازدياد.
عندما تصل الشمس في 23 سبتمبر إلى نقطة الاعتدال الخريفد ، يصبح صعوده الصحيح ، ويصبح انحرافه صفراً مرة أخرى.
علاوة على ذلك ، الصعود الصحيح ، مستمر في الزيادة ، عند هذه النقطة الانقلاب الشتوي g ، حيث تسقط الشمس في 22 ديسمبر ، تصبح متساوية ، ويصل الانحراف لها الحد الأدنى للقيمة-. بعد ذلك يزداد الانحراف ، وبعد ثلاثة أشهر تعود الشمس إلى الاعتدال الربيعي.
ضع في اعتبارك التغيير في موضع الشمس في السماء خلال العام للمراقبين الموجودين في أماكن مختلفةعلى سطح الأرض.
القطب الشمالي للأرضفي يوم الاعتدال الربيعي (21.03) تصنع الشمس دائرة في الأفق. (تذكر أنه في القطب الشمالي للأرض لا توجد ظواهر شروق الشمس وغروبها ، أي أن أي ضوء يتحرك موازيًا للأفق دون عبوره). يمثل هذا بداية اليوم القطبي في القطب الشمالي. في اليوم التالي ، بعد أن تشرق الشمس قليلاً على مسير الشمس ، ستصف دائرة موازية للأفق ، على ارتفاع أعلى قليلاً. كل يوم سوف يرتفع أعلى وأعلى. ستصل الشمس إلى أقصى ارتفاع لها في يوم الانقلاب الصيفي (22.06) -. بعد ذلك ، سيبدأ انخفاض بطيء في الارتفاع. في يوم الاعتدال الخريفي (23.09) ، ستكون الشمس مرة أخرى عند خط الاستواء السماوي ، والذي يتزامن مع الأفق عند القطب الشمالي. بعد أن أقامت دائرة وداع على طول الأفق في هذا اليوم ، تنزل الشمس تحت الأفق (تحت خط الاستواء السماوي) لمدة نصف عام. لقد انتهى اليوم القطبي الذي استمر نصف عام. تبدأ الليلة القطبية.
لمراقب موجود على دائرة القطب الشمالي أكبر ارتفاعتصل الشمس ظهر يوم الانقلاب الصيفي -. ارتفاع الشمس في منتصف الليل في هذا اليوم هو 0 درجة ، مما يعني أن الشمس لا تغرب في ذلك اليوم. تسمى هذه الظاهرة يوم قطبي.
في يوم الانقلاب الشتوي ، يكون ارتفاعه في منتصف النهار في حده الأدنى - أي أن الشمس لا تشرق. تسمى ليلة قطبية. خط عرض الدائرة القطبية الشمالية هو الأصغر في نصف الكرة الشمالي للأرض ، حيث تُلاحظ ظواهر النهار والليل القطبيين.
لمراقب موجود على المدار الشماليتشرق الشمس وتغرب كل يوم. تصل الشمس إلى أقصى ارتفاع لها في منتصف النهار فوق الأفق في يوم الانقلاب الصيفي - في هذا اليوم تتجاوز نقطة الذروة (). مدار الشمال هو أقصى موازٍ للشمال حيث تكون الشمس في أوجها. الحد الأدنى لارتفاع الظهيرة يحدث في الانقلاب الشتوي.
لمراقب موجود على خط الاستواء، كل النجوم تأتي وترتفع. في الوقت نفسه ، يقضي أي نجم لامع ، بما في ذلك الشمس ، 12 ساعة بالضبط فوق الأفق و 12 ساعة أسفل الأفق. هذا يعني أن طول اليوم يساوي دائمًا طول الليل - 12 ساعة لكل منهما. مرتين في السنة - في أيام الاعتدال - يصبح ارتفاع منتصف النهار للشمس 90 درجة ، أي أنها تمر عبر نقطة الذروة.
لمراقب موجود على خط عرض ستيرليتاماك ،أي ، في المنطقة المعتدلة ، الشمس لا تصل إلى ذروتها أبدًا. يصل إلى أعلى ارتفاع له ظهر يوم 22 يونيو ، في يوم الانقلاب الصيفي ، -. في يوم الانقلاب الشتوي ، 22 ديسمبر ، يكون ارتفاعه ضئيلًا -.
لذلك ، دعونا نصوغ العلامات الفلكية التالية للمناطق الحرارية:
1. في المناطق الباردة (من الدوائر القطبية إلى أقطاب الأرض) ، يمكن أن تكون الشمس غير متغيرة وغير صاعدة. يمكن أن يستمر النهار القطبي والليل القطبي من 24 ساعة (في الدوائر القطبية الشمالية والجنوبية) إلى ستة أشهر (في القطبين الشمالي والجنوبي للأرض).
2 بوصة أحزمة معتدلة x (من المناطق الاستوائية الشمالية والجنوبية إلى الدوائر القطبية الشمالية والجنوبية) تشرق الشمس وتغرب كل يوم ، ولكن لا تصل أبدًا إلى ذروتها. في الصيف يكون النهار أطول من الليل ، وفي الشتاء يكون العكس.
3. في المنطقة الساخنة (من المدار الشمالي إلى المدار الجنوبي) تشرق الشمس وتغرب دائمًا. عند الذروة ، تظهر الشمس مرة واحدة - في المناطق الاستوائية الشمالية والجنوبية ، حتى مرتين - عند خطوط العرض الأخرى للحزام.
إن التغيير المنتظم في المواسم على الأرض هو نتيجة لثلاثة أسباب: الثورة السنوية للأرض حول الشمس ، وميل محور الأرض إلى مستوى مدار الأرض (مستوى مسير الشمس) والحفاظ على محور الأرض للأرض. اتجاهه في الفضاء على مدى فترات طويلة من الزمن. بسبب العمل المشترك لهذه الأسباب الثلاثة ، تحدث الحركة السنوية الواضحة للشمس على طول مسير الشمس يميل إلى خط الاستواء السماوي ، وبالتالي فإن موقع المسار اليومي للشمس فوق الأفق أماكن متعددةيتغير سطح الأرض على مدار العام ، وبالتالي تتغير ظروف الإضاءة والتسخين بفعل الشمس.
التسخين غير المتكافئ بواسطة الشمس لمناطق سطح الأرض ذات خطوط العرض الجغرافية المختلفة (أو هذه المناطق نفسها في وقت مختلفسنوات) يمكن تحديدها بسهولة عن طريق الحساب البسيط. دعونا نشير بمقدار الحرارة المنقولة إلى وحدة مساحة من سطح الأرض بواسطة أشعة الشمس المتساقطة رأسياً (الشمس في أوجها). بعد ذلك ، على مسافة ذروة مختلفة من الشمس ، ستتلقى نفس وحدة المساحة كمية الحرارة
 | (6.3) |
بالتعويض في هذه الصيغة عن قيم الشمس في الظهيرة الحقيقية في أيام مختلفة من السنة وقسمة المساواة الناتجة على بعضها البعض ، يمكننا إيجاد نسبة كمية الحرارة المتلقاة من الشمس وقت الظهيرة في هذه الأيام من اليوم. عام.
مهام:
1. احسب ميل مسير الشمس وحدد إحداثيات خط الاستواء ومسار الشمس لنقاطه الرئيسية من مسافة الذروة المقاسة. الشمس في ذروتها في الانقلاب الشتوي:
| № | 22 يونيو | 22 ديسمبر |
| 1) | 29-48ʹ يو | 76〫42ʹ يو |
| № | 22 يونيو | 22 ديسمبر |
| 2) | 19-23ʹ يو | 66〫17ʹ يو |
| 3) | 34〫57ʹ يو | 81〫51ʹ يو |
| 4) | 32〫21ʹ يو | 79〫15ʹ يو |
| 5) | 14-18ʹ يو | 61〫12ʹ يو |
| 6) | 28-12ʹ يو | 75〫06ʹ يو |
| 7) | 17〫51ʹ يو | 64〫45ʹ يو |
| 8) | 26〫44ʹ يو | 73〫38ʹ يو |
2. تحديد ميل المسار السنوي الظاهري للشمس إلى خط الاستواء السماوي على كواكب المريخ والمشتري وأورانوس.
3. تحديد ميل مسير الشمس منذ حوالي 3000 عام ، إذا كان في مكان ما ، وفقًا لملاحظات ذلك العصر ، نصف الكرة الشماليكان ارتفاع الشمس في ظهيرة الأرض في يوم الانقلاب الصيفي + 63-48 درجة ، وفي يوم الانقلاب الشتوي +1600 درجة جنوب الذروة.
4. حسب خرائط أطلس النجوم للأكاديمي أ. ميخائيلوف لتحديد أسماء وحدود الأبراج الأبراجية ، وتحديد تلك التي توجد فيها النقاط الرئيسية لمسير الشمس ، وتحديد متوسط مدة حركة الشمس على خلفية كل كوكبة زودياك.
5. باستخدام خريطة متحركة للسماء المرصعة بالنجوم ، حدد سمت النقاط وأوقات شروق الشمس وغروبها ، بالإضافة إلى المدة التقريبية ليلا ونهارا عند خط العرض الجغرافي لـ Sterlitamak في أيام الاعتدال والانقلاب.
6. احسب لأيام الاعتدال والانقلاب الشتوي في الظهيرة ومرتفعات منتصف الليل للشمس في: 1) موسكو. 2) تفير. 3) قازان 4) أومسك ؛ 5) نوفوسيبيرسك ؛ 6) سمولينسك. 7) كراسنويارسك ؛ 8) فولجوجراد.
7. احسب نسب كميات الحرارة المتلقاة ظهرا من الشمس في أيام الانقلابات من نفس المواقع عند نقطتين على سطح الأرض تقع عند خط العرض: 1) + 60-30 درجة مئوية وفي مايكوب. 2) +70〫00ʹ وفي غروزني ؛ 3) + 66-30ʹ وفي محج قلعة ؛ 4) + 69-30 درجة وفي فلاديفوستوك ؛ 5) +67〫30ʹ وفي محج قلعة ؛ 6) + 67〫00ʹ وفي يوجنو كوريلسك ؛ 7) + 68〫00ʹ وفي يوجنو ساخالينسك ؛ 8) + 69〫00ʹ وفي روستوف أون دون.
قوانين كبلر وتكوينات الكواكب
تحت تأثير جاذبية الشمس ، تدور الكواكب حولها في مدارات بيضاوية مستطيلة قليلاً. تقع الشمس في إحدى بؤر المدار الإهليلجي للكوكب. هذه الحركة تخضع لقوانين كبلر.
قيمة المحور شبه الرئيسي للمدار الإهليلجي للكوكب هي أيضًا متوسط المسافة من الكوكب إلى الشمس. بسبب الانحرافات الطفيفة والميل المداري الصغير الكواكب الرئيسية، من الممكن ، عند حل العديد من المشكلات ، أن نفترض تقريبًا أن هذه المدارات دائرية بنصف قطر وتقع عمليًا في نفس المستوى - في مستوى مسير الشمس (مستوى مدار الأرض).
وفقًا لقانون كبلر الثالث ، إذا كانت الفترات النجمية (النجمية) لثورة بعض الكواكب والأرض حول الشمس ، وكانت هي المحاور شبه الرئيسية لمداراتها ،
| . | (7.1) |
هنا يمكن التعبير عن فترات ثورة الكوكب والأرض بأي وحدة ، ولكن يجب أن تكون الأبعاد هي نفسها. بيان مماثل ينطبق أيضًا على نصف المحاور الرئيسية و.
إذا أخذنا سنة استوائية واحدة كوحدة قياس الوقت (- فترة ثورة الأرض حول الشمس) ، و 1 وحدة فلكية() ، إذن يمكن إعادة كتابة قانون كبلر الثالث (7.1) على أنه
أين هي الفترة النجمية لثورة الكوكب حول الشمس ، معبرًا عنها بالأيام الشمسية المتوسطة.
من الواضح ، بالنسبة للأرض ، المتوسط السرعة الزاويةيتم تحديده من خلال الصيغة
إذا أخذنا كوحدة قياس للسرعات الزاوية للكوكب والأرض ، وتم قياس فترات الدوران بالسنوات الاستوائية ، فيمكن كتابة الصيغة (7.5) على النحو التالي
يمكن حساب متوسط السرعة الخطية لكوكب في مدار بواسطة الصيغة
القيمة المتوسطة للسرعة المدارية للأرض معروفة وهي كذلك. بقسمة (7.8) على (7.9) وباستخدام قانون كبلر الثالث (7.2) نجد الاعتماد على
تتوافق علامة "-" داخليأو الكواكب الدنيا (عطارد والزهرة) و "+" - خارجيأو الجزء العلوي (المريخ ، المشتري ، زحل ، أورانوس ، نبتون). في هذه الصيغة ، ويتم التعبير عنها بالسنوات. إذا لزم الأمر ، القيم التي تم العثور عليها ويمكن دائمًا التعبير عنها بالأيام.
يمكن تحديد الموقع النسبي للكواكب بسهولة من خلال إحداثياتها الكروية ذات مركزية الشمس ، والتي تُنشر قيمها لأيام مختلفة من السنة في الكتب السنوية الفلكية ، في جدول يسمى "خطوط طول مركزية الشمس للكواكب".
مركز نظام الإحداثيات هذا (الشكل 7.1) هو مركز الشمس ، والدائرة الرئيسية هي مسير الشمس ، أقطابها تبعد عنها بزاوية 90 درجة.
تسمى الدوائر الكبرى المرسومة من خلال أقطاب مسير الشمس دوائر خط العرض مسير الشمس، وفقا لهم يحسب من مسير الشمس خط العرض مسير الشمس مركزية الشمس، والتي تعتبر موجبة في نصف الكرة الشمالي مسير الشمس وسالبة في نصف الكرة الأرضية الجنوبي من الكرة السماوية. خط طول مسير الشمس الشمسييقاس على طول مسير الشمس من نقطة الاعتدال الربيعي ¡عكس اتجاه عقارب الساعة إلى قاعدة دائرة خط العرض للنجم ولها قيم تتراوح من 0 إلى 360 درجة.
نظرًا للميل الصغير لمدارات الكواكب الكبيرة إلى مستوى مسير الشمس ، فإن هذه المدارات تقع دائمًا بالقرب من مسير الشمس ، وفي التقريب الأول ، يمكن للمرء أن يفكر في خط طول مركزية الشمس ، وتحديد موقع الكوكب بالنسبة للشمس فقط خط طول مسير الشمس مركزه الشمس.
أرز. 7.1 نظام الإحداثيات السماوية الكسوف
ضع في اعتبارك مدارات الأرض وبعض الكواكب الداخلية (الشكل 7.2) باستخدام نظام إحداثيات مسير الشمس مركزية الشمس. الدائرة الرئيسية فيها هي مسير الشمس ، ونقطة الصفر هي الاعتدال الربيعي ^. يتم حساب خط الطول للكوكب الشمسي المركز من اتجاه "الشمس - الاعتدال الربيعي ^" إلى اتجاه "الشمس - الكوكب" عكس اتجاه عقارب الساعة. من أجل التبسيط ، سنعتبر أن مستويات مدارات الأرض والكوكب تتطابق ، والمدارات نفسها تكون دائرية. ثم يتم تحديد موقع الكوكب في المدار من خلال خط طول مركزه الشمسي.
إذا كان مركز نظام إحداثيات مسير الشمس محاذيًا لمركز الأرض ، فسيكون هذا نظام إحداثيات مسير مركزية الأرض. ثم الزاوية بين الاتجاهين "مركز الأرض - الاعتدال الربيعي ^" و "مركز الأرض - الكوكب" تسمى خط طول مركزية الأرض مسير الشمسالكواكب. خط طول مسير الشمس للأرض وخط طول مسير الشمس الأرضي للشمس ، كما يتضح من الشكل. 7.2 مرتبطة بـ:
| . | (7.12) |
سنطالب إعداداتبعض الكواكب ثابتة الترتيب المتبادلالكواكب والأرض والشمس.
ضع في اعتبارك تكوينات الكواكب الداخلية والخارجية بشكل منفصل.
أرز. 7.2 أنظمة هيليو ومركزية الأرض
إحداثيات مسير الشمس
هناك أربعة تكوينات للكواكب الداخلية: اتصال القاع(n.s.) ، أعلى اتصال(ضد.)، أعظم استطالة غربية(n.z.e.) و أكبر استطالة شرقية(غير مصنف).
في الاقتران السفلي (NS) ، يقع الكوكب الداخلي على خط مستقيم يربط بين الشمس والأرض ، بين الشمس والأرض (الشكل 7.3). بالنسبة لمراقب أرضي في هذه اللحظة ، فإن الكوكب الداخلي "يتصل" بالشمس ، أي أنه مرئي على خلفية الشمس. في هذه الحالة ، تكون خطوط طول مركزية الأرض للشمس والكوكب الداخلي متساوية ، أي:.
بالقرب من الارتباط السفلي يتحرك الكوكب في السماء بحركة رجعية بالقرب من الشمس ، ويكون فوق الأفق أثناء النهار ، وبالقرب من الشمس ، ولا يمكن ملاحظته من خلال النظر إلى أي شيء على سطحه. من النادر جدًا رؤية ظاهرة فلكية فريدة - مرور كوكب داخلي (عطارد أو كوكب الزهرة) عبر القرص الشمسي.
أرز. 7.3. تكوينات الكواكب الداخلية
نظرًا لأن السرعة الزاوية للكوكب الداخلي أكبر من السرعة الزاوية للأرض ، فبعد مرور بعض الوقت سيتحول الكوكب إلى موضع يختلف فيه الاتجاهان "كوكب-شمس" و "كوكب-أرض" (الشكل 7.3). بالنسبة لمراقب أرضي ، يتم إزالة الكوكب في نفس الوقت من القرص الشمسي بأقصى زاوية ، أو يقولون إن الكوكب في هذه اللحظة في أقصى استطالة له (المسافة من الشمس). هناك نوعان من أكبر استطالات للكوكب الداخلي - الغربي(n.z.e.) و الشرقية(غير مصنف). في أقصى استطالة غربية () ويبتعد الكوكب عن الأفق ويرتفع قبل الشمس. هذا يعني أنه يمكن ملاحظته في الصباح ، قبل شروق الشمس ، في الجانب الشرقي من السماء. تسمى رؤية الصباحالكواكب.
بعد اجتياز أكبر استطالة غربية ، يبدأ قرص الكوكب في الاقتراب من قرص الشمس في الكرة السماوية حتى يختفي الكوكب خلف قرص الشمس. يسمى هذا التكوين ، عندما تكون الأرض والشمس والكوكب على خط مستقيم واحد ويكون الكوكب خلف الشمس أعلى اتصال(مقابل) الكواكب. من المستحيل إجراء ملاحظات للكوكب الداخلي في هذه اللحظة.
بعد الاقتران العلوي ، تبدأ المسافة الزاوية بين الكوكب والشمس في النمو ، لتصل إلى أقصى قيمتها عند أكبر استطالة شرقية (EE). في الوقت نفسه ، يكون خط الطول للكوكب الشمسي المركز أكبر من خط الشمس (وخط طول مركزية الأرض ، على العكس من ذلك ، أقل ، أي). الكوكب في هذا التكوين يشرق ويغرب متأخرًا عن الشمس ، مما يجعل من الممكن مراقبته في المساء بعد غروب الشمس ( رؤية المساء).
بسبب الإهليلجية لمدارات الكواكب والأرض ، فإن الزاوية بين الاتجاهات إلى الشمس والكوكب في أكبر استطالة ليست ثابتة ، ولكنها تختلف ضمن حدود معينة ، بالنسبة لعطارد - من إلى ، بالنسبة للزهرة - من ل.
أكبر استطالات هي اللحظات الأكثر ملاءمة لمراقبة الكواكب الداخلية. ولكن نظرًا لأنه حتى في هذه التكوينات لا يتحرك عطارد والزهرة بعيدًا عن الشمس في الكرة السماوية ، فلا يمكن ملاحظتهما طوال الليل. مدة الرؤية في المساء (والصباح) لكوكب الزهرة لا تتجاوز 4 ساعات ، ولعطارد - لا تزيد عن 1.5 ساعة. يمكننا أن نقول أن عطارد دائمًا "يغمر" أشعة الشمس - يجب ملاحظته إما مباشرة قبل شروق الشمس ، أو بعد غروب الشمس مباشرة ، في سماء لامعة. يتباين التألق الظاهري (القدر) لعطارد بمرور الوقت في النطاق من إلى. الحجم الظاهري للزهرة يختلف من إلى. كوكب الزهرة هو ألمع جسم في السماء بعد الشمس والقمر.
تميز الكواكب الخارجية أيضًا أربعة تكوينات (الشكل 7.4): مجمع(من.)، مواجهة(ص) ، الشرقيةو التربيع الغربي(z.kv. و v.kv.).
أرز. 7.4. تكوينات الكوكب الخارجي
في تكوين الاقتران ، يقع الكوكب الخارجي على الخط الذي يربط بين الشمس والأرض ، خلف الشمس. في هذه المرحلة ، لا يمكنك مشاهدته.
نظرًا لأن السرعة الزاوية للكوكب الخارجي أقل من سرعة الأرض ، فإن الحركة النسبية الإضافية للكوكب على الكرة السماوية ستكون متخلفة. في الوقت نفسه ، سوف يتحول تدريجياً إلى غرب الشمس. عندما تصل المسافة الزاويّة للكوكب الخارجي عن الشمس ، فسوف يقع في ترتيب "التربيع الغربي". في هذه الحالة ، سيكون الكوكب مرئيًا في الجانب الشرقي من السماء طوال النصف الثاني من الليل بأكمله حتى شروق الشمس.
في تكوين "المعارضة" ، الذي يُطلق عليه أحيانًا اسم "المعارضة" ، يتم فصل الكوكب في السماء عن الشمس بواسطة ، إذن
يمكن ملاحظة كوكب يقع في التربيع الشرقي من المساء حتى منتصف الليل.
إن أفضل الظروف لرصد الكواكب الخارجية هي خلال حقبة معارضتهم. في هذا الوقت ، يكون الكوكب متاحًا للمراقبة طوال الليل. في الوقت نفسه ، يكون أقرب ما يكون إلى الأرض وله أكبر قطر زاوي وأقصى سطوع. بالنسبة للمراقبين ، من المهم أن تصل جميع الكواكب العلوية إلى أعلى ارتفاع لها فوق الأفق خلال المعارضات الشتوية ، عندما تتحرك عبر السماء في نفس الأبراج حيث تكون الشمس في الصيف. مواجهات الصيف مستمرة خطوط العرض الشماليةتحدث في مستوى منخفض في الأفق ، مما قد يجعل الملاحظات صعبة للغاية.
عند حساب تاريخ تكوين معين للكوكب ، يتم تصوير موقعه بالنسبة للشمس على رسم ، يتم أخذ مستواه كمستوى مسير الشمس. الاتجاه إلى الاعتدال الربيعي ^ يتم اختياره بشكل تعسفي. إذا تم تحديد يوم من السنة يكون فيه خط الطول لمسير الشمس للأرض قيمة معينة ، فيجب أولاً ملاحظة موقع الأرض على الرسم.
من السهل جدًا العثور على القيمة التقريبية لخط طول مسير الشمس للأرض من تاريخ الرصد. من السهل أن نرى (الشكل 7.5) ، على سبيل المثال ، في 21 مارس ، بالنظر من الأرض نحو الشمس ، ننظر إلى نقطة الاعتدال الربيعي ^ ، أي أن اتجاه "الشمس - الاعتدال الربيعي" يختلف عن اتجاه "الشمس - الأرض" من قبل ، مما يعني أن خط طول مسير الشمس للأرض هو. بالنظر إلى الشمس في يوم الاعتدال الخريفي (23 سبتمبر) ، نراها في اتجاه نقطة الاعتدال الخريفي (في الرسم يكون عكسًا تمامًا للنقطة ^). في هذه الحالة ، يكون خط طول مسير الشمس للأرض. من التين. 7.5 يمكن ملاحظة أنه في يوم الانقلاب الشتوي (22 ديسمبر) يكون خط طول مسير الشمس للأرض ، وفي يوم الانقلاب الصيفي (22 يونيو) -.
أرز. 7.5 خطوط طول مركزية الشمس للأرض
في أيام مختلفةمن السنة
نظرًا لأن خط عرض المنطقة لا يتغير ، فإنه يتبع التغيرات في ارتفاع الشمس أن يتغير انحرافها. خط عرض المنطقة تقريبي بالنسبة إلى معين مكانيمكن تحديدها بواسطة الخريطة الجغرافية(لـ Rostov 47 ° 13 ") ، ثم بقياس الارتفاع h يمكن أن نجد أنه في الصيف تكون أقصى مسافة من خط الاستواء السماوي + 23.5 ° ، وفي وقت الشتاءيساوي -23.5 درجة. يمكن أيضًا إثبات أن الشمس عند خط الاستواء السماوي في 21 مارس و 23 سبتمبر (أيام الاعتدال) ، في هذه الأيام يكون ميل الشمس 0 درجة.
على سبيل المثال ، تحتاج إلى تحديد الحد الأقصى و أدنى ارتفاعشروق الشمس فوق الأفق لمدينة كييف. خط عرض كييف: 50 درجة 24 "
H = 90 درجة - 50.2 درجة + 23.5 درجة = 63.3 درجة (أثناء الانقلاب الصيفي) ؛
H = 90 درجة - 50.2 درجة - 23.5 درجة = 16.3 درجة (أثناء الانقلاب الشتوي).
خلال الربيع و الاعتدال الخريفيارتفاع الشمس في الظهيرة يساوي المكمل خط العرض الجغرافيأماكن تصل إلى 90 درجة ، وأثناء الانقلاب الشتوي والصيفي يكون أقل أو أكثر من الاعتدال بزاوية تساوي ميل مسير الشمس إلى خط الاستواء.
في أيام الاعتدال ، يتم تحديد ارتفاع شمس منتصف النهار (φ0) فوق الأفق لخطوط عرض مختلفة (φ1) بالصيغة:
φ0 = 90 درجة - -1
إحداثيات دونيتسك: 48 ° 00′32 ″ ثانية. ش. 37 ° 48′15 بوصة. د.
في دونيتسك في 21 مارس و 23 سبتمبر ظهرًا ، تكون الشمس في أوجها:
φ0 = 90 درجة - 48 درجة = 42 درجة
في الصيف ، عندما تكون الشمس فوق مدار كل نصف كروي ، يزداد ارتفاعها عند الظهيرة بمقدار 23 درجة 27 "، أي
φ0 = 90 درجة - φ1 + 23 درجة 27 "
φ0 = 90 درجة - 48 درجة + 23 درجة 27 "= 65 درجة 27"
في دونيتسك في 21 يونيو ، يبلغ ارتفاع الشمس 65 درجة و 27 بوصة
في الشتاء ، عندما تتحرك الشمس إلى نصف الكرة المعاكس ، يتناقص ارتفاعها وفقًا لذلك ويصل إلى الحد الأدنى في أيام الانقلاب الشمسي ، حيث يجب تقليلها بمقدار 23 درجة 27 "، أي
φ0 = 90 درجة - φ1- 23 درجة 27 "
φ0 = 90 درجة - 48 درجة - 23 درجة 27 "= 18 درجة 33"
المشكلة 31
Z - نقطة ذروة * - بولاريس
الزاوية التي يظهر عندها نجم الشمال لمنطقة الأفق
الزاوية بين السمت ونجم الشمال.
في أيام الاعتدال ، يتم تحديد ارتفاع شمس منتصف النهار فوق الأفق لخطوط عرض مختلفة بواسطة الصيغة:
لذلك ، على سبيل المثال ، في كييف في 21 مارس و 23 سبتمبر عند الظهر تكون الشمس على ارتفاع: 
في الصيف ، عندما تكون الشمس فوق مدار كل نصف كروي ، يزداد ارتفاعها عند الظهيرة بمقدار 23 درجة 27 "، أي 
وهكذا ، بالنسبة لمدينة كييف في 21 يونيو ، يبلغ ارتفاع الشمس 61 درجة و 27 ". 
لذا ، بالنسبة إلى كييف يوم 22 ديسمبر ، الشمس في ذروة
مشكلة 33
من السفينة في 20 فبراير ، تم قياس ارتفاع الشمس فوق الأفق. كانت 50 درجة. كانت الشمس في الجنوب. في أي خط عرض جغرافي تقع السفينة ، إذا كانت الشمس في ذروتها في ذلك اليوم عند خط عرض 1105 "جنوبًا؟
إجابه:
كانت السفينة عند 28 ° 55 بوصة شمالاً.
مشكلة 32
تقع سانت بطرسبرغ وكييف تقريبًا على نفس خط الزوال. في 22 يونيو ، ظهرًا ، ارتفعت الشمس في سانت بطرسبرغ فوق الأفق بمقدار 53 درجة 30 ، وفي كييف في تلك اللحظة - 61.5 درجة. ما هي المسافة بين المدن بالدرجات والكيلومترات؟ 
إجابه:
تبلغ المسافة بين كييف وسانت بطرسبيرغ 8 درجات ، و 890.4 كيلومترًا بالكيلومترات.
مشكلة 34
في نصف الكرة الشمالي ، حيث يوجد سائحون ، تكون الشمس عند الظهيرة فوق الأفق بزاوية 53030 ". وفي نفس اليوم ، تكون شمس الظهيرة في أوجها عند خط عرض 12 درجة 20" شمالاً. في أي درجة من خط العرض يتواجد السائحون؟ 
إجابه:
يقع السياح في 48 درجة 50 "شمال غرب.
- ارتفاع القطب يساوي دائمًا خط عرض مكان المراقبة (هذا لنصف الكرة الشمالي) = وفي أي وقت من اليوم!
© 2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف ، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2017-10-25
تعتمد الحياة على كوكبنا على الكمية ضوء الشمسوالدفء. إنه لأمر فظيع أن نتخيل ، ولو للحظة ، ما الذي كان سيحدث لو لم يكن هناك مثل هذا النجم في السماء مثل الشمس. كل نصل من العشب ، كل ورقة ، كل زهرة تحتاج إلى الدفء والضوء ، مثل الناس في الهواء.
زاوية سقوط أشعة الشمس تساوي ارتفاع الشمس فوق الأفق
كمية ضوء الشمس والحرارة التي تدخل سطح الأرض، يتناسب طرديا مع زاوية سقوط الأشعة. يمكن أن تسقط أشعة الشمس على الأرض بزاوية من 0 إلى 90 درجة. تختلف الزاوية التي تضرب بها الأشعة الأرض ، لأن كوكبنا يتخذ شكل كرة. كلما كان حجمها أكبر ، كانت أخف وزنا وأكثر دفئا.
وبالتالي ، إذا كانت الحزمة بزاوية 0 درجة ، فإنها تنزلق فقط على طول سطح الأرض دون تسخينها. تحدث زاوية الوقوع هذه في القطبين الشمالي والجنوبي ، خلف الدائرة القطبية الشمالية. زاوية مستقيمة أشعة الشمستقع على خط الاستواء وعلى السطح بين الجنوب و
إذا كانت زاوية أشعة الشمس على الأرض صحيحة فهذا يدل على ذلك
وهكذا فإن الأشعة على سطح الأرض وارتفاع الشمس فوق الأفق متساويان. يعتمدون على خط العرض الجغرافي. كلما اقتربنا من خط عرض الصفر ، كلما اقتربت زاوية سقوط الأشعة من 90 درجة ، كلما ارتفعت الشمس فوق الأفق ، زادت دفئها وإشراقها.
كيف تغير الشمس ارتفاعها فوق الأفق؟
ارتفاع الشمس فوق الأفق ليس قيمة ثابتة. على العكس من ذلك ، فهو يتغير دائمًا. والسبب في ذلك يكمن في الحركة المستمرة لكوكب الأرض حول نجم الشمس ، وكذلك دوران كوكب الأرض حول محوره. نتيجة لذلك ، يتبع النهار الليل ، والمواسم بعضها البعض.
تتلقى المنطقة الواقعة بين المناطق الاستوائية أكبر قدر من الحرارة والضوء ، هنا ليلًا ونهارًا متساويان تقريبًا في المدة ، وتكون الشمس في أوجها مرتين في السنة.
يتلقى السطح خارج الدائرة القطبية الشمالية حرارة وضوءًا أقل ، وهناك مفاهيم مثل الليل ، والتي تستمر حوالي ستة أشهر.
اعتدال الخريف والربيع
4 رئيسي التواريخ الفلكيةالذي يحدد ارتفاع الشمس فوق الأفق. 23 سبتمبر و 21 مارس هما اعتدال الخريف والربيع. وهذا يعني أن ارتفاع الشمس فوق الأفق في شهري سبتمبر ومارس هذه الأيام يبلغ 90 درجة.
الجنوب تضيئها الشمس بالتساوي ، وخط طول الليل يساوي خط طول النهار. عندما يأتي الخريف الفلكي في نصف الكرة الشمالي ، ثم في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية ، على العكس من ذلك ، الربيع. يمكن قول الشيء نفسه عن الشتاء والصيف. إذا كان الشتاء في نصف الكرة الجنوبي ، فهو الصيف في نصف الكرة الشمالي.
الانقلابات الصيفية والشتوية
22 يونيو و 22 ديسمبر هما أيام الصيف ، و 22 ديسمبر هو أقصر نهار وأطول ليلة في نصف الكرة الشمالي ، وتكون شمس الشتاء في أدنى ارتفاع لها فوق الأفق طوال العام.
فوق خط عرض 66.5 درجة ، تكون الشمس تحت الأفق ولا تشرق. تسمى هذه الظاهرة ، عندما لا تشرق شمس الشتاء في الأفق ، بالليل القطبي. أقصر ليلة تحدث عند خط عرض 67 درجة وتستمر ليومين فقط ، وأطول ليلة تحدث عند القطبين وتستمر 6 أشهر!
كانون الأول (ديسمبر) هو شهر السنة التي يكون فيها النصف الشمالي من الكرة الأرضية هو الأكثر ليالي طويلة. الرجال في وسط روسيااستيقظ للعمل في الظلام وعد ليلًا أيضًا. هذا شهر صعب بالنسبة للكثيرين حيث أن قلة ضوء الشمس تؤثر سلبًا على الجسدية و روح معنويةمن الناس. من العامة. لهذا السبب ، يمكن أن يتطور الاكتئاب.
في موسكو عام 2016 ، سيكون شروق الشمس في الأول من كانون الأول (ديسمبر) الساعة 08.33. في هذه الحالة سيكون طول اليوم 7 ساعات و 29 دقيقة. ما وراء الأفق سيكون مبكرًا جدًا عند 16.03. ستكون الليل 16 ساعة و 31 دقيقة. وهكذا ، اتضح أن خط طول الليل أكبر بمرتين من خط طول النهار!
الانقلاب الشتوي هذا العام هو الحادي والعشرون من كانون الأول (ديسمبر). أقصر يوم سيستمر 7 ساعات بالضبط. ثم يستمر الوضع نفسه لمدة يومين. وبالفعل اعتبارًا من 24 ديسمبر ، سيذهب اليوم إلى الربح ببطء ولكن بثبات.
في المتوسط ، ستتم إضافة دقيقة واحدة من ضوء النهار يوميًا. في نهاية الشهر ، سيكون شروق الشمس في ديسمبر في تمام الساعة 9 صباحًا ، أي بعد 27 دقيقة من 1 ديسمبر.
22 يونيو هو الانقلاب الصيفي. كل شيء يحدث عكس ذلك تمامًا. على مدار العام ، يكون في هذا التاريخ أطول يوم في المدة وأقصر ليلة. هذا من أجل نصف الكرة الشمالي.
في الجنوب العكس. هذا اليوم مرتبط بالاهتمام ظاهرة طبيعية. ما وراء الدائرة القطبية الشمالية يأتي اليوم القطبي ، والشمس لا تغرب تحت الأفق في القطب الشمالي لمدة 6 أشهر. تبدأ الليالي البيضاء الغامضة في سان بطرسبرج في يونيو. يستمرون من منتصف يونيو تقريبًا لمدة أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع.
كل هذه التواريخ الفلكية الأربعة يمكن أن تتغير من يوم إلى يومين ، منذ ذلك الحين سنة شمسيةلا يتطابق دائما تقويم سنوي. كما تحدث التعويضات في السنوات الكبيسة.
ارتفاع الشمس فوق الأفق والظروف المناخية
تعتبر الشمس من أهم العوامل المكونة للمناخ. اعتمادًا على كيفية تغير ارتفاع الشمس فوق الأفق فوق منطقة معينة من سطح الأرض ، الظروف المناخيةوالمواسم.
على سبيل المثال ، في أقصى الشمالتسقط أشعة الشمس بزاوية صغيرة جدًا وتنزلق فقط على طول سطح الأرض دون تسخينها على الإطلاق. في ظل ظروف هذا العامل ، يكون المناخ هنا شديدًا للغاية ، فهناك التربة الصقيعية والشتاء البارد والرياح المتجمدة والثلوج.
كلما ارتفعت الشمس فوق الأفق ، زاد دفء المناخ. على سبيل المثال ، عند خط الاستواء يكون الجو حارًا واستوائيًا بشكل غير عادي. كما أن التقلبات الموسمية غير محسوسة عمليًا في منطقة خط الاستواء ، فهناك صيف أبدي في هذه المناطق.
قياس ارتفاع الشمس فوق الأفق
كما يقولون ، كل شيء عبقري بسيط. حتى هنا. جهاز قياس ارتفاع الشمس فوق الأفق بسيط للغاية. إنه سطح أفقي بقطب في منتصف طوله متر واحد. في يوم مشمس ظهرًا ، يلقي العمود بأقصر ظل. بمساعدة هذا الظل الأقصر ، يتم إجراء الحسابات والقياسات. من الضروري قياس الزاوية بين نهاية الظل والجزء الذي يربط نهاية القطب بنهاية الظل. ستكون قيمة الزاوية هذه هي زاوية الشمس فوق الأفق. هذا الجهاز يسمى عقرب.
العقرب هو أداة فلكية قديمة. وهناك أجهزة أخرى لقياس ارتفاع الشمس فوق الأفق ، مثل السدس ، والربع ، والإسطرلاب.
أ) لمراقب في القطب الشمالي للأرض ( ي = + 90 درجة) غير مضبوطة هي تلك التي فيها د--أنا؟؟ 0 ، وغير تصاعدي هي تلك التي د--< 0.
الجدول 1. ارتفاع شمس الظهيرة عند خطوط عرض مختلفة
يحدث الانحدار الإيجابي للشمس من 21 مارس إلى 23 سبتمبر ، وسلبيًا - من 23 سبتمبر إلى 21 مارس. وبالتالي ، في القطب الشمالي للأرض ، تكون الشمس نجمًا غير مغرب لمدة نصف عام تقريبًا ، ونجم غير صاعد لمدة نصف عام. في حوالي 21 مارس ، تظهر الشمس فوق الأفق هنا (تشرق) ، وبسبب الدوران اليومي للكرة السماوية ، تصف المنحنيات القريبة من دائرة وموازية للأفق تقريبًا ، وترتفع أعلى وأعلى كل يوم. في يوم الانقلاب الصيفي (حوالي 22 يونيو) ، تصل الشمس أقصى ارتفاع حماكس = + 23 درجة 27 " . بعد ذلك ، تبدأ الشمس في الاقتراب من الأفق ، ويقل ارتفاعها تدريجياً ، وبعد يوم الاعتدال الخريفي (بعد 23 سبتمبر) تختفي تحت الأفق (مجموعات). وينتهي النهار الذي دام ستة اشهر ويبدأ الليل الذي يستمر ايضا ستة اشهر. تستمر الشمس في وصف المنحنيات ، الموازية تقريبًا للأفق ، ولكن تحتها ، تغرق إلى الأسفل والأسفل ، في يوم الانقلاب الشتوي (حوالي 22 ديسمبر) ، ستغرق أسفل الأفق إلى ارتفاع حدقيقة = - 23 درجة 27 " ، ثم تبدأ مرة أخرى في الاقتراب من الأفق ، سيزداد ارتفاعها ، وقبل يوم الاعتدال الربيعي ، ستظهر الشمس مرة أخرى فوق الأفق. لمراقب في القطب الجنوبي للأرض ( ي\ u003d - 90 °) تحدث الحركة اليومية للشمس بطريقة مماثلة. هنا فقط تشرق الشمس في 23 سبتمبر ، وتغرب بعد 21 مارس ، وبالتالي عندما يكون الليل في القطب الشمالي للأرض ، يكون نهارًا في الجنوب ، والعكس صحيح.
ب) لمراقب في الدائرة القطبية الشمالية ( ي= + 66 درجة 33 " ) غير مضبوط هي النجوم ذات د- أنا + 23 درجة 27 " ، وغير تصاعدي - مع د < - 23° 27". وبالتالي ، في الدائرة القطبية الشمالية ، لا تغرب الشمس في يوم الانقلاب الصيفي (في منتصف الليل ، يلمس مركز الشمس الأفق عند نقطة الشمال فقط. ن) ولا يرتفع في يوم الانقلاب الشتوي (عند الظهر ، سوف يلمس مركز القرص الشمسي الأفق عند النقطة الجنوبية فقط س،ثم ينزل تحت الأفق مرة أخرى). في أيام أخرى من السنة ، تشرق الشمس وتغرب عند خط العرض هذا. في الوقت نفسه ، يصل إلى أقصى ارتفاع له ظهر يوم الانقلاب الصيفي ( ح max = + 46 ° 54 ") ، وفي يوم الانقلاب الشتوي يكون ارتفاع منتصف النهار في حده الأدنى ( حدقيقة = 0 درجة). في الدائرة القطبية الجنوبية ( ي= - 66 ° 33 ") لا تغرب الشمس عند الانقلاب الشتوي ولا تشرق في الانقلاب الصيفي.
الدوائر القطبية الشمالية والجنوبية هي الحدود النظرية لتلك خطوط العرض الجغرافية حيث الأيام والليالي القطبية(أيام وليالي تستمر أكثر من 24 ساعة).
في الأماكن الواقعة خارج الدوائر القطبية ، تكون الشمس ناصعة غير مغرب أو غير صاعدة ، وكلما طالت المدة ، كلما اقترب المكان من القطبين الجغرافيين. كلما اقتربنا من القطبين ، تزداد مدة النهار والليل القطبيين.
ج) لمراقب على مدار الشمال ( ي- = + 23 درجة 27 بوصة) الشمس هي دائما لامعة ومشرقة. في يوم الانقلاب الصيفي ، يصل إلى أقصى ارتفاع له عند الظهر. حماكس = + 90 درجة ، أي يمر عبر ذروة. في بقية العام ، تبلغ الشمس ذروتها جنوب ذروة الظهيرة. في يوم الانقلاب الشتوي ، يكون الحد الأدنى لارتفاع الظهيرة حالحد الأدنى = + 43 درجة 06 ".
على مدار الجنوب ي = - 23 درجة 27 بوصة) تشرق الشمس أيضًا وتغرب دائمًا. ولكن عند أقصى ارتفاع في منتصف النهار فوق الأفق (+ 90 درجة) يحدث ذلك في يوم الانقلاب الشتوي ، وعند الحد الأدنى (+ 43 درجة 06 " ) في يوم الانقلاب الصيفي. في بقية العام ، تبلغ الشمس ذروتها شمال ذروتها عند الظهيرة.
في الأماكن الواقعة بين المناطق الاستوائية والدوائر القطبية ، تشرق الشمس وتغرب كل يوم من أيام السنة. نصف عام هنا هو طول اليوم مدة أطولليلا ونصف عام - الليل أطول من النهار. دائمًا ما يكون ارتفاع الشمس في منتصف النهار هنا أقل من 90 درجة (باستثناء المناطق الاستوائية) وأكبر من 0 درجة (باستثناء الدوائر القطبية).
في الأماكن الواقعة بين المناطق الاستوائية ، تكون الشمس في ذروتها مرتين في السنة ، في تلك الأيام التي يكون فيها انحرافها مساويًا لخط العرض الجغرافي للمكان.
د) لمراقب عند خط استواء الأرض ( ي- = 0) كل النجوم ، بما في ذلك الشمس ، تشرق وتغرب. في الوقت نفسه ، يظلون فوق الأفق لمدة 12 ساعة ، وتحت الأفق لمدة 12 ساعة. لذلك ، عند خط الاستواء ، يكون طول اليوم دائمًا مساويًا لطول الليل. تمر الشمس مرتين في السنة في ذروتها (21 مارس و 23 سبتمبر).
من 21 مارس إلى 23 سبتمبر ، تبلغ الشمس عند خط الاستواء ذروتها في الظهيرة شمال القمة ، ومن 23 سبتمبر إلى 21 مارس - جنوب الذروة. الحد الأدنى لارتفاع الشمس في الظهيرة هنا يساوي حدقيقة = 90 درجة - 23 درجة 27 " = 66 درجة 33 " (22 يونيو و 22 ديسمبر).
إذاقم بقياس كل يوم عند أي زاوية تشرق الشمس فوق الأفق عند الظهيرة - تسمى هذه الزاوية بالظهيرة - يمكنك أن ترى أنها تختلف في الأيام المختلفة وهي أكبر بكثير في الصيف منها في الشتاء. يمكن الحكم على ذلك بدون أي أداة قياس زوايا ، وذلك ببساطة من خلال طول الظل الذي يلقيه القطب عند الظهيرة: كلما كان الظل أقصر ، زاد ارتفاع الظهيرة ، وكلما زاد طول الظل ، كان ارتفاع الظهيرة أصغر. في 22 يونيو ، في نصف الكرة الشمالي ، يكون ارتفاع الشمس في الظهيرة في ذروته. إنه أطول يوم في السنة في هذا النصف من الأرض. يطلق عليه الانقلاب الصيفي. عدة أيام متتالية على ارتفاع منتصف النهار الشمسيتغير بشكل طفيف للغاية (ومن هنا جاء التعبير "الانقلاب") ، وبالتالي ولا يتغير طول اليوم أيضًا.
بعد ستة أشهر ، 22 ديسمبر ، هو الانقلاب الشتوي في نصف الكرة الشمالي. ثم يكون ارتفاع منتصف النهار للشمس هو الأصغر واليوم هو الأقصر. مرة أخرى ، لعدة أيام متتالية ، يتغير ارتفاع الشمس في الظهيرة ببطء شديد ولا يتغير طول اليوم. الفرق بين مرتفعات منتصف النهار للشمس في 22 يونيو و 22 ديسمبر هو 47 درجة. هناك يومان في السنة عندما يكون ارتفاع الشمس في الظهيرة أقل بمقدار 2301/2 من يوم الانقلاب الصيفي ، وبنفس المقدار أعلى من يوم الانقلاب الشتوي. يحدث هذا في 21 مارس (بداية الربيع) و 23 سبتمبر (بداية الخريف). طول النهار والليل في هذه الأيام هو نفسه: النهار يساوي الليل. لهذا السبب 21 مارس هو الإعتدال الربيعي ، و 23 سبتمبر هو الإعتدال الخريفي.
لفهم سبب حدوث تغيير في ارتفاع منتصف النهار للشمس خلال العام ، سنقوم بالتجربة التالية. لنأخذ كرة أرضية. يميل محور دوران الكرة الأرضية إلى مستوى الحامل بزاوية 6601 / r وخط الاستواء بزاوية 23C1 / 2. قيم هذه الزوايا ليست مصادفة: محور الأرض يميل إلى مستوى مسارها حول الشمس (المدار) أيضًا بمقدار 6601/2.
لنضع مصباحًا ساطعًا على المنضدة. هي ستكون تصويرالشمس. دعنا نبتعد عن الكرة الأرضية بعض المسافة من المصباح حتى نتمكن من ذلك
كان يرتدي كرة حول مصباح ؛ يجب أن يظل منتصف الكرة الأرضية عند مستوى المصباح ، ويجب أن يكون حامل الكرة الأرضية موازيًا للأرضية.
يُضاء جانب الكرة الأرضية بالكامل الذي يواجه المصباح.
سنحاول إيجاد مثل هذا الموقع للكرة الأرضية بحيث يمر حدود الضوء والظل في وقت واحد عبر كلا القطبين. هذا الموقف بالنسبة للشمس الذي تملكه الكرة الأرضية في يوم الاعتدال الربيعي أو في يوم الاعتدال الخريفي. عند تدوير الكرة الأرضية حول محورها ، من السهل أن ترى أنه في هذا الموضع يجب أن يكون النهار مساويًا للليل ، علاوة على ذلك ، في نفس الوقت في نصفي الكرة الأرضية - الشمالي والجنوبي.
نلصق دبوسًا عموديًا على السطح عند هذه النقطة على خط الاستواء بحيث ينظر مباشرة إلى المصباح برأسه. ثم لن نرى الظل من هذا الدبوس ؛ هذا يعني أنه بالنسبة لسكان خط الاستواء الشمسعند الظهيرة تكون في أوجها ، أي أنها تقف مباشرة فوق رأسها.
الآن دعنا نتحرك مع الكرة الأرضية حول الطاولة عكس اتجاه عقارب الساعة ونمر بربع المسار الدائري. في الوقت نفسه ، يجب أن نتذكر أنه أثناء الحركة السنوية للأرض حول الشمس ، يظل اتجاه محورها دون تغيير طوال الوقت ، أي أن محور الكرة الأرضية يجب أن يتحرك موازيًا له دون تغيير ميله.
مع الموقع الجديد للكرة الأرضية ، نرى ذلك القطب الشماليمضاء بمصباح (يمثل الشمس) والقطب الجنوبي في الظلام. في هذا الوضع تكون الأرض عندما يكون أطول يوم في السنة في نصف الكرة الشمالي هو يوم الانقلاب الصيفي.
في هذا الوقت ، تسقط أشعة الشمس على النصف الشمالي بزاوية كبيرة. تكون شمس الظهيرة في هذا اليوم في أوجها على مدار الشمال ؛ في نصف الكرة الشمالي ثم - الصيف ، في نصف الكرة الجنوبي - الشتاء. هناك ، في هذا الوقت ، تسقط الأشعة على سطح الأرض بشكل غير مباشر.
دعنا ننتقل مع الكرة الأرضية إلى ربع الدائرة الآخر. الآن اتخذت الكرة الأرضية موقعًا معاكسًا للربيع. مرة أخرى نلاحظ أن حدود النهار والليل تمر عبر القطبين ، ومرة أخرى ، فإن النهار على الأرض كلها يساوي الليل ، أي أنه يستمر لمدة 12 ساعة. يحدث ذلك في الاعتدال الخريفي.
من السهل التأكد من أنه في هذا اليوم عند خط الاستواء ، تكون الشمس عند الظهيرة مرة أخرى في ذروتها وتسقط رأسياً على سطح الأرض هناك. لذلك ، بالنسبة لسكان خط الاستواء ، تكون الشمس في ذروتها مرتين في السنة: خلال اعتدالات الربيع والخريف. دعنا ننتقل الآن مع الكرة الأرضية إلى ربع الدائرة الآخر. ستكون الأرض (الكرة الأرضية) على الجانب الآخر من المصباح (الشمس). ستتغير الصورة بشكل كبير: القطب الشمالي الآن في الظلام ، والقطب الجنوبي مضاء بالشمس. تسخن الشمس نصف الكرة الجنوبي أكثر من النصف الشمالي للكرة الأرضية. النصف الشمالي من الأرض شتاء ، والنصف الجنوبي صيف. هذا هو الوضع الذي تتخذه الأرض في يوم الانقلاب الشتوي. في هذا الوقت ، على مدار الجنوب ، تكون الشمس في ذروتها ، أي أن أشعةها تسقط عموديًا. إنه أطول يوم في نصف الكرة الجنوبي والأقصر في نصف الكرة الشمالي.
بعد تجاوز ربع الدائرة الآخر ، نعود مرة أخرى إلى وضع البداية.
دعونا نجعل واحدة أخرى تجربة مثيرة للاهتمام: لن نميل محور الكرة الأرضية الا يرتبإنه عمودي على مستوى الأرضية. إذا اتخذنا نفس المسار منالكرة الأرضية حول المصباح ، سوف نتأكد من أنه سيكون هناك في هذه الحالة على مدار السنةيستمر الاعتدال. في خطوط العرض لدينا ، ستكون هناك أيام ربيع وخريف أبدية ولن تكون هناك انتقالات حادة من الأشهر الدافئة إلى الباردة. في كل مكان (باستثناء القطبين أنفسهم بالطبع) ، تشرق الشمس تمامًا في الشرق عند الساعة 6 صباحًا بالتوقيت المحلي ، وترتفع عند الظهيرة دائمًا إلى نفس الارتفاع لمكان معين ، وتغيب بالضبط في الغرب الساعة 6 مساءً بالتوقيت المحلي.
وبالتالي ، بسبب حركة الأرض حول الشمس والميل المستمر لمحور الأرض إلى مستوى مدارها ، تغيير الفصول.
وهذا ما يفسر أيضًا حقيقة أن النهار والليل في القطبين الشمالي والجنوبي يستمران لمدة نصف عام ، وعند خط الاستواء طوال العام ، فإن النهار يساوي الليل. في خطوط العرض الوسطى ، على سبيل المثال في موسكو ، يتراوح طول النهار والليل من 7 إلى 17.5 ساعة خلال العام.
على الفي المناطق الاستوائية الشمالية والجنوبية ، الواقعة على خط عرض 2301/2 شمال وجنوب خط الاستواء ، تكون الشمس في ذروتها مرة واحدة فقط في السنة. في جميع الأماكن الواقعة بين المناطق الاستوائية ، تبلغ شمس منتصف النهار ذروتها مرتين في السنة. الفراغ العالم، المبرمة بين المناطق المدارية ، بسبب خصائصها الحرارية ، كانت تسمى المنطقة الساخنة. في منتصفها خط الاستواء.
على مسافة 23 درجة / 2 من القطب ، أي عند خط العرض 6601/2 ، مرة واحدة في السنة في الشتاء لمدة يوم كامل ، لا تظهر الشمس فوق الأفق ، وفي الصيف ، على العكس من ذلك ، لا تظهر مرة واحدة في السنة ليوم كامل.
في هذه الأماكن في الشمال و نصفي الكرة الجنوبييتم رسم الكرات الأرضية والخطوط التخيلية على الخرائط ، والتي تسمى الدوائر القطبية.
كلما اقترب مكان واحد أو آخر من الدوائر القطبية إلى القطبين ، فإن أكثرأيام هناك يستمر نهارًا مستمرًا (أو ليلًا مستمرًا) والشمس لا تغرب أو تشرق. وفي قطبي الأرض ، تشرق الشمس باستمرار لمدة ستة أشهر. في نفس الوقت ، هنا تسقط أشعة الشمس بشكل غير مباشر على سطح الأرض. لا تشرق الشمس عالياً فوق الأفق. لهذا السببحول القطبين ، في الفضاء المحاط بالدوائر القطبية ، يكون الجو باردًا بشكل خاص. هناك نوعان من هذه الأحزمة - الشمالية والجنوبية ؛ يطلق عليهم المناطق الباردة. هنا شتاء طويلوصيف بارد قصير.
بين الدوائر القطبية والمناطق الاستوائية هناك منطقتان معتدلتان (شمالية وجنوبية).
كلما اقتربنا من المناطق الاستوائية ، الشتاء أقصروأكثر دفئًا ، وكلما اقتربنا من الدوائر القطبية ، زاد طولها وشدتها.