Нумерология 

Зависимостта на височината на слънцето от географската ширина. Височината на слънцето над хоризонта: промяна и измерване. Изгрев през декември

Видимо годишно движение на Слънцето

Поради годишната революция на Земята около Слънцето в посока от запад на изток, ни се струва, че Слънцето се движи сред звездите от запад на изток в голям кръг небесна сфера, което се нарича еклиптика, със срок от 1 година . Равнината на еклиптиката (равнината на земната орбита) е наклонена към равнината на небесния (както и земния) екватор под ъгъл. Този ъгъл се нарича наклон на еклиптиката.

Положението на еклиптиката върху небесната сфера, тоест екваториалните координати и точки на еклиптиката и нейният наклон към небесния екватор се определят от ежедневните наблюдения на Слънцето. Чрез измерване на зенитното разстояние (или височина) на Слънцето по време на горната му кулминация на същата географска ширина,

, (6.1)
, (6.2)

може да се установи, че деклинацията на Слънцето през годината варира от до . В този случай десният възход на Слънцето през годината варира от до, или от до.

Нека разгледаме по-подробно промяната в координатите на Слънцето.

В точката пролетно равноденствие ^ през който Слънцето преминава ежегодно на 21 март, ректасцензията и деклинацията на Слънцето се навиват до нула. След това всеки ден ректаскенцията и деклинацията на Слънцето се увеличават.

В точката лятното слънцестоене а, в който Слънцето влиза на 22 юни, ректасцецензията му е 6 ч, а деклинацията достига максималната си стойност + . След това деклинацията на Слънцето намалява, докато ректасцензията все още се увеличава.

Когато Слънцето на 23 септември стигне до точка есенно равноденствие d, ректасцецензията му става , а деклинацията му отново става нула.

По-нататък, право изкачване, продължаващо да се увеличава, в точката зимното слънцестоене g, където слънцето пада на 22 декември, става равно и деклинацията достига своята минимална стойност- . След това деклинацията се увеличава и след три месеца Слънцето се връща към пролетното равноденствие.

Помислете за промяната в позицията на Слънцето в небето през годината за наблюдатели, намиращи се в различни местана повърхността на земята.

северен полюс на земята, в деня на пролетното равноденствие (21.03) Слънцето прави кръг на хоризонта. (Припомнете си, че на Северния полюс на земята няма явления на изгрев и залез, т.е. всяко светило се движи успоредно на хоризонта, без да го пресича). Това бележи началото на полярния ден на Северния полюс. На следващия ден Слънцето, леко изгряло върху еклиптиката, ще опише кръг, успореден на хоризонта, на малко по-висока надморска височина. Всеки ден ще се издига все по-високо и по-високо. Слънцето ще достигне максималната си височина в деня на лятното слънцестоене (22.06) -. След това ще започне бавно намаляване на височината. В деня на есенното равноденствие (23.09) Слънцето отново ще бъде на небесния екватор, който съвпада с хоризонта на Северния полюс. След като направи прощален кръг покрай хоризонта на този ден, Слънцето се спуска под хоризонта (под небесния екватор) за половин година. Половингодишният полярен ден приключи. Започва полярната нощ.

За наблюдател, разположен на арктически кръг най-голяма височинаСлънцето достига обяд в деня на лятното слънцестоене -. Среднощната надморска височина на слънцето в този ден е 0°, което означава, че слънцето не залязва през този ден. Такова явление се нарича полярен ден.

В деня на зимното слънцестоене обедната му височина е минимална – тоест Слънцето не изгрява. Нарича се полярна нощ. Географската ширина на Арктическия кръг е най-малката в северното полукълбо на Земята, където се наблюдават явленията полярни ден и нощ.

За наблюдател, разположен на северен тропикСлънцето изгрява и залязва всеки ден. Слънцето достига максималната си обедна височина над хоризонта в деня на лятното слънцестоене - в този ден то преминава зенитната точка (). Северният тропик е най-северният паралел, където Слънцето е в своя зенит. Минималната височина на обяд, , настъпва на зимното слънцестоене.

За наблюдател, разположен на екватор, абсолютно всички светила идват и изгряват. В същото време всяко светило, включително Слънцето, прекарва точно 12 часа над хоризонта и 12 часа под хоризонта. Това означава, че продължителността на деня винаги е равна на продължителността на нощта – по 12 часа. Два пъти в годината - в дните на равноденствията - обедната височина на Слънцето става 90 °, тоест преминава през зенитната точка.

За наблюдател, разположен на географска ширина на Стерлитамак,тоест в умерената зона Слънцето никога не е в зенита си. Той достига най-високата си височина по обяд на 22 юни, в деня на лятното слънцестоене, -. В деня на зимното слънцестоене, 22 декември, височината му е минимална -.

И така, нека формулираме следните астрономически знаци на топлинните зони:

1. В студените зони (от полярните кръгове до полюсите на Земята) Слънцето може да бъде както незалязващо, така и неизгряващо светило. Полярният ден и полярната нощ могат да продължат от 24 часа (на северния и южния полярни кръгове) до шест месеца (на северния и южния полюс на Земята).

2. В умерени пояси x (от северните и южните тропици до северните и южните полярни кръгове) Слънцето изгрява и залязва всеки ден, но никога в зенита си. През лятото денят е по-дълъг от нощта, а през зимата е обратното.

3. В горещата зона (от северния тропик до южния тропик) Слънцето винаги изгрява и залязва. В зенита Слънцето се появява от веднъж - в северните и южните тропици, до два пъти - на други географски ширини на пояса.

Редовната смяна на сезоните на Земята е следствие от три причини: годишното въртене на Земята около Слънцето, наклонът на земната ос към равнината на земната орбита (равнината на еклиптиката) и запазването на земната ос на неговата посока в пространството за дълги периоди от време. Поради комбинираното действие на тези три причини възниква видимото годишно движение на Слънцето по еклиптиката, наклонена към небесния екватор, и следователно положението на дневния път на Слънцето над хоризонта различни местаПовърхността на Земята се променя през годината, а оттам и условията за тяхното осветяване и нагряване от Слънцето.

Неравномерно нагряване от Слънцето на зони от земната повърхност с различни географски ширини (или същите тези области в различно времегодини) може лесно да се определи чрез просто изчисление. Нека обозначим с количеството топлина, предадено на единица площ от земната повърхност от вертикално падащи слънчеви лъчи (Слънцето в зенита). Тогава, при различно зенитно разстояние от Слънцето, същата единица площ ще получи количеството топлина

(6.3)

Замествайки в тази формула стойностите на Слънцето по обяд в различни дни от годината и разделяйки получените равенства едно на друго, можем да намерим съотношението на количеството топлина, получено от Слънцето по обяд в тези дни на година.

Задачи:

1. Изчислете наклона на еклиптиката и определете екваториалните и еклиптични координати на основните й точки от измереното зенитно разстояние. Слънцето в най-високата си кулминация на слънцестоенето:

№ 22 юни 22 декември
1) 29〫48′ ю 76〫42′ ю
№ 22 юни 22 декември
2) 19〫23′ ю 66〫17′ ю
3) 34〫57′ ю 81〫51′ ю
4) 32〫21′ ю 79〫15′ ю
5) 14〫18′ ю 61〫12′ ю
6) 28〫12′ ю 75〫06′ ю
7) 17〫51′ ю 64〫45′ ю
8) 26〫44′ ю 73〫38′ ю

2. Определете наклона на видимия годишен път на Слънцето към небесния екватор на планетите Марс, Юпитер и Уран.

3. Определете наклона на еклиптиката преди около 3000 години, ако според наблюденията през тази епоха на някое място Северното полукълбоВисочината на Слънцето по обяд на Земята в деня на лятното слънцестоене беше +63〫48′, а в деня на зимното слънцестоене +16〫00′ южно от зенита.

4. Според картите на звездния атлас на академик А.А. Михайлов да установи имената и границите на зодиакалните съзвездия, да посочи тези, в които се намират основните точки на еклиптиката, и да определи средната продължителност на движението на Слънцето на фона на всяко зодиакално съзвездие.

5. Използвайки мобилна карта на звездното небе, определете азимутите на точките и времето на изгрев и залез, както и приблизителната продължителност на деня и нощта на географската ширина на Стерлитамак в дните на равноденствие и слънцестоене.

6. Изчислете за дните на равноденствието и слънцестоенето височините на Слънцето по обяд и полунощ в: 1) Москва; 2) Твер; 3) Казан; 4) Омск; 5) Новосибирск; 6) Смоленск; 7) Красноярск; 8) Волгоград.

7. Изчислете съотношенията на количествата топлина, получена по обяд от Слънцето в дните на слънцестоенето от еднакви места в две точки на земната повърхност, разположени на географска ширина: 1) +60〫30′ и в Майкоп; 2) +70〫00′ и в Грозни; 3) +66〫30′ и в Махачкала; 4) +69〫30′ и във Владивосток; 5) +67〫30′ и в Махачкала; 6) +67〫00′ и в Южно-Курилск; 7) +68〫00′ и в Южно-Сахалинск; 8) +69〫00′ и в Ростов на Дон.

Законите на Кеплер и планетните конфигурации

Под влияние на гравитационното привличане към Слънцето планетите се въртят около него по леко издължени елиптични орбити. Слънцето е в един от фокусите на елиптичната орбита на планетата. Това движение се подчинява на законите на Кеплер.

Стойността на голямата полуос на елиптичната орбита на планетата също е средното разстояние от планетата до Слънцето. Поради леки ексцентричности и малки орбитални наклони големи планети, възможно е при решаването на много задачи приблизително да приемем, че тези орбити са кръгли с радиус и лежат практически в една и съща равнина - в равнината на еклиптиката (равнината на земната орбита).

Според третия закон на Кеплер, ако и са съответно звездните (звездни) периоди на въртене на дадена планета и Земята около Слънцето и и са големите полуоси на техните орбити, тогава

. (7.1)

Тук периодите на революция на планетата и Земята могат да бъдат изразени във всякакви единици, но размерите и трябва да бъдат еднакви. Подобно твърдение е вярно и за големите полуоси и .

Ако вземем 1 тропическа година като единица за измерване на времето (- периодът на въртене на Земята около Слънцето) и 1 астрономическа единица(), тогава третият закон на Кеплер (7.1) може да бъде пренаписан като

където е звездният период на въртене на планетата около Слънцето, изразен в средни слънчеви дни.

Очевидно за Земята средното ъглова скоростсе определя по формулата

Ако вземем като мерна единица ъгловите скорости на планетата и Земята, а периодите на въртене се измерват в тропически години, тогава формула (7.5) може да бъде записана като

Средната линейна скорост на планета в орбита може да се изчисли по формулата

Средната стойност на орбиталната скорост на Земята е известна и е . Разделяйки (7.8) на (7.9) и използвайки третия закон на Кеплер (7.2), намираме зависимостта от

Знакът "-" съответства вътрешниили по-ниски планети (Меркурий, Венера), и "+" - външенили горни (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). В тази формула и са изразени в години. Ако е необходимо, намерените стойности и винаги могат да бъдат изразени в дни.

Относителното положение на планетите се установява лесно от техните хелиоцентрични еклиптични сферични координати, чиито стойности за различни дни от годината се публикуват в астрономически годишници, в таблица, наречена "хелиоцентрични дължини на планетите".

Центърът на тази координатна система (фиг. 7.1) е центърът на Слънцето, а главният кръг е еклиптиката, чиито полюси са на 90º един от друг.

Наричат ​​се големи окръжности, начертани през полюсите на еклиптиката кръгове на еклиптична ширина, според тях се брои от еклиптиката хелиоцентрична еклиптична ширина, което се счита за положително в северното еклиптично полукълбо и отрицателно в южното еклиптично полукълбо на небесната сфера. Хелиоцентрична еклиптична дължинасе измерва по протежение на еклиптиката от точката на пролетното равноденствие ¡ обратно на часовниковата стрелка до основата на географската ширина на звездата и има стойности, вариращи от 0º до 360º.

Поради малкия наклон на орбитите на големите планети спрямо равнината на еклиптиката, тези орбити винаги са разположени близо до еклиптиката и в първото приближение може да се вземе предвид тяхната хелиоцентрична дължина, определяща позицията на планетата спрямо Слънцето само със своята хелиоцентрична еклиптична дължина.

Ориз. 7.1. Еклиптична небесна координатна система

Помислете за орбитите на Земята и някои вътрешни планети (Фигура 7.2), като използвате хелиоцентрична еклиптична координатна система. В него основният кръг е еклиптиката, а нулевата точка е пролетното равноденствие ^. Еклиптичната хелиоцентрична дължина на планетата се брои от посоката "Слънце - пролетно равноденствие ^" към посоката "Слънце - планета" обратно на часовниковата стрелка. За простота ще считаме, че равнините на орбитите на Земята и планетата съвпадат, а самите орбити са кръгли. Тогава позицията на планетата в орбита се дава от нейната еклиптична хелиоцентрична дължина.

Ако центърът на еклиптичната координатна система е подравнен с центъра на Земята, тогава това ще бъде геоцентрична еклиптична координатна система. Тогава ъгълът между посоките "центърът на Земята - пролетното равноденствие ^" и "центърът на Земята - планетата" се нарича еклиптична геоцентрична дължинапланети. Хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята и геоцентричната еклиптична дължина на Слънцето, както може да се види от фиг. 7.2 са свързани с:

. (7.12)

Ще се обадим конфигурацияпланети някои фиксирани взаимно споразумениепланети, земя и слънце.

Разгледайте отделно конфигурациите на вътрешните и външните планети.

Ориз. 7.2. Хелио- и геоцентрични системи
еклиптични координати

Има четири конфигурации на вътрешните планети: долна връзка(н.у.), горна връзка(срещу.), най-голямото западно удължение(n.z.e.) и най-голямото източно удължение(n.v.e.).

В долната връзка (NS) вътрешната планета е на правата линия, свързваща Слънцето и Земята, между Слънцето и Земята (фиг. 7.3). За земен наблюдател в този момент вътрешната планета се "свързва" със Слънцето, тоест тя се вижда на фона на Слънцето. В този случай еклиптичните геоцентрични дължини на Слънцето и вътрешната планета са равни, тоест: .

Близо до долния съвпад планетата се движи в небето в ретроградно движение близо до Слънцето, през деня е над хоризонта и близо до Слънцето и е невъзможно да се наблюдава, като се гледа нещо на повърхността ѝ. Много рядко може да се види уникален астрономически феномен - преминаването на вътрешна планета (Меркурий или Венера) през слънчевия диск.

Ориз. 7.3. Конфигурации на вътрешни планети

Тъй като ъгловата скорост на вътрешната планета е по-голяма от ъгловата скорост на Земята, след известно време планетата ще се измести до позиция, където посоките "планета-Слънце" и "планета-Земя" се различават с (фиг. 7.3). За земен наблюдател планетата в същото време е отстранена от слънчевия диск под максимален ъгъл или казват, че планетата в този момент е в най-голямото си удължение (разстояние от Слънцето). Има две най-големи удължения на вътрешната планета - уестърн(n.z.e.) и източен(n.v.e.). В най-голямото западно удължение () и планетата залязва зад хоризонта и изгрява по-рано от Слънцето. Това означава, че може да се наблюдава сутрин, преди изгрев, в източната част на небето. Нарича се сутрешна видимостпланети.

След като премине най-голямата западна елонгация, дискът на планетата започва да се приближава към диска на Слънцето в небесната сфера, докато планетата изчезне зад диска на Слънцето. Тази конфигурация, когато Земята, Слънцето и планетата лежат на една права линия, а планетата е зад Слънцето, се нарича горна връзка(срещу) планети. В момента е невъзможно да се провеждат наблюдения на вътрешната планета.

След горния съвпад ъгловото разстояние между планетата и Слънцето започва да расте, достигайки максималната си стойност при най-голямата източна елонгация (E.E.). В същото време хелиоцентричната еклиптична дължина на планетата е по-голяма от тази на Слънцето (а геоцентричната дължина, напротив, е по-малка, т.е.). Планетата в тази конфигурация изгрява и залязва по-късно от Слънцето, което прави възможно наблюдението й вечер след залез ( вечерна видимост).

Поради елиптичността на орбитите на планетите и Земята, ъгълът между посоките към Слънцето и към планетата при най-голяма елонгация не е постоянен, а варира в определени граници, за Меркурий - от до, за Венера - от да се.

Най-големите елонгации са най-удобните моменти за наблюдение на вътрешните планети. Но тъй като дори в тези конфигурации Меркурий и Венера не се движат далеч от Слънцето в небесната сфера, те не могат да бъдат наблюдавани през цялата нощ. Продължителността на вечерната (и сутрешна) видимост за Венера не надвишава 4 часа, а за Меркурий - не повече от 1,5 часа. Можем да кажем, че Меркурий винаги е "окъпан" в слънчевите лъчи - трябва да се наблюдава или непосредствено преди изгрев, или непосредствено след залез, при светло небе. Видимият блясък (величината) на Меркурий варира с времето в диапазона от до . Видимата величина на Венера варира от до . Венера е най-яркият обект в небето след Слънцето и Луната.

Външните планети също разграничават четири конфигурации (фиг. 7.4): съединение(С.), конфронтация(П.), източени западна квадратура(ж.кв. и в.кв.).

Ориз. 7.4. Конфигурации на външни планети

В конфигурацията на съвпада външната планета е разположена на линията, свързваща Слънцето и Земята, зад Слънцето. В този момент не можете да го гледате.

Тъй като ъгловата скорост на външната планета е по-малка от тази на Земята, по-нататъшното относително движение на планетата върху небесната сфера ще бъде назад. В същото време постепенно ще се измести на запад от Слънцето. Когато ъгловото разстояние на външната планета от Слънцето достигне , тя ще попадне в конфигурацията на „западната квадратура“. В този случай планетата ще се вижда в източната част на небето през цялата втора половина на нощта до изгрев слънце.

В конфигурацията "опозиция", понякога наричана още "опозиция", планетата е разделена в небето от Слънцето с , тогава

Планета, разположена в източната квадратура, може да се наблюдава от вечерта до полунощ.

Най-благоприятните условия за наблюдение на външните планети са в епохата на тяхното противопоставяне. По това време планетата е достъпна за наблюдения през цялата нощ. В същото време е възможно най-близо до Земята и има най-голям ъглов диаметър и максимална яркост. За наблюдателите е важно всички горни планети да достигнат най-голямата си височина над хоризонта по време на зимните опозиции, когато се движат по небето в същите съзвездия, където е Слънцето през лятото. Летни конфронтации северни ширинисе появяват ниско на хоризонта, което може много да затрудни наблюденията.

При изчисляване на датата на определена конфигурация на планетата, нейното местоположение спрямо Слънцето се изобразява на чертеж, чиято равнина се приема за равнината на еклиптиката. Посоката към пролетното равноденствие ^ се избира произволно. Ако е даден ден от годината, в който хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята има определена стойност, тогава първо трябва да се отбележи местоположението на Земята на чертежа.

Приблизителната стойност на хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята е много лесна за намиране от датата на наблюдение. Лесно е да се види (фиг. 7.5), че например на 21 март, гледайки от Земята към Слънцето, гледаме пролетното равноденствие ^, тоест посоката "Слънце - пролетно равноденствие" се различава от посоката „Слънце – Земя“ от , което означава, че хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята е . Гледайки Слънцето в деня на есенното равноденствие (23 септември), ние го виждаме по посока на точката на есенното равноденствие (на чертежа тя е диаметрално противоположна на точката ^). В този случай еклиптичната дължина на Земята е . От фиг. 7.5 се вижда, че в деня на зимното слънцестоене (22 декември) еклиптичната дължина на Земята е , а в деня на лятното слънцестоене (22 юни) - .

Ориз. 7.5. Еклиптични хелиоцентрични дължини на Земята
в различни днина годината

Тъй като географската ширина на района не се променя, от промените във височината на Слънцето следва, че неговата деклинация се променя. Географската ширина на района е приблизителна за даденост местностможе да се определи от географска карта(за Ростов 47 ° 13 "), тогава чрез измерване на височината h може да се установи, че през лятото максималното разстояние от небесния екватор е + 23,5 °, а през зимно времее равно на -23,5°. Може също да се установи, че Слънцето е на небесния екватор на 21 март и 23 септември (дните на равноденствията), в тези дни деклинацията на Слънцето е 0 °.

Например, трябва да определите максимума и минимална височинаизгрев Слънцето над хоризонта за град Киев. Географска ширина на Киев: 50° 24"

Н = 90° - 50,2° + 23,5° = 63,3° (по време на лятното слънцестоене);

H = 90° - 50,2° - 23,5° = 16,3° (по време на зимното слънцестоене).

През пролетта и есенно равноденствиеобедната височина на Слънцето е равна на допълнението географска ширинаместа до 90 °, а по време на зимното и лятното слънцестоене е по-малко или повече от равноденствието с ъгъл, равен на наклона на еклиптиката към екватора.

В дните на равноденствията височината на обедното слънце (φ0) над хоризонта за различни географски ширини (φ1) се определя по формулата:
φ0 = 90° - φ1
Координати на Донецк: 48°00′32″ с. ш. 37°48′15″ инча. д.
В Донецк на 21 март и 23 септември по обяд слънцето е на височина:
φ0 = 90° - 48°= 42°
През лятото, когато Слънцето е над тропика на всяко полукълбо, височината му по обяд нараства с 23° 27", т.е.
φ0 = 90° - φ1 + 23° 27"
φ0 = 90°- 48° +23° 27"= 65° 27"
В Донецк на 21 юни височината на Слънцето е 65 ° 27 "

През зимата, когато Слънцето се премести в противоположното полукълбо, височината му съответно намалява и достига минимум в дните на слънцестоенето, когато трябва да се намали с 23 ° 27 ", т.е.
φ0 = 90° - φ1- 23° 27"
φ0 = 90°- 48° - 23° 27"= 18° 33"

Задача 31

Z - зенитна точка * - Поларис

Ъгълът, под който Полярната звезда се вижда спрямо зоната на хоризонта
ъгълът между зенита и Полярната звезда.
В дните на равноденствията височината на обедното слънце над хоризонта за различни географски ширини се определя по формулата:

Така например в Киев на 21 март и 23 септември по обяд Слънцето е на височина:

През лятото, когато Слънцето е над тропика на всяко полукълбо, височината му по обяд нараства с 23° 27", т.е.

Така за град Киев на 21 юни височината на Слънцето е 61°27".

И така, за Киев на 22 декември Слънцето е на височина

Задача 33
От кораба на 20 февруари е измерена височината на Слънцето над хоризонта. Беше 50°. Слънцето беше на юг. На каква географска ширина се намира корабът, ако в този ден Слънцето е било в зенита си на ширина 1105 "ю.ш.?

Отговор:
Корабът беше на 28°55" с.ш.

Задача 32
Санкт Петербург и Киев са почти на един меридиан. На 22 юни по обяд Слънцето в Санкт Петербург се издига над хоризонта с 53°30, а в Киев в този момент - с 61,5°. Какво е разстоянието между градовете в градуси и километри?

Отговор:

Разстоянието между Киев и Санкт Петербург е 8°, а в километри -890,4 км.

Задача 34
В Северното полукълбо, където има туристи, Слънцето по обяд е над хоризонта под ъгъл от 53030 ". В същия ден обедното Слънце е в зенита на 12 ° 20" с.ш. На каква географска ширина са туристите?

Отговор:
Туристите се намират на 48 ° 50 "с.ш.

- Височината на Поляра ВИНАГИ е равна на географската ширина на мястото на наблюдение (това е за северното полукълбо) = и по всяко време на деня!

©2015-2019 сайт
Всички права принадлежат на техните автори. Този сайт не претендира за авторство, но предоставя безплатно използване.
Дата на създаване на страницата: 2017-10-25

Животът на нашата планета зависи от количеството слънчева светлинаи топлина. Ужасно е дори за миг да си представим какво би се случило, ако на небето не беше такава звезда като Слънцето. Всяко стръкче трева, всяко листо, всяко цвете се нуждае от топлина и светлина, като хората във въздуха.

Ъгълът на падане на слънчевите лъчи е равен на височината на слънцето над хоризонта

Количеството слънчева светлина и топлина, които влизат в земната повърхност, е право пропорционална на ъгъла на падане на лъчите. Слънчевите лъчи могат да падат върху Земята под ъгъл от 0 до 90 градуса. Ъгълът, под който лъчите попадат на земята, е различен, тъй като нашата планета има формата на топка. Колкото е по-голямо, толкова е по-леко и топло.

Така, ако лъчът идва под ъгъл от 0 градуса, той само се плъзга по повърхността на земята, без да я нагрява. Този ъгъл на падане се среща на Северния и Южния полюс, отвъд Арктическия кръг. Прав ъгъл слънчеви лъчипопадат на екватора и на повърхността между Южна и

Ако ъгълът на слънчевите лъчи спрямо земята е прав, това показва, че

По този начин лъчите на повърхността на земята и височината на слънцето над хоризонта са равни един на друг. Те зависят от географската ширина. Колкото по-близо до нулевата ширина, толкова по-близо е ъгълът на падане на лъчите до 90 градуса, толкова по-високо е слънцето над хоризонта, толкова по-топло и по-ярко.

Как слънцето променя височината си над хоризонта?

Височината на слънцето над хоризонта не е постоянна стойност. Напротив, винаги се променя. Причината за това се крие в непрекъснатото движение на планетата Земя около звездата Слънце, както и въртенето на планетата Земя около собствената си ос. В резултат на това денят следва нощта, а сезоните един след друг.

Територията между тропиците получава най-много топлина и светлина, тук денят и нощта са почти еднакви по продължителност, а слънцето е в зенита си 2 пъти в годината.

Повърхността отвъд Арктическия кръг получава по-малко топлина и светлина, има такива понятия като нощ, които продължават около шест месеца.

Есенно и пролетно равноденствие

4 основни астрологични дати, което определя височината на слънцето над хоризонта. 23 септември и 21 март са есенното и пролетното равноденствие. Това означава, че височината на слънцето над хоризонта през септември и март тези дни е 90 градуса.

Южен и осветен от слънцето еднакво, а дължината на нощта е равна на дължината на деня. Когато астрологичната есен настъпи в Северното полукълбо, тогава в Южното полукълбо, напротив, пролетта. Същото може да се каже за зимата и лятото. Ако в южното полукълбо е зима, то в северното е лято.

Лятно и зимно слънцестоене

22 юни и 22 декември са дните на лятото и 22 декември е най-късият ден и най-дългата нощ в Северното полукълбо, а зимното слънце е на най-ниската си височина над хоризонта за цялата година.

Над географска ширина от 66,5 градуса слънцето е под хоризонта и не изгрява. Това явление, когато зимното слънце не се издига до хоризонта, се нарича полярна нощ. Най-късата нощ се случва на ширина 67 градуса и продължава само 2 дни, а най-дългата нощ се случва на полюсите и продължава 6 месеца!

Декември е месецът от годината, когато в северното полукълбо има най-много дълги нощи. Мъже в Централна Русиясъбуждам се за работа по тъмно и се връщам през нощта. Това е труден месец за мнозина, тъй като липсата на слънчева светлина оказва влияние върху физическото и физическото моралот хора. Поради тази причина дори може да се развие депресия.

В Москва през 2016 г. изгревът на 1 декември ще бъде в 08.33 часа. В този случай продължителността на деня ще бъде 7 часа 29 минути. зад хоризонта ще бъде много рано, в 16.03. Нощта ще е 16 часа и 31 минути. Така се оказва, че дължината на нощта е 2 пъти по-голяма от дължината на деня!

Тази година зимното слънцестоене е на 21 декември. Най-късият ден ще продължи точно 7 часа. След това същата ситуация ще продължи 2 дни. И вече от 24 декември денят ще върви към печалба бавно, но сигурно.

Средно ще се добавя една минута дневна светлина на ден. В края на месеца слънцето през декември ще изгрее точно в 9 часа, което е с 27 минути по-късно от 1 декември

22 юни е лятното слънцестоене. Всичко се случва точно обратното. За цялата година именно на тази дата е най-дългият по продължителност ден и най-късата нощ. Това е за Северното полукълбо.

На юг е обратното. Този ден е свързан с интересни природен феномен. Отвъд Арктическия кръг идва полярният ден, слънцето не залязва под хоризонта на Северния полюс в продължение на 6 месеца. Мистериозни бели нощи започват в Санкт Петербург през юни. Те продължават от около средата на юни две до три седмици.

Всички тези 4 астрологични дати могат да се променят с 1-2 дни, тъй като слънчева годинане винаги съвпада Календарна година. Също така компенсации се появяват през високосни години.

Височината на слънцето над хоризонта и климатичните условия

Слънцето е един от най-важните климатообразуващи фактори. В зависимост от това как се е променила височината на слънцето над хоризонта над определена област от земната повърхност, климатични условияи сезони.

Например на Краен северслънчевите лъчи падат под много малък ъгъл и само се плъзгат по повърхността на земята, без изобщо да я нагряват. При условие на този фактор климатът тук е изключително суров, има вечна замръзналост, студени зими с ледени ветрове и снегове.

Колкото по-високо е слънцето над хоризонта, толкова по-топъл е климатът. Например, на екватора е необичайно горещо, тропическо. Сезонните колебания също практически не се усещат в района на екватора, в тези райони има вечно лято.

Измерване на височината на слънцето над хоризонта

Както се казва, всичко гениално е просто. Така че тук. Устройството за измерване на височината на слънцето над хоризонта е елементарно просто. Представлява хоризонтална повърхност с прът в средата с дължина 1 метър. В слънчев ден по обяд стълбът хвърля най-късата сянка. С помощта на тази най-къса сянка се извършват изчисления и измервания. Необходимо е да се измери ъгълът между края на сянката и сегмента, свързващ края на стълба с края на сянката. Тази стойност на ъгъла ще бъде ъгълът на слънцето над хоризонта. Това устройство се нарича гномон.

Гномонът е древен астрологичен инструмент. Има и други уреди за измерване на височината на слънцето над хоризонта, като секстант, квадрант, астролабия.

а) За наблюдател на северния полюс на Земята ( й = + 90°) незалязващи осветителни тела са тези, в които д--аз?? 0, а невъзходящи са тези, за които д--< 0.

Маса 1. Височина на обедното слънце на различни географски ширини

Положителната деклинация на Слънцето е от 21 март до 23 септември, а отрицателната - от 23 септември до 21 март. Следователно на северния полюс на Земята Слънцето е незалязваща звезда за около половин година и неизгряващо светило за половин година. Около 21 март Слънцето тук се показва над хоризонта (изгрява) и поради ежедневното въртене на небесната сфера описва криви, близки до окръжност и почти успоредни на хоризонта, като всеки ден се издига все по-високо. В деня на лятното слънцестоене (около 22 юни) слънцето достига максимална височина чмакс. = + 23° 27 " . След това Слънцето започва да се приближава към хоризонта, височината му постепенно намалява и след деня на есенното равноденствие (след 23 септември) се скрива под хоризонта (залязва). Денят, продължил шест месеца, свършва и започва нощта, която също продължава шест месеца. Слънцето, продължавайки да описва криви, почти успоредни на хоризонта, но под него, потъва все по-ниско и по-ниско. В деня на зимното слънцестоене (около 22 декември) то ще потъне под хоризонта до височина ч min = - 23° 27 " , а след това отново започва да се приближава до хоризонта, височината му ще се увеличи и преди деня на пролетното равноденствие Слънцето отново ще се появи над хоризонта. За наблюдател на южния полюс на Земята ( й\u003d - 90 °) дневното движение на Слънцето се извършва по подобен начин. Само тук Слънцето изгрява на 23 септември, а залязва след 21 март и следователно, когато на северния полюс на Земята е нощ, на южния е ден и обратно.

б) За наблюдател на Арктическия кръг ( й= + 66° 33 " ) незалязващи са осветителни тела с д--i + 23° 27 " , а невъзходящи - с д < - 23° 27". Следователно на Арктическия кръг Слънцето не залязва в деня на лятното слънцестоене (в полунощ центърът на Слънцето докосва хоризонта само в точката на север н) и не изгрява в деня на зимното слънцестоене (по обяд центърът на слънчевия диск ще докосне хоризонта само в точката на юг С,и след това отново се спускат под хоризонта). През останалите дни от годината Слънцето изгрява и залязва на тази ширина. В същото време достига максималната си височина по обяд в деня на лятното слънцестоене ( ч max = + 46° 54"), а в деня на зимното слънцестоене обедната му височина е минимална ( ч min = 0°). В южния полярен кръг ( й= - 66° 33") Слънцето не залязва на зимното слънцестоене и не изгрява на лятното слънцестоене.

Северният и южният полярни кръгове са теоретичните граници на тези географски ширини, където полярни дни и нощи(дни и нощи с продължителност над 24 часа).

На места, разположени отвъд полярните кръгове, Слънцето е незалязващо или неизгряващо светило, колкото по-дълго, колкото по-близо е мястото до географските полюси. С приближаването към полюсите продължителността на полярния ден и нощ се увеличава.

в) За наблюдател на северния тропик ( й--= + 23° 27") Слънцето винаги е изгряващо и залязващо светило. В деня на лятното слънцестоене достига максималната си височина по обяд. ч max = + 90°, т.е. преминава през зенита. През останалата част от годината Слънцето кулминира на юг от зенита по обяд. В деня на зимното слънцестоене, минималната му пладнешка височина ч min = + 43° 06".

На южния тропик й = - 23° 27") Слънцето също винаги изгрява и залязва. Но при максималната обедна височина над хоризонта (+ 90°) това се случва в деня на зимното слънцестоене, а при минималната (+ 43° 06 " ) в деня на лятното слънцестоене. През останалата част от годината Слънцето кулминира на север от зенита тук по обяд.

На места, разположени между тропиците и полярните кръгове, слънцето изгрява и залязва всеки ден от годината. Половин година тук е продължителността на деня повече продължителностнощи, а половин година - нощта е по-дълга от деня. Обедната височина на Слънцето тук винаги е по-малка от 90° (с изключение на тропиците) и по-голяма от 0° (с изключение на полярните кръгове).

В места, разположени между тропиците, Слънцето е в зенита си два пъти годишно, в онези дни, когато неговата деклинация е равна на географската ширина на мястото.

г) За наблюдател на екватора на Земята ( й--= 0) всички светила, включително Слънцето, изгряват и залязват. При това 12 часа са над хоризонта, а 12 часа под хоризонта. Следователно на екватора продължителността на деня винаги е равна на продължителността на нощта. Два пъти в годината Слънцето минава по обяд в своя зенит (21 март и 23 септември).

От 21 март до 23 септември Слънцето на екватора кулминира по обяд на север от зенита, а от 23 септември до 21 март - на юг от зенита. Минималната обедна височина на Слънцето тук ще бъде равна на ч min = 90° - 23° 27 " = 66° 33 " (22 юни и 22 декември).

Акомери всеки ден под какъв ъгъл слънцето изгрява над хоризонта по обяд - този ъгъл се нарича пладне - виждаш, че не е еднакъв през различните дни и е много по-голям през лятото, отколкото през зимата. Това може да се прецени без какъвто и да е гониометричен инструмент, просто по дължината на сянката, хвърлена от стълба по обяд: колкото по-къса е сянката, толкова по-голяма е височината на обяд и колкото по-дълга е сянката, толкова по-ниска е височината на обяд. На 22 юни в Северното полукълбо обедната височина на Слънцето е най-висока. Това е най-дългият ден в годината в тази половина на Земята. Нарича се лятно слънцестоене. Няколко дни подред обедна височина слънцесе променя изключително малко (оттук и изразът "слънцестоене") и следователно ипродължителността на деня също почти не се променя.

Шест месеца по-късно, 22 декември, е зимното слънцестоене в Северното полукълбо. Тогава обедната височина на Слънцето е най-малка и денят е най-къс. Отново в продължение на няколко дни подред обедната височина на Слънцето се променя изключително бавно и продължителността на деня почти не се променя. Разликата между обедните височини на Слънцето на 22 юни и 22 декември е 47°. Има два дни в годината, когато обедната височина на Слънцето е точно 2301/2 по-ниска от тази в деня на лятното слънцестоене и с толкова по-висока от тази в деня на зимното слънцестоене. Това се случва на 21 март (началото на пролетта) и 23 септември (началото на есента). В тези дни продължителността на деня и нощта е еднаква: денят е равен на нощта. Ето защо 21 март се нарича пролетно равноденствие, а 23 септември е есенно равноденствие.

За да разберем защо има промяна в обедната височина на Слънцето през годината, ще направим следния експеримент. Да вземем глобус. Оста на въртене на земното кълбо е наклонена към равнината на стойката му под ъгъл 6601/r, а екваторът под ъгъл 23C1/2. Стойностите на тези ъгли не са случайни: оста на Земята е наклонена към равнината на нейния път около Слънцето (орбита) също с 6601/2.

Нека поставим ярка лампа на масата. Тя ще бъде изобразявамслънце Нека се отдалечим с глобуса на известно разстояние от лампата, за да можем

беше да се носи глобус около лампа; средата на глобуса трябва да остане на нивото на лампата, а стойката на глобуса трябва да е успоредна на пода.

Цялата страна на земното кълбо, обърната към лампата, е осветена.

Ще се опитаме да намерим такова положение на земното кълбо, че границата на светлината и сянката да минава едновременно през двата полюса. Това положение спрямо Слънцето земното кълбо има в деня на пролетното равноденствие или в деня на есенното равноденствие. Завъртайки земното кълбо около оста си, лесно се вижда, че в това положение денят трябва да е равен на нощта и освен това едновременно в двете полукълба - Северното и Южното.

Залепваме щифт перпендикулярно на повърхността в такава точка на екватора, че да гледа директно към лампата с главата си. Тогава няма да видим сянката от този щифт; това означава, че за жителите на екватора слънцепо обяд е в зенита си, тоест стои точно над главата си.

Сега нека се движим с глобуса около масата обратно на часовниковата стрелка и да преминем през една четвърт от нашия кръгов път. В същото време трябва да помним, че по време на годишното движение на Земята около Слънцето посоката на нейната ос остава непроменена през цялото време, т.е. оста на земното кълбо трябва да се движи успоредно на себе си, без да променя своя наклон.

С новата позиция на земното кълбо виждаме това Северен полюсосветен от лампа (представляваща Слънцето) и Южният полюс е в тъмнина. Именно в това положение се намира Земята, когато в Северното полукълбо най-дългият ден в годината е денят на лятното слънцестоене.

По това време лъчите на Слънцето падат върху северната половина под голям ъгъл. Обедното слънце в този ден е в зенита си на северния тропик; в Северното полукълбо тогава - лято, в Южното полукълбо - зима. Там по това време лъчите падат върху земната повърхност по-косо.

Нека продължим с глобуса още една четвърт от кръга. Сега нашето земно кълбо е заело позиция, точно противоположна на пролетното. Отново забелязваме, че границата на деня и нощта минава през двата полюса и отново денят на цялата Земя е равен на нощта, тоест продължава 12 часа. Това се случва на есенното равноденствие.

Лесно е да се уверите, че в този ден на екватора Слънцето по обяд отново е в зенита си и там пада вертикално върху земната повърхност. Следователно за жителите на екватора Слънцето е в зенита си два пъти в годината: по време на пролетното и есенното равноденствие. Нека отидем сега с глобуса още една четвърт от кръга по-нататък. Земята (глобусът) ще бъде от другата страна на лампата (слънцето). Картината ще се промени драматично: Северният полюс вече е в тъмнина, а Южният полюс е осветен от Слънцето. Южното полукълбо се нагрява от Слънцето повече от Северното полукълбо. В северната половина на Земята е зима, а в южната е лято. Това е положението, което Земята заема в деня на зимното слънцестоене. По това време в южния тропик Слънцето е в зенита си, тоест лъчите му падат вертикално. Това е най-дългият ден в южното полукълбо и най-късият в северното полукълбо.

След като заобиколихме още една четвърт от кръга, се връщаме отново в изходна позиция.

Да направим още един интересно преживяване: няма да накланяме оста на земното кълбо, но подредететя е перпендикулярна на равнината на пода. Ако поемем по същия път сглобус около лампата, ние ще се погрижим в този случай да има през цялата годинаравноденствието продължава. По нашите географски ширини ще има вечни пролетно-есенни дни и няма да има резки преходи от топли към студени месеци. Навсякъде (с изключение, разбира се, на самите полюси), Слънцето изгрява точно на изток в 6 часа сутринта местно време, изгрява на обяд винаги на една и съща височина за дадено място и залязва точно на запад в 6 часа вечерта местно време.

Така, поради движението на Земята около Слънцето и постоянния наклон на земната ос към равнината на нейната орбита, смяна на сезоните.

Това обяснява и факта, че на Северния и Южния полюс денят и нощта продължават половин година, а на екватора през цялата година денят е равен на нощта. В средните географски ширини, например в Москва, продължителността на деня и нощта варира от 7 до 17,5 часа през годината.

Нав северните и южните тропици, разположени на ширина 2301/2 северно и южно от екватора, Слънцето е в зенита си само веднъж годишно. Във всички места, разположени между тропиците, обедното слънце е в зенита си два пъти годишно. пространство Глобусът, сключен между тропиците, поради термичните си характеристики, беше наречен гореща зона. В средата му е екваторът.

На разстояние 23°'/2 от полюса, т.е. на ширина 6601/2, веднъж годишно през зимата за цял ден слънцето не се показва над хоризонта, а през лятото, напротив, веднъж годишно не за цял ден.


По тези места на Север и южните полукълбана картите се начертават глобуси и въображаеми линии, които се наричат ​​полярни кръгове.

Колкото по-близо е едно или друго място от полярните кръгове до полюсите, толкова Повече ▼дни продължава непрекъснат ден (или непрекъсната нощ) и слънцето не залязва или изгрява. А на самите полюси на Земята Слънцето свети непрекъснато в продължение на шест месеца. В същото време тук слънчевите лъчи падат върху земната повърхност много наклонено. Слънцето никога не се издига високо над хоризонта. Ето защооколо полюсите, в пространството, заобиколено от полярните кръгове, е особено студено. Има два такива пояса - северен и южен; те се наричат ​​студени зони. Тук дълга зимаи кратко студено лято.

Между полярните кръгове и тропиците има две умерени зони (северна и южна).


Колкото по-близо до тропиците, толкова зимата по-късои по-топло, и колкото по-близо до полярните кръгове, толкова по-дълго и по-тежко е то.