Päikese kõrguse sõltuvus geograafilisest laiuskraadist. Päikese kõrgus horisondi kohal: muutus ja mõõtmine. Päikesetõus detsembris

Päikese nähtav iga-aastane liikumine

Maa iga-aastase pöörde tõttu ümber Päikese läänest itta tundub meile, et Päike liigub tähtede vahel läänest itta suure ringiga. taevasfäär mida nimetatakse ekliptika, perioodiga 1 aasta . Ekliptika tasand (Maa orbiidi tasapind) on taeva (nagu ka maa) ekvaatori tasandi suhtes nurga all. Seda nurka nimetatakse ekliptiline kalle.

Ekliptika asukoht taevasfääril ehk ekliptika punktide ekvatoriaalsed koordinaadid ja kalle taevaekvaatorile määratakse igapäevaste Päikesevaatluste põhjal. Mõõtes Päikese seniidi kaugust (või kõrgust) selle ülemise kulminatsiooni hetkel samal geograafilisel laiuskraadil,

,	(6.1)
,	(6.2)

Võib tuvastada, et Päikese deklinatsioon aastaringselt varieerub vahemikus kuni . Sel juhul varieerub Päikese otsene tõus aastaringselt alates kuni või aastast kuni.

Vaatame lähemalt Päikese koordinaatide muutumist.

Punktis kevadine pööripäev ^, millest Päike möödub igal aastal 21. märtsil, on Päikese õige tõus ja deklinatsioon null. Seejärel suureneb iga päevaga Päikese õige tõus ja deklinatsioon.

Punktis suvine pööripäev a, kus Päike langeb 22. juunil, on tema parem tõus 6 h, ja deklinatsioon saavutab maksimaalse väärtuse + . Pärast seda Päikese deklinatsioon väheneb, kuid õige tõus kasvab jätkuvalt.

Kui Päike saabub 23. septembril sügisene pööripäev d, selle parempoolne tõus on võrdne väärtusega , ja selle deklinatsioon muutub taas nulliks.

Edasi, õige ülestõus, mis jätkab suurenemist, punktis Talvine pööripäev g, kus Päike tabab 22. detsembril, muutub võrdseks ja deklinatsioon jõuab omani minimaalne väärtus- . Pärast seda deklinatsioon suureneb ja kolme kuu pärast jõuab Päike taas kevadise pööripäevani.

Vaatleme Päikese asukoha muutumist taevas aastaringselt aastal asuvate vaatlejate jaoks erinevad kohad Maa pinnal.

Maa põhjapoolus, kevadise pööripäeva päeval (21.03) tiirutab Päike silmapiiril. (Tuletame meelde, et maa põhjapoolusel ei esine valgustite tõusu ja loojumise nähtusi, see tähendab, et iga valgusti liigub paralleelselt horisondiga ilma seda ületamata). See tähistab polaarpäeva algust põhjapoolusel. Järgmisel päeval kirjeldab Päike, olles veidi mööda ekliptikat tõusnud, horisondiga paralleelset ringi veidi kõrgemal. Iga päevaga tõuseb see aina kõrgemale ja kõrgemale. Päike saavutab maksimumkõrguse suvise pööripäeva päeval (22. juunil) – . Pärast seda algab aeglane kõrguse langus. Sügisese pööripäeva päeval (23. september) on Päike taas taevaekvaatoril, mis langeb kokku horisondiga põhjapoolusel. Olles sel päeval teinud hüvastijäturingi mööda horisonti, laskub Päike kuueks kuuks horisondi alla (taevaekvaatori alla). Kuus kuud kestnud polaarpäev on läbi. Algab polaaröö.

Vaatlejale, kes asub Arktika ring suurim kõrgus Päike jõuab suvise pööripäeva keskpäeval - . Päikese kesköökõrgus sellel päeval on 0°, see tähendab, et Päike sel päeval ei looju. Seda nähtust nimetatakse tavaliselt polaarpäev.

Talvise pööripäeva päeval on selle keskpäevane kõrgus minimaalne – see tähendab, et Päike ei tõuse. Seda nimetatakse polaaröö. Polaarjoone laiuskraad on väikseim Maa põhjapoolkeral, kus vaadeldakse polaarpäeva ja öö nähtusi.

Vaatlejale, kes asub põhja troopikas, Päike tõuseb ja loojub iga päev. Päike saavutab oma maksimaalse keskpäevase kõrguse horisondi kohal suvise pööripäeva päeval – sel päeval ületab ta seniidipunkti (). Põhja troopika on põhjapoolseim paralleel, kus Päike on oma seniidis. Minimaalne keskpäevane kõrgus , toimub talvisel pööripäeval.

Vaatlejale, kes asub ekvaator, absoluutselt kõik valgustid seavad ja tõusevad. Pealegi veedab iga valgusti, sealhulgas Päike, täpselt 12 tundi horisondi kohal ja 12 tundi horisondi all. See tähendab, et päeva pikkus on alati võrdne öö pikkusega – kumbki 12 tundi. Kaks korda aastas – pööripäevadel – muutub Päikese keskpäevane kõrgus 90° ehk läbib seniidipunkti.

Vaatlejale, kes asub Sterlitamaki laiuskraad, see tähendab, et parasvöötmes ei ole Päike kunagi seniidis. Suurima kõrguse saavutab ta 22. juuni keskpäeval, suvise pööripäeva päeval. Talvise pööripäeva päeval, 22. detsembril on selle kõrgus minimaalne - .

Niisiis, sõnastagem järgmised termiliste vööde astronoomilised märgid:

1. Külmades tsoonides (polaarringidest kuni Maa poolusteni) võib Päike olla nii mitteloojuv kui ka mittetõusev valgusti. Polaarpäev ja polaaröö võivad kesta 24 tunnist (põhja- ja lõunapoolusel) kuni kuue kuuni (Maa põhja- ja lõunapoolusel).

2. B parasvöötme tsoonid x (põhja- ja lõunatroopikast põhja- ja lõunapoolsete polaarringideni) Päike tõuseb ja loojub iga päev, kuid ei ole kunagi seniidis. Suvel on päev pikem kui öö ja talvel vastupidi.

3. Kuumas tsoonis (põhjatroopikast lõunatroopikasse) Päike alati tõuseb ja loojub. Päike on oma seniidis ühel korral - põhja- ja lõunatroopikas, kuni kaks korda - teistel vöö laiuskraadidel.

Regulaarne aastaaegade vaheldumine Maal on tingitud kolmest põhjusest: Maa aastane pööre ümber Päikese, Maa telje kalle Maa orbiidi tasapinnale (ekliptikatasand) ja Maa telg, mis säilitab oma suuna. ruumis pikka aega. Tänu nende kolme põhjuse koosmõjule toimub Päikese näiv aastane liikumine piki ekliptikat, mis on kaldu taevaekvaatori poole ja seega ka Päikese igapäevase teekonna asend horisondi kohal. erinevaid kohti Maa pind muutub aastaringselt ja sellest tulenevalt muutuvad tingimused nende valgustamiseks ja päikese poolt soojendamiseks.

Erinevate geograafiliste laiuskraadidega maapinna alade (või samade alade) ebaühtlane kuumenemine päikese poolt erinev aeg aastal) saab lihtsa arvutusega hõlpsasti kindlaks määrata. Tähistagem vertikaalselt langevate päikesekiirte poolt maapinna pindalaühikule ülekantud soojushulka (Päike seniidis). Seejärel saab sama pindalaühik Päikesest erineval seniidikaugusel soojushulga

(6.3)

Asendades sellesse valemisse Päikese väärtused tõelisel keskpäeval aasta erinevatel päevadel ja jagades saadud võrdsused üksteisega, saate leida nendel päevadel keskpäeval Päikeselt saadud soojushulga suhte. aasta.

Ülesanded:

1. Arvutage ekliptika kalle ja määrake selle põhipunktide ekvatoriaalsed ja ekliptika koordinaadid mõõdetud seniidikaugusest. Päike oma kõrgeimal kulminatsioonil pööripäevadel:

№	22 juuni	22. detsember
1)	29〫48ʹ lõunas	76〫42ʹ lõunas
№	22 juuni	22. detsember
2)	19〫23ʹ lõuna pool	66〫17ʹyu
3)	34〫57ʹ lõunas	81〫51ʹ lõunas
4)	32〫21ʹ lõunas	79〫15ʹ lõuna pool
5)	14〫18ʹ lõuna pool	61〫12ʹ lõuna pool
6)	28〫12ʹ lõuna pool	75〫06ʹ lõunas
7)	17〫51ʹ lõunas	64〫45ʹ lõunas
8)	26〫44ʹ lõunas	73〫38ʹ lõunas

2. Määrake Päikese näiva aastase teekonna kalle taevaekvaatorile planeetidel Marss, Jupiter ja Uraan.

3. Määrake ekliptika kalle umbes 3000 aastat tagasi, kui selle ajastu vaatluste järgi mõnes kohas põhjapoolkera Maal oli Päikese keskpäevane kõrgus suvise pööripäeva päeval +63〫48ʹ ja talvise pööripäeva päeval +16〫00ʹ seniidist lõuna pool.

4. Akadeemik A.A. täheatlase kaartide järgi. Mihhailov määrab kindlaks sodiaagitähtkujude nimed ja piirid, märgib need, milles asuvad ekliptika põhipunktid, ja määrab kindlaks Päikese liikumise keskmise kestuse iga sodiaagitähtkuju taustal.

5. Määrata tähistaeva liikuva kaardi abil punktide asimuutid ning päikesetõusu ja -loojangu ajad, samuti päeva ja öö ligikaudne kestus Sterlitamaki geograafilisel laiuskraadil pööripäevade ja pööripäevade päevadel.

6. Arvutage Päikese keskpäeva ja kesköö kõrgused pööripäevade ja pööripäevade jaoks: 1) Moskvas; 2) Tver; 3) Kaasan; 4) Omsk; 5) Novosibirsk; 6) Smolensk; 7) Krasnojarsk; 8) Volgograd.

7. Arvutage Päikeselt pööripäevade keskpäeval Päikeselt vastuvõetud soojushulkade suhe kahes laiuskraadil asuvas maapinna punktis identsetes kohtades: 1) +60〫30ʹ ja Maykopis; 2) +70〫00ʹ ja Groznõis; 3) +66〫30ʹ ja Mahhatškalas; 4) +69〫30ʹ ja Vladivostokis; 5) +67〫30ʹ ja Mahhatškalas; 6) +67〫00ʹ ja Južno-Kurilskis; 7) +68〫00ʹ ja Južno-Sahhalinskis; 8) +69〫00ʹ ja Rostovis Doni ääres.

Kepleri seadused ja planeetide konfiguratsioonid

Päikese gravitatsioonilise külgetõmbe mõjul tiirlevad planeedid selle ümber veidi piklike elliptiliste orbiitidega. Päike asub planeedi elliptilise orbiidi ühes koldes. See liikumine järgib Kepleri seadusi.

Planeedi elliptilise orbiidi poolsuurtelje suurus on ka keskmine kaugus planeedist Päikeseni. Väikeste ekstsentrilisuse ja orbiitide väikeste kalde tõttu suuremad planeedid, paljude ülesannete lahendamisel võib ligikaudselt eeldada, et need orbiidid on raadiusega ringikujulised ja asuvad praktiliselt samal tasapinnal - ekliptikatasandil (Maa orbiidi tasapinnal).

Kepleri kolmanda seaduse kohaselt, kui ja on vastavalt teatud planeedi ja Maa pöördeperioodid ümber Päikese ning on nende orbiitide poolsuurteljed, siis

.

(7.1)

Siin võib planeedi ja Maa pöördeperioode väljendada mis tahes ühikutes, kuid mõõtmed peavad olema samad. Sarnane väide kehtib ka poolsuurte telgede ja.

Kui võtta aja mõõtühikuks 1 troopiline aasta (see on Maa tiirlemise periood ümber Päikese) ja kauguse 1 mõõtühikuks astronoomiline üksus(), siis saab Kepleri kolmanda seaduse (7.1) ümber kirjutada järgmiselt

kus on planeedi pöördeperiood ümber Päikese, väljendatuna keskmistes päikesepäevades.

Ilmselgelt Maa jaoks keskmine nurkkiirus määratakse valemiga

Kui võtta mõõtühikuks planeedi ja Maa nurkkiirused ning orbiidiperioode mõõdetakse troopilistel aastatel, siis saab valemi (7.5) kirjutada järgmiselt.

Valemi abil saab arvutada planeedi keskmise lineaarkiiruse orbiidil

Maa orbiidi kiiruse keskmine väärtus on teada ja see on . Jagades (7.8) (7.9) ja kasutades Kepleri kolmandat seadust (7.2), leiame sõltuvuse

Märk "-" vastab sisemine või madalamad planeedid (Merkuur, Veenus) ja “+” – välised või ülemine (Marss, Jupiter, Saturn, Uraan, Neptuun). Selles valemis väljendatakse neid aastates. Vajadusel saab leitud väärtusi alati väljendada päevades.

Planeetide suhteline asukoht on kergesti määratav nende heliotsentriliste ekliptiliste sfääriliste koordinaatide abil, mille väärtused aasta erinevatel päevadel on avaldatud astronoomilistes aastaraamatutes, tabelis, mida nimetatakse "planeetide heliotsentrilisteks pikkuskraadideks".

Selle koordinaatsüsteemi keskpunkt (joonis 7.1) on Päikese keskpunkt ja põhiringiks on ekliptika, mille poolused on sellest 90º kaugusel.

Nimetatakse suuri ringe, mis on tõmmatud läbi ekliptika pooluste ekliptilise laiuskraadi ringid, nende järgi mõõdetakse ekliptikast heliotsentriline ekliptiline laiuskraad, mida peetakse positiivseks ekliptika põhjapoolkeral ja negatiivseks taevasfääri lõunapoolkeral. Heliotsentriline ekliptika pikkuskraad mõõdetakse piki ekliptikat kevadise pööripäeva punktist ¡ vastupäeva kuni valgusti laiuskraadi põhjani ja selle väärtused jäävad vahemikku 0º kuni 360º.

Suurte planeetide orbiitide väikese kalde tõttu ekliptika tasandi suhtes paiknevad need orbiidid alati ekliptika lähedal ning esmase lähendusena võib arvestada nende heliotsentrilist pikkuskraadi, mis määrab planeedi asukoha Päikese suhtes alles järgmiselt. selle heliotsentriline ekliptiline pikkuskraad.

Riis. 7.1. Ekliptiline taeva koordinaatsüsteem

Vaatleme Maa ja mõne siseplaneedi orbiite (joonis 7.2), kasutades heliotsentriline ekliptika koordinaatsüsteem. Selles on põhiringiks ekliptika ja nullpunktiks kevadise pööripäeva punkt ^. Planeedi ekliptilist heliotsentrilist pikkuskraadi loetakse suunast “Päike – kevadine pööripäev ^” suunas “Päike – planeet” vastupäeva. Lihtsuse huvides eeldame, et Maa ja planeedi orbiiditasandid langevad kokku ning orbiidid ise on ringikujulised. Seejärel annab planeedi asukoha orbiidil selle ekliptiline heliotsentriline pikkuskraad.

Kui ekliptika koordinaatsüsteemi kese on joondatud Maa keskpunktiga, siis see on nii geotsentriline ekliptika koordinaatsüsteem. Siis nimetatakse nurka suundade "Maa keskpunkt - kevadise pööripäeva punkt ^" ja "Maa keskpunkt - planeet" vahel. ekliptika geotsentriline pikkuskraad planeedid Maa heliotsentriline ekliptiline pikkuskraad ja Päikese geotsentriline ekliptiline pikkuskraad, nagu on näha jooniselt fig. 7.2 on seotud seosega:

.

(7.12)

Me helistame konfiguratsiooni mõned planeedid on fikseeritud vastastikune kokkulepe planeedid, maa ja päike.

Vaatleme eraldi sise- ja välisplaneetide konfiguratsioone.

Riis. 7.2. Helio- ja geotsentrilised süsteemid
ekliptika koordinaadid

Siseplaneetidel on neli konfiguratsiooni: alumine ühendus(n.s.), ülemine ühendus(v.s.), suurim lääne pikenemine(n.s.e.) ja suurim idapikenemine(n.v.e.).

Inferior konjunktsioonis (NC) asub siseplaneet Päikest ja Maad ühendaval joonel Päikese ja Maa vahel (joonis 7.3). Maise vaatleja jaoks "ühendub" sisemine planeet sel hetkel Päikesega, see tähendab, et see on Päikese taustal nähtav. Sel juhul on Päikese ja siseplaneedi ekliptika geotsentrilised pikkuskraadid võrdsed, see tähendab: .

Alumise konjunktsiooni lähedal liigub planeet taevas Päikese lähedal retrograadselt, päeval on ta horisondi kohal, Päikese lähedal ja selle pinnalt midagi vaadates pole seda võimalik jälgida. Väga harva võib näha ainulaadset astronoomilist nähtust – siseplaneedi (Merkuur või Veenus) läbimist üle Päikese ketta.

Riis. 7.3. Sisemiste planeetide konfiguratsioonid

Kuna siseplaneedi nurkkiirus on suurem kui Maa nurkkiirus, nihkub planeet mõne aja pärast asendisse, kus suunad “planeet-Päike” ja “planeet-Maa” erinevad (joonis 7.3). Maal vaatleja jaoks eemaldatakse planeet päikesekettalt maksimaalse nurga all või nad ütlevad, et planeet on sel hetkel suurimas pikenemises (kaugus Päikesest). Siseplaneedil on kaks suurimat pikenemist - läänelik(n.s.e.) ja idapoolne(n.v.e.). Suurima läänepoolse pikenemise korral () loojub planeet horisondi alla ja tõuseb varem kui Päike. See tähendab, et seda võib vaadelda hommikul, enne päikesetõusu, idataevas. Seda nimetatakse hommikune nähtavus planeedid.

Pärast suurima läänepikenemise läbimist hakkab planeedi ketas lähenema Päikese kettale taevasfääril, kuni planeet kaob Päikese ketta taha. Seda konfiguratsiooni, kui Maa, Päike ja planeet asuvad samal sirgel ja planeet on Päikese taga, nimetatakse ülemine ühendus(v.s.) planeedid. Sisemise planeedi vaatlusi ei saa praegu teha.

Pärast paremat konjunktsiooni hakkab planeedi ja Päikese vaheline nurkkaugus suurenema, saavutades maksimaalse väärtuse suurima idapikenemise (CE) korral. Samal ajal on planeedi heliotsentriline ekliptiline pikkuskraad suurem kui Päikese oma (ja geotsentriline, vastupidi, on väiksem, see tähendab). Selles konfiguratsioonis olev planeet tõuseb ja loojub hiljem kui Päike, mis võimaldab seda jälgida õhtul pärast päikeseloojangut ( õhtune nähtavus).

Planeetide ja Maa orbiitide elliptilisuse tõttu ei ole Päikese ja suurima pikenemisega planeedi suundade vaheline nurk konstantne, vaid varieerub teatud piirides, Merkuuril - kuni , Veenuse puhul - alates kuni .

Suurimad pikenemised on kõige mugavamad hetked siseplaneetide vaatlemiseks. Kuid kuna isegi sellistes konfiguratsioonides ei liigu Merkuur ja Veenus taevasfääril Päikesest kaugele, ei saa neid öö läbi jälgida. Õhtuse (ja hommikuse) nähtavuse kestus Veenuse puhul ei ületa 4 tundi ja Merkuuri puhul mitte rohkem kui 1,5 tundi. Võime öelda, et Merkuur on alati päikesekiirte käes "ujunud" - seda tuleb jälgida kas vahetult enne päikesetõusu või vahetult pärast päikeseloojangut eredas taevas. Merkuuri näiv heledus (magnituud) varieerub aja jooksul, ulatudes kuni . Veenuse näiv suurus varieerub vahemikus kuni . Veenus on Päikese ja Kuu järel kõige heledam objekt taevas.

Välistel planeetidel on samuti neli konfiguratsiooni (joonis 7.4): ühend(koos.), vastasseis(P.), idapoolne Ja lääne kvadratuur(Z.Q. ja Q.Q.).

Riis. 7.4. Välise planeedi konfiguratsioonid

Konjunktsioonikonfiguratsioonis asub välimine planeet Päikest ja Maad ühendaval joonel Päikese taga. Hetkel seda jälgida ei saa.

Kuna välisplaneedi nurkkiirus on väiksem kui Maa oma, on planeedi edasine suhteline liikumine taevasfääril retrograadne. Samal ajal nihkub see järk-järgult Päikesest läände. Kui välisplaneedi nurkkaugus Päikesest jõuab , langeb see "lääne kvadratuuri" konfiguratsiooni. Sel juhul on planeet idataevas nähtav kogu öö teisel poolel kuni päikesetõusuni.

"Opositsiooni" konfiguratsioonis, mida mõnikord nimetatakse ka "opositsiooniks", asub planeet taevas Päikesest alates, siis

Idakvadratuuris asuvat planeeti saab jälgida õhtust südaööni.

Kõige soodsamad tingimused välisplaneetide vaatlemiseks on nende opositsiooni ajastul. Sel ajal on planeet vaatlemiseks saadaval kogu öö. Samal ajal on see Maale võimalikult lähedal ning sellel on suurim nurkläbimõõt ja maksimaalne heledus. Vaatlejatele on oluline, et kõik ülemised planeedid saavutaksid oma suurima kõrguse horisondi kohal talviste opositsioonide ajal, kui nad liiguvad üle taeva samades tähtkujudes, kus on suvel Päike. Suvised vastasseisud käimas põhjapoolsed laiuskraadid esinevad madalal horisondi kohal, mis võib vaatluste tegemise väga keeruliseks teha.

Planeedi konkreetse konfiguratsiooni kuupäeva arvutamisel on selle asukoht Päikese suhtes kujutatud joonisel, mille tasapinnaks on võetud ekliptika tasapind. Suund kevadise pööripäeva punktile ^ valitakse meelevaldselt. Kui on antud aastapäev, mil Maa heliotsentrilisel ekliptilisel pikkuskraadil on kindel väärtus, siis tuleks joonisele esmalt märkida Maa asukoht.

Maa heliotsentrilise ekliptilise pikkuskraadi ligikaudset väärtust on vaatluskuupäeva järgi väga lihtne leida. On hästi näha (joon. 7.5), et näiteks 21. märtsil Maalt Päikese poole vaadates vaatame kevadist pööripäeva punkti ^ ehk siis suund “Päike - kevadine pööripäevapunkt” erineb. suunast "Päike - Maa" poolt, mis tähendab, et Maa heliotsentriline ekliptiline pikkuskraad on . Vaadates Päikest sügisese pööripäeva päeval (23. september), näeme teda sügisese pööripäeva punkti suunas (joonisel on see diametraalselt vastupidine punktile ^). Samal ajal on Maa ekliptiline pikkuskraad . Jooniselt fig. 7.5 on selge, et talvise pööripäeva päeval (22. detsember) on Maa ekliptiline pikkuskraad ja suvise pööripäeva päeval (22. juuni) - .

Riis. 7.5. Maa ekliptika heliotsentrilised pikkuskraadid
V erinevad päevad aasta

Kuna piirkonna laiuskraad ei muutu, siis Päikese kõrguse muutustest järeldub, et muutub ka selle deklinatsioon. Piirkonna laiuskraad ligikaudu etteantud kohta asula saab määrata geograafiline kaart(Rostovi jaoks 47° 13"), siis kõrguse h mõõtmistest võib leida, et suvel on maksimaalne kaugus taevaekvaatorist +23,5° ja a. talveaeg võrdub -23,5°. Samuti saab kindlaks teha, et Päike on 21. märtsil ja 23. septembril (pööripäevad) taevaekvaatoril, nendel päevadel on Päikese deklinatsioon 0°.

Näiteks peate määrama maksimaalse ja minimaalne kõrgus Päikese tõus horisondi kohale Kiievi linna jaoks. Kiievi laiuskraad: 50° 24"

H = 90° - 50,2° + 23,5° = 63,3° (suvise pööripäeva päevadel);

H = 90° - 50,2° - 23,5° = 16,3° (talvise pööripäeva päevadel).

Kevadel ja sügisene pööripäev Päikese lõunakõrgus on võrdne selle täiendusega geograafiline laiuskraad kohad kuni 90° ning talvistel ja suvistel pööripäevadel on see pööripäevast väiksem või suurem nurga võrra, mis on võrdne ekliptika kaldega ekvaatori suhtes.

Pööripäevadel määratakse keskpäevase päikese (φ0) kõrgus horisondi kohal erinevatel laiuskraadidel (φ1) järgmise valemiga:
φ0 = 90° - φ1
Donetski koordinaadid: 48°00′32″ N. w. 37°48′15″ idapikkust. d.
Donetskis on 21. märtsil ja 23. septembri keskpäeval Päike kõrgusel:
φ0 = 90° - 48° = 42°
Suvel, kui Päike on iga poolkera troopika kohal, suureneb selle kõrgus keskpäeval 23° 27", s.o.
φ0 = 90° – φ1 + 23° 27"
φ0 = 90°-48° +23° 27"= 65° 27"
Donetskis on 21. juunil Päikese kõrgus 65°27"

Talvel, kui Päike liigub vastaspoolkerale, väheneb selle kõrgus vastavalt ja jõuab miinimumini pööripäevadel, mil seda tuleks vähendada 23°27", s.o.
φ0 = 90° - φ1 - 23° 27"
φ0 = 90° - 48° - 23° 27"= 18° 33"

Probleem 31

Z - seniitpunkt * - Polaris

Nurk, mille all Polaris on horisondi piirkonna suhtes nähtav
nurk seniidipunkti ja Põhjatähe vahel.
Pööripäevadel määratakse keskpäevase päikese kõrgus horisondi kohal erinevatel laiuskraadidel järgmise valemiga:

Nii näiteks on Päike Kiievis 21. märtsil ja 23. septembri keskpäeval kõrgusel:

Suvel, kui Päike on iga poolkera troopika kohal, suureneb selle kõrgus keskpäeval 23° 27", s.o.

Seega on Kiievi linna jaoks 21. juunil Päikese kõrgus 61°27". Talvel, kui Päike liigub vastaspoolkerale, väheneb selle kõrgus vastavalt ja jõuab miinimumini pööripäeva päevadel, kui seda tuleks vähendada 23°27", st.

Niisiis, Kiievi jaoks on 22. detsembril Päike oma kõrgusel

Probleem 33
Päikese kõrgus horisondi kohal mõõdeti laevalt 20. veebruaril. See oli 50°. Päike oli lõuna pool. Millisel geograafilisel laiuskraadil laev asub, kui Päike oli sel päeval oma seniidis laiuskraadil 1105" S?

Vastus:
Laev asus 28°55"N.

Probleem 32
Peterburi ja Kiiev asuvad peaaegu samal meridiaanil. 22. juuni keskpäeval tõuseb Päike Peterburis horisondi kohale 53°30 ja Kiievis sel hetkel 61,5°. Kui suur on linnade vaheline kaugus kraadides ja kilomeetrites?

Vastus:

Kiievi ja Peterburi vaheline kaugus on 8° ja kilomeetrites -890,4 km.

Probleem 34
Põhjapoolkeral, kus viibivad turistid, on Päike keskpäeval horisondi kohal 53030" nurga all. Samal päeval on keskpäevane päike oma seniidis 12°20" põhjalaiust. Millisel laiuskraadil turistid asuvad?

Vastus:
Turistid asuvad 48°50" põhjalaiusel.

- Polari kõrgus on ALATI võrdne vaatluskoha laiuskraadiga (see kehtib põhjapoolkera kohta) = ja igal kellaajal!

©2015-2019 sait
Kõik õigused kuuluvad nende autoritele. See sait ei pretendeeri autorlusele, kuid pakub tasuta kasutamist.
Lehe loomise kuupäev: 2017-10-25

Elu meie planeedil sõltub kogusest päikesevalgus ja soojust. Õudne on isegi hetkeks ette kujutada, mis oleks juhtunud, kui taevas poleks olnud sellist tähte nagu Päike. Iga rohulible, iga leht, iga lill vajab soojust ja valgust, nagu inimesed õhus.

Päikesekiirte langemisnurk on võrdne päikese kõrgusega horisondi kohal

Päikesevalguse ja soojuse hulk, mis siseneb maa pind, on otseselt võrdeline kiirte langemisnurgaga. Päikesekiired võivad Maad tabada 0–90 kraadise nurga all. Kiirte lööginurk maapinnale on erinev, kuna meie planeet on sfääriline. Mida suurem see on, seda kergem ja soojem see on.

Seega, kui kiir tuleb 0-kraadise nurga all, libiseb see ainult mööda maapinda ilma seda soojendamata. See langemisnurk esineb põhja- ja lõunapoolusel, polaarjoone taga. Täisnurk Päikesekiired langevad ekvaatorile ning lõuna- ja vahelisele pinnale

Kui maapinnale langevate päikesekiirte nurk on sirge, näitab see seda

Seega on kiired maapinnal ja päikese kõrgus horisondi kohal võrdsed. Need sõltuvad geograafilisest laiuskraadist. Mida lähemal nulllaiuskraadile, seda lähemal on kiirte langemisnurk 90 kraadile, mida kõrgemal on päike horisondi kohal, seda soojem ja heledam on.

Kuidas päike muudab oma kõrgust horisondi kohal

Päikese kõrgus horisondi kohal ei ole konstantne. Vastupidi, see muutub alati. Selle põhjus peitub planeedi Maa pidevas liikumises ümber tähe Päikese, aga ka planeedi Maa pöörlemises ümber oma telje. Selle tulemusena järgneb päev ööle ja aastaajad üksteisele.

Troopikavaheline territoorium saab kõige rohkem soojust ja valgust, siin on päev ja öö peaaegu võrdse kestusega ning päike on oma seniidis 2 korda aastas.

Polaarjoone kohal olev pind saab vähem soojust ja valgust, siin on sellised mõisted nagu öö, mis kestab umbes kuus kuud.

Sügise ja kevadise pööripäeva päevad

Tuvastatakse 4 peamist astroloogilised kuupäevad, mis määrab päikese kõrguse horisondi kohal. 23. september ja 21. märts on sügisese ja kevadise pööripäeva päevad. See tähendab, et nendel päevadel on septembris ja märtsis päikese kõrgus horisondi kohal 90 kraadi.

Lõunapoolsed ja on võrdselt päikese poolt valgustatud ning öö pikkus võrdub päeva pikkusega. Kui põhjapoolkeral algab astroloogiline sügis, on see kevad, vastupidi, lõunapoolkeral. Sama võib öelda talve ja suve kohta. Kui lõunapoolkeral on talv, siis põhjapoolkeral on suvi.

Suvised ja talvised pööripäevad

22. juuni ja 22. detsember on suvepäevad ning 22. detsembril on põhjapoolkeral lühim päev ja pikim öö ning talvine päike on kogu aasta madalaimal kõrgusel horisondi kohal.

Üle 66,5 laiuskraadi on päike horisondi all ja ei tõuse. Seda nähtust, mil talvine päike silmapiirile ei tõuse, nimetatakse polaarööks. Lühim öö on 67. laiuskraadil ja kestab vaid 2 päeva ning pikim öö leiab aset poolustel ja kestab 6 kuud!

Detsember on kogu aasta kuu, mil põhjapoolkeral on kõige rohkem pikad ööd. Mehed sisse Kesk-Venemaa Nad ärkavad pimedas tööle ja naasevad pimedas. See on paljude jaoks raske kuu, kuna päikesevalguse puudumine mõjutab nii füüsilist kui ka moraali inimestest. Sel põhjusel võib isegi tekkida depressioon.

Moskvas tõuseb 2016. aastal 1. detsembri päikesetõus kell 08.33. Sel juhul on päeva pikkuseks 7 tundi 29 minutit. See on väga vara, kell 16.03. Öö pikkus on 16 tundi 31 minutit. Seega selgub, et öö pikkus on 2 korda suurem kui päeva pikkus!

Sel aastal on talvine pööripäev 21. detsember. Lühim päev kestab täpselt 7 tundi. Siis kestab sama olukord 2 päeva. Ja alates 24. detsembrist hakkab päev aeglaselt, kuid kindlalt kasumit tootma.

Päevas lisandub keskmiselt üks minut päevavalgust. Kuu lõpus on päikesetõus detsembris täpselt kell 9, mis on 27 minutit hiljem kui 1. detsember

22. juuni on suvine pööripäev. Kõik juhtub täpselt vastupidi. Terve aasta jooksul on see kuupäev pikim päev ja lühim öö. See kehtib põhjapoolkera kohta.

Južnõis on vastupidi. Selle päevaga on seotud huvitavaid asju looduslik fenomen. Polaarjoone kohal algab polaarpäev, päike ei looju põhjapoolusele horisondi alla 6 kuu jooksul. Juunis algavad Peterburis salapärased valged ööd. Need kestavad umbes juuni keskpaigast kaks kuni kolm nädalat.

Kõik need 4 astroloogilist kuupäeva võivad muutuda 1-2 päeva võrra päikeseaasta ei sobi alati kalendriaasta. Nihkeid tuleb ette ka liigaaastatel.

Päikese kõrgus horisondi kohal ja kliimatingimused

Päike on üks olulisemaid kliimat kujundavaid tegureid. Olenevalt sellest, kuidas muutus päikese kõrgus horisondi kohal maapinna kindlal alal, kliimatingimused ja aastaajad.

Näiteks edasi Kaug-Põhja Päikesekiired langevad väga väikese nurga all ja libisevad ainult mööda maapinda, ilma seda üldse soojendamata. Selle teguri tõttu on siinne kliima äärmiselt karm, valitseb igikelts, külmad talved külmetava tuule ja lumega.

Mida kõrgemal on päike horisondi kohal, seda soojem on kliima. Näiteks ekvaatoril on ebatavaliselt kuum ja troopiline. Ka hooajalisi kõikumisi ekvaatori piirkonnas praktiliselt ei tunneta, neis piirkondades on igavene suvi.

Päikese kõrguse mõõtmine horisondi kohal

Nagu öeldakse, on kõik geniaalne lihtne. Nii see siin on. Seade päikese kõrguse horisondi kohal mõõtmiseks on lihtsalt lihtne. See on horisontaalne pind, mille keskel on 1 meeter pikk. Päikesepaistelisel päeval keskpäeval heidab poolus oma lühimat varju. Selle lühima varju abil tehakse arvutused ja mõõtmised. Peate mõõtma nurka varju otsa ja varda otsa ja varju otsa ühendava segmendi vahel. See nurga väärtus on päikese nurk horisondi kohal. Seda seadet nimetatakse gnomoniks.

Gnomon on iidne astroloogiline tööriist. Päikese kõrguse horisondi kohal mõõtmiseks on ka teisi instrumente, näiteks sekstant, kvadrant ja astrolaab.

a) Maa põhjapoolusel oleva vaatleja jaoks ( j = + 90°) mitteseostunud valgustid on need, millel on d-- mina?? 0 ja mittetõusvad on need, millel on d--< 0.

Tabel 1. Keskpäevase päikese kõrgus erinevatel laiuskraadidel

Päikesel on 21. märtsist 23. septembrini positiivne, 23. septembrist 21. märtsini negatiivne deklinatsioon. Järelikult on Päike Maa põhjapoolusel umbes pool aastat mitteloojuv ja pool aastat mittetõusev valgusti. 21. märtsi paiku ilmub siinne Päike horisondi kohale (tõuseb) ja kirjeldab taevasfääri igapäevase pöörlemise tõttu ringilähedasi ja horisondiga peaaegu paralleelseid kõverusi, tõustes iga päevaga aina kõrgemale. Suvisel pööripäeval (umbes 22. juunil) jõuab Päike maksimaalne kõrgus h max = + 23° 27 " . Pärast seda hakkab Päike horisondile lähenema, tema kõrgus järk-järgult väheneb ja pärast sügisest pööripäeva (pärast 23. septembrit) kaob ta horisondi alla (loojub). Kuus kuud kestnud päev lõpeb ja algab öö, mis samuti kestab kuus kuud. Päike, jätkates horisondiga peaaegu paralleelsete kõverate kirjeldamist, kuid sellest allapoole vajub üha madalamale, talvise pööripäeva päeval (umbes 22. detsembril) laskub ta horisondi alla kõrgusele. h min = -23° 27 " , ja hakkab siis uuesti horisondile lähenema, selle kõrgus suureneb ja enne kevadist pööripäeva ilmub Päike taas horisondi kohale. Maa lõunapoolusel oleva vaatleja jaoks ( j= - 90°) Päikese igapäevane liikumine toimub sarnaselt. Ainult siin tõuseb Päike 23. septembril ja loojub pärast 21. märtsi ning seetõttu, kui Maa põhjapoolusel on öö, on lõunapoolusel päev ja vastupidi.

b) vaatlejale polaarjoonel ( j= +66° 33 " ) mitteseostunud valgustid on need, millel on d--i + 23° 27 " , ja mittetõusev - koos d < - 23° 27". Järelikult ei looju Päike polaarjoonel suvisel pööripäeval (keskööl puudutab Päikese kese horisonti vaid põhjapunktis N) ja ei tõuse talvise pööripäeva päeval (keskpäeval puudutab päikeseketta kese horisonti ainult lõunapoolses punktis S, ja langeb siis uuesti horisondi alla). Ülejäänud aastapäevadel Päike tõuseb ja loojub sellel laiuskraadil. Veelgi enam, see saavutab oma maksimaalse kõrguse suvise pööripäeva keskpäeval ( h max = + 46° 54") ja talvise pööripäeva päeval on selle keskpäevane kõrgus minimaalne ( h min = 0°). Lõuna polaarringis ( j= - 66° 33") Päike ei looju talvisel pööripäeval ega tõuse suvisel pööripäeval.

Põhja- ja lõunapoolsed polaarringid on nende geograafiliste laiuskraadide teoreetilised piirid, kus polaarsed päevad ja ööd(päevad ja ööd kestavad üle 24 tunni).

Polaarringidest kaugemal asuvates kohtades jääb Päike mitteloojuvaks või mittetõusvaks valgustiks, mida kauem, mida lähemal on koht geograafilistele poolustele. Poolustele lähenedes pikeneb polaarpäeva ja öö pikkus.

c) Põhja-troopikas vaatleja jaoks ( j--= + 23° 27") Päike on alati tõusev ja loojuv valgusti. Suvisel pööripäeval saavutab see maksimumkõrguse keskpäeval. h max = + 90°, s.o. läbib seniidi. Ülejäänud aastapäevadel kulmineerub Päike keskpäeval seniidist lõuna pool. Talvise pööripäeva päeval on selle minimaalne keskpäeva kõrgus h min = + 43° 06".

Lõuna troopikas ( j = - 23° 27") Päike tõuseb ja loojub alati. Kuid keskpäevasel maksimumkõrgusel horisondi kohal (+ 90°) esineb ta talvise pööripäeva päeval ja minimaalsel (+ 43° 06) " ) - suvise pööripäeva päeval. Ülejäänud aastapäevadel kulmineerub Päike siin keskpäeval seniidist põhja pool.

Troopika ja polaarringide vahel asuvates kohtades tõuseb ja loojub Päike igal päeval aastas. Pool aastat on siin päeva pikkus pikem kestusööd ja kuus kuud on öö pikem kui päev. Päikese keskpäevane kõrgus on siin alati alla 90° (välja arvatud troopikas) ja üle 0° (v.a polaarringid).

Troopika vahel asuvates kohtades on Päike seniidis kaks korda aastas, nendel päevadel, mil tema deklinatsioon on võrdne koha geograafilise laiuskraadiga.

d) Maa ekvaatoril oleva vaatleja jaoks ( j--= 0) kõik valgustid, sealhulgas Päike, tõusevad ja loojuvad. Samal ajal on nad horisondi kohal 12 tundi ja horisondi all 12 tundi. Seetõttu on ekvaatoril päeva pikkus alati võrdne öö pikkusega. Kaks korda aastas möödub Päike oma seniidis keskpäeval (21. märtsil ja 23. septembril).

21. märtsist 23. septembrini kulmineerub Päike ekvaatoril keskpäeval seniidist põhja pool ja 23. septembrist 21. märtsini - seniidist lõuna pool. Päikese minimaalne keskpäevakõrgus on siin võrdne h min = 90° - 23° 27 " = 66° 33 " (22. juunil ja 22. detsembril).

Kui mõõta iga päev, millise nurga all tõuseb Päike keskpäeval horisondi kohale - seda nurka nimetatakse keskpäevaks - siis on märgata, et see ei ole erinevatel päevadel sama ja suvel on see palju suurem kui talvel. Seda saab hinnata ilma ühegi goniomeetrilise instrumendita, lihtsalt varda poolt keskpäeval heidetud varju pikkuse järgi: mida lühem vari, seda suurem on keskpäeva kõrgus ja mida pikem vari, seda väiksem on keskpäeva kõrgus. 22. juunil on Päikese keskpäevane kõrgus põhjapoolkeral kõrgeim. See on aasta pikim päev sellel Maa poolel. Seda nimetatakse suviseks pööripäevaks. Mitu päeva järjest keskpäevane kõrgus Päike muutub äärmiselt vähe (sellest ka väljend “pööripäev”), ja seetõttu Ja Ka päeva pikkus jääb peaaegu muutumatuks.

Kuus kuud hiljem, 22. detsembril, on põhjapoolkeral talvine pööripäev. Siis on Päikese keskpäevane kõrgus kõige madalam ja päev kõige lühem. Jällegi, mitu päeva järjest muutub Päikese keskpäevane kõrgus ülimalt aeglaselt ja päeva pikkus jääb peaaegu muutumatuks. 22. juuni ja 22. detsembri keskpäevaste Päikese kõrguste vahe on 47°. Aastas on kaks päeva, mil Päikese keskpäevane kõrgus on täpselt 2301/2 madalam kui suvise pööripäeva päeval ja sama palju kõrgem kui talvisel pööripäeval. See juhtub 21. märtsil (kevade alguses) ja 23. septembril (sügise alguses). Nendel päevadel on päeva ja öö pikkus sama: päev võrdub ööga. Sellepärast 21. märtsi nimetatakse kevadiseks pööripäevaks ja 23. septembrit sügiseseks pööripäevaks.

Et mõista, miks Päikese keskpäevane kõrgus aastaringselt muutub, viige läbi järgmine katse. Võtame gloobuse. Maakera pöörlemistelg on kalde aluse tasapinna suhtes nurga all 6601/g ja ekvaator on 23C1/2 nurga all. Nende nurkade suurused ei ole juhuslikud: Maa telg kaldub Päikese ümber kulgeva tee tasapinna (orbiidi) suhtes samuti 6601/2.

Paneme lauale ereda lambi. Temast saab kujutama Päike. Liigutame maakera lambist veidi kaugemale, et saaksime

pidi kandma maakera ümber lambi; maakera keskosa peaks jääma lambi tasemele ja maakera alus peaks olema põrandaga paralleelne.

Kogu maakera lambi poolne külg on valgustatud.

Proovime leida maakerale sellise asendi, et valguse ja varju piir läbiks korraga mõlemat poolust. Maakeral on selline asend Päikese suhtes kevadise pööripäeva või sügisese pööripäeva päeval. Maakera ümber oma telje pöörates on lihtne märgata, et selles asendis peaks päev olema võrdne ööga ja pealegi mõlemal poolkeral korraga - põhja- ja lõunapoolkeral.

Torkame ekvaatori punktis pinnaga risti pinda nii, et selle pea vaataks otse lambi poole. Siis me ei näe selle tihvti varju; see tähendab, et ekvaatori elanike jaoks Päike keskpäeval on see seniidis, st seisab otse pea kohal.

Nüüd liigutame maakera ümber laua vastupäeva ja teeme veerandi ringist. Samas tuleb meeles pidada, et Maa iga-aastasel liikumisel ümber Päikese jääb selle telje suund kogu aeg muutumatuks ehk maakera telg peab liikuma paralleelselt iseendaga, muutmata oma kallet.

Maakera uue asukohaga näeme seda põhjapoolus valgustatud lampiga (esindab Päikest) ja lõunapoolus on pimedas. Täpselt sellises asendis on Maa, kui aasta pikim päev põhjapoolkeral on suvine pööripäev.

Sel ajal langevad päikesekiired põhjapoolsele poolele suure nurga all. Keskpäevane päike on sel päeval troopika põhjaosas oma kõrgpunktis; Põhjapoolkeral on siis suvi, lõunapoolkeral talv. Seal langevad kiired sel ajal maapinnale viltusemalt.

Liigutame maakera veel veerand ringi võrra edasi. Nüüd on meie maakera võtnud kevadisele täpselt vastupidise positsiooni. Jällegi märkame, et päeva ja öö piir läbib mõlemat poolust ning jällegi võrdub päev kogu Maa peal ööga, s.t. kestab 12 tundi. See juhtub sügisese pööripäeva päeval.

Pole raske kontrollida, et sel päeval ekvaatoril on Päike keskpäeval taas seniidis ja langeb seal vertikaalselt maapinnale. Järelikult on ekvaatori elanike jaoks Päike oma seniidis kaks korda aastas: kevadise ja sügisese pööripäeva ajal. Nüüd liigutame maakera veerand ringi võrra edasi. Maa (gloobus) asub teisel pool lampi (Päike). Pilt muutub dramaatiliselt: põhjapoolus on nüüd pimeduses ja lõunapoolust valgustab päike. Päike soojendab lõunapoolkera rohkem kui põhjapoolkera. Maa põhjaosas on talv ja lõunaosas suvi. See on positsioon, mille Maa hõivab talvise pööripäeva päeval. Sel ajal on lõunapoolsetes troopikas Päike seniidis, see tähendab, et tema kiired langevad vertikaalselt. See on pikim päev lõunapoolkeral ja lühim põhjapoolkeral.

Olles läbinud veel veerandi ringist, naaseme uuesti algasendisse.

Teeme veel ühe huvitav kogemus: me ei kalluta maakera telge, vaid korraldama see on põranda tasapinnaga risti. Kui läheme sama teed Koos Maakera lambi ümber, siis oleme veendunud, et sel juhul on aasta läbi pööripäev kestab. Meie laiuskraadidel oleksid igavesed kevad-sügispäevad ja ei oleks järske üleminekuid soojalt kuudelt külmale. Kõikjal (välja arvatud muidugi poolused ise) tõuseks Päike kohaliku aja järgi täpselt idast kell 6 hommikul, tõuseks alati keskpäeval antud paigas samale kõrgusele ja loojus täpselt läände kell 6 kella õhtul kohaliku aja järgi.

Seega, tänu Maa liikumisele ümber Päikese ja Maa telje pidevale kaldele oma orbiidi tasapinna suhtes, aastaaegade vaheldumine.

See seletab ka tõsiasja, et põhja- ja lõunapoolusel kestab päev ja öö kuus kuud ning ekvaatoril võrdub päev ööga aastaringselt. Keskmistel laiuskraadidel, näiteks Moskvas, on päeva ja öö pikkus aastaringselt 7–17,5 tundi.

Peal Põhja- ja lõunatroopikas, mis asuvad 2301/2 laiuskraadil põhja- ja lõuna pool ekvaatorist, on Päike seniidis vaid kord aastas. Kõigis troopika vahel asuvates kohtades on keskpäevane päike oma seniidis kaks korda aastas. Kosmos maakera troopika vahel asuvat tsooni nimetatakse selle termiliste omaduste tõttu kuumaks tsooniks. Ekvaator jookseb selle keskelt läbi.

Poolusest 23°'/2 kaugusel, s.o laiuskraadil 6601/2, ei ilmu Päike kord aastas talvel terve päeva horisondi kohale ja suvel, vastupidi, kord aastas terve päev.

Nendes kohtades Põhja- ja Lõunapoolkerad maakerale ja kaartidele tõmmatakse kujuteldavad jooned, mida nimetatakse polaarringideks.

Mida lähemal polaarringidele koht asub, seda suurem arv päevadel jätkub seal pidev päev (või pidev öö) ja Päike ei looju ega tõuse. Ja Maa poolustel paistab Päike pidevalt kuus kuud. Samas langevad siin päikesekiired maapinnale väga viltu. Päike ei tõuse kunagi kõrgele horisondi kohale. Sellepärast Pooluste ümbruses, polaarringidest ümbritsetud ruumis on eriti külm. Selliseid vöösid on kaks - põhja- ja lõunapoolne; neid nimetatakse külmavöödeks. Siin pikk talv ja lühikesed külmad suved.

Polaarringide ja troopika vahel on kaks parasvöötme (põhja- ja lõunaosa).

Mida lähemale troopikale, seda talv Lühidalt öeldes ja soojem ning mida lähemal polaarringidele, seda pikem ja karmim see on.