Движение солнца на экваторе


Солнце так же, как и другие звёзды, описывает свой путь по небесной сфере. Находясь в средних широтах, мы можем каждое утро наблюдать за тем, как оно появляется из-за горизонта в восточной части неба. Затем постепенно поднимается над горизонтом и, наконец, в полдень достигает наивысшего положения на небе. После этого Солнце постепенно опускается, приближаясь к горизонту, и заходит в западной части неба.

Ещё в глубокой древности люди, наблюдавшие за перемещением Солнца по небу, обнаружили, что его полуденная высота меняется с течением года, как меняется и вид звёздного неба.

Если в течение года ежедневно отмечать положение Солнце на небесной сфере в момент его кульминации (то есть указывать его склонение и прямое восхождение), то мы получим большой круг, представляющий проекцию видимого пути центра солнечного диска в течение года. Этот круг древними греками был назван эклиптикой, что переводится, как ‘затмение’.

Конечно же, перемещение Солнца на фоне звёзд — это кажущееся явление. И вызвано оно вращением Земли вокруг Солнца. То есть, по сути, в плоскости эклиптики лежит путь Земли вокруг Солнца — её орбита.

Мы уже с вами говорили о том, что эклиптика пересекает небесный экватор в двух точках: в точке весеннего равноденствия (точка овна) и в точке осеннего равноденствия (точка весов).


Движение солнца на экваторе

Кроме точек равноденствия, на эклиптике выделяют ещё две промежуточные точки, в которых склонение Солнца бывает наибольшим и наименьшим. Эти точки получили название точек солнцестояния. В точке летнего солнцестояния (она ещё называется точкой рака) Солнце имеет максимальное склонение — +23о 26’. В точке зимнего солнцестояния (точка козерога) склонение Солнца минимально и составляет –23о 26’.

Созвездия, по которым проходит эклиптика получили названия эклиптические.

Ещё в Древней Месопота́мии было замечено, что Солнце, при своём видимом годовом движении проходит через 12 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Рыбы.

Движение солнца на экваторе


Позже, древние греки назвали этот пояс Поясом Зодиака. Дословно это переводится, как «круг из животных». И действительно, если посмотреть на названия зодиакальных созвездий, то несложно увидеть, что их половина в классическом греческом зодиаке представлена в виде животных (помимо мифологических существ).

Изначально эклиптические знаки зодиака совпадали с зодиакальными, так как ещё не было чёткого разделения созвездий. Начало отсчёта знаков зодиака было установлено от точки весеннего равноденствия. А зодиакальные созвездия делили эклиптику на 12 равных частей.

Сейчас же зодиакальные и эклиптические созвездия не совпадают: зодиакальных созвездий 12, а эклиптических — 13 (в них добавлено созвездие Змееносца, в котором Солнце находится с 30 ноября по 17 декабря. Помимо этого, из-за прецессии земной оси, точки весеннего и осеннего равноденствий постоянно смещается.

Движение солнца на экваторе

Прецессия (или предварение равноденствий) — это явление, возникающее из-за медленного раскачивания оси вращения земного шара. В этом цикле созвездия идут в обратную сторону, по сравнение с обычным годичным циклом. При этом получается, что точка весеннего равноденствия примерно каждые 2150 лет смещается на один знак зодиака по ходу часовой стрелки. Так с 4300 года по 2150 год до нашей эры эта точка располагалась в созвездии Тельца (эра Тельца), с 2150 года до нашей эры по 1 год нашей эры — в созвездии овна. Соответственно, сейчас, точка весеннего равноденствия находится в Рыбах.


Как мы уже упоминали, за начало движение Солнца по эклиптике принимается день весеннего равноденствия (около 21 марта). Суточная параллель Солнца под влиянием его годового движения непрерывно смещается на шаг склонения. Поэтому общее движение Солнца на небе происходит как бы по спирали, которая является результатом сложения суточного и годового движения. Итак, двигаясь по спирали, Солнце увеличивает своё склонение примерно на 15 минут в сутки. При этом продолжительность светового дня в Северном полушарии растёт, а в Южном — убывает. Это увеличение будет происходить до тех пор, пока склонение Солнца не достигнет +23о 26’, что произойдёт примерно 22 июня, в день летнего солнцестояния. Название «солнцестояние» связано с тем, что в это время (примерно 4 дня) Солнце практически не изменяет своего склонения (то есть как бы «стоит»).

Движение солнца на экваторе

После солнцестояния следует уменьшение склонения Солнца и длинный день начинает постепенно убывать до тех пор, пока день и ночь не сравняются (то есть примерно до 23 сентября).

После прохождения точки осеннего равноденствия, Солнце меняет своё склонение на южное. В Северном полушарии день продолжает убывать, а в Южном, наоборот, возрастает. И это будет продолжаться до тех пор, пока Солнце не достигнет точки зимнего солнцестояния (примерно до 22 декабря). Здесь Солнце опять примерно 4 дня практически не будет изменять своего склонения. В это время в Северном полушарии наблюдаются самые короткие дни и самые длинные ночи. В Южном наоборот, в разгаре лето и самый длинный день.


Через 4 дня, для наблюдателя в Северном полушарии, склонение Солнца начнёт постепенно увеличиваться и, примерно, через три месяца светило опять придёт в точку весеннего равноденствия.

Теперь давайте переместимся на Северный полюс. Здесь суточное движение Солнца практически параллельно горизонту. Поэтому в течение полугода Солнце не заходит, описывая круги над горизонтом — наблюдается полярный день.

Через полгода склонение Солнца поменяет свой знак на минус, на Северном полюсе начнётся полярная ночь. Она также будет длиться около полугода.

Движение солнца на экваторе

Переместимся на экватор. Здесь наше Солнце, как и все другие светила, восходит и заходит перпендикулярно плоскости истинного горизонта. Поэтому на экваторе день всегда равен ночи.

Движение солнца на экваторе


Теперь давайте обратимся к карте звёздного неба и немного поработаем с ней. Итак, мы уже знаем, что карта звёздного неба представляет собой проекцию небесной сферы на плоскость с нанесёнными на неё объектами в экваториальной системе координат. Напомним, что в центре карты располагается северный полюс мира. Рядом с ним Полярная звезда. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты, возле каждого луча, написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от нуля до двадцати трёх часов).

Движение солнца на экваторе

Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение ноль градусов.

Для того, чтобы по карте звёздного неба определять вид неба в любое время суток выбранной даты года, к ней прилагается накладной круг, внутри которого начерчены оцифрованные пересекающиеся овалы, а по наружному краю круга нанесена шкала с делениями, которые соответствуют часам суток.

Движение солнца на экваторе


В накладном круге делается вырез по тому овалу, который является наиболее близким к широте места наблюдения. Полученный контур выреза будет представлять собой горизонт с основными его точками: севера, юга, запада и востока.

Для определения вида звёздного неба в конкретный момент времени на интересующую нас дату, необходимо совместить накладной круг и карту так, чтобы штрих момента времени совпал со штрихом этой даты. Тогда в отверстие накладного круга вы увидите звёздное небо на нужный вам день и час.

На контуре выреза, между его точками Ю, В и С, расположатся звезды, которые восходят в этот момент, а между точками Ю, 3 и С — звезды, которые заходят. Те звёзды, которые закрыл накладной круг, будут не видны.

Движение солнца на экваторе

Однако с помощью подвижной карты можно определять не только моменты восхода и захода звёзд, но и других светил, в том числе, и Солнца.

Как мы говорили, видимый годовой путь Солнца среди звёзд называется эклиптикой. На карте она представлена овалом, который несколько смещён относительно Северного полюса мира. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия (они обозначены символами овна и весов). Две другие точки — точки летнего и зимнего солнцестояний — на нашей карте обозначены кружочком и ромбиком соответственно.


Чтобы можно было определять время восхода и захода Солнца или планет, необходимо предварительно нанести их положение на карту. Для Солнца это не составляет большого труда: достаточно приложить линейку к Северному полюсу мира и штриху заданной даты. Точка пересечения линейки с эклиптикой покажет положение Солнца на эту дату.

Теперь давайте с помощью подвижной карты звёздного неба определим экваториальные координаты Солнца, например, на 18 октября. А также найдём примерное время его восхода и захода на эту дату.

Движение солнца на экваторе

Источник: videouroki.net


Движение солнца на экваторе

Положение эклиптики и эклиптическая система координат

Из наблюдений нетрудно установить, что Солнце в течение года перемещается среди звёзд с запада к востоку по большому кругу небесной сферы, который называется эклиптикой. Название эклиптика связано с затмениями (от лат. eclipsis) Луны или Солнца, т.к.
и происходят, когда Луна в день новолуния или полнолуния пересекает круг эклиптики.

Плоскость эклиптики ξ’♈ξ♎ наклонена к плоскости небесного экватора под углом ε = 23°26′. Диаметр ПП’, перпендикулярный к плоскости эклиптики, называется осью эклиптики и пересекается с поверхностью небесной сферы в северном полюсе эклиптики П (в северном полушарии) и в южном полюсе эклиптики П’ (в южном полушарии). Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках: в точке весеннего равноденствия ♈ и в точке осеннего равноденствия ♎.

Точки эклиптики, отстоящие от равноденственных на 90°, называются точкой летнего солнцестояния ξ (в северном полушарии) и точкой зимнего солнцестояния ξ’ (в южном полушарии). Большой полукруг небесной сферы ПМП’ называется кругом широты светила М.


Движение солнца на экваторе

Годовое движение Солнца по небесной сфере

За сутки Солнце смещается по эклиптике примерно на 1° (360° за 365,25 сут), двигаясь против часовой стрелки, если смотреть из центра небесной сферы. Поскольку это движение Солнца накладывается на вращение небесной сферы, то траектория годового движения Солнца по небесной сфере может быть представлена в виде спирали, навитой на шар. В течение астрономических зимы и весны, т.
в промежуток времени от дня зимнего солнцестояния до дня летнего, Солнце поднимается по этой спирали вверх. Верхнюю точку спирали – точку летнего солнцестояния ξ Солнце проходит примерно 21–22 июня. Затем в течение астрономических лета и осени Солнце опускаться вниз. В нижней точке спирали ξ’ Солнце оказывается в день зимнего солнцестояния.

20–21 марта Солнце находится в точке ♈, его склонение δ = 0 и прямое восхождение α = 0. В этот день (весеннего равноденствия) Солнце восходит точно в точке E и заходит в точке W. Максимальная высота центра Солнца над горизонтом в полдень этого дня (верхняя кульминация): h = 90° – φ + δ = 90° – φ. Затем Солнце сдвинется по эклиптике ближе к точке ξ, т.е. δ > 0 и α > 0.

21–22 июня Солнце находится в точке ξ, его склонение максимально δ = 23°26′, а прямое восхождение α = 6h. В полдень этого дня (летнего солнцестояния) Солнце поднимается на максимальную высоту над горизонтом: h = 90° – φ + 23°26′. Т.о., в средних широтах Солнце никогда не бывает в зените. Затем Солнце сдвинется по эклиптике ближе к точке ♎, т. е. δ начнёт уменьшаться.

Около 23 сентября Солнце придёт в точку ♎, его склонение δ = 0, прямое восхождение α = 12h.
тот день (начало астрономической осени) называется днём осеннего равноденствия.

22–23 декабря Солнце окажется в точке ξ’, его склонение минимально (δ = –23°26′), а прямое восхождение α = 18h. Максимальная высота Солнца над горизонтом равна: h = 90° – φ – 23°26′.

Изменение экваториальных координат Солнца в течение года происходит неравномерно. Склонение изменяется быстрее всего при движении Солнца вблизи точек равноденствий, и медленнее всего – вблизи точек солнцестояний. Прямое восхождение, наоборот, медленнее изменяется вблизи точек равноденствий, и быстрее – вблизи точек солнцестояний.

Видимое движение Солнца по эклиптике связано с действительным движением Земли по своей орбите вокруг Солнца, а также с тем фактом, что ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости её орбиты, а составляет угол ε = 23°26′. Если бы этот угол был равен нулю, то на любой широте в любой день года день был бы равен ночи (без учёта рефракции и размера Солнца).

С годовым движением Солнца связан феномен полярных дней, длящихся от 24h до полугода и соответствующих ночей, которые наблюдаются за полярными кругами, широты которых определяются условиями: φ = ±(90° – ε) = ±66°34′.


Эклиптика ξ’♈ξ♎ и ♈ лежат в основе эклиптической системы небесных координат. Одна координата – эклиптическая широта β светила М, которой называется дуга круга mM от эклиптики до светила, или центральный угол mOM. Эклиптические широты отсчитываются от 0° до +90° к П и от 0° до –90° к П’.

Вторая координата – эклиптическая долгота λ, которая определяет положение самого круга широты на небесной сфере. Эклиптическая долгота λ светила М – дуга ♈m эклиптики от ♈ до круга широты светила, или центральный угол ♈Om в плоскости эклиптики. Эклиптические долготы отсчитываются в сторону видимого годичного движения Солнца по эклиптике, т.е. с запада на восток от 0° до 360°.


Движение солнца на экваторе

Прецессионное движение северного полюса мира

Положение оси мира и, следовательно, плоскости небесного экватора, а также точек ♈ и ♎ не постоянно, а периодически изменяется. Это связано с явлением прецессии земной оси (прецессия – предварение [равноденствий], от лат. praecessio aequinoctiorum).

Вследствие прецессии земной оси ось мира описывает конус вокруг оси эклиптики с углом раствора ~23,5° за 26000 лет. Вследствие возмущающего действия планет кривые, описываемые полюсами мира, не замыкаются, а стягиваются в спираль.

Поскольку и плоскость небесного экватора, и плоскость эклиптики медленно изменяют свое положение в пространстве, то точки их пересечения (♈ и ♎) медленно перемещаются к западу.

Скорость перемещения (общая годовая прецессия в эклиптике) за год: l = 360°/26000 = 50,26». Общая годовая прецессия в экваторе: m = l cosε = 46,11».

В начале нашей эры точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна, от которого и получила своё обозначение (♈), а точка осеннего равноденствия – в созвездии Весов (♎). С тех пор точка ♈ переместилась в созвездие Рыб, а точка ♎ – в созвездие Девы, но их обозначения остались прежними.


Источник: www.physics.bsu.by

 

 

 

1 Годовое движение Солнца и эклиптическая система координат

       Солнце наряду с суточным вращением медленно в течение года перемещается по небесной сфере в противоположном направлении по большому кругу, называется эклиптикой. Эклиптика наклонена к небесному экватору под углом Ƹ, Величина которого в настоящее время близка к 23 26´. Эклиптика пересекается с небесным экватором в точке весеннего ♈ (21 марта) и осеннего Ω (23 сентября) равноденствий. Точки эклиптики, отстоящие от равноденственных на 90 , есть точки летнего (22 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояний. Экваториальные координаты центра солнечного диска непрерывно изменяются в течении года от 0h до 24h (прямое восхождение) – эклиптическая долгота ϒm, отсчитывается от точки весеннего равноденствия до круга широты. И от 23 26´ до -23 26´ (склонение) – эклиптическая широта, отсчитывается от 0 до +90 к северному полюсу и 0 до -90 к южному полюсу. Зодиакальными созвездиями называются созвездия, которые находятся на линии эклиптики. Находится на линии эклиптики 13 созвездий: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы и Змееносец. Но созвездие Змееносца не упоминается, хотя Солнце и находится в нём большую часть времени созвездий Стрельца и Скорпиона. Сделано это для удобства. При нахождении Солнца под горизонтом на высотах от 0 до -6 — длятся гражданские сумерки, а от -6 до -18 — астрономические сумерки.

 Движение солнца на экваторе

 

 

2 Измерение времени

 

 Измерение времени основано на наблюдениях суточного вращения свода и годичного движения Солнца, т.е. вращения Земли вокруг своей оси и на обращении Земли вокруг Солнца.

Продолжительность основной единицы времени, называемой сутками, зависит от избранной точки на небе. В астрономии за такие точки принимаются:

— Точка весеннего равноденствия ♈ (звёздное время);

— Центр видимого диска Солнца (истинное Солнце, истинное солнечное время);

среднее Солнце – фиктивная точка, положение которой на небе может быть вычислено теоретически для любого момента времени (среднее солнечное время)

Для измерения длинных промежутков времени служит тропический год, основанный на движении Земли вокруг Солнца.

Тропический год – промежуток времени, между двумя последовательными прохождениями центра истинного центра Солнца через точку весеннего равноденствия. Он содержит 365,2422 средних солнечных суток.

Из-за медленного движения точки весеннего равноденствия навстречу Солнцу, вызванного прецессией, относительно звёзд Солнце оказывается в той же точке неба через промежуток времени на 20 мин. 24 сек. больший, чем тропический год. Он называется звёздным годом и содержит 365,2564 средних солнечных суток.

 

3 Звёздное время

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звёздными сутками.

Звёздное время измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия: S=t, и равно сумме прямого восхождения и часового угла любой звезды: S = α + t.

Звёздное время в любой момент равно прямому восхождению какого — либо светила плюс его часовой угол.

В момент верхней кульминации светила его часовой угол t=0, а S = α.

 Движение солнца на экваторе

 

 4 Истинное солнечное время

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями Солнца (центра солнечного диска) на одном и том же географическом меридиане называется истинными солнечными сутками.

За начало истинных Солнечных суток на данном меридиане принимают момент нижней кульминации Солнца (истинная полночь).

Время, протекающее от нижней кульминации Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях истинных солнечных суток называется истинным солнечным временем Тʘ

Истинное солнечное время выражается через часовой угол Солнца, увеличенный на 12 часов: Тʘ = tʘ + 12h

 

5 Среднее солнечное время

 

Для того, чтобы сутки имели постоянную продолжительность и при этом были связаны с движением Солнца, в астрономии введены понятия двух фиктивных точек:

— средне эклиптического и средне экваториального Солнца.

— Среднее эклиптическое Солнце (ср.эклип.С.) равномерно движется по эклиптике со средней скоростью.

— Среднее экваториальное Солнце движется по экватору с постоянной скоростью среднего эклиптического Солнца и одновременно с ним проходит точку весеннего равноденствия.

Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном и том же географическом меридиане, называется средними солнечными сутками.

Время, протекающее от нижней кульминации среднего экваториального Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях средних солнечных суток называется средним солнечным временем Тm.

Средне солнечное время Тm на данном меридиане в любой момент численно равно часовому углу Солнца: Тm = tm + 12h

Среднее время отличается от истинного на величину уравнения времени: Тm= Тʘ + n .

 

 

6 Всемирное, поясное и декретное время

Всемирное:

Местное среднее солнечное время гринвичского меридиана называется всемирным или мировым временем Т0.

Местное среднее солнечное время любого пункта на Земле определяется: Тm= Т0 + λh

Поясное время:

Счёт времени ведётся на 24 основных географических меридиана, расположенных друг от друга на долготе точно через 15 (или 1 час) приблизительно посредине каждого часового пояса. Основным нулевым меридианом считается гринвичский. Поясное время есть всемирное время плюс номер часового пояса: ТП= Т0 + n

Декретное:

В России в практической жизни до марта 2011 г. использовалось декретное время:

ТД= ТП + 1h.

Декретное время второго часового пояса, в котором располагается Москва, называют московским временем. В летний период (апрель-октябрь) стрелки часов переводились на час вперёд, а в зимний возвращались на час назад.

                                                                        Движение солнца на экваторе

7 Рефракция

      Видимое положение светил над горизонтом отличается от вычисленного по формулам. Лучи от небесного объекта, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, проходят сквозь атмосферу Земли и преломляются в ней. И так ка плотность увеличивается к поверхности Земли, то луч света всё более отклоняется в одну и ту же сторону по кривой линии, так что направление ОМ1, по которому наблюдатель видит светило, оказывается отклонённым в сторону зенита и не совпадает с направлением ОМ2, по которому бы он видел светило при отсутствии атмосферы.

Явление преломления световых лучей при прохождении земной атмосферы называется астрономической рефракцией. Угол М1ОМ2 называют углом рефракции или рефракцией ρ

Угол ZOM1 называется видимым зенитным расстоянием светила zʹ, а угол ZOM2 – истинным зенитным расстоянием z: z — zʹ = ρ, т.е. истинное расстояние светила больше видимого на величину ρ.

На линии горизонта рефракция в среднем равна 35ʹ.

Вследствие рефракции наблюдаются изменения формы дисков Солнца и Луны при их восходе или заходе.

 

 Движение солнца на экваторе

 

 

 

 

 

 

 

Источник: ya-znau.ru

Как меняется в наших широтах суточный путь Солнца относительно горизонта от весны к лету и затем к зиме смотри: Видимое движение солнца по эклиптике

Что касается изменений суточного пути Солнца на разных широтах в течение года, то их можно выяснить, изучая рисунок 43. В точке Q Солнце кульминирует в полдень в дни равноденствия, так как в эти дни оно находится на небесном экваторе. В день летнего солнцестояния оно кульминирует на 23°27' выше, а в день зимнего солнцестояния на 23°27' ниже (дополните чертеж суточными параллелями Солнца в дни солнцестояния). Суточные пути Солнца над горизонтом в средних широтах показаны на рисунке 45, слева.

Определим теперь, при каком значении угла ф, то есть на какой широте, Солнце может иметь верхнюю кульминацию в зените. Из рисунка 43 ясно, что это возможно на широтах от +23°, 5 до -23°,5 в те дни, когда склонение Солнца равно широте места (угловому расстоянию точки Q небесного экватора от зенита). После подробного рассмотрения вопроса мы убедимся в следующем.

На земном экваторе Солнце, как и все другие небесные светила, всегда восходит и заходит относительно горизонта не наклонно, а отвесно (Рисунок 45). Поэтому там круглый год день равен ночи (горизонт делит суточный путь Солнца пополам), а сумерки бывают очень короткими. Солнце быстро опускается за горизонт. В полдень Солнце бывает в зените два раза в году — в дни равноденствий, когда его склонение равно 0°.

На Земле есть места, где Солнце только один раз в году бывает в полдень в зените. Это происходит 22 июня на географической широте +23°27'. Эта географическая параллель называется тропиком Рака. В полдень 22 декабря Солнце бывает в зените в местах, расположенных на южной параллели -23°27', называемой тропиком Козерога.

Свои названия эти географические параллели получили в древности в связи с тем, что Солнце кульминировало в зените на тропиках в пору прохождения им созвездий Рака и Козерога, где находились в то время точки летнего и зимнего солнцестояний. За несколько тысяч лет, прошедших с той поры, эти точки переместились в соседние созвездия Близнецов и Стрельца. По-гречески тропик — поворот. Это название связано с поворотом движения Солнца по отношению к небесному экватору.

На полюсах Земли Солнце, пока оно находится над горизонтом, совпадающим здесь с небесным экватором, ежедневно описывает круги, почти параллельные горизонту. Как мы уже знаем, это продолжается на Северном полюсе Земли полгода, с 21 марта по 23 сентября. Так как с 21 марта по 22 июня Солнце непрерывно поднимается над небесным экватором, переходя из южного полушария неба в северное, мы приходим к следующему заключению.

На Северном полюсе Земли Солнце восходит один раз в году — около 21 марта — и, не заходя в течение полугода, описывает ежедневно полный круг над горизонтом, в то же время поднимаясь на все большую высоту до 22 июня; иначе говоря, Солнце описывает на небе витки очень пологой спирали. С 22 июня по 23 сентября Солнце по такой же спирали постепенно опускается к горизонту и после 23 сентября полгода не показывается над горизонтом. Полгода на полюсе — ночь и полгода — день.

По мере удаления от Северного полюса на юг в году появляется все больше дней, когда Солнце восходит и заходит, но летом все же бывает период, когда много дней подряд оно не заходит, и зимой — ряд дней, когда оно не восходит совсем. Такие явления, в частности нижнюю кульминацию Солнца в полночь, можно наблюдать в СССР в Мурманске и в других пунктах, находящихся севернее северного полярного круга.

Нетрудно убедиться, что на Земле есть такие места, где Солнце только раз в году, именно 22 июня, не заходит, а лишь касается горизонта (в точке севера) в момент своей нижней кульминации (в полночь). 22 декабря, и только в этот день, в этих местах Солнце не восходит, а в полдень лишь касается точки юга, оставаясь под горизонтом. Эти места расположены на Земле на географической параллели 66°33', называемой северным полярным кругом.

На Южном полюсе Земли наблюдаются те же явления, что и на Северном полюсе: только там полярный день длится с 23 сентября по 21 марта, а ночь — с 21 марта по 23 сентября. На южном полярном круге (66°33' южной широты) день без восхода Солнца бывает 22 июня, а день без захода Солнца — 22 декабря.

В местностях, расположенных немного южнее северного полярного круга, например в Ленинграде, около 22 июня Солнце ночью опускается под горизонт, но ненадолго и неглубоко. Поэтому его лучи из-под горизонта сильно освещают воздух («белые ночи»).

Из всего сказанного ясно (и это следует твердо запомнить), что время восхода и захода Солнца зависит не только от дня года,' но и от географической широты, на которой находится наблюдатель. Поэтому время восхода и захода Солнца, указываемое в обычных календарях, может быть верным только для одной какой-либо широты, а не для всей территории СССР.

Источник: astronom-us.ru

7.1. Суточное движение Солнца на северном полюсе.

Широта северного полюса Земли равна 90o

, а следовательно, отвесная линия совпадает там с осью мира, а экватор — с горизонтом. Значит, в каждый день года Солнце описывает на небосводе круги, приблизительно параллельные горизонту, на высоте, равной склонению Солнца в этот день (рис. 14). Таким образом, если бы не было рефракции, 21 марта Солнце обходило бы горизонт, причем центр Солнца лежал бы на математическом горизонте. Из-за рефракции такая картина наблюдается на несколько дней раньше. С каждым днем Солнце все увеличивает свою высоту над горизонтом, и достигает максимальной высоты 22 июня. После этой даты высота Солнца вновь начинает уменьшаться, и вблизи 23 сентября (теперь из-за рефракции чуть позже) Солнце вновь оказывается на горизонте. В последующие дни Солнце оказывается под горизонтом и не появляется почти до дня весеннего равноденствия. Таким образом, чуть больше полугода Солнце находиться над горизонтом (
полярный день
), а оставшееся время — под горизонтом (
полярная ночь
). На южном полюсе картина такая же, только полярный день и полярная ночь меняются местами, т.е. когда на северном полюсе полярный день, на южном — полярная ночь, и наоборот.

Движение солнца на экваторе

Рис. 14. Видимое движение Солнца в течение года на полюсе Земли

Полярные дни и ночи бывают не только на полюсах, но и на других, достаточно высоких широтах, только продолжительность их меньше. Теоретическими границами географических широт, на которых бывают полярные дни и ночи, являются северный полярный круг

и
южный полярный круг
. Т.е. если бы Солнце было точкой и не было бы атмосферной рефракции, то на этих широтах раз в году Солнце в течение суток не заходило бы за горизонт, и в течении суток не показывалось бы над горизонтом. Из-за влияния рефракции ( ) и конечных размеров Солнца () полярные дни бывают на широтах до , а полярные ночи лишь до широт . Т.е. за начало (и окончание)
полярного дня
мы будем брать дату, на которую наблюдаемая высота верхнего края Солнца в момент
нижней
кульминации равна нулю, а за начало (и окончание)
полярной ночи
дату, на которую наблюдаемая высота верхнего края Солнца в момент
верхней
кульминации равна нулю.

Определение сторон света по восходу и заходу Солнца

Существует весьма распространенное мнение, что «Солнце восходит на востоке и заходит на западе». Такое явление наблюдается только дважды в течение года, а именно: в дни равноденствий, то есть около 21 марта и 23 сентября.

В летнее время, когда день длиннее ночи, места восхода и захода Солнца смещаются к северу, а в зимнее время они смещаются к южной части горизонта. Чем место севернее, тем больше смещение точек восхода и захода Солнца от востока к западу.

Мы приводим таблицу, показывающую, в какой точке горизонта восходит и заходит Солнце на разных широтах в течение года. Отсчет углов (азимутов) ведется в градусах от точки севера.

Время года (месяцы) Широта места
На сколько градусов от точки севера восходит и заходит Солнце
42° 44° 46° 48° 50° 52° 54° 56° 58° 60° 62° 64°
22 декабря 122 124 126 127 128 130 133 136 139 143 148 155
5 января и 5 декабря 121 122 124 125 127 129 131 134 137 141 145 152
20 января и 20 ноября 118 119 120 121 122 124 126 128 131 134 137 142
5 февраля и 5 ноября 112 113 114 115 116 118 119 121 123 125 127 131
20 февраля и 20 октября 106 106 107 107 108 109 110 111 112 114 115 117
5 марта и 5 октября 98 98 98 99 99 99 100 100 101 102 102 103
21 марта и 23 сентября 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90
5 апреля и 5 сентября 82 82 82 81 81 81 80 80 79 78 78 77
20 апреля и 20 августа 74 74 73 73 72 71 70 69 68 65 65 63
5 мая и 5 августа 68 67 66 65 64 62 61 59 57 55 53 49
20 мая и 20 июля 62 61 60 59 58 56 54 52 49 46 43 38
5 июня и 5 июля 59 58 56 55 53 51 49 46 43 39 35 28
22 июня 58 56 55 53 52 50 47 44 41 37 32 25

Таблица наглядно опровергает распространенное суждение о восходе Солнца на востоке и заходе на западе.

Проверим это на примере для Ленинграда, северная широта которого =60°. 22 декабря Солнце здесь восходит на 143° от точки севера (или на 53° от точки востока) к югу. Около 20 января и 20 ноября Солнце в Ленинграде почти точно восходит на юго-востоке (на 134° от севера), 20 мая и 20 июля — на северо-востоке. Соответственно этим числам Солнце в Ленинграде на столько же градусов отклоняется и от точки севера при заходе.

Если мы сравним места восхода и захода Солнца для самого короткого и самого длинного дня в Ленинграде, то расхождение по горизонту (то есть разница азимутов) между точками восхода Солнца в Ленинграде зимой и летом достигнет 106°.

Не стремясь к большой точности, можно применить следующее приближенное правило: летом Солнце восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе, а зимой восход Солнца наблюдается на юго-востоке и заход на юго-западе.

С помощью приведенной таблицы можно значительно точнее определить страны горизонта, если учесть время года и широту данного места (см. таблицу).

Зачем людям отслеживать передвижение солнца

Еще в древности, наблюдая за движением солнца и луны, люди могли проводить временной отсчет. Благодаря этому у народов появлялись солнечные или лунные календари, помогавшие им следить за течением времени.

Вот лишь некоторые факторы, на которые влияет передвижение солнца:

  • восход и заход солнца позволяет определить протяженность суток;
  • на светило ориентируются биологические часы и ритмы многих живых существ на Земле;
  • оно играет важную роль при астрономических расчетах;
  • наблюдая за тем, где встает солнце и как оно себя ведет на протяжении дня, древние люди смогли создать каменные солнечные часы;
  • вычисление дней и месяцев также основывается на положении солнца. День измеряется от одного восхода до следующего, а год исчисляется полным оборотом вокруг светила.

Следовательно, наблюдение положения Земли относительно Солнца не теряет своей значимости и сегодня. Помимо этого, ученые регулярно контролируют показатели Солнца, измеряя его активность, наличие магнитных бурь и т.д.

Движение солнца на экваторе

Зависимость выработки солнечных батарей от направления на Солнце

Движение солнца на экваторе
Ширина пучка солнечных лучей в зависимости от расположения Солнца.
Расчёт количества солнечной энергии, получаемого солнечными панелями при падении солнечных лучей под углом, отличающимся от 90°, рассмотрим на следующем примере: Пример: солнечные панели ориентированы на юг, без продольного наклона. Солнце светит с юго-востока. Линия, проведенная перпендикулярно между солнечными батареями и направлением на Солнце, имеет угол, равный 360/8=45 градусов. Ширина одного пучка падающего солнечного излучения будет равна tan (|90-45|) / sin (|90-45|) = 1.41, и количество солнечной энергии, получаемое солнечными панелями, будет равно 1/1.41=71% от мощности, которая была бы получена, если Солнце светило точно с юга.

Движение солнца на экваторе
Зависимость прихода солнечной радиации от угла наклона и азимута

Движение солнца на экваторе

Хорошая статья, описывающая экспериментальные испытания выработки солнечных батарей, установленных под разным углом — Натурные испытания оптимального угла установки СБ, там же рассмотрен эффект очистки солнечных батарей, установленный под различным углом, от снега.

Как всегда, если Вы столкнулись со сложностями, во время выбора солнечных батарей, сетевых инверторов для вашей солнечной электростанции, или Вам нужна помощь по монтажу — пожалуйста обращайтесь в нам, наши инженеры смогут предложить оптимальный вариант. Мы работаем на рынке солнечных батарей больше 15 лет, за это время накопили хороший опыт, и с удовольствием поможем Вам.

Эта статья прочитана 47152 раз(а)!

А верно ли, что Солнце поднимается на Востоке, а садится на Западе?

Это неверно. Есть только два дня в году, когда солнце действительно поднимается на востоке и заходит на западе: во время равноденствий.

  • День весеннего равноденствия — 21 марта
  • День осеннего равноденствия — 23 сентября

И чтобы увидеть это дважды в году, когда Солнце восходит строго с Востока, мы должны находится в экваториальном поясе, присутствовать в любой точке между двумя тропиками (например, в Реюньоне). Чтобы солнце поднялось точно на востоке, а зашло точно на западе, наблюдателю в дни равноденствий нужно быть на уровне экватора!

Sunrise at the equator

В другие дни года Солнце удалено от позиции Восток — Запад. Наиболее оно удалено от этой позиции во время солнцестояния.

  • День зимнего солнцестояния — 22 декабря
  • День летнего солнцестояния — 21 июня

Это связано с наклоном оси вращения Земли. И всё же, Солнце восходит в восточной части неба, а закат — в западной стороне, но положение точек восхода и захода меняется в течение всего года и зависит от времени года и географической широты.

Кульминирует солнце над южной частью горизонта. Термин «кульминация» означает высшее положение над горизонтом. Солнце обязательно пройдёт над точкой юга, и этот момент будет кульминационным.

Вы замечали, как меняется длина светового дня?

  • зимой день короче
  • летом день длиннее
  • за полярным кругом, зимой Солнце не появляется в течение дней или недель
  • за полярным кругом, летом Солнце не заходит в течение нескольких дней или недель

Неужели Солнце летом движется по небу медленнее, а зимой быстрее? Однозначно, нет! Просто у него меняются точки восхода и захода. После весеннего равноденствия эти точки постепенно смещаются к северу, поэтому день начинает удлиняться.

Если Солнце восходит в северной части неба, то ему понадобится больше времени, чтобы добраться к точке юга и там кульминировать – вот объяснение увеличения долготы дня — оно в длине пути.

До дня летнего солнцестояния, Солнце поднимается на северо-востоке, а садится на северо-западе, точки восхода и захода постепенно сближаются. В приполярных широтах они сливаются в одну позицию, в точке севера: Солнце перестаёт заходить за горизонт – наступает полярный день. В день летнего солнцестояния в умеренных широтах, когда точки восхода и захода находятся ближе всего к точке севера, долгота дня наибольшая.

Это восход на северном полюсе

После осеннего равноденствия точки восхода и захода опять сближаются, но уже в южной части горизонта, долгота дня при этом уменьшается. А на тех широтах, где был полярный день, наступает полярная ночь. Точки восхода и захода сольются в одну позицию, в точке юга. После зимнего солнцестояния день удлиняется, точки восхода и захода постепенно перемещаются к точкам востока и запада, и всё повторяется заново.

А в южном полушарии всё наоборот:

  • когда в северном полушарии долгота дня наибольшая, в южном полушарии она наименьшая
  • когда у нас зима, в южном полушарии – лето

В южном полушарии Солнце кульминирует над северной точкой, а не над южной. Но восходит и заходит Солнце в южном полушарии так же, как и в северном полушарии – в восточной части неба и западной части неба соответственно.

Когда вам скажут, что Солнце встаёт на Востоке, а садится на Западе, смело отвечайте, что это неверно.

Как просто запомнить стороны света?

Чтобы запомнить направления можно предложить ребенку заучить акроним: «Смелый юнга знает вахту». С помощью него легко выучить все четыре стороны света: Север, Юг, Запад и Восток.

Дети хорошо запоминают информацию в процессе игры, поэтому предлагаем вам поиграть в обучающую игру «Компас». Для этого на земле или асфальте рисуется большой круг, примерно 2 или даже 3 метра в диаметре, по сторонам которого пишутся стороны света. Дети встают в центр круга спиной. Ведущий начинает в произвольном порядке называть стороны света, а игроки в это время должны развернуться в сторону той части света, которую назвал ведущий. Кто повернулся неправильно, тому записывается штраф 1 очко. Выиграл тот, кто за игру наберет меньше всех штрафных очков.

А еще отличной идеей будет нарисовать компас вместе с малышом и подкрепить творчество ритмичным стихотворением о сторонах света.

Стороны света. Для детей

Как-то поспорили стороны света, Чья территория наша планета?! Север твердил: «Меня больше, смотрите!» Юг возражал: «Шире я, вы не лгите!» Запад с Востоком спорят всё время, Кто же из них на планете длиннее. И призадумались стороны света, Как же делить они будут планету? Люди им помощь свою предложили, Их вечный спор мудро так разрешили: Наша планета на шарик похожа, Что называют геоидом тоже, Шарик же с яблоком можно сравнить, Так же как яблоко – будем делить! Спор сторон света чтобы унять, Надо им всем по кусочку отдать. На половинки планету разделим, И между ними границы отметим. Справа налево и слева направо: Двумя полушариями яблоко стало. Север пусть сверху берёт половину, Югу в правление весь низ воедино. Ну, а границу меж севером югом, Словом ЭКВАТОР мы звать теперь будем. Думают люди: «Как дальше нам быть? Запад с Востоком ведь надо делить!» Зорко на яблоко люди взглянули, Мысленно линию вниз протянули. Яблоко снова планетою стало: Два вертикальных у нас полушара. А между ними мы видим с тобой Меридиан, звать его нулевой. По вертикали он делит планету, На запад, восток – это стороны света. Дети, на глобус скорей посмотрите: Все полушария вы отыщите!

(Марина Андреева-Доглядная)

Ориентирование по карте

На географических картах нанесены специальные меридианные линии, которые ориентированы «юг-север». Поэтому перед тем как пользоваться картой, положите ее горизонтально на ровную поверхность, на одну из меридианных линий. Или второй вариант — рядом с правым (или левым) краем карты кладем готовый к работе компас и ориентируем карту так, чтобы линии «юг-север» на карте и направление стрелки компаса совпадали. Карта готова к использованию.

Отправляясь в путешествие, постарайтесь понять, как ориентироваться на местности без таких полезных устройств.

как ориентироваться на местности

Ориентирование по компасу

Если предстоит ориентирование в лесу, самый надежный способ — использование компаса. Для того чтобы его показания были точными, его нужно держать вдали от электронных приборов, металлических предметов и магнитов. Перед тем как ориентироваться на местности, нужно установить компас в горизонтальное положение и снять стопор со стрелки. Стрелка через некоторое время примет положение «юг-север», красным концом показывая северное направление. Если встать лицом в эту сторону, то справа будет восток, слева — запад. Чтобы не сбиться с пути, необходимо чаще сверять правильность выбранного направления своего движения.

Возможные огрехи при ориентировании по наручным часам

Ориентирование по солнцу и наручным часам допускает некоторые погрешности.

Наиболее точное определение линии север-юг возможно при правильном расположении часов. Их располагают строго по горизонтали. Считается, что такой метод дает меньшую погрешность.

Следует отметить, если вам требуются точные результаты, то циферблат располагают параллельно небесному экватору. Градус угла совсем маленький. Для его измерения необходимо вычислить градус угла, исчисляющийся из разницы между прямым углом (90 градусов) и широтой, в которой вы находитесь.

Как ориентироваться по солнцу и часам

Для ориентирования на местности по солнцу легче всего применять наручные часы, настроенные по региональному часовому поясу. Лучше чтобы они были со стрелками и цифрами. Для любителей модных аксессуаров (электронных или без цифр) ситуация может немного осложняться.

Главным недостатком можно назвать зависимость от времени суток, погоды, а в некоторых случаях даже от месяца или времени года.

Ориентирование по солнцу в лесистой местности затрудняется, особенно если лес густой. В сложившейся трудной ситуации на помощь приходят давно известные методы: по мху, муравейникам или древесным кольцам.

Однако, такие методы недостаточно информативны и могут дать неверное направление. Если вы потерялись в лесу, то не стоит паниковать. Прислушайтесь, может быть вы услышите шум ручья или иные звуки, свидетельствующие о близости деревни или города. Также вы можете забраться на дерево для осмотра окрестности.

Если перечисленные способы ориентирования на местности не были информативны, то рекомендуется дождаться ночи и попробуйте определить север. Это можно сделать, найдя полярную звезду.

Отыщите на ночном небе большой ковш и образно соедините 2 точки на краю. Прямая линия от них ведет к яркой звездочке. Она же входит в Малый ковш. Полярная звезда всегда строго ведет на север.

Каждый может попасть в ситуацию, когда солнце довольно яркое, но при этом нет возможности сделать пометки из-за густой тени или травы. Как ориентироваться в лесу? Существует возможность определить стороны света по пройденному солнцем пути. Солнце всегда встает на востоке, а садится на западе. Однако, такой метод требует значительной траты времени.

Источник: Best4Men.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.