Дни равноденствия и солнцестояния — календарные даты, продолжительность и значение
Вся жизнь на планете Земля полностью зависит от четырех, последовательно сменяющихся циклов в течение года. Еще с древности людям было известно об этих точках перехода, однако физическую сущность смогли подробно объяснить только ученые, когда началось развитие астрологии. Они выяснили, что представляют собой дни равноденствия и солнцестояния, определили их значение, а в народе появилось множество связанных с этими явлениями примет.
Описание и суть астрономических явлений
На уровне обывателя каждый понимает, что самый короткий световой день в году называется зимним солнцестоянием и приходится на 22 декабря, а самый длинный — летним солнцестоянием, выпадающим на 22 июня. Еще в древности люди заметили, что зимой в эту дату солнце находится на самом низком положении по отношению к горизонту, а летом — максимально высоко в небе. Однако объяснить суть этих явлений можно не только расположением небесного светила.
В астрономии существует несколько понятий, которые помогают понять, чем замечательны дни равноденствий и солнцестояний. Ответ можно получить, изучив следующие термины:
- небесная сфера — так по-научному называется вся видимая человеческому глазу поверхность неба, по которой, по мнению наблюдателей, перемещаются все астрономические объекты, включая Солнце;
- экватор — это круг, который находится на небесной сфере и расположен перпендикулярно относительно оси вращения земного шара (он совпадает с земным экватором);
- эклиптика — окружность на небесной сфере, по которой движется небесное светило относительно Земли.
Ученые смогли доказать, что земная ось расположена под углом по отношению к орбите вращения планеты вокруг Солнца. Поэтому нельзя говорить о совпадении эклиптики и экватора небесной сферы.
Именно благодаря этому, времена года сменяются с небольшими переходами, которые и называются солнцестоянием. В эти дни Солнце попадает с точками эклиптики, которые максимально удалены от экватора неба. Простыми словами, в летнее время отклонение небесного светила от земной оси является наибольшим, а в зимнее — наименьшим.
В годичном цикле выделяется еще две важнейших даты — осеннее и весеннее равноденствие. Как раз в это время Солнце занимает точку пересечения эклиптики и небесного экватора. Эти дни являются серединой периодов между зимним и летним солнцестоянием.
Даты могут незначительно сдвигаться, что объясняется движением светила по эллипсу, а не по правильному кругу. Дни равноденствия приходятся на 20 или 21 марта, а также на 22−23 сентября (существуют небольшие отличия для разных часовых поясов). Если в северном полушарии наступает самая длинная ночь (в июне), то в южном отмечается максимально продолжительный световой день (в декабре). Процессы происходят прямо противоположно.
Положение Солнца
Астрономы заметили, что жаркое светило движется по траектории, напоминающей синусоиду. Со дня зимнего солнцестояния продолжается его восхождение, а после летнего — склонение все ниже и ниже. При этом образуется определенный угол между горизонтом и солнцем, который называется астрономической долготой и имеет следующие значения:
По астрономическим наблюдениям, светило входит в созвездие Тельца в день солнцестояния, и именно с этого момента начинается отсчет лета. В знаке Стрельца оно находится в зимний месяц, и в обоих положениях на несколько дней останавливается.
Увидеть самую жаркую планету прямо над головой не получится. Жителям северного полушария необходимо находиться на 23,5 градуса выше экваториальной линии непосредственно за день до явления, чтобы увидеть Солнце строго вертикально в зените, по прямой. Для наблюдения за зимним солнцестоянием нужно отправиться в местность, координаты которой составляют 23,5 градуса южной широты.
Что касается дней равноденствия, то в эти периоды Солнце прогревает равномерно всю ту поверхность планеты, которая к нему повернута. Проходя рубеж и перемещаясь из одного в другое полушарие, небесное светило всходит строго на востоке, а заходит на западе. Такая закономерность характерна для местности, расположенной на 23,5° южной или северной широты, а с других территорий наблюдается незначительное смещение к югу или к северу.
Движение Солнца изучается не только на уроках астрономии в старших классах, с этими явлениями неразрывно связана и география. Она объясняет различные группы происходящих на земле явлений с учетом перемещения и расположения на небе жаркой планеты.
Кроме того, специалисты могут сказать с точностью до минут и секунд наступление моментов, связанных с переходами сезонов. Например, в 2019 году день будет равен ночи по продолжительности 20 марта в 21:58 и 23 сентября в 07:50. В максимально высокую точку Солнце взойдет в 21 июня в 15:54, а опустится низко к экватору 22 декабря в 04.19.
Для определения дат и времени используются научные расчеты, схемы и продолжительные наблюдения за движением астрономических объектов.
Исторические факты
Предки свято верили в то, что весеннее равностояние необычный, особенный день. Они связывали с этой датой магические и мистические события, поэтому появилось огромное количество примет и традиций.
Древние славяне были уверены, что Ярило (Бог солнца) — это основатель всего живого на Земле, в том числе и человеческого рода. Люди считали, что он никогда не даст их в обиду злым силам и всегда за ними присматривает. При этом тех, кто совершал хорошие поступки, Праотец поощрял, а того, кто плохо относится к природе или другому человеку, — наказывал.
Трепетная вера в явления, связанные с Солнцем, существовала не только у славянских народов. Например, у кельтов уже тогда существовал праздник, связанный с тем, что день и ночь становятся равными. В соответствующие числа весной и осенью проводились различные ритуалы, которые назывались «остары».
В современном мире некоторые страны оставили у себя традицию праздновать наступление нового года не в ночь на 1 января, а именно в день, когда наступает весеннее равноденствие. При этом число может меняться — 20 или 21 марта.
Некоторые народы твердо убеждены, что отсчет следующего года следует вести не с января, а с весны, так как именно в это время солнце побеждает затяжную тьму, а природа начинает оживать и обновляться. У азиатов этот праздник называется Навруз, считается одним из наиболее древних и отмечается уже более 3000 лет.
Сельскохозяйственный календарь в древности также был связан с астрономическими явлениями. Многие садоводы придерживаются его и в наше время. Согласно таблице дней солнцестояния и равноденствия, отмечаются следующие праздники (по старому стилю):
- зимой — Рождество у католиков;
- весной — Масленица;
- летом — Ивана Купала;
- осенью — торжество урожая.
В XXI веке эти события мало кто связывает с небесным светилом. Эту взаимосвязь установили еще наши предки, ориентируясь на солнечный цикл и на все происходящие из-за него природные явления.
В старину весеннее равноденствие связывалось с праздником Комоедица, продолжительность которого составляла неделю до начала этого явления и неделю после. Название этой традиции связано с тем, что медведи назывались «комы», в этот период у них заканчивалась спячка. Задобрить лесных хищников нужно было первыми испеченными блинами (первый блин не комом, а именно «комам», то есть на угощение косолапым).
Традиции и обряды
Наши предки устраивали массовые гуляния в дни солнцестояния и равноденствия. Разница между праздниками заключалась в проводимых обрядах. Например, считалось, что весной можно наладить новые отношения, гармонично выстроить свою жизнь в соответствии с возрождением природы. Осень, наоборот, время для самопознания и подготовки к переосмысливанию жизненных ценностей.
4 дня в году, связанные со сменой сезонов, считались наполненными невероятной энергией, и чтобы ею зарядиться, нужно было соблюдать определенные правила. Принято было щедро накрывать столы, угощать гостей близких и даже незнакомых людей. Все село собиралось, взрослые и дети принимали участия в играх и разных забавах. Обязательно поминали умерших, а также произносили хвалебные речи Богам.
Рождение молодого солнца (Коляды) в декабре отмечали хороводами и гуляниями, девушки собирались для гаданий (на урожай, суженого, погоду). Молодежь переодевалась в костюмы зверушек и отправлялась по селу с колядками, обязательно заглядывая в каждый дом. Это был ритуал для отпугивания злых сил и привлечения удачи.
Чтобы избавиться от зависти, грусти и очиститься от грехов, принято было прыгать через костер. Кроме того, незамужним девушкам сделать это было необходимо, чтобы в будущем родить здорового малыша.
Чтобы узнать, какие события произойдут в следующем году, наблюдали за случившимся в течение 2 недель со дня зимнего солнцестояния. Хозяйки должны были устраивать уборку в домах, чтобы привлечь в семью здоровье и достаток.
В наше время считается, что в день весеннего или осеннего равноденствия нужно быть более внимательными к своим близким, уделить больше внимания общению с людьми и постараться пойти им навстречу в любых вопросах. Категорически нельзя ни с кем ссориться и злиться, иначе весь год будет в душе таиться обида.
Эксперты в сфере биоэнергетики рекомендуют загадывать желание и точно определять цели. Это связано с тем, что происходит изменение энергетического фона и мысли становятся материальными.
Приметы на погоду
С происходящими явлениями предки связывали много примет, наблюдая за погодой. Бывало, что люди слагали даже пословицы и поговорки, основываясь на суевериях.
Предсказания составлялись на следующие несколько месяцев:
- если в праздничный день марта тепло и солнечно, то ночных заморозков больше не случится, но если день пасмурный или с осадками, то будет холодать;
- погода в день осеннего равноденствия определяет погоду на следующие 2 месяца (если тепло, осень будет сухой и теплой);
- если стаи птиц в сентябрьский праздник улетают, стоит ждать морозной зимы;
- о ранних заморозках говорят и пожелтевшие в сентябре листья рябины и берез;
- звездная ночь на солнцестояние — к большому урожаю грибов, а утренняя роса — к большому количеству ягод, овощей и фруктов;
- какой ветер был 21 декабря, такой будет и до весеннего равноденствия.
Коляда, Комоедицы, Купайло и Радогощь — такие обозначения важных астрономических явлений существовали у наших предков. В наше время на осеннее равноденствие приходится праздник Рождества Пресвятой Богородицы, а Комоедица заменена на Масленицу. Купайло подменен церковью на день Иоанна Крестителя, Коляда — на Рождество Христово.
Источник
Положение Солнца — Position of the Sun
Положение Солнца в небе является функцией как времени и географического расположения наблюдений на земной поверхности «s. Как околоземные орбиты на Солнце на протяжении более года , Солнце , кажется, двигаться по отношению к неподвижным звездам на небесной сфере , по круговой траектории , называемой эклиптикой .
Вращение Земли вокруг своей оси вызывает суточное движение , так что кажется, что Солнце движется по небу по пути Солнца, который зависит от географической широты наблюдателя . Время, когда Солнце проходит через меридиан наблюдателя, зависит от географической долготы .
Таким образом, чтобы найти положение Солнца в данном месте в данный момент времени, можно проделать следующие три шага:
- вычислить положение Солнца в эклиптической системе координат ,
- преобразовать в экваториальную систему координат , и
- преобразовать в горизонтальную систему координат для местного времени и местоположения наблюдателя.
СОДЕРЖАНИЕ
Примерное положение
Эклиптические координаты
Эти уравнения из Астрономического альманаха можно использовать для расчета видимых координат Солнца , среднего равноденствия и эклиптики даты с точностью около 0 ° 0,01 (36 дюймов) для дат между 1950 и 2050 годами. закодированы в подпрограмму Fortran 90 в Ref. и используются для расчета зенитного угла Солнца и солнечного азимута в наблюдаемом с поверхности Земли.
Начните с вычисления n — количества дней (положительных или отрицательных, включая дробные дни) с полудня по Гринвичу по земному времени 1 января 2000 года ( J2000.0 ). Если известна юлианская дата нужного времени, то
п знак равно J D — 2451545,0 <\ displaystyle n = \ mathrm 
Средняя долгота Солнца, с поправкой на аберрации света , является:
L знак равно 280 460 ∘ + 0,9856474 ∘ п <\ displaystyle L = 280,460 ^ <\ circ>+0.9856474 ^ <\ circ>n>
Средняя аномалия Солнца ( на самом деле, Земли по своей орбите вокруг Солнца, но это удобно делать вид Солнца вокруг Земли), является:
грамм знак равно 357 528 ∘ + 0,9856003 ∘ п <\ displaystyle g = 357,528 ^ <\ circ>+0,9856003 ^ <\ circ>n>
Задайте и в диапазоне от 0 ° до 360 °, добавляя или вычитая кратные 360 ° по мере необходимости. L <\ displaystyle L> грамм <\ displaystyle g>
λ знак равно L + 1,915 ∘ грех грамм + 0,020 ∘ грех 2 грамм <\ displaystyle \ lambda = L + 1,915 ^ <\ circ>\ sin g + 0,020 ^ <\ circ>\ sin 2g>
β знак равно 0 <\ displaystyle \ beta = 0> ,
поскольку эклиптическая широта Солнца никогда не превышает 0,00033 °,
а расстояние от Солнца до Земли в астрономических единицах равно:
р знак равно 1.00014 — 0,01671 потому что грамм — 0,00014 потому что 2 грамм <\ Displaystyle R = 1.00014-0.01671 \ cos g-0.00014 \ cos 2g> .
Наклон эклиптики
Если угол наклона эклиптики нигде не получен, его можно приблизительно определить:
ϵ знак равно 23 439 ∘ — 0,0000004 ∘ п <\ displaystyle \ epsilon = 23,439 ^ <\ circ>-0,0000004 ^ <\ circ>n>
Экваториальные координаты
λ <\ displaystyle \ lambda> , и образуют полное положение Солнца в эклиптической системе координат . Это может быть превращено в экваториальной системе координат пути вычисления наклонения эклиптики , и продолжает: β <\ displaystyle \ beta> р <\ displaystyle R> ϵ <\ displaystyle \ epsilon>
α знак равно арктан ( потому что ϵ загар λ ) <\ Displaystyle \ альфа = \ arctan (\ соз \ эпсилон \ загар \ лямбда)> , где находится в том же квадранте, что и , α <\ displaystyle \ alpha> λ <\ displaystyle \ lambda>
Чтобы получить RA в правом квадранте в компьютерных программах, используйте функцию Arctan с двойным аргументом, такую как ATAN2 (y, x)
α знак равно арктан 2 ( потому что ϵ грех λ , потому что λ ) <\ Displaystyle \ альфа = \ arctan 2 (\ соз \ эпсилон \ грех \ лямбда, \ соз \ лямбда)>
δ знак равно Arcsin ( грех ϵ грех λ ) <\ Displaystyle \ дельта = \ arcsin (\ грех \ эпсилон \ грех \ лямбда)> .
Прямоугольные экваториальные координаты
Правые прямоугольные экваториальные координаты в астрономических единицах равны:
Икс знак равно р потому что λ <\ displaystyle X = R \ cos \ lambda> Y знак равно р потому что ϵ грех λ <\ Displaystyle Y = R \ соз \ эпсилон \ грех \ лямбда> Z знак равно р грех ϵ грех λ <\ Displaystyle Z = р \ грех \ эпсилон \ грех \ лямбда> Где ось находится в направлении мартовского равноденствия , ось — в сторону июньского солнцестояния , а ось — в направлении северного полюса мира . Икс <\ displaystyle X> Y <\ displaystyle Y> Z <\ displaystyle Z>
Горизонтальные координаты
Склонение Солнца с Земли
Обзор
Солнце, кажется, движется на север во время северной весны , пересекая небесный экватор в мартовское равноденствие . Его склонение достигает максимума, равного углу наклона оси Земли (23,44 °) во время июньского солнцестояния , затем уменьшается до минимума (-23,44 °) во время декабрьского солнцестояния , когда его значение является отрицательным для наклона оси. Эта вариация порождает времена года .
Линейный график склонения Солнца в течение года напоминает синусоиду с амплитудой от 23,44 °, а одна лопасти волны на несколько дней дольше , чем другие, среди других отличий.
Следующие явления произошли бы, если бы Земля была идеальной сферой , вращающейся по круговой орбите вокруг Солнца, и если бы ее ось была наклонена на 90 °, так что сама ось находилась в плоскости орбиты (аналогично Урану ). На одну дату в год, Солнце будет прямо над головой на Северный полюс , поэтому его склонение будет + 90 °. В течение следующих нескольких месяцев подсолнечная точка будет двигаться к Южному полюсу с постоянной скоростью, пересекая круги широты с постоянной скоростью, так что склонение Солнца будет линейно уменьшаться со временем. В конце концов, Солнце окажется прямо над Южным полюсом со склонением -90 °; тогда он начнёт двигаться на север с постоянной скоростью. Таким образом, график солнечного склонения, если смотреть с этой сильно наклоненной Земли, будет напоминать треугольную волну, а не синусоидальную волну, зигзагообразную между плюсами и минусами 90 °, с линейными сегментами между максимумами и минимумами.
Если осевой наклон на 90 ° уменьшается, то абсолютные максимальное и минимальное значения наклона уменьшатся, чтобы равняться осевому наклону. Кроме того, формы максимумов и минимумов на графике станут менее острыми, изогнувшись, чтобы напоминать максимумы и минимумы синусоидальной волны. Однако даже когда осевой наклон равен наклону реальной Земли, максимумы и минимумы остаются более острыми, чем у синусоидальной волны.
На самом деле, орбита Земли является эллиптической . Земля движется вокруг Солнца около перигелия в начале января быстрее , чем около афелия в начале июля. Это заставляет процессы, подобные изменению солнечного склонения, происходить в январе быстрее, чем в июле. На графике это делает минимумы более острыми, чем максимумы. Кроме того, поскольку перигелий и афелий не происходят в точные даты солнцестояний, максимумы и минимумы слегка асимметричны. Темпы изменений до и после не совсем равны.
Поэтому график видимого склонения Солнца по-разному отличается от синусоидальной волны. Как показано ниже, его точное вычисление связано с некоторыми трудностями.
Расчеты
Наклонение Солнца , δ ☉ , — это угол между лучами Солнца и плоскостью экватора Земли. Наклон оси Земли ( астрономы называют ее наклоном эклиптики ) — это угол между осью Земли и линией, перпендикулярной орбите Земли. Наклон оси Земли медленно меняется в течение тысяч лет, но его текущее значение ε = 23 ° 26 ‘почти постоянно, поэтому изменение солнечного склонения в течение одного года почти такое же, как и в течение следующего года.
Во время солнцестояний угол между лучами Солнца и плоскостью экватора Земли достигает максимального значения 23 ° 26 ‘. Следовательно, δ ☉ = + 23 ° 26 ‘в день северного летнего солнцестояния и δ ☉ = -23 ° 26′ в период южного летнего солнцестояния.
В момент каждого равноденствия центр Солнца, кажется, проходит через небесный экватор , а δ ☉ равно 0 °.
Склонение Солнца в любой момент рассчитывается по формуле:
δ ⊙ знак равно Arcsin [ грех ( — 23,44 ∘ ) ⋅ грех ( E L ) ] <\ displaystyle \ delta _ <\ odot>= \ arcsin \ left [\ sin \ left (-23,44 ^ <\ circ>\ right) \ cdot \ sin \ left (EL \ right) \ right]>
где EL — долгота эклиптики (по сути, положение Земли на ее орбите). Поскольку эксцентриситет земной орбиты невелик, ее орбиту можно аппроксимировать как круг, что вызывает ошибку до 1 °. Приближение круга означает, что EL будет на 90 ° впереди солнцестояний на орбите Земли (в дни равноденствия), так что sin (EL) можно записать как sin (90 + NDS) = cos (NDS), где NDS — количество дни после декабрьского солнцестояния. Также используя приближение, что arcsin [sin (d) · cos (NDS)] близко к d · cos (NDS), получается следующая часто используемая формула:
δ ⊙ знак равно — 23,44 ∘ ⋅ потому что [ 360 ∘ 365 ⋅ ( N + 10 ) ] <\ displaystyle \ delta _ <\ odot>= — 23,44 ^ <\ circ>\ cdot \ cos \ left [<\ frac <360 ^ <\ circ>> <365>> \ cdot \ left (N + 10 \ right )\верно]>
где N — день года, начинающийся с N = 0 в полночь по всемирному времени (UT), когда начинается 1 января (т.е. часть дней в порядковой дате -1). Число 10 в (N + 10) — это приблизительное количество дней после декабрьского солнцестояния до 1 января. Это уравнение переоценивает склонение около сентябрьского равноденствия до + 1,5 °. Аппроксимация синусоидальной функции сама по себе приводит к ошибке до 0,26 ° и не рекомендуется для использования в приложениях солнечной энергии. Формула Спенсера 1971 года (основанная на ряде Фурье ) также не рекомендуется из-за ошибки до 0,28 °. Дополнительная ошибка до 0,5 ° может возникнуть во всех уравнениях для равноденствий, если не использовать десятичный разряд при выборе N для корректировки времени после полуночи UT для начала этого дня. Таким образом, приведенное выше уравнение может иметь погрешность до 2,0 °, что примерно в четыре раза больше угловой ширины Солнца, в зависимости от того, как оно используется.
Склонение можно более точно рассчитать, если не делать двух приближений, используя параметры орбиты Земли для более точной оценки EL:
δ ⊙ знак равно Arcsin [ грех ( — 23,44 ∘ ) ⋅ потому что ( 360 ∘ 365,24 ( N + 10 ) + 360 ∘ π ⋅ 0,0167 грех ( 360 ∘ 365,24 ( N — 2 ) ) ) ] <\ displaystyle \ delta _ <\ odot>= \ arcsin \ left [\ sin \ left (-23,44 ^ <\ circ>\ right) \ cdot \ cos \ left (<\ frac <360 ^ <\ circ>> < 365,24>> \ left (N + 10 \ right) + <\ frac <360 ^ <\ circ>> <\ pi>> \ cdot 0,0167 \ sin \ left (<\ frac <360 ^ <\ circ>> <365,24 >> \ left (N-2 \ right) \ right) \ right) \ right]>
который можно упростить, оценив константы до:
δ ⊙ знак равно — Arcsin [ 0,39779 потому что ( 0,98565 ∘ ( N + 10 ) + 1,914 ∘ грех ( 0,98565 ∘ ( N — 2 ) ) ) ] <\ displaystyle \ delta _ <\ odot>= — \ arcsin \ left [0,39779 \ cos \ left (0,98565 ^ <\ circ>\ left (N + 10 \ right) +1,914 ^ <\ circ>\ sin \ left ( 0,98565 ^ <\ circ>\ left (N-2 \ right) \ right) \ right) \ right]>
N — количество дней с полуночи UT, когда начинается 1 января (т. Е. Часть дней в порядковой дате -1), и может включать десятичные дроби для корректировки на местное время позже или раньше в течение дня. Число 2 в (N-2) — это приблизительное количество дней до перигелия Земли после 1 января . Число 0,0167 — текущее значение эксцентриситета орбиты Земли. Эксцентриситет очень медленно меняется во времени, но для дат, довольно близких к настоящему, его можно считать постоянным. Наибольшие ошибки в этом уравнении составляют менее ± 0,2 °, но менее ± 0,03 ° для данного года, если число 10 корректируется в большую или меньшую сторону в дробных днях, в зависимости от того, насколько далеко декабрьское солнцестояние предыдущего года произошло до или после. полдень 22 декабря. Эти точности сравниваются с продвинутыми расчетами NOAA, которые основаны на алгоритме Жана Миуса 1999 года с точностью до 0,01 °.
(Приведенная выше формула связана с достаточно простым и точным вычислением уравнения времени , которое описано здесь .)
Более сложные алгоритмы корректируют изменения эклиптической долготы, используя термины в дополнение к поправке на эксцентриситет 1-го порядка, описанной выше. Они также исправляют наклон 23,44 °, который очень незначительно меняется со временем. Поправки также могут включать влияние Луны на смещение положения Земли от центра орбиты пары вокруг Солнца. После определения склонения относительно центра Земли применяется дополнительная поправка на параллакс , которая зависит от расстояния наблюдателя от центра Земли. Эта поправка меньше 0,0025 °. Погрешность вычисления положения центра Солнца может быть менее 0,00015 °. Для сравнения, ширина Солнца около 0,5 °.
Атмосферная рефракция
Вышеописанные расчеты склонения не включают эффекты преломления света в атмосфере, из-за которых видимый угол возвышения Солнца, видимый наблюдателем, оказывается выше фактического угла возвышения, особенно при малых возвышениях Солнца. Например, когда Солнце находится на высоте 10 °, кажется, что оно находится под углом 10,1 °. Наклонение Солнца может использоваться вместе с его прямым восхождением для расчета его азимута, а также его истинного возвышения, которое затем может быть скорректировано на преломление, чтобы определить его видимое положение.
Уравнение времени
В дополнение к ежегодному колебанию видимого положения Солнца с севера на юг, соответствующему описанному выше изменению его склонения, существует также меньшее, но более сложное колебание в направлении восток-запад. Это вызвано наклоном оси Земли, а также изменениями скорости ее орбитального движения вокруг Солнца, вызванными эллиптической формой орбиты. Основными эффектами этого колебания с востока на запад являются изменения во времени таких событий, как восход и закат, а также в чтении солнечных часов по сравнению с часами, показывающими местное среднее время . Как показано на графике, солнечные часы могут быть быстрее или медленнее примерно на 16 минут по сравнению с часами. Поскольку Земля вращается со средней скоростью в один градус каждые четыре минуты относительно Солнца, это 16-минутное смещение соответствует сдвигу на восток или запад примерно на четыре градуса видимого положения Солнца по сравнению с его средним положением. Смещение на запад заставляет солнечные часы опережать время.
Поскольку основной эффект этого колебания касается времени, его называют уравнением времени , используя слово «уравнение» в несколько архаичном смысле, означающем «исправление». Колебания измеряются в единицах времени, минутах и секундах, что соответствует количеству, на которое солнечные часы опережают часы. Уравнение времени может быть положительным или отрицательным.
Аналемма
Аналемма представляет собой диаграмма , которая показывает годовые изменения положения Солнца на небесной сфере , относительно среднего положения, как видно из фиксированного места на Земле. (Слово аналемма также иногда, но редко, используется в других контекстах.) Его можно рассматривать как изображение видимого движения Солнца в течение года , которое напоминает восьмерку. Аналемму можно изобразить, наложив фотографии, сделанные в одно и то же время дня с разницей в несколько дней в течение года .
Аналемму также можно рассматривать как график склонения Солнца , обычно отображаемый вертикально, против уравнения времени , нанесенного горизонтально. Обычно масштабы выбираются так, чтобы равные расстояния на диаграмме представляли равные углы в обоих направлениях на небесной сфере. Таким образом, 4 минуты (точнее 3 минуты 56 секунд) в уравнении времени представлены таким же расстоянием, как 1 ° в склонении , поскольку Земля вращается со средней скоростью 1 ° каждые 4 минуты относительно Солнца. .
Аналемма нарисована так, как если бы наблюдатель смотрел вверх на небе. Если вверху показан север , то справа — запад . Обычно это делается даже тогда, когда аналемма отмечена на географическом глобусе , на котором континенты и т. Д. Показаны с запада влево.
Некоторые аналеммы отмечены, чтобы показать положение Солнца на графике в разные даты с интервалом в несколько дней в течение года. Это позволяет аналемме , которые будут использоваться , чтобы сделать простые аналоговые вычисления величин , такими как время и азимуты от восхода и захода солнца . Аналеммы без даты используются для корректировки времени, показываемого солнечными часами .
Источник