а) Для наблюдателя на северном полюсе Земли ( j = + 90°) незаходящими светилами являются те, у которых d і 0, а невосходящими те, у которых d
Положительное склонение у Солнца бывает с 21 марта по 23 сентября, а отрицательное — с 23 сентября по 21 марта. Следовательно, на северном полюсе Земли Солнце приблизительно полгода бывает незаходящим, а полгода — невосходящим светилом. Около 21 марта Солнце здесь появляется над горизонтом (восходит) и вследствие суточного вращения небесной сферы описывает кривые, близкие к окружности и почти параллельные горизонту, поднимаясь с каждым днем все выше и выше. В день летнего солнцестояния (около 22 июня) Солнце .достигает максимальной высоты hmах = + 23° 27‘. После этого Солнце начинает приближаться к горизонту, высота его постепенно уменьшается и после дня осеннего равноденствия (после 23 сентября) оно скрывается под горизонтом (заходит). День, длившийся полгода, кончается и начинается ночь, которая длится также полгода. Солнце, продолжая описывать кривые, почти параллельные горизонту, но под ним, опускается все ниже и ниже, В день зимнего солнцестояния (около 22 декабря) оно опустится под горизонт на высоту hmin = — 23° 27‘, а затем снова начнет приближаться к горизонту, высота его будет увеличиваться, и перед днем весеннего равноденствия Солнце снова появится над горизонтом. Для наблюдателя на южном полюсе Земли ( j = — 90°) суточное движение Солнца происходит подобным же образом. Только здесь Солнце восходит 23 сентября, а заходит после 21 марта, и поэтому когда на северном полюсе Земли ночь, на южном — день, и наоборот.
б) Для наблюдателя на северном полярном круге ( j = + 66° 33‘) незаходящими являются светила с d і + 23° 27‘, а невосходящими — с d . Следовательно, на северном полярном круге Солнце не заходит в день летнего солнцестояния (в полночь центр Солнца только касается горизонта в точке севера N ) и не восходит в день зимнего солнцестояния (в полдень центр солнечного диска только коснется горизонта в точке юга S , а затем снова опустится под горизонт). В остальные дни года Солнце на этой широте восходит и заходит. При этом максимальной высоты в полдень оно достигает в день летнего солнцестояния ( hmax = + 46° 54’), а в день зимнего солнцестояния его полуденная высота минимальна ( hmin = 0°). На южном полярном круге ( j = — 66° 33′) Солнце не заходит в день зимнего солнцестояния и не восходит в день летнего солнцестояния.
Северный и южный полярные круги являются теоретическими границами тех географических широт, где возможны полярные дни и ночи (дни и ночи, длящиеся больше 24 часов).
В местах, лежащих за полярными кругами, Солнце бывает незаходящим или невосходящим светилом тем дольше, чем ближе место к географическим полюсам. По мере приближения к полюсам продолжительность полярных дня и ночи увеличивается.
в) Для наблюдателя на северном тропике ( j = + 23° 27′) Солнце всегда является восходящим и заходящим светилом. В день летнего солнцестояния оно в полдень достигает максимальной высоты hmax = + 90°, т.е. проходит через зенит. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует к югу от зенита. В день зимнего солнцестояния его минимальная полуденная высота hmin = + 43° 06′.
На южном тропике ( j = — 23° 27’) Солнце также всегда восходит и заходит. Но на максимальной полуденной высоте над горизонтом (+ 90°) оно бывает в день зимнего солнцестояния, а на минимальной (+ 43° 06‘) — в день летнего солнцестояния. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует здесь к северу от зенита.
В местах, лежащих между тропиками и полярными кругами, Солнце восходит и заходит каждый день года. Полгода здесь продолжительность дня больше продолжительности ночи, а полгода — ночь продолжительнее дня. Полуденная высота Солнца здесь всегда меньше 90° (кроме тропиков) и больше 0° (кроме полярных кругов).
В местах, лежащих между тропиками, Солнце бывает в зените два раза в году, в те дни, когда его склонение равно географической широте места.
г) Для наблюдателя на экваторе Земли ( j = 0) все светила, в том числе и Солнце, являются восходящими и заходящими. При этом 12 часов они находятся над горизонтом, a 12 часов — под горизонтом. Следовательно, на экваторе продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи. Два раза в году Солнце в полдень проходит в зените (21 марта и 23 сентября).
С 21 марта по 23 сентября Солнце на экваторе кульминирует в полдень к северу от зенита, а с 23 сентября по 21 марта — к югу от зенита. Минимальная полуденная высота Солнца здесь будет равна hmin = 90° — 23° 27‘ = 66° 33‘ (22 июня и 22 декабря).
На основании предыдущего можно сформулировать следующие астрономические признаки тепловых поясов:
1. В холодных поясах (от j = ± 66° 33‘ до j = ± 90°) Солнце может быть незаходящим и невосходящим светилом. Полярный день и полярная ночь могут длиться от 24 часов до полугода.
2. В умеренных поясах (от j = ± 23° 27’ до j = ± 66° 33’) Солнце каждый день восходит и заходит, но никогда не бывает в зените. Полярных дней и ночей здесь никогда не бывает. Продолжительность дня и ночи короче 24 часов. Летом день длиннее ночи, а зимой — наоборот.
3. В жарком поясе (от j = + 23° 27‘ до j = — 23° 27‘) Солнце также всегда восходящее и заходящее светило и два раза и голу (на тропиках один раз) в полдень бывает в зените (и разных местах — в разные дни года, а на экваторе — в день весеннего и в день осеннего равноденствий). [См. также § 33.]
, 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.
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.
Зависимость выработки солнечных батарей от направления на Солнце
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.
Зависимость прихода солнечной радиации от угла наклона и азимута
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!
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.
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.
