Высота солнца над горизонтом: изменение и измерение. Восход солнца в декабре
Жизнь на нашей планете зависит от количества солнечного света и тепла. Страшно представить даже на миг, что было бы, если бы на небе не было такой звезды, как Солнце. Каждая травинка, каждый листочек, каждый цветочек нуждается в тепле и свете, как люди в воздухе.
Угол падения лучей солнца равен высоте солнца над горизонтом
Количество солнечного света и тепла, которое поступает на земную поверхность, прямо пропорционально углу падения лучей. Солнечные лучи могут падать на Землю под углом от 0 до 90 градусов. Угол попадания лучей на землю разный, потому что наша планета имеет форму шара. Чем он больше, тем светлее и теплее.
Таким образом, если луч идёт под углом 0 градусов, он только скользит вдоль поверхности земли, не нагревая её. Такой угол падения бывает на Северном и Южном полюсах, за полярным кругом. Под прямым углом солнечные лучи падают на экватор и на поверхность между Южным и Северным Тропиком.
Если угол попадания солнечных лучей на землю прямой, это говорит о том, что солнце в зените.
Таким образом, угол падения лучей на поверхность земли и высота солнца над горизонтом равны между собой. Зависят они от географической широты. Чем ближе к нулевой широте, тем угол падения лучей ближе к 90 градусам, тем выше находится солнце над горизонтом, тем теплее и светлее.
Как солнце изменяет свою высоту над горизонтом
Высота солнца над горизонтом не является постоянной величиной. Напротив, она всегда изменяется. Причина этого кроется в непрерывном движении планеты Земля вокруг звезды Солнце, а также вращении планеты Земля вокруг собственной оси. В результате день сменяет ночь, а времена года друг друга.
Территория между тропиками получает больше всех тепла и света, здесь день и ночь практически равны друг другу по продолжительности, а солнце находится в зените 2 раза в год.
Поверхность за полярным кругом получает всех меньше тепла и света, здесь существуют такие понятия, как полярные день и ночь, которые длятся около полугода.
Дни осеннего и весеннего равноденствия
Выделены 4 основные астрологические даты, которые определяет высота солнца над горизонтом. 23 сентября и 21 марта – дни осеннего и весеннего равноденствия. Это означает, что высота солнца над горизонтом в сентябре и марте в эти дни 90 градусов.
Южное и Северное полушария освещаются солнцем одинаково, а долгота ночи равна долготе дня. Когда в Северном полушарии наступает астрологическая осень, то в Южном, наоборот, весна. То же самое можно сказать о зиме и лете. Если в Южном полушарии зима, то в Северном – лето.
Дни летнего и зимнего солнцестояния
22 июня и 22 декабря – дни летнего и зимнего солнцестояния. 22 декабря наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии, а зимнее солнце находится на самой низкой высоте над горизонтом за весь год.
Выше широты 66,5 градуса солнце находится под горизонтом и не восходит. Это явление, когда зимнее солнце не восходит на горизонт, называется полярной ночью. Самая короткая ночь бывает на широте 67 градусов и длится всего 2 суток, а самая длинная бывает на полюсах и длится 6 месяцев!
Декабрь является из всего года тем месяцем, когда в Северном полушарии самые длинные ночи. Люди в Центральной России просыпаются на работу в темноте и возвращаются тоже в темное время суток. Это тяжелый месяц для многих, так как нехватка солнечного света сказывается на физическом и моральном состоянии людей. По этой причине может даже развиться депрессия.
В Москве в 2016 г. восход солнца в декабре 1 числа будет в 08.33. При этом долгота дня составит 7 часов 29 минут. Заход солнца за горизонт будет очень рано, в 16.03. Ночь составит 16 часов 31 минуту. Таким образом, получается, что долгота ночи в 2 раза больше, чем долгота дня!
В этом году день зимнего солнцестояния – 21 декабря. Самый короткий день будет длиться ровно 7 часов. Затем 2 дня продержится такая же ситуация. И уже с 24 декабря день пойдёт на прибыль медленно, но верно.
В среднем в сутки будет прибавляться по одной минуте светлого времени. В конце месяца восход солнца в декабре будет ровно в 9 часов, что на 27 минут позже, чем 1-го декабря
22 июня – день летнего солнцестояния. Всё происходит с точностью до наоборот. За весь год именно в эту дату самый длинный день по продолжительности и самая короткая ночь. Это касаемо Северного полушария.
В Южном всё наоборот. С этим днём связаны интересные природные явления. За Полярным кругом наступает полярный день, солнце не заходит за горизонт на Северном полюсе 6 месяцев. В Санкт-Петербурге в июне начинаются загадочные белые ночи. Длятся они примерно с середины июня в течение двух-трёх недель.
Все эти 4 астрологические даты могут меняться на 1-2 дня, так как солнечный год не всегда совпадает с календарным годом. Также смещения происходят в високосные года.
Высота солнца над горизонтом и климатические условия
Солнце является одним из самых важных климатообразующих факторов. В зависимости от того, как изменялась высота солнца над горизонтом над конкретным участком земной поверхности, меняются климатические условия и времена года.
Например, на Крайнем Севере лучи солнца падают под очень маленьким углом и только лишь скользят вдоль поверхности земли, совсем не нагревая её. Под условием этого фактора климат здесь крайне суровый, присутствует вечная мерзлота, холодные зимы с леденящими ветрами и снегами.
Чем больше высота солнца над горизонтом, тем теплее климат. Например, на экваторе он необычайно жаркий, тропический. Сезонные колебания также в районе экватора практически не чувствуются, в этих районах вечное лето.
Измерение высоты солнца над горизонтом
Как говорится, всё гениальное – просто. Так и здесь. Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом элементарно прост. Он представляет собой горизонтальную поверхность с шестом посередине длиной 1 метр. В солнечный день в полдень шест отбрасывает самую короткую тень. С помощью этой кратчайшей тени и проводятся расчёт и измерения. Нужно замерить угол между концом тени и отрезком, соединяющим конец шеста с концом тени. Эта величина угла и будет являться углом нахождения солнца над горизонтом. Этот прибор называется гномоном.
Гномон – это древний астрологический инструмент. Существуют и другие приборы для измерения высоты солнца над горизонтом, такие как секстант, квадрант, астролябия.
Источник
АЗИМУТ И ВЫСОТА СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ
Высота Солнца над горизонтом – величина непостоянная. В течение дня из-за вращения Земли она проходит путь от 0 до 90 градусов и обратно через фазы восхода, зенита и заката. Но это если наблюдать за нашим светилом из своего города. В масштабах планеты угол, под которым его лучи падают на поверхность Земли в разных регионах, влияют как на климатические условия, так и на продолжительность времени суток.
На ледяных полюсах лучи солнечного света едва касаются нашей планеты. Там очень холодно, а день и ночь длятся по полгода и называются полярными. А вот жаркому экватору достается больше всего солнечного света, который падает туда под прямым углом. В тех краях и климат намного приятнее, и день с ночью имеют практически одинаковую продолжительность. Эти наблюдения подтверждают простой факт: чем выше Солнце, тем больше тепла и света оно дает, а его высота над горизонтом равна углу падения его лучей.
Еще один способ следить за перемещением нашей звезды на небе – это вычисление ее азимута. Сделать это можно с помощью онлайн-калькуляторов для любой точки Земли, например, для Москвы. Понадобятся лишь дата и время. Скажем, в полдень 15-го июня 2018-го года азимут и высота Солнца над горизонтом в Москве составляли 167,29 и 57,08 градуса соответственно.
Вычисление времени восхода и захода в цифровую эру тоже стало делом нескольких кликов. В той же Москве 22-го декабря 2018-го года Солнце встало только в 8:57, а зашло за горизонт уже в 15:58, подарив москвичам лишь семь часов светового дня.
Декабрь — это вообще месяц самых длинных ночей в Северном полушарии, а 22-ое декабря — это дата зимнего солнцестояния, самого короткого дня и самой долгой ночи в году для этой части света. Всему виной опять же высота Солнца над горизонтом. Зимой и особенно в декабре ее значения самые низкие за весь год.
Источник
Как меняется высота солнца над горизонтом весной
Солнце – источник жизни. Так говорится практически во всех научных трудах, посвященных природе, и публикациях на различные физико-географические темы. На самом деле, конечно, источник жизни еще не найден, а Солнце – это просто раскаленный шар, звезда, испускающая в мировое пространство электромагнитные волны различной длины. Солнце и не подозревает о том, какую пользу оно приносит биосфере и Земле в целом. Поэтому наша звезда — это не источник жизни, а главное средство для её поддержания. А точнее — одно из самых главных.
Солнечные лучи несут к поверхности Земли тепло и свет. Сама по себе солнечная радиация не имеет температуры, однако, соприкоснувшись с земным веществом, она «чудесным» образом превращается в привычное для нас тепло.
Нет такого места на открытой (дневной) поверхности Земли, куда бы ни разу не проникали солнечные лучи. Повсюду во всех местах — отправимся ли мы на юг или на север — нас будет сопровождать солнечный свет. Однако, находясь в северных широтах, мы сразу заметим, что солнце хоть и светит чрезвычайно ярко, но совершенно не греет; а на черноморских или средиземноморских курортах долгое нахождение под солнцем без головного убора чревато неприятностями — можно получить солнечный удар. Отсюда возникает вопрос: если солнечный свет есть везде, то почему же одни части Земли избалованы солнечным теплом, а другие — обделены им, а то и вовсе лишены.
Всё дело в том, что Земля имеет шарообразную форму. Из-за этого электромагнитная солнечная радиация вынуждена падать на земную поверхность под разным углом – от 0 до 90 градусов. Угол падения 0 ° подразумевает то, что лучи Солнца слегка соприкасаются с поверхностью, идут по касательной, скользят по поверхности, естественно, не принося ей никакого тепла. Такое наблюдается между полярными кругами и полюсами. Максимум тепла поверхность получает тогда, когда лучи падают на неё отвесно – под углом 90 градусов. При этом говорят, что солнце находится в зените. В таком положении оно бывает только в пространстве, лежащем между двумя ключевыми параллелями — Северным тропиком и Южным тропиком.
Отсюда следует вывод: чем больше угол падения лучей Солнца, тем больше нагревается земная поверхность. Этим и объясняется разница между климатом севера и юга.
Угол падения солнечных лучей равен высоте солнца над линией горизонта. Например, если солнце в тропиках в какой-либо день поднялось на высоту 90 градусов над горизонтом, то угол падения солнечных лучей на земную поверхность там тоже составляет 90 градусов. Высота же солнца над горизонтом зависит от географической широты местности.
Широта, на которой находится местность, определяет изменение высоты солнца над горизонтом в течение года. Изменение высоты солнечного диска в течение года называется годовым диапазоном высоты солнца. В каждой местности наблюдаются свои крайние значения годового диапазона.
На полюсах, например, высота солнца в течение года меняется от -23,5 градусов (зимнее солнцестояние) до 23,5 градусов (летнее солнцестояние). «Минус» означает то, что солнце опускается ниже горизонта, т.е. наступает полярная ночь (в дни весеннего и осеннего равноденствия солнце в этих регионах едва проглядывает из-за горизонта, то есть находится на высоте 0 градусов). В Северном полушарии на широте 45 градусов годовой диапазон составляет от 21,5 ° (зимнее солнцестояние) до 68 ,5 ° (летнее солнцестояние). На широте 0 градусов (на экваторе) годовой диапазон высоты солнца меняется от 66,5 (минимум) до 90 градусов (максимум).
Именно крайние значения диапазона высоты солнца определяют тип климата местности, степень его сезонной контрастности, долготу дня и пр. Циркуляция атмосферы и подстилающая поверхность – важнейшие факторы, но крайние значения диапазона высоты солнечного диска являются первичным, решающим климатообразующим фактором, который определяют годовую интенсивность инсоляции местности, а именно — какое количество суммарной солнечной радиации получает поверхность за год. Чем ближе крайние значения диапазона высоты солнца подходят к 90 ° , тем теплее климат и тем меньше разница между зимой и летом (сезонный контраст всё более и более сглаживается).
Самой высшей точки на небосводе солнечный диск достигает в полдень. В северном или южном направлении с каждым градусом широты уменьшается или увеличивается и градус полуденной высоты солнца над горизонтом. Например, если на широте 0 ° высота полуденного солнца составляет 90 градусов, то на широте 1 ° в северном или южном полушарии в этот же момент времени солнце находится на высоте 89 градусов над горизонтом. На широте 2 ° солнце достигнет высоты 88 градусов и т.д. Таким образом, зная положение солнца в какой-либо точке Земли, можно определить на какой высоте находится солнце в другой точке Земли в это же время. И для этого необходимо всего лишь знать широты этих точек.
Изменение высоты солнца (угла падения лучей) с широтой – главная причина зональности климата, почвенно-растительного покрова и ландшафтов в целом. Зональность – главнейшая географическая закономерность, она – альфа и омега географической науки.
ПОЛУДЕННАЯ ВЫСОТА СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ ДЛЯ ВСЕХ ШИРОТ СЕВЕРНОГО И ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ (в градусах)
ВР — весеннее равноденствие
ЛС — летнее солнцестояние
ОР — осеннее равноденствие
ЗС — зимнее солнцестояние
широта ВР ЛС ОР ЗС
Источник
Наблюдения за изменениями высоты Солнца. 6-й класс
Разделы: География
Класс: 6
Цель: дать обучающимся сведения об изменении высоты Солнца над горизонтом в течение дня и в разное время года.
Тип урока: Урок сообщения новых знаний
Оборудование и материалы: Рисунки: Положение Солнца на небе в разное время суток; Смена дня и ночи. Глобус, лампа. Иллюстрации времен года, индивидуальные карточки с текстовым заданием, компьютер, проектор.
1. Организационный момент, мотивация и целепологание
Проверка готовности к уроку, психологический настрой.
– Ребята, вы хотите узнать, о чем мы сегодня будем разговаривать?
– Тогда надо отгадать загадку.
(Учитель вывешивает на доску иллюстрацию.)
– Давайте вспомним, какое правило спряталось в этом слове?
– Подберите проверочное слово.
– Подберите к предмету на картинке слова, обозначающие его признаки. Солнце (какое?) – круглое, желтое.
– Подберите слова, обозначающие его действия. Солнце (что делает?) – светит, греет.
– Составьте предложение.
– От чего на Земле зависит жизнь, свет и тепло?
– Вся жизнь на Земле связана с Солнцем.
(Учитель вывешивает опору, учащиеся читают: Запомни! На Земле свет и тепло зависят от Солнца).
– Сегодня на уроке мы постараемся ответить на вопрос: почему свет и тепло на Земле зависят от Солнца?
– Так мы подошли к теме сегодняшнего урока. «Наблюдения за изменениями высоты Солнца».
(Учащиеся записывают тему в тетрадь, учитель обращает внимание на правописание орфограмм).
– Задача нашего урока: понаблюдать, как изменяется высота Солнца в разное время суток и в разное время года, и ответить на вопрос: почему свет и тепло на Земле зависят от Солнца?
2. Актуализация знаний и чувственного опыта, подготовка к изучению нового материала
– Эта тема не новая. В начальной школе, на уроках живого мира, вы уже открыли первоначальные знания о «Солнце», о «сутках», о «временах года». Давайте вспомним изученное.
– Какие части суток вы знаете? Сколько в сутках часов? Что такое сутки?
(Учащиеся читают на доске запись. Сутки – период вращения Земли вокруг своей оси =24 часа.)
– Почему день сменяется ночью?
– Земля обращается вокруг собственной оси, поворачиваясь к Солнцу то одной, то другой стороной. Так происходит смена дня и ночи. Значит права пословица “День и ночь – сутки прочь”
– Объясните высказывание: Солнце днем работает, а ночью берет отдых.
– Это высказывание родилось у наших предков давным-давно. Тогда люди представляли себе, что Солнце поднимается утром на небо, чтобы освещать и обогревать Землю, а на ночь, сойдя с неба, гаснет до утра, т.е. отдыхает как люди и звери.
3. Усвоение исходных данных
– Понаблюдаем, как меняется высота Солнца над горизонтом в разное время дня.
– Рассмотрите рисунок и объясните, как меняет Солнце свою высоту в течение суток. (Учащиеся зарисовывают схему в тетрадь).
– Почему люди с радостью встречают восход, а после трудового дня радуются закату солнца и приходу ночи?
Вывод подводит учитель.
Какие новые знания мы открыли?
(Учащиеся делают вывод: Солнце меняет высоту в течение суток). Записывают вывод в тетрадь.
Минута отдыха (Игра «День, ночь»).
– Ребята, подумайте, а ещё от чего зависит наша жизнь, наша деятельность, наша одежда, жизнь растений, животных, птиц?
– Какие времена года вы знаете?
(Открываются иллюстрации, над каждой иллюстрацией обозначен цвет: весна – зелёный цвет; лето – красный цвет; зима – голубой цвет; осень – жёлтый цвет).
– Ребята, как вы думаете, почему я использовала эти цвета?
– Да ребята, на смену зимы приходит весна-природа пробуждается, зеленеет. На смену весне приходит лето – всё живое растёт, размножается, плодоносит. На смену лета приходит осень – всё желтеет, начинается сбор овощей, плодов, пора готовиться к зиме, а потом наступает зима. Всё замирает, впадает в долгий сон.
– А какое время года сейчас?
– Как думаете, всегда ли будет осень? Почему так думаете?
– Ребята, а вы не задумывались ли над тем, почему происходит смена времён года?
– Оказывается, кроме того, что наша Земля вращается вокруг своей оси, делая оборот за сутки, одновременно она движется и вокруг Солнца. То время, за которое планета совершает полный оборот вокруг Солнца, называется годом (Вывешиваю: ГОД =365 суток).
– Что же, ребята, получается? Проведём исследование.
(Вожу глобус вокруг лампы. Земля обращается то одной стороной – Северным полушарием (у нас лето), то другой стороной – Южным полушарием (у нас зима), а между ними осень и весна. В течение года высота Солнца тоже меняется.
Класс делится на группы. Учитель дает задание, подводящие учеников к воспроизведению и осмыслению изучаемого материала. Каждая группа работает с текстом учебника, определяет высоту Солнца, количество тепла, продолжительность дня и ночи в определенное время года. 1группа – лето, 2 группа – осень, 3 группа – зима. Работают с учебником. После установленного времени отвечают. Зарисовывают положение Солнца на небе в разные времена года.
Вывод подводит учитель.
– Какие новые знания мы открыли? (От высоты Солнца над горизонтом в разное время года зависит тепло и продолжительность дня). Записывают в тетрадь.
– Влияет ли смена времен года на здоровье человека?
– В какое время года происходит наибольшее насыщение организма витаминами?
– А когда организм особенно нуждается в витаминах?
– Как вы оздоравливаете свой организм?
Минутка отдыха для глаз
В каждое время года есть свои особенные дни. Как вы думаете, что обозначают данные рисунки? (День = ночи, день длиннее ночи, день короче ночи).
– 22 июня самый длинный день и самая короткая ночь, этот день называют днем летнего солнцестояния; 22 декабря самый короткий день и самая длинная ночь, этот день называют днем зимнего солнцестояния; 22 марта и 22 сентября день равен ночи, это дни весеннего и осеннего равноденствия.
(Под каждым рисунком выставляются даты. Зарисовывают рисунки в тетрадь и подписывают даты).
Вывод: Когда день равен ночи? Когда самый короткий день и самая длинная ночь? Когда самый длинный день и самая короткая ночь? Какие новые знания мы открыли?
4. Этап первичной проверки, самостоятельная работа
(Учащиеся работают по индивидуальным карточкам, взаимопроверка).
Задание: выбери верные утверждения.
- В сутках 24 часа.
- Высота Солнца над Землей всегда одинакова.
- Высота Солнца меняется только в течение дня.
- Высота Солнца меняется не только в течение дня, но и в течение всего года.
- На Земле свет и тепло зависят от Солнца.
- День и ночь не всегда бывают одинаковой продолжительности.
- День и ночь всегда одинаковы по времени.
- Летом дни короче, а ночи длиннее.
- Летом дни становятся длинными, а ночи – короткими.
- От высоты Солнца зависят свет и тепло на Земле.
5. Итог на рефлексивной основе
– Что же мы делали сегодня на уроке?
– Какая задача стояла перед нами?
– Какие новые знания мы открыли?
– Что помогло вам сегодня в вашей работе?
6. Домашнее задание
- Нарисовать рисунок: Положение Солнца на небе в разное время суток; Смена дня и ночи.
- Подготовить рассказ к каждому рисунку.
Источник