Какие бывают сумерки
Как использовать сумерки в навигации
Какие бывают сумерки
Для большинства людей сумерки — это переходный период между днем и ночью, когда уже солнца не видно, но еще не темно, либо, когда солнце еще не показалось над горизонтом, но ночь уже отступила. Солнце в этот момент находится за горизонтом, но атмосфера Земли отражает и рассеивает солнечный свет. Поэтому на границе дня и ночи наблюдаем этот эффект.
Чтобы определить границу сумерек, принято считать углы между линией горизонта и центром солнца. Для чего это необходимо? Чтобы можно было применить знания навигационной астрономии, наблюдать за небесным светилами в наиболее подходящий для этого момент.
Различают сумерки трех видов: гражданские, навигационные и астрономические. Их названия уже четко подсказывают для каких целей можно использовать это время суток.
Гражданские сумерки. Это наиболее светлая часть сумерек от захода солнца за линию горизонта, до погружения центра Солнца под линию горизонта на 6°. В это время светового дня можно без искусственного освещения выполнять любые работы вне помещений. Наземные предметы четко видимы, а линия горизонта различима. При ясном небе хорошо видны только самые яркие звезды и планеты, к примеру, Венера.
На широтах выше 60° 33′ 43″ гражданские сумерки продолжаются от заката до восхода Солнца. И это явление называется «белые ночи». В зимний период за полярным кругом на широте выше 72° 33′ 43″ гражданские сумерки могут не наблюдаться.
Навигационные сумерки наступают, когда солнце опускается за горизонт от 6°,01” до 12°. В этот период уже хорошо видны все навигационные звезды и различима линия горизонта, что важно для работы с секстантом.
На земле при отсутствии источников света очертания объектов различимы, но без детализации. Естественного освещения уже недостаточно для нормальной жизнедеятельности человека.
На широтах выше 54° 33′ 43″ навигационные сумерки могут наблюдаться от заката до восхода Солнца. К примеру, в городах Санкт-Петербург, Таллинн, Стокгольм, Ушуая. Во время полярной ночи эти сумерки могут не наблюдаться на широте выше 78° 33′ 43″.
Из-за обилия света в больших городах даже вблизи от них сложно наблюдать даже звезды 4й величины. Для справки, Полярная звезда относится к звездам 2-й величины. И свечение городов не будет помехой.
Астрономические сумерки — когда Солнце находится от 12,01 до 18° ниже горизонта. Это время наиболее подходит для наблюдения за небесными светилами, туманностями и галактиками. Но для обывателя оно неотличимо от ночи. Горизонт не виден и наблюдения с использованием навигационных приборов проводить невозможно.
На широтах выше 48° 33′ 43″ астрономические сумерки наблюдаются от заката Солнца и до восхода. Это такие города как Люксембург, Лондон, Амстердам, Дублин, Пунта-Аренас За полярным кругом в полярную ночь на широтах свыше 84° 33′ 43″ эти сумерки могут не наблюдаться.
Продолжительность сумерек зависит от широты точки наблюдения. На полюсах сумерки могут длиться 2-3 недели, на экваторе 20-25 минут, а в приполярных районах несколько часов. Все это зависит от угла солнца, относительно горизонта. Чем меньше угол, тем длиннее сумерки.
В некоторых регионах сумерки длятся всю ночь в определенные временные периоды: Анадырь, Тронхейм, Рейкъявик, Анкоридж, Архангельск, Мурманск.
Как определить время наступления навигационных сумерек
Разберем это на примере, и посмотрим, как использовать его для дальнейших расчетов.
Представим, что находимся в точке 45° 35’ N 122° 45’ W. 6 июня 2012 года. Нужно определить время, когда стоит выйти на палубу с секстантом. В Морском ежегоднике находим столбцы Сумерки – гражданские, навигационные и рассвет. Смотрим местное время начала навигационных сумерек для данной широты 45° N. Оно составляет 2:49. И помним, что это местное время, если наблюдатель находится в меридиане данной временной зоны, то есть 0°, 15°, 30° … 120°. Изменение на 15 градусов дуги меридиана на каждый час от Гринвичского меридиана.
Мы находимся на координате 122° 45’ W. То есть на 2° 45’ западнее чем указано время в зоне 120° W. Поэтому следующий шаг посмотреть в таблицу интерполяции времени. (обычно это желтая или серая страницы ежегодника в самом его конце). Там видно, что солнцу требуется 8 часов и 8 минут, чтобы оказаться на долготе в 122° и еще 3 минуты для дуги меридиана в 45’. Ко времени в 2 часа 49 минут, указанному в ежегоднике прибавляем время поправки и получаем ровно 11 часов GMT . Далее вычитаем 7 часов (Согласно формуле 120º ÷ 15 (градусы дуги меридиана) = 8, но событие происходит летом, поэтому учитываем летнее время). В итоге получаем 3 часа. 00 минут по местному времени. В это время мы должны оказаться на палубе с секстантом.
Далее находим в ежегоднике Гринвичский часовой угол (GHA) на нашу дату и 11 часов GMT. Он равен 60° 15.6’. Прибавляем 360° и вычитаем долготу.
60° 15.6’ + 360° = 420° 15.6’- 122° 45’ = 297° 30.6’ Местный часовой угол ( LHA )
И уже далее смотрим в астрономическом ежегоднике какие звезды доступны в этот час, их азимуты и высоты. Расчет времени навигационных сумерек необходим не только, чтобы знать в какое время выйти на палубу для наблюдений, но и чтобы быстро найти необходимые звезды.
Стоит помнить, что для наблюдения за звездами нужно использовать момент утром от навигационных сумерек до гражданских, а вечером от гражданских до навигационных.
Поэтому, рассчитывая время сумерек вечером, следует брать за исходные данные время наступления гражданских сумерек.
Продолжительность сумерек на расчетный день составляет 48 минут. Чем время ближе к зиме, тем короче сумерки. На 21 декабря 2012 года продолжительность сумерек на широте 45° составила 37 минут.
Источник
Рефракция и мираж
Рефракция — это преломление светового луча в атмосфере, обусловленное неодинаковым распределением плотности воздуха. Известно, что плотность атмосферы уменьшается с высотой.
Поэтому световые лучи, идущие к земле от солнца и других небесных светил,
переходя в нижние слои атмосферы, отклоняются от первоначального направления в сторону более плотных слоев воздуха. В результате траектория движения луча принимает форму кривой линии, обращенной выпуклостью вверх от земной поверхности (рис. 16). Глаз человека видит предмет по тому направлению, по которому луч входит в глаз.
Поэтому при нормальной рефракции источник света представляется наблюдателю лежащим выше своего действительного положения. Угол рефракции зависит от высоты светила: чем высота меньше, тем рефракция больше.
Около самого горизонту. она достигает 0°.5 Поэтому солнце и другие светила видны на своих местах только тогда, когда они находятся в зените, во всех других случаях они кажутся несколько приподнятыми, Вследствие рефракции можно наблюдать светило над горизонтом, когда оно на самом деле скрылось за него.
Вот почему в умеренных широтах фактическая продолжительность дня увеличивается на 8 — 13 мин, а в высоких широтах полярная ночь сокращается почти на две недели против теоретической.
Рефракция оказывает влияние на форму дисков солнца и луны у горизонта. При нахождении солнца или луны низко над горизонтом разность углов рефракции для нижнего и верхнего краев светила получается настолько большой, что нижний их край оказывается относительно более приподнятым, чем верхний. Поэтому диски солнца или луны иногда кажутся немного сплюснутыми.
Рис. 16 Рефракция
Рефракция и называется астрономической , если источником светового луча являются небесные светила ( солнце, луна, звезды), или земной, если луч света идет от земных предметов. Вследствие земной рефракции, например, линия берега с моря кажется выше, чем на самом деле.
Из-за земной рефракции истинная дальность бывает на 6 — 7% больше теоретической, благодаря чему предметы, в действительности уже скрытые за горизонтом, оказываются еще видимыми.
Тонкий слой легкого тумана на горизонте при восходе или заходе солнца и луны, особенно при ясной, теплой и тихой погоде, вызывает вследствие больших изменений плотности в самых нижних слоях атмосферы причудливые искажения контуров диска солнца или луны.
Это явление называется деформацией солнца и луны у горизонта. При этом иногда наблюдается появление второго солнца на некотором расстоянии от первого.
Мираж — явление анормальной рефракции: помимо самого предмета в его истинном положении наблюдатель видит его мнимое изображение. Отдаленные предметы при этом кажутся видоизмененными — увеличенными или уменьшенными,перевернутыми или искаженными в зависимости от отклонения, получаемого лучом света. Мираж часто наблюдается в степях жарких стран, пустынях, на океанах и морях, особенно в высоких широтах.
При плавании в этих широтах нередко можно видеть несколько изображений одного и того же судна, причем некоторые из них обращены мачтами вниз. Иногда же очертания берегов и других предметов так сильно искажаются, что даже при хорошем знании местности бывает трудно ее опознать.
В Антарктике, у самой линии горизонта океана, можно видеть айсберги, сильно вытянутые в высоту, причем иногда такие ледяные горы кажутся повисшими в воздухе в перевернутом виде.
Миражи возникают при ясной погоде и высоком атмосферное давлении, когда в нижних слоях воздуха плотность изменяется с высотой нс плавно, а скачкообразно. В этом случае лучи света, идущие к наблюдателю от различных предметов, испытывают полное внутреннее отражение на границе слоев воздуха с различными плотностями.
Иначе говоря, причина возникновения миража — необычная, повышенная рефракция света, образующаяся при резком изменении плотности воздуха по вертикали в нижнем слое атмосферы. Последняя в основном зависит от быстроты изменения температуры воздуха в вертикальном положении.
24 апреля 2012 года в городе Вентспилс, Латвия был заснят зеркальный мираж. Комментарий автора видео:
«Необычное явление природы. На море плавают корабли со своим отражением сверху.»
Например, если теплый воздух распространяется над холодной водой и особенно над ледяным или снежным покровом, то у самой подстилающей поверхности образуется относительно сильно охлажденный воздух, в этом случае с высотой температура будет заметно увеличиваться, а плотность резко уменьшаться.
Световой луч от отдельных предметов идет по выпуклой кривой, в результате чего сами предметы кажутся наблюдателю приподнятыми. Известны случаи, когда с побережья Крыма был виден берег Турции, находящийся на расстоянии 400 км. Такое явление называется верхним миражем (рис. 17)
Наоборот при распространении холодного воздуха над сравнительно теплым морем или над пустыней нижние слои воздуха прогреваются больше, чем верхние В этом случае траектория светового луча имеет выпуклость вниз, в результате чего отдаленные предметы кажутся наблюдателю в перевернутом виде Это явление называется нижним миражем (рис. 18)
Как било сказано выше мираж обусловливается либо сильным охлаждением либо сильным нагреванием земной поверхности и предметов, То и другое может происходить как местное явление при тихой ясной погоде.
Кратковременные миражи довольно часто наблюдаются в прибрежной зоне морей и океанов и указывают на устойчивую антициклональную погоду.
Нижний отчетливо видимый мираж возникающий после тихой жаркой погоды при сильном нагреве приземного слоя воздуха обусловливает неустойчивое состояние атмосферы которое может в любое время привести к ненастной ветреной погоде.
Признаками наступления миража и чрезвычайно сильной рефракции на море может служить кажущееся дрожание горизонта, а также наличие мглы на горизонте.
Деформация формы диска солнца луны и других светил у горизонта при восходе или заходе предвещает тихую, ясную погоду без осадков.
Устойчивый верхний мираж — признак наступления ненастной циклональной погоды.
Длительный нижний мираж указывает на ненастную погоду.
Кратковременный мираж на берегу моря — признак устойчивой антициклональной погоды.
Сумерками называется переходное время от дневного свет к темноте вечером или от темноты к свету утром Различают сумерки гражданские и астрономические.
Гражданские сумерки — это промежуток времени, за которое солнце прячется за горизонт до угла 6 — 8° над ним. В этот период на открытом воз духе можно читать и писать без искусственного освещения.
Астрономические вечерние сумерки заканчиваются, когда солнце опускается за горизонт и наступает полная темнота.
Продолжительность сумерек зависит от широты места, времени года и состояния атмосферы (погоды). Наиболее короткие сумерки наблюдаются на экваторе, где через 24 мин после захода солнца наступает темнота. С широтой продолжительность сумерек значительно увеличивается.
На широте, например, Ленинграда продолжительность сумерек бывает летом настолько большой, что вечерние сумерки сливаются с утренними: это время называют белыми ночами. В Арктике и Антарктике при переходе от полярного дня к полярной ночи или наоборот сумерки могут продолжаться подряд несколько суток.
При большой влажности и запыленности воздуха продолжительность сумерек в среднем больше, чем при менее влажном и чистом. Облака тоже влияют на продолжительность сумерек:
при наличии облаков верхнего яруса сумерки удлиняются, а при облаках среднего и нижнего ярусов — укорачиваются.
Короткие сумерки свидетельствуют о большой прозрачности атмосферы (о небольшой влажности и малой запыленности воздуха) — можно ожидать наступления или сохранения ясной, тихой антициклональной погоды.
Продолжительные сумерки свидетельствуют о большой влажности и запыленности атмосферы — признак приближения циклона и наступления влажной ветреной погоды.
Источник
Интересные факты о закате и восходе Солнца
ъЕсли бы наша планета не вращалась вокруг Солнца и была абсолютно плоской, небесное светило всегда находилось бы в зените и никуда не двигалось – не было бы ни заката, ни рассвета, ни жизни. К счастью, мы имеем возможность наблюдать за восходом и заходом Солнца – а потому жизнь на планете Земля продолжается.
Особенности возникновения рассвета и заката
Земля неутомимо движется вокруг Солнца и своей оси, и раз в сутки (за исключением полярных широт) солнечный диск появляется и исчезает за горизонтом, обозначая начало и конец светового дня. Поэтому в астрономии восходом и закатом Солнца называют время, когда над горизонтом показывается или исчезает верхняя точка солнечного диска.
В свою очередь, период перед восходом или заходом Солнца называется сумерками: солнечный диск находится недалеко от горизонта, а потому часть лучей, попадая в верхние слоя атмосферы, отражаются от неё на земную поверхность. Продолжительность сумерек перед восходом Солнца или его заходом прямо зависит от широты: на полюсах они длятся от 2 до 3 недель, в приполярных зонах – несколько часов, в умеренных широтах – около двух часов. А вот на экваторе время перед восходом Солнца составляет от 20 до 25 минут.
Во время восхода и захода создаётся определённый оптический эффект, когда солнечные лучи освещают земную поверхность и небосвод, окрашивая их в разноцветные тона. Перед восходом Солнца, на рассвете, цвета имеют более нежные оттенки, тогда как закат озаряет планету лучами насыщенного красного, бордового, желтого, оранжевого и очень редко – зелёного цветов.
Такую интенсивность красок закат имеет вследствие того, что днём земная поверхность прогревается, влажность уменьшается, скорость воздушных потоков увеличивается, а пыль поднимается в воздух. Разница в цветовой гамме между восходом и закатом Солнца во многом зависит от местности, где находится человек и наблюдает за этими удивительными явлениями природы.
Внешние характеристики дивного явления природы
Поскольку о восходе и закате Солнца можно говорить как о двух тождественных явлениях, отличающихся друг от друга насыщенностью цветов, описание заката Солнца над горизонтом можно применить также ко времени перед восходом Солнца и его появлении, только в обратном порядке.
Чем ниже солнечный диск спускается к западной линии горизонта, тем он менее ярок и становится сначала жёлтым, затем – оранжевым и, наконец, красного цвета. Изменяет свою окраску и небосвод: сперва он золотистого цвета, затем, оранжевого, а у кромки – красного тона.
Когда солнечный диск вплотную приближается к линии горизонта, он приобретает тёмно-красный цвет, а по обе стороны от него можно увидеть яркую полосу зари, цвета которой сверху вниз переходят от голубовато-зелёного до ярко-оранжевого тонов. В это же время над зарёй образовывается бесцветное сияние.
Одновременно с этим явлением, с противоположной стороны на небосводе появляется полоса пепельно-голубоватого оттенка (тень Земли), над которой можно увидеть сегмент оранжево-розового цвета, Пояс Венеры – он возникает над уровнем горизонта на высоте от 10 до 20° и при ясном небе виден в любой точке нашей планеты.
Чем больше Солнце уходит за линию горизонта, тем пурпурнее становится небо, а когда оно опускается за горизонт на четыре-пять градусов, оттенок приобретает максимально насыщенные тона. После этого небо постепенно становится огненно-красного цвета (лучи Будды), а от того места, где зашёл солнечный диск, вверх, постепенно угасая, тянутся полосы светлых лучей, после исчезновения которых возле горизонта можно увидеть тускнеющую полосу тёмно-красного цвета.
После того как тень Земли постепенно заполняет небо, Пояс Венеры рассеивается, на небе появляется силуэт Луны, затем звёзды – и наступает ночь (сумерки заканчиваются, когда солнечный диск уходит за горизонт на шесть градусов). Чем больше времени проходит от ухода Солнца за линию горизонта, тем становится холоднее, а к утру, перед восходом Солнца наблюдается самая низкая температура. Но всё меняется, когда через несколько часов начинается восход красного Солнца: на востоке появляется солнечный диск, ночь уходит, а земная поверхность начинает прогреваться.
Почему Солнце красное
Закат и восход красного Солнца с давних времён привлекал к себе внимание человечества, а потому люди всеми доступными им методами пытались объяснить, почему солнечный диск, будучи жёлтого цвета, на линии горизонта приобретает красноватый оттенок. Первой попыткой объяснить это явление, стали легенды, за ними появились народные приметы: люди были уверены, что закат и восход красного Солнца ничего доброго не сулит.
Например, они были убеждены, что если после восхода Солнца небо будет оставаться красного тона довольно долго, то день будет невыносимо жарким. Другая примета говорила о том, что если перед восходом Солнца небо на востоке будет красного цвета, а после восхода этот цвет сразу пропадёт – быть дождю. Также непогоду сулил и восход красного Солнца в случае, если после его появления на небосклоне оно сразу приобретало светло-жёлтый цвет.
Восход красного Солнца в такой интерпретации вряд ли мог долго удовлетворять пытливый человеческий ум. Поэтому после открытия различных физических законов, в том числе и закона Рэлея, было выяснено, что красный цвет Солнца объясняется тем, что он, как обладающий самой длинной волной, в плотной атмосфере Земли рассеивается намного меньше чем другие цвета.
Поэтому, когда Солнце находится у горизонта, его лучи скользят вдоль земной поверхности, где воздух имеет не только наибольшую плотность, но и чрезвычайно сильную в это время влажность, что задерживает и поглощает лучи. В результате этого сквозь плотную и влажную атмосферу в первые минуты восхода способны пробиться лишь лучи красных и оранжевых цветов.
Восход и закат Солнца
Хотя многие считают, что в северном полушарии самый ранний закат Солнца происходит 21 декабря, а самый поздний – 21 июня, в действительности мнение это ошибочно: дни зимнего и летнего солнцестояний являются лишь датами, которые говорят о наличии наиболее короткого или длинного дня в году.
Интересно, что чем севернее широта, тем ближе к солнцестоянию наступает самый поздний закат года. Например, в 2014 году на широте, расположенной в шестьдесят два градуса, он произошёл 23 июня. А вот на тридцать пятой широте самый поздний закат года произошёл шесть дней спустя (наиболее ранний восход Солнца был зафиксирован на две недели раньше, за несколько дней до 21 июня).
Не имея под рукой специального календаря, довольно сложно определить точное время восхода и заката Солнца. Это объясняется тем, что равномерно вращаясь вокруг своей оси и Солнца, Земля движется неравномерно по эллиптической орбите. Стоит заметить, что если бы наша планета двигалась вокруг Светила, такого бы эффекта не наблюдалось.
Такие отклонения по времени человечество заметило давно, а потому на протяжении всей своей истории люди пытались прояснить для себя этот вопрос: возведённые ими древние сооружения, чрезвычайно сильно напоминающие обсерватории, сохранились до наших дней (например, Стоунхендж в Англии или пирамиды майя в Америке).
Последние несколько столетий, чтобы рассчитать время восхода и захода Солнца, астрономы, наблюдая за небом, создавали календари Луны и Солнца. В наши дни, благодаря виртуальной сети, расчет восхода и захода Солнца может сделать любой пользователь интернета, воспользовавшись специальными онлайн-сервисами – для этого достаточно указать город или географические координаты (если на карте нет нужной местности), а также необходимую дату.
Интересно, что с помощью таких календарей нередко можно узнать не только время заката или рассвета, но и период между началом сумерек и перед восходом Солнца, продолжительность дня/ночи время, время, когда Солнце будет пребывать в зените и многое другое.
Источник