Когда положение Солнца на небе самое высокое, или В погоне за летом по земному шару
Люди издревле почитали солнце. Есть много легенд о божестве, которое утром выезжает с востока огненной колеснице, а на закате скрывается за горизонтом. Больше всего древний человек боялся, что светило не взойдет однажды. С осторожностью относились наши предки и к полудню, когда положение солнца на небе самое высокое. В этот момент следовало отдыхать и не попадаться на глаза оживающей нечисти.
Современный человек знает, что Солнце является звездою, вокруг которой вращается наша планета. Полдень перестал быть таинственной точкой межвременья. Тем не менее, многие не подозревают, что в зависимости от нахождения в том или ином месте земного шара меняется и дата самого высокого положения Солнца на небе. Когда светило достигает кульминации своего шествия в разных уголках мира? Давайте вместе разбираться с этим вопросом.
Отправляемся на полюс
Чтобы понять, какое положение Солнца на небе самое высокое, нужно знать географическую широту определенной местности. Северный и Южный полюса находятся на оси мира. Их широта — 90 градусов, горизонт совпадает с экватором.
Именно поэтому на Северном полюсе Солнце восходит незадолго до 21 марта и описывает по небу круги, постепенно поднимаясь все выше и выше. Это называется полярным днем. Своей кульминационной точки Солнце достигает 22 июня, после чего начинается снижение, и после 23 сентября светило опускается под линию горизонта. Наступает полярная ночь.
Солнце в это время появляется на Южном полюсе, чтобы достигнуть наивысшего положения 22 декабря и скрыться после весеннего равноденствия.
Перемещаемся на экватор
Эта точка мира расположена на нулевой широте. Горизонт совпадает с осью мира. Солнце здесь движется перпендикулярно ему, поэтому день и ночь равны в течение года. Смена сезонов тоже своеобразна. Когда положение Солнце на небе самое высокое, наступает период жары и засухи. Это случается дважды в год с кульминациями 21 марта, а затем 23 сентября.
В дни солнцестояния светило опускается низко от зенита к северу или югу соответственно. Так как поверхность меньше прогревается, начинаются сезоны дождей.
Путешествуем по южному и северному полушариям
В остальных точках Земли Солнце движется по небу наклонно по отношению к горизонту. 22 июня оно дальше всего отклоняется от небесного экватора в сторону севера. Именно сюда попадает больше всего его лучей и тепла. Когда положение Солнца на небе самое высокое в северном полушарии, в южном все наоборот.
22 декабря светило максимально отклоняется к югу. В Северном полушарии в это время оно поднимается низко над горизонтом. Наступает зима.
Из этого можно сделать вывод: высота Солнца над горизонтом, а также климат местности во многом зависят от географического положения. Благодаря этому из зимы можно легко окунуться в лето. Требуется всего лишь приобрести билет на самолет и отправиться в другое полушарие.
Источник
Полдень — время, когда положение солнца на небе самое высокое
Наблюдая в течение суток движение солнца по небосводу, человек с древних времен пытался найти этому объяснение. Зависимость от светила в определении времени, в организации хозяйственной и повседневной жизни порождала отношение к нему как к божеству.
Полдень
То, что не Солнце обращается вокруг Земли, а наоборот, стало окончательно понятно лишь к середине XVI века. Причем один из людей, высказавших эту идею (Коперник), так был уверен, что она противоречит очевидному — тому, что можно наблюдать ежедневно, что предварил свою публикацию о гелиоцентрической системе словами о её очевидной абсурдности.
Теперь и школьник знает, что на самом деле движение солнечного диска по небосводу – результат вращения Земли вокруг своей оси, что один полный оборот наша планета совершает за сутки, что положение солнца над горизонтом в конкретный момент времени зависит не только от угла поворота к светилу. На него влияет положение, занимаемое Землей в ходе годичного обращения её вокруг Солнца. Зимой в северном полушарии наше светило поднимается в полдень ниже, чем летом.
Зенит
Для того чтобы точно определить, когда положение солнца на небе самое высокое, важно понимать, как измеряется это положение. Если наивысшая точка прохождения центра солнечного диска в полдень располагается точно над головой (тогда шест, воткнутый в землю строго вертикально, отбрасывает нулевую тень), значит, наблюдатель находится на экваторе.
В Северном полушарии точка зенита – наибольшего угла склонения светила относительно горизонта в течение суток, или положение солнца в полдень, – смещается к северу, в Южном полушарии она в течение года смещается книзу в южном направлении. Основная причина годичного изменения высоты солнца над горизонтом в полдень – наклон оси вращения земного шара к плоскости орбиты. Он постоянен и равен 23,5°.
Зима и лето
Этим наклоном объясняется и смена времен года на нашей планете. Точками отсчета в наступлении астрономических зимы или лета являются точки солнцестояния. В Северном полушарии день летнего солнцестояния – 21 и 22 июня. Именно в этот день солнце выше всего находится на небе. Угол падения солнечных лучей на поверхность планеты таков, что она нагревается лучше всего. Постепенно прогреваются большие массы воды и земли и повышается температура воздуха. Северное полушарие в это время обращено к солнцу.
Зимой, 21 и 22 декабря, к северу от экватора в полдень, когда положение солнца на небе самое высокое, оно поднимается над горизонтом на минимальную высоту, если брать изменение этого показателя в течение года. Наш район земной поверхности при этом развернут в сторону от главной звезды Солнечной системы, получая наименьшее количество благотворного тепла. В Южном полушарии всё происходит с точностью до наоборот.
Истинное (астрономическое) время
Появление таких единиц времени, как год, месяц и день связано с астрономическими наблюдениями и находится в прямой зависимости от взаимодействия между собой единственной обитаемой планеты и центральной звезды. Деление на часы, минуты и секунды носит произвольный характер. Главный фактор для появления именно таких цифр — шестидесятеричная система счисления, которая была традиционной для Древнего Вавилона — именно оттуда родом современные единицы измерения времени.
Период, которой проходит между моментами, когда положение солнца на небе самое высокое — то, что называется сутками – непостоянен в течение года. Колебание этой разницы достигает 30 минут и объясняется эллиптической формой орбиты, по которой Земля движется вокруг светила. Если бы в практике использовалось истинное время, пришлось бы создавать часы с неравномерным ходом. Технически сейчас это возможно, но именно в наше время, когда требуется высокая точность синхронизации событий, происходящих в разных районах планеты, такая система представляется особенно непрактичной.
Среднее время
Для того чтобы нивелировать годичную разницу в длительности астрономических суток, астрономами введено так называемое «среднее Солнце». Это чисто теоретическое понятие обозначает точку, определяющую положение нашего светила на небосводе, движение которой в течении 365 суток равномерно. Два раза в год её положение совпадает с центром настоящего Солнца. Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствия.
Введение «среднего Солнца» привело к использованию более удобного в практике среднего времени, иначе называемого гражданским. Значит, в день, отличный от дней равноденствия, двенадцатый удар часов в полдень вовсе не означает время суток, когда положение солнца самое высокое. Чтобы вычислить подобный момент с точностью до долей секунды, используют «уравнение времени», в котором заложены данные, вытекающие из географических координат конкретного места.
Источник
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