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
Почему изменяется полуденная высота солнца
Наблюдения за изменениями полуденной высоты Солнца способствуют формированию следующих понятий:
1. видимое движение Солнца происходит вследствие суточного и годового движения Земли;
2. полуденная высота Солнца изменяется в течение года;
3. суточная температура воздуха связана с изменением высоты Солнца над горизонтом;
4. температура воздуха изменяется в течение года по мере изменения высоты Солнца над горизонтом.
Схема продолжительности дня и ночи.
Можно провести с семиклассниками наблюдения над звездами. С помощью указателя Полярной звезды ученики узнают, что Полярная звезда неподвижна, она всегда находится на одном месте. Учащиеся могут наблюдать также да какой-либо другой звездой, замечая ее положение относительно какого-нибудь предмета на географической площадке. После наблюдений под руководством учителя ученики делают вывод: звезды движутся на небе с востока на запад.
Для наблюдений над планетами и за изменением фаз луны учитель должен знать, когда, в какие часы, на каком месте неба какая планета будет видна. Эти сведения, а также данные о восходе и заходе Луны и времени изменений ее фаз учитель может получить из отрывного календаря для Узбекской ССР.
Метеорологические наблюдения учащиеся начинают с начальных классов и ведут до VIII включительно. Систематические наблюдения над погодой подводят учащихся к пониманию особенностей климата своего края, позволяют на конкретных примерах понять зависимость между отдельными элементами погоды.
Условные знаки для фиксирования наблюдений:
Дождь Снег Иней Туман Роса Град Гроза
Учитель объясняет учащимся, как вести наблюдения и как записывать результаты в «Дневниках наблюдений», который ведется каждым учеником в отдельной тетради. Желательно рекомендовать ученикам следующую форму наблюдения за погодой:
Источник
Почему изменяется полуденная высота солнца
9. Движение Земли вокруг Солнца
Вращаясь вокруг оси, Земля, как объяснил Коперник, одновременно движется вокруг Солнца. Промежуток времени, в течение которого Земля обойдет Солнце один раз кругом, мы и называем годом. Этот промежуток времени содержит 365 суток 5 часов 48 мин. 46 сек. Благодаря тому, что в году содержится не ровное количество суток, приходится искусственно уравнивать счет времени по нашему календарю. Это делается в основном, так: три года считаются по 365 дней, а четвертый (високосный) считается в 366 дней. За год Земля пробегает огромный путь вокруг Солнца длиной почти в миллиард (тысяча миллионов) километров. Она движется со скоростью около 30 км в секунду (около 100 000 км в час).
10. Смена времен года
В течение года на Земле сменяются времена года: на смену зиме приходит весна, затем наступает лето, сменяющееся осенью. Легко заметить, что это различие в сезонах связано с разной высотой Солнца в течение года. Летом Солнце у нас в полдень поднимается очень высоко и видимый путь его очень большой; Солнце восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе. Летние ночи короткие, дни длинные. Обратная картина наблюдается зимой, когда Солнце за день проходит небольшой видимый путь над горизонтом И днем подымается очень невысоко.
Люди давно уже приметили, что в течение года полуденная высота Солнца изменяется постепенно: в разгар лета (в двадцатых числах июня) Солнце достигает наибольшей высоты (летнее солнцестояние); затем полуденная высота его начинает понемногу уменьшаться, пока, наконец, через полгода не станет наименьшей (зимнее солнцестояние — двадцатые числа декабря); после 25 декабря полуденная высота Солнца начинает вновь увеличиваться. На создание многочисленных легенд о страдающих и умирающих богах, рождение которых во всех религиях относится к эпохе зимнего солнцестояния, оказало свое влияние наблюдение этого нарастания солнечной деятельности.
Изменение полуденной высоты Солнца в течение года объясняется тем, что ось суточного вращения Земли имеет постоянный наклон к плоскости земной орбиты (орбитой называется путь небесного тела в мировом пространстве). Благодаря этому Земля, двигаясь вокруг Солнца, попеременно больше обращает к Солнцу то южное, то северное полушарие, чем и объясняется постепенное изменение точек восхода и захода Солнца, его полуденной высоты и продолжительности дня.
11. Земля — планета
Коперник объяснил запутанные движения планет тем, что они движутся вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Наблюдая движущиеся таким образом планеты, мы и должны видеть именно блуждания планет, их перемещения по небу то направо, то налево. При этом, поскольку сама Земля также движется вокруг Солнца, имеет место следующее явление: Земля то как бы догоняет, то перегоняет ту или иную планету, а то движется ей навстречу. Это было гениально простое объяснение. Но для этого объяснения надо было совершенно изменить картину мира, что и сделал Коперник, поставив Солнце в центре всего мира.
Землю Коперник поместил в ряд планет и показал, что она является третьей по расстоянию от Солнца в ряду других планет. Гениальным приемом Коперник сумел определить относительные расстояния планет от Солнца, установив, например, что Земля находится дальше от Солнца, чем Венера, в полтора почти раза, Марс в полтора раза дальше Земли, а Юпитер в пять с лишним раз. Но Коперник еще не имел точных данных о действительных расстояниях в планетной системе. Таким образом Земля — это одна из планет, так как она движется с ними вместе вокруг Солнца, имеет, как и они, шаровую, темную поверхность, освещаемую и обогреваемую Солнцем, и, как другие планеты, также вращается вокруг своей оси.
12. Что такое небо.
Атмосфера. Установление одного только факта шарообразности Земли уже наносило удар религиозным сказкам о том, что над Землей поднимается твердый небесный свод: раз у Земли нет краев, не на что этому своду и опираться. Учение же Коперника разрушало сказки о небе: Земля, движущаяся в мировом пространстве, оказывалась подобной другим небесным телам — планетам, находящимся на одинаковом с ней положении. В таком случае, что же такое небо и прежде всего сине-голубой небесный свод? Многочисленными опытами и исследованиями установленно, что бесцветный солнечный свет состоит из смеси лучей многих цветов, из которых хорошо различаются: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.
Все разнообразие красок в природе мы потому и наблюдаем, что освещаемые Солнцем предметы различным образом отражают падающие на них солнечные лучи определенных цветов.
Землю окружает воздух; это газовая оболочка Земли — ее атмосфера. Атмосфера лишь у земной поверхности имеет известную нам плотность; чем выше над Землей, тем разреженнее становится воздух. На высоте около тысячи километров воздуха почти уже нет, и далее идет безвоздушное мировое пространство, в котором и движется Земля. Через атмосферу лучи Солнца проходят неодинаково: сравнительно свободно проходят через него только красные и оранжевые лучи, лучи же голубые и синие поглощаются воздухом. Частицы воздуха и плавающие в нем мельчайшие пылинки отражают и рассеивают, то-есть разбрасывают во все стороны, главным образом, лучи синие и голубые. Эти рассеянные в воздухе солнечные цветные лучи и придают ему сине-голубой небесный оттенок. Если над нами воздуха меньше, в нем, очевидно, меньшее количество синих и голубых лучей Солнца будет рассеяно. На высоте около двух десятков километров небо принимает уже черно-серый оттенок: здесь воздух, находящийся в состоянии сильного разрежения, почти уже не рассеивает солнечных лучей.
13. Красный цвет Луны и Солнца на восходе и при заходе
Когда Солнце и Луна находятся низко, у горизонта, лучи от них, идущие к глазу наблюдателя, проходят большую толщу воздуха, чем при высоком положении. Вследствие этого по дороге большее количество синих и голубых лучей поглотится воздушной толщей и до глаза дойдут лучи только менее поглощаемые, наиболее проникающие — красные и оранжевые. В результате Солнце и Луна при восходе или на заходе кажутся нам багровыми.
Небо у горизонта приобретает при заходе и восходе Солнца ало-розовую окраску: это известное явление зари. Наблюдаемое увеличение видимых размеров Луны и Солнца у горизонта есть обманчивое впечатление, объясняемое тем, что в этом случае мы бессознательно сравниваем видимые размеры небесного светила с действительными размерами земных предметов, находящихся вдали.
Мы, например, видим Луну сзади далекого дома; Луна невольно сопоставляется нами по размерам с домом. Но и видимые размеры далекого дома, как и видимые размеры Луны, ничтожны: за бронзовой копейкой или гривенником, если держать монету на расстоянии вытянутой руки, они целиком будут скрыты. Измерения показывают, что в действительности Солнце и Луна и у горизонта, и высоко в небе имеют одинаковые видимые размеры.
Вследствие наличия атмосферной оболочки на Земле имеет место явление сумерек. Лучи Солнца, уже опустившегося за горизонт или еще не показавшегося из-за горизонта, освещают верхние слои воздуха: эти слои воздуха рассеивают свет во все стороны. Этот рассеянный в воздухе свет создает сумеречное освещение. Чем дальше за горизонт будет уходить Солнце, тем меньше будет и светорассеяние. Сумерки постепенно перейдут в ночь. В рассказе о сотворении мира библия утверждает, что сначала богом был создан свет и лишь потом, в четвертый день творения, было сотворено Солнце. Отсюда видно, что этот рассказ, сложившийся в глубокой древности, основывается на неверном истолковании естественного явления сумерек: творцы этого рассказа наивно думали, что свет существует сам по себе.
Современные попы или стараются молчать об этом конфузном заблуждении творцов этой святейшей, по их уверениям, книги, или же пытаются ввести верующих в еще большее заблуждение, говоря, что картина творения мира описана, якобы, в порядке наблюдавшихся с Земли явлений. Сначала-де разлился на Земле свет Солнца, скрытого за облаками, а затем, когда небо прояснилось, стало видно и Солнце. Эта фальшивая уловка однако не спасает дикарские древние сказки, основанные на превратном истолковании картины мира и небесных явлений.
15. Борьба поповщины против гелиоцентрической системы мира
Книга Коперника, в которой этот великий ученый изложил свое трудное для того времени учение об устройстве мира, была написана очень сложно и притом на ученом языке той эпохи — латинском. Понимать ее могли очень немногие. Чтобы в рассуждениях и доводах Коперника можно было разобраться, надо было знать тогдашнюю математику, механику и физику.
Учение Коперника вначале мало тревожило попов, которые думали, что темные народные массы все равно будут по прежнему верить каждой строчке библии, каждому поповскому слову. Но когда у Коперника вскоре же нашлись последователи и продолжатели, начавшие его учение пропагандировать и подтверждать разными новыми открытиями, поповская клика встревожилась, и в 1616 г. коперниково учение было категорически запрещено римско-католической христианской церковью. В постановлении поповского судилища учение Коперника называлось ложным и целиком противным священному писанию. О нем совершенно правильно говорилось, что оно явно противоречит изречениям священного писания во многих его местах.
Современные попы лишь вынужденно стараются всякими способами примирить религиозную и научную картины мира, фальсифицируя науку и подчищая библейские сказки. Они прекрасно понимают, что на самом деле учение Коперника антирелигиозно в самой своей основе, а священные их басни совершенно ненаучны. Они вынуждены это делать потому, что не могут уже вернуть вспять науку, вышедшую на широкую дорогу всеобъемлющего познания мира. Лучшие представители буржуазии времен ее молодости — передовые ученые сделали все, что могли, для того, чтобы обосновать и укрепить науку; они подвергли религиозные сказки жестокому осмеянию и полному разгрому на основе суровой критики.
От такого поражения религия никогда уже оправиться не сможет. Преследованиями коперниканства в пору своего неограниченного господства занимались все церкви. Лютеранские и иные реформатские попы, вроде Лютера, Меланхтона и Кальвина, обливавшие ушатами грязи своих католических конкурентов, начали преследовать коперниканствсо раньше всех, при получении первых же сведений о нем. В допетровской темной и суеверной России не могло быть и ,речи о коперниканстве. Всякий человек, стремившийся заняться какой-либо отраслью науки, вызывал преследование попов и светских властей. При Петре I, прорубившем окно в Европу, стали проникать в Россию некоторые научные сведения.
При его преемницах — царицах наука была в загоне. Лишь с величайшим трудом гениальный сын русского народа — величайший ученый, первый русский академик М. В. Ломоносов, смелый ,и горячий поборник передовой науки, мог в это мрачное время проводить научную работу. Попы при Елизавете несколько раз пытались расправиться с этим великим ученым за его коперниканские идеи. И до последних дней царизм опекал и насаждал религию, настойчиво внедряя преподавание религиозного вероучения. Попы-законоучители вбивали в головы детей и юношей библейские геоцентрические идеи, переиначивая подчас научные данные на свой поповский лад.
16. Галилео Галилей
Величайшим последователем Коперника был Галилео Галилей (1564—1642). Этот ученый сделал все от него зависящее, чтобы укрепить коперниканство. Именно Галилея товарищ Сталин упоминал, как одного из многих мужественных людей, которые умели ломать старое и создавать новое, несмотря ни на какие препятствия. Галилей — великий физик, математик и астроном — положил начало телескопической астрономии. В 1609 году он собственноручно изготовил подзорную трубу и направил ее на небо. Это было, по мнению попов, дерзкое и в высшей степени греховное дело: ведь Галилей стал наблюдать то небо, где, по сказкам попов, якобы, сидит окутанный величавой незримостью сам царь небесный. Попы понимали, что добытые научные данные повлекут за собой новое и новое разоблачение религиозных сказок. Так оно и случилось.
17. Телескопические открытия Галилея
Обозревая Луну в свой еще слабый, несовершенный телескоп, Галилей сумел различить на ее поверхности многие детали. До Галилея считался единственно правильным поповский взгляд на Луну, как на совершенное, чистое небесное тело. Земля, по религиозному учению, есть мир нечистый, грешный; она находится внизу, на низшей ступени, а под ней и вовсе помещается ад. Что же касается Луны, то, находясь наверху, в небе, она представлялась идеальной. Поверхность ее мыслилась зеркально чистой, блестящей, идеально гладкой.
Галилей различил много неровностей на поверхности Луны. Горы и целые горные цепи увидел он. Таким образом Луна оказывалась похожей на Землю, а Земля тем самым становилась действительно более близкой к небесным телам. Галилей увидел в телескоп возле пятой по расстоянию от Солнца планеты Юпитер четырех ее спутников, движущихся вокруг планеты, как Луна вокруг Земли. Эту картину Галилей представил себе, как уменьшенную копию планетной системы: как вокруг Юпитера движутся его спутники, так и вокруг Солнца движутся планеты. Увидел Галилей, что планета Венера, как и Луна, меняет свои фазы в соответствии с движением своим вокруг Солнца.
18. Осуждение Галилея
В спорах со своими противниками Галилей вел себя очень осторожно, избегая прямого конфликта с попами: он понимал, чем это ему грозит. Но, как ни старался Галилей сохранить вид верного сына церкви, как ни прикрывал он свою научную деятельность, ему все же не удалось избежать поповских преследований. В 1633 г. поповский трибунал судил Галилея за защиту и пропаганду запрещенного учения Коперника. Великому ученому грозила ужасная участь — сожжение живым на костре.
Однако попы сами понимали, что сожжение всемирно-известного ученого не укрепило бы их позиций. Поэтому они постарались вынудить Галилея раскаяться. Осудив Галилея на пожизненное тюремное заключение, они составили пространный приговор, в котором на все лады утверждали, что учение Коперника есть ужасающая ересь. «Мы утверждаем, судим и объявляем, — писали они, —что ты, вышеназванный Галилей, придерживался ложного, противоречащего священному и божественному писанию, учения о том, что Земля движется и не является центром мира. Поэтому ты подлежишь всем исправлениям и наказаниям, установленным и объявленным в таких случаях священными законами. Чтобы ты впоследствии был осторожнее и послужил примером и предостережением для других, мы положили заключить тебя в тюрьму святого судилища на время, согласно нашему соизволению».
Будучи пленником попов, Галилей счел за лучшее подписать составленный ими текст отречения и тем избавиться от тюрьмы, сохранив возможность научной работы. В этом отречении говорилось: «Отрекаюсь, проклинаю, объявляю ненавистными вышеуказанные заблуждения и ереси. Клянусь впредь никогда не говорить и не утверждать ни устно, ни письменно о чем бы то ни было, что может создать против меня подобного рода подозрение».
Источник