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
Что такое сумерки
Каждый день мы наблюдаем различные атмосферные явления. Чаще всего мы не задумываемся об их особенностях и природе. Но стоит внимательнее оглянуться по сторонам — и мы заметим, что многие из этих явлений гораздо интереснее, чем кажутся на первый взгляд. Одним из ярких примеров являются сумерки.
Что такое сумерки? Этим определением называют два временных периода:
- промежуток времени между видимым заходом солнца и наступлением ночи;
- период между ночью и видимым восходом солнца.
Итак, мы ответили на вопрос о том, что такое сумерки. Но, оказывается, они подразделяются на три типа:
- гражданские;
- навигационные;
- астрономические.
В этой статье мы подробно расскажем об особенностях каждой из разновидностей сумерек.
Гражданские сумерки
На изображении выше вы можете узнать о «синем часе» и «золотом часе».
Гражданские сумерки наступают в тот момент, когда Солнце заходит, и заканчиваются после того, как его центр опускается ниже горизонта на 6 градусов. Эта разновидность сумерек является самой светлой. По этой причине на небе нельзя различить мелкие звезды. Но при благоприятных атмосферных условиях можно наблюдать наиболее яркие небесные тела. Так, в безоблачную погоду в период гражданских сумерек можно без использования оптических приборов разглядеть на небе Венеру.
В этот период времени можно видеть все наземные объекты почти так же хорошо, как в дневное время. Поэтому в утренние гражданские сумерки можно начинать, а в вечерние — завершать работы, проводимые на открытом воздухе. Кстати, поэтому они и называются гражданскими – в это время вы можете хорошо видеть без дополнительного освещения.
В некоторых широтах гражданские сумерки могут продолжаться на протяжении всей ночи. Иными словами, вечерние сумерки вместо ночи постепенно переходят в утренние. Такое явление принято называть белыми ночами. На территории России их можно наблюдать в Санкт-Петербурге, Перми, Якутске, Воркуте и ряде других городов.
Навигационные сумерки
После завершения вечерних гражданских сумерек приходит время сумерек навигационных. Наблюдать их можно также перед наступлением утренних гражданских сумерек.
В этот период центр Солнца располагается на 6-12 градусов ниже линии горизонта. Во время навигационных сумерек можно различать смутные очертания наземных объектов. Однако без искусственного освещения увидеть их детали не представляется возможным. Нельзя в этот период различить и цвета предметов. По этим причинам полевые работы без использования осветительных приборов в таких условиях не проводят.
Зато в этот период времени можно видеть все навигационные звезды. В то же время, различима линия горизонта. Это позволяет судоводителям ориентироваться в пространстве с помощью секстанта, измеряя углы между горизонтом и звездами – поэтому сумерки «навигационные».
Военные нередко начинают атаки во время навигационных сумерек. Это связано с тем, что в этот период противнику сложнее всего их обнаружить.
Астрономические сумерки
Астрономическими сумерками называют период времени, когда центр Солнца находится на 12-18 градусов ниже горизонта. С их наступлением астрономы могут приступать к наблюдению за большинством небесных объектов. В этот период хорошо видны не только крупные планеты и звезды, но и мелкие светила. Однако объекты с особо слабым и рассеянным свечением можно видеть только астрономической ночью.
Впрочем, разница между ночью и астрономическими сумерками понятна только тем, кто специализируется на изучении небесных светил. Для обычного же наблюдателя совершенно незаметен переход астрономических сумерек в ночь. Иными словами, они воспринимаются, как часть ночи.
Надеемся, что в этой статье вы нашли подробный ответ на вопрос о том, что такое сумерки. Осталось только отметить, что продолжительность сумерек в целом и каждого их периода в частности сильно варьируется, в зависимости от того, на какой широте их наблюдают.
Источник
Восход и закат солнца
Расчет времени восхода и заката солнца на заданной широте/долготе или по городу из справочника. Источник: Almanac for Computers, 1990 published by Nautical Almanac Office United States Naval Observatory Washington, DC 20392
Наблюдая за улучшением погоды в своей местности, внезапно задался мыслью о том, что неплохо было бы знать время восхода и заката Солнца. Сказано — сделано. Алгоритм расчета нашелся здесь. Источник алгоритма — Almanac for Computers, 1990, published by Nautical Almanac Office, United States Naval Observatory, Washington, DC 20392
В комментариях к алгоритму также было указано, что он верен для периода с 1980 по 2050 год, и обладает точностью до одной минуты. Точность, впрочем, уменьшается для мест, лежащих на широтах выше 60 градусов северной или южной широты. Выше 80 градусов погрешности в расчете солнечной эклиптики (так, кажется) приводят к еще большим ошибкам (каким — не сказано).
Также для высоких широт зимой и летом солнце может либо никогда не заходить (полярный день) либо никогда не восходить (полярная ночь). В этом случае в результатах указывается продолжительность дня 24 часа либо 00 часов соответственно.
Надо еще рассказать про зенитный угол (zenith angle), который задается параметром «Граница дня/ночи» и оказывает существенное влияние на расчет. Зенит — это линия, направленная из точки на поверхности земли вертикально вверх, а зенитный угол (я не уверен в термине, это калька с английского) — это угол между вертикалью и направлением на центр небесного объекта. В данном случае речь идет о том, какой величины должен быть этот угол, чтобы считать, что солнце уже «совсем» взошло или уже село и день сменился ночью или наоборот.
Если бы Солнце было точкой, а Земля не имела атмосферы, то зенитный угол, определяющий полный закат солнца, был бы равен 90 градусам. Но поскольку Солнце не точка и имеет угловой диаметр, а его свет отражается твердыми частицами в атмосфере, то для того, чтобы верхний край солнечного диска скрылся за горизонтом, его центр должен лежать уже чуть ниже горизонта. При нормальных атмосферных условиях это соответствует углу в 90 градусов 50 минут. Этот угол считается углом «официального» заката солнца.
Но хотя солнце и скрылось за горизонтом, за счет отражения его света от атмосферы все еще довольно светло. Начинается период времени, называемый сумерками. Сумерки делятся на три этапа, и конец каждого из этапов тоже можно взять за точку заката солнца.
Первый этап называется гражданскими сумерками. Это время, когда еще достаточно светло, чтобы работать вне помещения без искусственного освещения. Концу гражданских сумерек соответствует зенитный угол в 96 градусов, после чего начинаются навигационные сумерки.
Навигационные сумерки — это время, когда на воде все еще заметна линия горизонта. Концу навигационных сумерек соответствует зенитный угол в 102 градуса, после чего начинаются астрономические сумерки.
Астрономические сумерки — это время, когда Солнце все еще является источником света и мешает видимости самых слабых звезд. Для обычного наблюдателя это время неотличимо от ночи. Концу астрономических сумерек соответствует момент, когда Солнце полностью прекращает быть источником света, и это зенитный угол в 108 градусов.
Впрочем, как оказалось, реализация алгоритма это еще не все. Дело в том, что алгоритм выдает результат в гринвичском времени. Очевидно, что для большего удобства пользователя надо перевести это время в местное. В идеальном мире часовой пояс можно было бы получить, используя значение долготы места. В самом деле, земной сфероид делится на 24 сферических двуугольника, по меридианам, отстоящим друг от друга на 15 градусов, и часовой пояс вычисляется тривиально.
Но в реальном мире все не так — политические, административные и географические границы придали весьма забавную форму часовым поясам, так что от определения пояса по долготе пришлось отказаться. Вместо этого я добавил в калькулятор дополнительное поле для задания смещения от гринвичского времени.
Тут пришла в голову мысль — почему бы не объединить этот алгоритм со справочником Информация о городах, который используется для калькулятора Расстояние между двумя городами и не сделать еще один калькулятор — расчет времени восхода и заката солнца в городах, с использованием данных из справочника. Координаты городов в нем есть, часовые пояса теперь тоже есть — выбираешь дату и город и получаешь местное время восхода и заката без лишних хлопот.
Правда, надо еще было понять, какое сейчас местное время — зимнее или летнее. Дело в том, что в тех странах, которые используют зимнее и летнее время, смена времени осуществляется по разному. Например, в Новой Зеландии летнее время действует с 30 апреля до последнего воскресенья сентября, а в Ираке — с первой пятницы апреля до последней пятницы октября. В общем, на такие подробности меня уже не хватило, и я немного упростил, использовав правило перехода на зимнее/летнее время, принятое в Европе и в России — с последнего воскресенья марта по последнее воскресенье октября.
Так что для некоторых городов (ну например, для городов Новой Зеландии) местное время в калькуляторе может вычисляться неправильно для марта-апреля и сентября-октября. Но, к слову, далеко не все страны используют зимнее/летнее время. Например, в районе экватора оно совсем и не нужно, так как сезонных изменений в солнечном свете практически не наблюдается. Да и вообще, многим странам такое деление навязывалось искусственно, в их бытность колониями, или, как в случае с Японией, под американской оккупацией (1948-1951). Некоторые страны, как говорится, пробовали, но им не понравилось. На территории бывшего СССР от разного времени уже отказались страны Центральной Азии и Грузия. Мол, люди напрягаются, а экономического эффекта не видно.
Вообще придумали зимнее/летнее время, как я и подозревал, англичане. В 1907 году предложил его некий Вильям Виллет (William Willett).
Англичане вообще славятся придумыванием всяких забавных штук вроде имперской системы мер (см. Перевод мер площади из метрической в английскую систему и обратно) или нестандартных размеров обуви (см. Соответствие размеров обуви), так что ничего удивительного. Но многие страны Европы им последовали в годы Первой Мировой Войны, чтобы экономить что? Неправильно, совсем не электричество — а уголь. Первыми были практичные немцы и их союзники (30 апреля 1916 года), ну а потом подтянулась Великобритания с союзниками и затем нейтральные страны.
Собственно, ниже калькулятор времени восхода и заката в городах (если вашего города в нем нет, зарегистрируйтесь и добавьте его в справочник), а еще ниже — по заданным географическим координатам (для вывода правильного местного времени надо самому ввести смещение от гринвичского).
Источник