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
Как ориентироваться днем по Солнцу?
Определяем направления света по положению Солнца на небе
Ориентировка по полуденному положению Солнца
Каждый день ровно в 12 часов по солнечному времени Солнце бывает точно на юге, однако стоит помнить одну деталь: то время, по которому мы живем, то есть которое показывают наши часы, это — не солнечное время.
Причем для разных городов солнечное время по-разному отличается от времени, показываемого часами. В среднем же наши часы идут на 1 час впереди солнечного времени. Поэтому по нашим часам Солнце бывает на юге не в 12 часов, а около 13 часов.
Следовательно, получается такое правило:
Если около 13 часов встать лицом к Солнцу, то впереди будет юг, справа—запад, слева — восток и сзади — север.
Ориентировка по сторонам света, по полуденному положению Солнца
Когда Солнце бывает на юге, оно стоит выше всего над горизонтом, и в это время тени от предметов самые короткие. Поэтому можно совершенно точно определить положение сторон горизонта, наблюдая за изменением длины тени какого-нибудь предмета.
Как с помощью нехитрых наблюдений и простейших вычислений можно точно вычислить диаметр нашей планеты? Подробнее об этом
Около 12 часов дня воткните в землю палку (строго вертикально!). Следите за тенью палки и отмечайте время от времени положение тени колышком, камешком и т. п.; вы увидите, что тень поворачивается, и при этом сначала она будет укорачиваться, потом станет удлиняться.
Направление самой короткой тени в полдень – это направление строго на север
Направление самой короткой тени – и есть направление точно на север. Запомните это направление по какому-нибудь предмету, стоящему далеко от вас (дом, дерево, кусты и т. п.).
Если момент, когда тень была самой короткой, будет по какой либо причине пропущен, то можно поступить так: отметьте два положения тени от отвесно стоящей палки — одно до полудня, другое после полудня, когда длина тени будет одинаковой. Направление па север лежит точно посредине между направлениями этих одинаковых теней.
Ориентировка по месту восхода и захода Солнца.
- Около 22 марта и около 22 сентября Солнце восходит точно на востоке и заходит точно на западе.
- Зимой (в декабре) Солнце восходит на юго-востоке и заходит на юго-западе.
- Летом (в июле) Солнце восходит па северо-востоке и заходит на северо-западе.
Зная это, можно найти стороны горизонта по месту восхода или захода Солнца. Чтобы запомнить это место горизонта, следует заметить какой-нибудь предмет, находящийся по направлению к месту восхода или захода.
Ориентировка по положению Солнца.
Если у вас есть часы и видно Солнце, то можно воспользовался следующим способом. Часы поворачивают так, чтобы часовая стрелка была направлена к Солнце. Прямая, проведенная через центр циферблата и делящая пополам угол между часовой стрелкой и 1 часом на циферблате, показывает на юг.
Ориентировка по положению Солнца с помощью наручных часов
Для приближенной ориентировки по положению Солнца полезно запомнить следующее:
- около 7 часов Солнце бывает на востоке;
- около 10 часов Солнце бывает на юго-востоке;
- около 13 часов Солнце бывает на юге;
- около 16 часов Солнце бывает на юго-западе;
- около 19 часов Солнце бывает на западе.
Примечание. Зимой Солнце не бывает видно на востоке, так как оно восходит позже 7 часов, и не бывает видно на западе, так как оно заходит раньше 19 часов.
Источник
LiveInternetLiveInternet
—Метки
—Музыка
—Поиск по дневнику
—Подписка по e-mail
—Постоянные читатели
—Сообщества
Движение Солнца на разных широтах
φ = 90° — Северный полюс
Только на полюсе день и ночь длятся по полгода. В день весеннего равноденствия Солнце описывает полный круг по горизонту, затем с каждым днем по спирали поднимается все выше, но не выше 23°27 (в день летнего солнцестояния). После этого виток за витком Солнце опять спускается к горизонту. Его свет многократно отражается ото льдов и торосов. В день осеннего равноденствия Солнце еще раз обходит весь горизонт, и следующие его витки очень постепенно уходят все глубже под горизонт. Заря длится неделями, даже месяцами, перемещаясь на все 360°. Белая ночь постепенно темнеет, и только вблизи дня зимнего солнцестояния становится темно. Это середина полярной ночи. Но Солнце не опускается под горизонт ниже 23°27 Полярная ночь постепенно светлеет и загорается утренняя заря.
φ = 80° — одна из широт Заполярья
Движение Солнца на широте φ = 80° типично для районов, расположенных севернее полярного круга, но южнее полюса. После дня весеннего равноденствия дни очень быстро растут, а ночи укорачиваются, наступает первый период белых ночей — с 15 марта по 15 апреля (1 месяц). Затем Солнце вместо того, чтобы зайти за горизонт, касается его в точке севера и опять поднимается, обходит небо, смещаясь на все 360°. Суточная параллель располагается под небольшим углом к горизонту, Солнце кульминирует над точкой юга и спускается к северу, но не заходит за горизонт и даже не касается его, а проходит выше точки севера и опять совершает очередной суточный виток по небу. Так Солнце поднимается по спирали все выше до дня летнего солнцестояния, который знаменует середину полярного дня. Затем витки суточного движения Солнца спускаются все ниже. Когда Солнце коснется горизонта в точке севера, закончится полярный день, который длился 4,5 месяца (с 16 апреля по 27 августа), наступит второй период белых ночей с 27 августа по 28 сентября. Затем продолжительность ночей быстро нарастает, дни становятся все короче, т.к. точки восхода и захода стремительно смещаются к югу, а дуга суточной параллели над горизонтом укорачивается. В один из дней до дня зимнего солнцестояния Солнце в полдень не поднимается над горизонтом, начинается полярная ночь. Солнце, двигаясь по спирали, уходит все глубже под горизонт. Середина полярной ночи — день зимнего солнцестояния. После него Солнце опять по спирали приближается к экватору. По отношению к горизонту витки спирали наклонены, поэтому при подъеме Солнца к южной части горизонта светает, затем опять темнеет, происходит борьба света и тьмы. С каждым витком дневные сумерки становятся светлее и, наконец, Солнце на миг появляется над южным (!) горизонтом. Этот долгожданный луч означает конец полярной ночи, которая длилась 4,2 месяца с 10 октября по 23 февраля. С каждым днем Солнце все дольше задерживается над горизонтом, описывая все большую дугу. Чем больше широта, тем длиннее полярные дни и полярные ночи, и тем короче между ними период ежесуточной смены дней и ночей. В этих широтах длительные сумерки, т.к. Солнце уходит под горизонт под небольшим углом. В Заполярье Солнце может восходить в любой точке восточного горизонта от севера до юга, и заходить также в любой точке западного горизонта. Поэтому штурман, считающий что Солнце всегда восходит в точке востока и заходит в точке, рискует ошибиться курсом на 90°.
φ = 66°33′ — Северный полярный круг
Широта φ = 66°33′ — предельная широта, отделяющая районы, в которых Солнце каждый день восходит и заходит, от районов, в которых наблюдаются слитые полярные дни и слитые полярные ночи. На этой широте летом точки восхода и захода «широкими шагами» смещаются от точек востока и запада на 90° к северу, так что в день летнего солнцестояния они встречаются в точке севера. Поэтому Солнце, спустившись к северному горизонту, тут же снова поднимается, так что двое суток сливаются в сплошной полярный день (21 и 22 июня). Перед полярным днем и после него наступают периоды белых ночей. Первый — с 20 апреля до 20 июня (67 белых ночей), второй — с 23 июня по 23 августа (62 белые ночи). В день зимнего солнцестояния точки восхода и захода встречаются в точке юга. Между двумя ночами нет дня. Полярная ночь длится двое суток (22, 23 декабря). Между полярным днем и полярной ночью Солнце восходит и заходит каждые сутки, но продолжительность дней и ночей быстро меняется.
φ = 60° — широта Санкт-Петербурга
Знаменитые белые ночи наблюдаются до и после дня летнего солнцестояния, когда «одна заря спешит сменить другую», т.е. Солнце ночами спускается неглубоко под горизонт, так что его лучи освещают атмосферу. Но жители Санкт-Петербурга умалчивают о своих «черных днях», когда Солнце в день зимнего солнцестояния поднимается в полдень всего на 6°33′ над горизонтом. Белые ночи (навигационные сумерки) Санкт-Петербурга особенно хороши в сочетании с его архитектурой и Невой. Они начинаются примерно 11 мая и продолжаются 83 дня до 1 августа. Самое светлое время — середина интервала — около 21 июня. В течение года точки восхода и захода Солнца смещаются по горизонту на 106°. Но белые ночи наблюдаются не только в Санкт-Петербурге, а по всей параллели φ = 60° и севернее вплоть до φ = 90°, южнее φ = 60° белые ночи становятся все короче и темнее. Аналогичные белые ночи наблюдаются в Южном полушарии, но в противоположное время года.
φ = 54°19′ — широта г. Ульяновска
Это широта Ульяновска. Движение Солнца в Ульяновске типично для всех средних широт. Радиус изображенной на рисунке сферы так велик, что по сравнению с ним Земля выглядит точкой (ее символизирует наблюдатель). Географическая широта φ задается высотой полюса над горизонтом, т.е. углом Полюс (Р) — Наблюдатель — Точка Севера (С) в горизонте. В день весеннего равноденствия (21.03) Солнце восходит точно на востоке, поднимается по небу, смещаясь к югу. Над точкой юга — наивысшее положение Солнца в данный день — верхняя кульминация, т.е. полдень, затем оно «по горке» спускается и заходит точно на западе. Дальнейшее движение Солнца продолжается под горизонтом, но наблюдатель этого не видит. В полночь Солнце достигает нижней кульминации под точкой севера, затем снова поднимается к восточному горизонту. В день равноденствия половина суточной параллели Солнца находится над горизонтом (день), половина — под горизонтом (ночь). В следующие сутки Солнце восходит не точно в точке востока, а в точке, немного смещенной к северу, суточная параллель проходит над предыдущей, высота Солнца в полдень больше, чем в предыдущий день, точка захода также смещена к северу. Таким образом, суточная параллель Солнца уже не делится горизонтом пополам: большая ее часть находится над горизонтом, меньшая — под горизонтом. Наступает летняя половина года. Точки восхода и захода все больше смещаются к северу, все большая часть параллели оказывается над горизонтом, полуденная высота Солнца возрастает и в день летнего солнцестояния (21.07 -22.07) в Ульяновске достигает 59°08′. При этом точки восхода и захода смещаются относительно точек востока и запада к северу на 43,5°. После дня летнего солнцестояния суточные параллели Солнца спускаются к экватору. В день осеннего равноденствия (23.09) Солнце опять восходит и заходит в точках востока и запада, проходит по экватору. В дальнейшем Солнце постепенно день за днем спускается под экватор. При этом точки восхода и захода смещаются к югу до дня зимнего солнцестояния (23.12) также на 43,5°. Большая часть параллелей в зимнее время находится под горизонтом. Полуденная высота Солнца уменьшается до 12°14′. Дальнейшее движение Солнца по эклиптике происходит по параллелям, снова приближающимся к экватору, точки восхода и захода возвращаются к точкам востока и запада, дни возрастают, опять наступает весна! Интересно, что в Ульяновске точки восхода смещаются по восточному горизонту на 87°. Точки захода соответственно «гуляют» по западному горизонту. Солнце восходит точно на востоке и заходит точно на западе только два раза в году — в дни равноденствий. Последнее справедливо на всей поверхности Земли, кроме полюсов.
φ = 0° — экватор Земли
Движение Солнца над горизонтом в разные времена года для наблюдателя, находящегося в средних широтах (слева) и на экваторе Земли (справа).
На экваторе Солнце два раза в году проходит через зенит, в дни весеннего и осеннего равноденствий, т.е. на экваторе два «лета», когда у нас весна и осень. День на экваторе всегда равен ночи (по 12 часов). Точки восхода и захода Солнца смещаются от точек востока и запада незначительно, не больше, чем на 23°27′ в сторону юга и на столько же в сторону севера. Сумерек практически нет, жаркий яркий день резко сменяется черной ночью.
φ = 23°27′ — Северный тропик
Солнце круто поднимается над горизонтом, днем очень жарко, затем круто опускается под горизонт. Сумерки короткие, ночи очень темные. Самая характерная особенность состоит в том, что Солнце один раз в году, в день летнего солнцестояния, в полдень достигает зенита.
φ = -54°19′ — широта, соответствующая Ульяновску в Южном полушарии
Так же, как и во всем южном полушарии, Солнце восходит на восточном горизонте и заходит на западном. После восхода Солнце поднимается над северной частью горизонта в полдень, в полночь уходит под южный горизонт. А в остальном движение Солнца происходит аналогично его движению на широте Ульяновска. Движение Солнца в южном полушарии аналогично движению Солнца на соответствующих широтах северного полушария. Отличие состоит только в том, что с востока Солнце движется в сторону северного горизонта, а не южного, кульминирует над точкой севера в полдень и затем также заходит на западном горизонте. Времена годы в северном и южном полушариях противоположны.
φ = 10° — одна из широт жаркого пояса
Движение Солнца на данной широте характерно для всех мест, расположенных между северным и южным тропиками Земли. Здесь Солнце два раза в году проходит через зенит: 16 апреля и 27 августа, с интервалом в 4,5 месяца. Дни очень жаркие, ночи темные, звездные. Дни и ночи мало отличаются по продолжительности, сумерек практически нет, Солнце заходит за горизонт, и сразу становится темно.
Источник