Имеет ли солнце тень

Солнечная тень указала на неточности в модели межпланетного магнитного поля

Компьютерная модель атмосферного ливня, возникшего от первичного протона энергии один тераэлектронвольт

Величину межпланетного магнитного поля можно определить, если измерить смещение тени, которое Солнце отбрасывает в «свете» космических лучей. Ученые из группы The Tibet ASγ Collaboration выполнили такие измерения и выяснили, что они в полтора раза отличаются от значений, рассчитанных в рамках модели потенциального поля. Это может означать, что некоторые предположения теории не выполняются. Статья опубликована в Physical Review Letters.

Космические лучи не могут пройти сквозь Солнце, а потому оно отбрасывает характерную тень — интенсивность лучей, приходящих из его окрестностей, резко падает. Кроме того, поскольку космические лучи заряжены (в основном они состоят из протонов и альфа-частиц), их траектории искажаются магнитным полем Солнца, и тень немного смещается в зависимости от величины и направления поля. Впервые ученые увидели солнечную тень и доказали влияние магнитного поля на ее положение во время 13-летнего Тибетского эксперимента по наблюдению атмосферных ливней (The Tibet air shower experiment), который проходил с 1996 по 2009 год.

В то время как корональное магнитное поле Солнца сильнее всего влияет на интенсивность космических лучей, межпланетное магнитное поле (interplanetary magnetic field, IMF) также искажает траектории лучей и приводит к смещению тени в направлении от геометрического центра звезды. Эти смещения тоже были зарегистрированы в рамках Тибетского эксперимента. Тем не менее, тут есть некоторые проблемы. Несмотря на то, что интенсивность IMF можно рассчитать в рамках модели потенциального поля (potential field model, PMF), непосредственно измерить его можно только около поверхности Земли с помощью специальных спутников. В результате величина магнитного поля в большой области пространства между Солнцем и Землей остается неизвестной.

В данной статье ученые из Японии и Китая, входящие в группу The Tibet ASγ Collaboration, оценили среднее значение межпланетного магнитного поля в области между Землей и Солнцем и сравнили его с теоретически рассчитанной величиной. Для этого они проанализировали данные, собранные в рамках тибетского эксперимента за период с марта 2000 по август 2009 года. Детекторы, используемые в эксперименте, позволяли регистрировать космические лучи с энергией не больше 10 тераэлектронвольт. Впрочем, авторы отмечают, что отбрасывание бо́льших энергий не влияет на их результаты, поскольку траектории быстрых частиц меньше искажаются магнитным полем.

Сначала исследователи рассчитали, насколько сильно интенсивность космических лучей отличается от фоновой интенсивности в различных точках небесной сферы, и усреднили результаты за весь период наблюдения. При этом они разделяли периоды, когда межпланетное магнитное поле, измеренное спутниками, было направлено «от нас» (B_x 0) и «к нам» (B_x > 0, B_y

Зависимость интенсивности космических лучей с энергией 3 тераэлектронвольта в момент, когда магнитное поле направлено «от нас»

M. Amenomori et al. / Phys. Rev. Lett.

Зависимость интенсивности космических лучей с энергией 3 тераэлектронвольта в момент, когда магнитное поле направлено «к нам»

Источник

Сам ржу на своим вопросом. Кто нибудь тень мерил?

Короче, вот тебе научный подход 1. Онлайн калькулятор угловой высоты солнца.
http://planetcalc.ru/320/

Вводишь дату, время, регион — получаешь угол.
Жарким днем самого длинного дня года (22 июня) — угловая высота 57 градусов.
Запомним это.
То есть, в любое другое время (время года и время суток) солнце будет ниже, и угловая высота меньше.

2. Берем твой дом высотой 7 метров. Это один катет.
Расстояние до соседского огорода — другой катет.
Строим гипотенузу между концами этих катетов, и видим угол.
Тангенс угла — отношение противолежащего катета к прилежащему.

Видимо, что при угле 57 градусов тангенс равен 1,54.

То есть, в самый солнечный день года, когда солнце в наивысшей точке, тень (которая в этот день и это время самая короткая) будет иметь длину 7/1,54=4.5 метра.

Итого. В любое время года и суток тень от дома будет иметь длину БОЛЬШЕ ИЛИ РАВНОЙ 4,5 метрам от дома.

Но!
Далее вопрос в том, в какой стороне света относительно дома находится огород.
Потому что если он, например, к югу от дома — тени там не будет вообще (ночью тени не бывает).
А если, как ты пишешь, к востоку, то тень будет длинная, но уже поздно вечером, когда для овощей пофиг, есть тень или нет.

Читайте также: Блин как символ солнца

Ну так тень движется Солнце всходит утром на востоке (рано-рано солнце низко, тень длинная). Поэтому тени от объектов затеняют все то, что находится НА ЗАПАДЕ от объектов.
Потом солнце поднимается выше (тени укорачиваются) и движется через юг в сторону запада.
Самое высокое солнце (и самые короткие тени) — в обед, когда солнце прям на юге находится. Тогда затеняются участки к СЕВЕРУ от дома.
Потом солнце постепенно садится (тени опять удлинняются), солнце движется на запад, и тени соответственно на восток.
То есть, солнце движется с востока через юг на запад (описывая дугу по небу, достигая высшей точки в полдень на юге), а тени движутся с запада через север на восток, утром и вечером они длинные, в полдень они короткие.

Поэтому нельзя говорить «тень от дома 4 метра» — это имеет смысл ТОЛЬКО с указанием, в какое время суток (час-минута) и какого числа-месяца.

22 июня — самый длинный день, самое высокое солнце в полдень.
22 декабря — самый короткий день, самое низкое солнце в полдень.

Источник

Построение падающей тени сложного объекта от одного источника света

Искусственный (точечный) свет

Точечный свет намного ближе к нам. Мы можем позиционировать его более точно в нашей среде — мы можем точно сказать, насколько далеко и насколько высоко он находится от объекта.

Надо знать:

1 — Источник света (желтая точка)

3 — Точка заземления источника света — положение источника света на поверхности (зеленая точка)

4 — Линия, соединяющая точку заземления источника света и нижнюю часть объекта (черная линия)

5 — Линия, соединяющая источник света (1) и верхнюю часть объекта (красная точка), служит для определения конечной точки тени (6)

6 — Конечная точка тени на поверхности

Это правило применяется для обоих типов источника света и для всех форм и объектов. Существует только одно отличие:

Естественный свет

Линии (4) параллельны, поскольку источник света находится очень далеко, поэтому нам не нужно рисовать желтую точку (1). Линии (5) также параллельны по той же причине.

Прожектор

Каждая угловая точка соответствует приведенному выше правилу, чтобы сформировать точную форму тени.

Виды освещения.

Перспективы теней можно строить при двух видах освещения, отличающихся друг от друга различным удалением источника света от освещаемого предмета:

1. Источник света находиться на очень большом удалении (солнце, луна), и потому лучи, падающие на земную поверхность, считаются параллельными. Такое освещение называют параллельным или солнечным.

2. Источник света в виде светящейся точки (лампа, факел, костер) находится на небольшом расстоянии от предмета. Лучи исходят из одной точки. Такое освещение называют точечным или факельным.

Поскольку вид освещения влияет на форму и размер теней, а также имеет некоторые особенности в их построении, рассмотрим построение перспектив теней при солнечном и точечном освещении в отдельности.

Перспектива теней при естественном освещении.Освещенность изображаемого предмета, собственная тень, направление и размер падающей тени зависят от выбранного положения солнца. Последнее может быть задано направлением луча и его проекцией на предметную плоскость или падающей тенью от какого-либо нарисованного предмета.

Различают три возможных положения солнца – перед зрителем, сзади зрителя и в нейтральном пространстве.

Солнце перед зрителем.В этом случае солнечные лучи представляют собой восходящие прямые (рис.16). Их положение на картине определяется направлением перспективы луча, например AA*, и ее горизонтальной проекцией aA*. Точкой схода перспектив лучей является точка C – перспектива центра солнца, а точкой схода горизонтальных проекций лучей – c. Точка схода для горизонтальных проекций лучей всегда находиться на линии горизонта и является проекцией перспективы солнца на предметную плоскость. Поэтому точки лежат на одном перпендикуляре к линии горизонта; при этом точка – выше горизонта и обычно вне картины, так как изобразить яркость солнца не возможно.

Тень, падающая от предмета, направлена на зрителя. Сам предмет обращен к зрителю теневой стороной, если солнце прямо перед ним. Если же солнце спереди, но справа или слева, предмет обращен к зрителю линией раздела света и тени. При этом теневая часть, как правило, больше освещенной. Ее размеры зависят от формы предмета и его положения относительно картины.

Рис. 16 Рис. 17 Рис. 18

Солнце сзади зрителя. Солнечные лучи представляют собой нисходящие параллельные прямые. Их положение на картине определяется направлением перспективы луча AA*и ее проекций aA* на горизонтальную плоскость (рис. 17). Продолжив перспективу горизонтальной проекции луча до линии горизонта, получим точку схода c для проекции лучей, которая принадлежит линии схода лучевой плоскости. Поэтому перпендикуляр к линии горизонта, опущенный из точки до встречи с продолжением луча AA*, даст положение точки схода C для перспектив лучей. Точка схода C является перспективой центра солнца, расположенного в мнимом пространстве.

Итак, если солнце сзади зрителя, точка схода для перспектив солнечных лучей находится ниже линии горизонта, а точка схода для их проекций – на линии горизонта. Предмет обращен к зрителю освещенной стороной, если солнце за спиной зрителя.

Если же солнце сзади, но, к тому же, справа и слева, то предмет обращен к зрителю линией раздела света и тени. Падающая тень удаляется от зрителя.

Таким образом, при положении солнца перед зрителем или сзади него источник освещения может быть задан точками схода для перспектив лучей и их проекций.

Солнце в нейтральном пространстве (сбоку).В этом случае перспективы параллельных лучей, наклоненные под определенным углом к предметной плоскости, на картине изображаются параллельными, а их проекции – параллельными основанию картины (линии горизонта), так как солнце находится в нейтральном пространстве (рис. 18).

Предмет обращен к зрителю линией раздела света и тени. Соотношение освещенной и теневой частей также зависит от формы предмета и его положения относительно картины. Падающая тень при положении солнца справа направлена влево, а при положении солнца слева – вправо.

Правила построения падающих теней от точек и прямых. Итак, установлено, что контур падающей тени есть тень от контура собственной тени. Но контур собственной тени представляет собой сочетание линий, различным образом расположенных относительно плоскости, на которую падает тень. Поэтому рассмотрим основные правила построения падающих теней от прямых, перпендикулярных к плоскости, параллельных ей и наклоненных к ней.

1. Тень от прямой, перпендикулярной к плоскости, совпадает с проекцией перспективы луча на эту плоскость. Длина тени определяется точкой пересечения перспективы луча с ее проекцией. Поэтому для нахождения тени от отрезка АВ,падающей на предметную плоскость (рис. 19), нужно через основание отрезка провести проекцию сB перспективы луча, а через вершину отрезка провести перспективу CA луча. Отрезок А*В и есть искомая падающая тень от вертикального отрезка АВ на предметную плоскость.

2. Тень от точки на заданную плоскость есть точка пересечения перспективы луча, проведенного через эту точку, с его проекцией, проведенной через проекцию точки на данную плоскость. Чтобы найти тень от точки А на предметной плоскости (рис. 20), нужно задать проекцию а точки А на предметную плоскость, через точку а провести проекцию ca перспективы луча, а затем через точку А провести перспективу CA луча. Пересечение перспективы луча с ее проекцией в точке А* и есть падающая тень от точки А на предметную плоскость.

3. Тень от прямой, параллельной плоскости, параллельна самой прямой, т. е. имеет с ней одну общую точку схода. Поэтому, чтобы определить тень от горизонтального отрезка АВ, падающую на предметную плоскость (рис. 21), нужно найти тень от одной из точек отрезка, например от точки A, и затем из найденной точки А* провести направление тени в точку схода F. Длина тени определится точкой пересечения прямых А*F и ВC в точке В*. Прямая А*В*

искомая тень от отрезка АВ.

Рис. 21 Рис.22 Рис.23

4. Тень от наклонной прямой проходит в точку встречи этой прямой с плоскостью. Чтобы определить падающую тень от наклонного отрезка АВ на предметную плоскость (рис. 22), нужно найти тень от точки A и из точки A*направить тень в точку B — точку встречи наклонной прямой с предметной плоскостью. Прямая А*В — тень от отрезка АВ на предметной плоскости.

5. Если наклонная прямая АВ не имеет точки встречи с плоскостью (рис. 23), для построения падающей тени следует сначала определить эту точку. Достаточно продолжить перспективу прямой до пересечения с продолжением ее проекции в точке С — точке встречи прямой с плоскостью. Затем нужно найти тень от точки A (или B) — точку A*, из точки A* направить тень в точку С — точку встречи прямой с плоскостью — и найти тень B* от точки B. Прямая А0В0и есть тень отрезка АВ, наклоненного к плоскости.

Тень точки

Представьте, что вам нужно нарисовать тень маленького круглого объекта, почти точку. Давайте нарисуем одну из мух. Почему нет?

Итак, здесь у нас есть комната с одним источником света и мухой. Поверхность — коричневый пол — здесь мы собираемся разместить тень.

Первое, что нужно сделать, это отметить положение источника света на полу (черная точка).

Проводим прямую вертикальную линию вниз до пола и отмечаем точку на полу, которая находится точно под светом.

Отмечаем положение мухи на полу. Обратите внимание на положение света и мухи в отношении друг друга — в этом случае свет ближе к нам, чем муха (вам не нужно рисовать коричневые горизонтальные линии — они просто для справки).

Соединим точки от источника света и объекта линией — она будет определять направление к тени.

Создадим линию от источника света через муху до плоскости пола. Точка пересечения двух линий покажет положение тени.

Солнечная тень указала на неточности в модели межпланетного магнитного поля

Компьютерная модель атмосферного ливня, возникшего от первичного протона энергии один тераэлектронвольт
Wikimedia Commons

Источник