Как узнать высоту солнца над горизонтом

Продолжаем тему, начатую статьей Восход и закат солнца.

На повестке дня вычисление азимута солнца и его высоты над горизонтом в любой момент времени в точке с заданными координатами. Азимут мы откладываем от севера по часовой стрелке.

Алгоритм расчета взят отсюда. Описал его какой-то хороший швед. Он старался как мог, но все равно для стороннего человека ничего не понятно. Например, я могу еще понять, как мы переходим от одной системы координат к другой, но понять, почему долгота перигелия солнца вычисляется как
, где d — количество дней от эпохи J2000 — это уже выше моих сил.

Видимо где-то далеко, в башне из слоновой кости, сидят астрономы, и все эти цифры рассчитывают, а потом все остальные смертные их используют. Может быть какой-нибудь астроном когда-нибудь расскажет о том, как это все происходит; пока же пришлось взять на веру все эти магические цифры и воплотить расчет в жизнь. Очевидно, так делает большинство.

Есть несколько книг, которые обычно рекомендуют людям на форумах, когда не хотят отвечать развернуто, типа, «смотри вон там», и я тоже приведу их здесь:

Jean Meeus. Astronomical algorithms
Peter Duffett-Smith. Practical Astronomy with your calculator.

Как и в случае калькуляторов для расчета времени восхода и захода солнца, ниже представлены два калькулятора — первый берет информацию о координатах и часовом поясе из справочника городов, т. е. остается только выбрать город и ввести время наблюдения; а второй позволяет задать координаты и часовой пояс «вручную». Информацию о городах могут добавлять в справочник зарегистрированные пользователи.

Отрицательная высота над горизонтом соответствует темному времени суток — солнце «под» горизонтом. Пересечение с горизонтом утром происходит примерно на азимуте 90 градусов, из чего можно сделать смелый вывод, что солнце восходит все-таки на востоке.

Paul Schlyter (это швед) утверждает, что ошибка в расчетах не превышает одной угловой минуты для дат в диапазоне 1900 – 2100.

Источник

Как узнать высоту солнца над горизонтом

Солнце – источник жизни. Так говорится практически во всех научных трудах, посвященных природе, и публикациях на различные физико-географические темы. На самом деле, конечно, источник жизни еще не найден, а Солнце – это просто раскаленный шар, звезда, испускающая в мировое пространство электромагнитные волны различной длины. Солнце и не подозревает о том, какую пользу оно приносит биосфере и Земле в целом. Поэтому наша звезда — это не источник жизни, а главное средство для её поддержания. А точнее — одно из самых главных.

Солнечные лучи несут к поверхности Земли тепло и свет. Сама по себе солнечная радиация не имеет температуры, однако, соприкоснувшись с земным веществом, она «чудесным» образом превращается в привычное для нас тепло.

Нет такого места на открытой (дневной) поверхности Земли, куда бы ни разу не проникали солнечные лучи. Повсюду во всех местах — отправимся ли мы на юг или на север — нас будет сопровождать солнечный свет. Однако, находясь в северных широтах, мы сразу заметим, что солнце хоть и светит чрезвычайно ярко, но совершенно не греет; а на черноморских или средиземноморских курортах долгое нахождение под солнцем без головного убора чревато неприятностями — можно получить солнечный удар. Отсюда возникает вопрос: если солнечный свет есть везде, то почему же одни части Земли избалованы солнечным теплом, а другие — обделены им, а то и вовсе лишены.

Всё дело в том, что Земля имеет шарообразную форму. Из-за этого электромагнитная солнечная радиация вынуждена падать на земную поверхность под разным углом – от 0 до 90 градусов. Угол падения 0 ° подразумевает то, что лучи Солнца слегка соприкасаются с поверхностью, идут по касательной, скользят по поверхности, естественно, не принося ей никакого тепла. Такое наблюдается между полярными кругами и полюсами. Максимум тепла поверхность получает тогда, когда лучи падают на неё отвесно – под углом 90 градусов. При этом говорят, что солнце находится в зените. В таком положении оно бывает только в пространстве, лежащем между двумя ключевыми параллелями — Северным тропиком и Южным тропиком.

Отсюда следует вывод: чем больше угол падения лучей Солнца, тем больше нагревается земная поверхность. Этим и объясняется разница между климатом севера и юга.

Угол падения солнечных лучей равен высоте солнца над линией горизонта. Например, если солнце в тропиках в какой-либо день поднялось на высоту 90 градусов над горизонтом, то угол падения солнечных лучей на земную поверхность там тоже составляет 90 градусов. Высота же солнца над горизонтом зависит от географической широты местности.

Широта, на которой находится местность, определяет изменение высоты солнца над горизонтом в течение года. Изменение высоты солнечного диска в течение года называется годовым диапазоном высоты солнца. В каждой местности наблюдаются свои крайние значения годового диапазона.

На полюсах, например, высота солнца в течение года меняется от -23,5 градусов (зимнее солнцестояние) до 23,5 градусов (летнее солнцестояние). «Минус» означает то, что солнце опускается ниже горизонта, т.е. наступает полярная ночь (в дни весеннего и осеннего равноденствия солнце в этих регионах едва проглядывает из-за горизонта, то есть находится на высоте 0 градусов). В Северном полушарии на широте 45 градусов годовой диапазон составляет от 21,5 ° (зимнее солнцестояние) до 68 ,5 ° (летнее солнцестояние). На широте 0 градусов (на экваторе) годовой диапазон высоты солнца меняется от 66,5 (минимум) до 90 градусов (максимум).

Именно крайние значения диапазона высоты солнца определяют тип климата местности, степень его сезонной контрастности, долготу дня и пр. Циркуляция атмосферы и подстилающая поверхность – важнейшие факторы, но крайние значения диапазона высоты солнечного диска являются первичным, решающим климатообразующим фактором, который определяют годовую интенсивность инсоляции местности, а именно — какое количество суммарной солнечной радиации получает поверхность за год. Чем ближе крайние значения диапазона высоты солнца подходят к 90 ° , тем теплее климат и тем меньше разница между зимой и летом (сезонный контраст всё более и более сглаживается).

Самой высшей точки на небосводе солнечный диск достигает в полдень. В северном или южном направлении с каждым градусом широты уменьшается или увеличивается и градус полуденной высоты солнца над горизонтом. Например, если на широте 0 ° высота полуденного солнца составляет 90 градусов, то на широте 1 ° в северном или южном полушарии в этот же момент времени солнце находится на высоте 89 градусов над горизонтом. На широте 2 ° солнце достигнет высоты 88 градусов и т.д. Таким образом, зная положение солнца в какой-либо точке Земли, можно определить на какой высоте находится солнце в другой точке Земли в это же время. И для этого необходимо всего лишь знать широты этих точек.

Изменение высоты солнца (угла падения лучей) с широтой – главная причина зональности климата, почвенно-растительного покрова и ландшафтов в целом. Зональность – главнейшая географическая закономерность, она – альфа и омега географической науки.

ПОЛУДЕННАЯ ВЫСОТА СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ ДЛЯ ВСЕХ ШИРОТ СЕВЕРНОГО И ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ (в градусах)

ВР — весеннее равноденствие

ЛС — летнее солнцестояние

ОР — осеннее равноденствие

ЗС — зимнее солнцестояние

широта ВР ЛС ОР ЗС

Источник

АЗИМУТ И ВЫСОТА СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ

Высота Солнца над горизонтом – величина непостоянная. В течение дня из-за вращения Земли она проходит путь от 0 до 90 градусов и обратно через фазы восхода, зенита и заката. Но это если наблюдать за нашим светилом из своего города. В масштабах планеты угол, под которым его лучи падают на поверхность Земли в разных регионах, влияют как на климатические условия, так и на продолжительность времени суток.

На ледяных полюсах лучи солнечного света едва касаются нашей планеты. Там очень холодно, а день и ночь длятся по полгода и называются полярными. А вот жаркому экватору достается больше всего солнечного света, который падает туда под прямым углом. В тех краях и климат намного приятнее, и день с ночью имеют практически одинаковую продолжительность. Эти наблюдения подтверждают простой факт: чем выше Солнце, тем больше тепла и света оно дает, а его высота над горизонтом равна углу падения его лучей.

Еще один способ следить за перемещением нашей звезды на небе – это вычисление ее азимута. Сделать это можно с помощью онлайн-калькуляторов для любой точки Земли, например, для Москвы. Понадобятся лишь дата и время. Скажем, в полдень 15-го июня 2018-го года азимут и высота Солнца над горизонтом в Москве составляли 167,29 и 57,08 градуса соответственно.

Вычисление времени восхода и захода в цифровую эру тоже стало делом нескольких кликов. В той же Москве 22-го декабря 2018-го года Солнце встало только в 8:57, а зашло за горизонт уже в 15:58, подарив москвичам лишь семь часов светового дня.

Декабрь — это вообще месяц самых длинных ночей в Северном полушарии, а 22-ое декабря — это дата зимнего солнцестояния, самого короткого дня и самой долгой ночи в году для этой части света. Всему виной опять же высота Солнца над горизонтом. Зимой и особенно в декабре ее значения самые низкие за весь год.

Источник

Как определить полуденную высоту Солнца над горизонтом в дни летнего и зимнего солнцест., вес. и осеннего равноденствия

Как определить полуденную высоту Солнца над горизонтом в дни летнего и зимнего солнцест., вес. и осеннего равноденствия ?

Bо время весеннего и осеннего равноденствий полуденная высота Солнца равна дополнению географической широты места до 90°, а во время зимнего и летнего солнцестояний она меньше или больше равноденственной на угол, равный наклонности эклиптики к экватору.

В дни равноденствий высота полуденного Солнца (φ0) над горизонтом для разных широт (φ1) определяется по формуле:

Координаты Донецка: 48°00′32″ с. ш. 37°48′15″ в. д.

В г. Донецке 21 марта и 23 сентября в полдень Солнце находится на высоте:

Летом , когда Солнце находится над тропиком каждого полушария, высота его в полдень увеличивается на 23° 27′, т. е.

φ0 = 90° — φ1 + 23° 27′

φ0 = 90°- 48° +23° 27’= 65° 27′

В Донецке 21 июня высота Солнца равна 65°27′

Зимой , когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояния, когда ее следует уменьшить на 23°27′, т. е.

φ0 = 90° — φ1- 23° 27′

φ0 = 90°- 48° — 23° 27’= 18° 33′

В Донецке 22 декабря Солнце находится на высоте 18° 33′

определить можно так: 90 минус широта данного места. например в Москве широта 56 градусов, значит высота солнца в полдень в дни равноденствий будет 90 — 56 = 34 градуса над горизонтом.

Определение высоты полуденного солнца

(угла падения солнечных лучей)

Дни равноденствия: весеннего — 21 марта осеннего — 23 сентября

90° — широта места =

Летнее солнцестояния – 22 июня

Зимнее солнцестояние – 22 декабря

90° — широта — 23,5°=

Определение высоты полуденного солнца

(угла падения солнечных лучей)

Дни равноденствия: весеннего — 21 марта осеннего — 23 сентября

90° — широта места =

Летнее солнцестояния – 22 июня

Зимнее солнцестояние – 22 декабря

90° — широта — 23,5°=

Определение высоты полуденного солнца

(угла падения солнечных лучей)

Дни равноденствия: весеннего — 21 марта осеннего — 23 сентября

90° — широта места =

Летнее солнцестояния – 22 июня

Зимнее солнцестояние – 22 декабря

90° — широта — 23,5°=

Как определить географические широты по высоте Солнца в полдень?

1.Для более точного определения необходимо знать только одну величину — склонение Солнца. Склонение — расстояние от экватора, т. е. насколько Солнце севернее или южнее экватора.
Максимальная высота экватора над горизонтом равна 90 — fi.

Поэтому широта равна fi = 90 — h + d.

(fi — широта, h — высота Солнца, d — склонение Солнца).

2. Широта места в градусах, определяемая по высоте светила в полдень рассчитывается так:
fi = (90-betta)+23*cos(Tet);

Эта формула, полученная мной, является приближенной, в ней обозначены:

fi — широта места, betta — угол между плоскостью горизонта и направлением на солнце (высота Солнца) , 23.5 — угол наклона земной оси, Tet — угловое положение Земли на эллиптической орбите относительно положения, соответствующего 22 июня.
Следует отметить, что в полдень солнце точно на юге для представителей северного полушария, для южного полушария оно на севере, это надо учитывать при расчете широты

Определение географической широты по высоте Солнца в полдень

Дни равноденствия: весеннего — 21 марта осеннего — 23 сентября

90° — высота Солнца = широта места

Летнее солнцестояния – 22 июня

90° — высота Солнца + 23,5° = широта

Зимнее солнцестояние – 22 декабря

90° — высота Солнца — 23,5° = широта

Определение географической широты по высоте Солнца в полдень

Дни равноденствия: весеннего — 21 марта осеннего — 23 сентября

90° — высота Солнца = широта места

Летнее солнцестояния – 22 июня

90° — высота Солнца + 23,5° = широта

Зимнее солнцестояние – 22 декабря

90° — высота Солнца — 23,5° = широта

Определение географической широты по высоте Солнца в полдень

Дни равноденствия: весеннего — 21 марта осеннего — 23 сентября

90° — высота Солнца = широта места

Летнее солнцестояния – 22 июня

90° — высота Солнца + 23,5° = широта

Зимнее солнцестояние – 22 декабря

90° — высота Солнца — 23,5° = широта

Номер материала: ДБ-1438571

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Валерий Фальков ответит на вопросы о приемной кампании в российских вузах

Время чтения: 0 минут

В Рособрнадзоре рассказали о предварительных результатах ЕГЭ-2021

Время чтения: 3 минуты

Правительство выделило дополнительные средства на кешбэк за детский отдых

Время чтения: 1 минута

В школах Подмосковья появятся предпринимательские классы

Время чтения: 1 минута

Сергей Кравцов доложил Владимиру Путину о ходе реализации ключевых задач в системе образования

Время чтения: 3 минуты

Итальянский учитель дал детям задание на лето и прославился

Время чтения: 4 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник