Определение координат по положению солнца

Координаты Солнца

При выполнении инсоляционных расчетов необходимо знать координаты Солнца, определяющие его положение на небосводе в заданный момент времени.

Чтобы представить себе видимое «движение» Солнца по небосводу и определить его координаты, следует обратиться к «солнечному стереону», как это сделал в свое время Витрувий.

Небосвод представляет собой полусферу, опертую на горизонтальный круг, в центре которого находится рассматриваемая точка О. Через эту точку проходят полуденная линия Юг – Север (Ю – С) и линия Восток – Запад (В – З), определяющие ориентацию в данной точке (рис. 32).

Двигаясь по кругу, Солнце занимает на небосводе в данный момент определенное положение, характеризующееся двумя координатами – высотой стояния h и азимутом a (угол между полуденной линией и горизонтальной проекцией солнечного луча, направленного к рассматриваемой точке О от центра солнечного диска). Отсчитывается от Юга к Северу.

Каждый новый день траектория движения Солнца будет выше или ниже предыдущего дня, отличаясь на некоторую угловую величину d, которая называется склонением. В течение года величина склонения изменяется от –23,4 о до +23,4 о , дважды проходя через ноль. Нулевое значение склонения оказывается в те дни, когда Солнце взойдет точно на Востоке и зайдет точно на Западе. При этом день будет равен ночи по продолжительности. 21 марта имеет место день весеннего равноденствия, 23 сентября – день осеннего равноденствия.

После весеннего равноденствия склонение приобретает положительное значение и достигает своего максимума в день летнего солнцестояния – 21 июня. Далее склонение уменьшается и в день осеннего равноденствия вновь становится равным нулю, после чего приобретает отрицательные значения. Своего минимума склонение достигает 21 декабря в день зимнего солнцестояния. После чего оно снова начинает возрастать и т.д.

За 24 часа Солнце «проходит» по небосводу полный круг» в 360 о . При этом 1 час будет соответствовать 15 о . При расчете координат Солнца время отсчитывают обычно в градусах от линии, образованной пересечением вертикальной плоскости, проходящей через полуденную линию, с плоскостью, в которой лежит видимый путь движения Солнца по небосводу (рис. 32).

Для данного географического пункта плоскость, в которой находится видимый путь движения Солнца по небосводу, имеет наклон относительно вертикальной линии на угол j, который называется географической широтой местности. При этом, на экваторе, где j = 0 о , плоскости видимого движения Солнца вертикальны, а на плюсах, где j = 90 о , — горизонтальны (рис. 33).

Итак, координаты Солнца на небосводе зависят от склонения, времени суток и географической широты. Взаимосвязь между этими параметрами определяется из следующих выражений:

sina ·cosh = cosd · sint; sinh = sinj ·sind + cosj ·cosd ·cost, (53)

где h – высота стояния Солнца, град;

j — географическая широта, град;

d — склонение Солнца, град;

t — время суток, выраженное в градусах (1час = 15 о );

a — азимут Солнца, град.

Данные формулы позволяют с достаточной степенью точности определить координаты Солнца.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Как определить координаты по солнцу. Определение координат своего местоположения

Как ориентироваться по солнцу:описание,фото

Ориентирование по солнцу позволяет определить три жизненно важных фактора: направление на стороны света, положение ориентирующегося относительно известных населенных пунктов и направление движения к знакомым объектам. Часто случается, что ни компаса, ни навигатора под рукой нет. В этом случае, определить стороны горизонта можно и по солнцу.

Что такое ориентирование

Самые разные ситуации могут произойти во время путешествий или прогулок за грибами. Заблудиться можно как в дремучем, густом лесу, так и в открытой степи. В любом случае, для того чтобы найти дорогу домой, нужно правильно ориентироваться в окружающем пространстве. Это значит — уметь определить стороны горизонта, свое положение по отношению к ближайшим населенным пунктам и выбрать направление движения к ним. Основы этих знаний заложены в школьной программе. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток.

За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток. За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените

Способы ориентирования по солнцу

Казалось бы, всем известно, как правильно и просто можно определить восток и запад: солнце поднимается и заходит в этих сторонах горизонта. Но, это не совсем точно. Чтобы правильно определять нужное направление, необходимо учитывать свое местонахождение – Южное полушарие или Северное, поскольку место восхода и захода солнца, по которому можно ориентироваться, различается.

Так, в Северном полушарии светило восходит на востоке и закатывается на западе только 21 марта и 23 сентября, – это дни весеннего и осеннего равноденствия. После 21 марта место восхода сдвигается ближе к северу, а в день летнего солнцестояния (21 июня) оно восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе, потому что в этот день северный полюс максимально приближен к планете Солнце. Когда близится зимний сезон, светило заходит уже ближе к югу, в день зимнего солнцестояния (22 декабря) восход происходит на юго-востоке, а закат – на юго-западе. Соответственно, касаемо Южного полушария, восход и заход происходит с точностью наоборот относительно Северного.Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат».

Ориентирование на местности по солнцу: солнечные часы

Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат». Способ заключается в определении сторон света по тени, отбрасываемой от линейного предмета. Если времени на ожидание солнечного перемещения нет, можно воспользоваться более быстрым вариантом этого метода: Для этого нужно вставить палку в землю, чтобы она отбрасывала четкую тень. Отметить первую метку на земле там, где заканчивается тень от палки. Приблизительно через 20 минут тень переместится на некоторое расстояние, это будет местом для второй метки. Необходимо соединить две получившиеся метки прямой линией, это получится ось восток-запад. Высокая палка более точно определяет направление. Необходимо встать таким образом, чтобы первая метка находилась слева, а вторая справа. Таким образом, вы встанете лицом точно на север, справа окажется восток, а слева западное направление. Это касается определения сторон северного полушария.

В южном полушарии тень будет указывать на юг, слева окажется запад, а по правую руку – восток. Ориентирования на местности по солнцу Второй вариант этого способа более точный, но им можно воспользоваться, если вы располагаете большим количеством времени. Наблюдение начинается до того, как светило войдет в зенит: Вставляется длинная палка в землю, как в первом случае, делается первая отметка. Между основанием шеста и первой отметкой протягивается веревка, начиная с этой метки, на земле прочерчивается полукруг. Пока солнце будет восходить, время близиться к полудню, тень от палки будет становиться все короче, удаляясь от границы очерченной дуги. Перемещение тени совершается в восточном направлении.

Когда солнце перейдет зенит, тень от палки начнет расти, пока снова не коснется начерченной дуги. Это место нужно отметить второй меткой. Обе метки соединяются прямой линией, а чтобы определить северное направление, необходимо встать в такое же положение, аналогичное предыдущему описанному варианту. Самый простой способ, по аналогии с вышеперечисленными методами, состоит в следующем: необходимо встать спиной ровно в полдень к направлению солнечного света, развести руки вправо и влево. Падающая тень будет указывать северное направление, позади будет юг, по правую руку – восток, по левую руку – запад. Не стоит забывать о том, что, в южном полушарии падающая тень, наоборот, указывает южное направление.

По положению Солнца

Бывают ситуации, когда понимание расположения сторон света не играет особой роли, например, если человек заблудился в незнакомой ему местности, например, в лесу, карты нет и ему не известен аварийный азимут. В этом случае Солнце поможет двигаться в одном направлении, а не ходить зигзагами. А четкое выдерживание направления движения при условии возможности двигаться по азимуту (отсутствие густого подлеска и других труднопроходимых препятствий) поможет максимально быстро и с наименьшими энергетическими затратами добраться до просеки, тропинки, ручья, трассы, железной дороги — всему тому, что поспособствует выходу к людям.

Часто доводилось встречать информацию о том, что без ориентиров человек в лесу будет ходить кругами, возвращаясь на прежнее место. В этом случае еще говорят, что «леший крутит». Приводится даже примерный радиус круга, который опишет человек в результате своего движения. Авторы этих заявлений связывают такой эффект с тем, что один шаг у человека всегда короче другого. Однако если провести реальный эксперимент, в котором человек должен будет пытаться двигаться по прямой линии с завязанными глазами, то сразу станет ясно, что описанная информация имеет мало общего с реальностью. В эксперименте на короткой дистанции один и тот же человек в результате ряда экспериментов будет смещаться то влево, то вправо от заданного движения, а в экспериментах с большими расстояниями траектория движения человека будет описывать зигзаги.

Этот способ ориентирования работает по следующему алгоритму:

Определяется угол («азимут») направления движения относительно положения Солнца в данный момент.
Находится ориентир (например, куст, камень или дерево), лежащий в направлении движения и находящийся как можно дальше от человека.
Переместившись к этому ориентиру, по Солнцу и определенному ранее углу уточняется направление дальнейшего движения, на котором находится следующий ориентир.
Таким образом, происходит передвижение от ориентира к ориентиру. При этом время от времени вносятся корректировки в «азимут» с учетом скорости и направления движения Солнца в этой местности.

Если Солнце при этом находится перед лицом человеком, слева или справа от него, то угол удобно измерять относительно проекции Солнца на горизонт. Если же Солнце находится за спиной, что создает некоторые сложности при отсчете угла непосредственно по Солнцу, тогда этот угол отмеряется не от Солнца, а от тени, отбрасываемой человеком.

Такое ориентирование также позволяет провести разведку местности в разных направлениях, уменьшая шансы потеряться, что наиболее актуально в лесу. Для этого:

В исходной точке оставляется хорошо заметный ориентир (например, сложенные пирамидкой палки или привязанный к ветке дерева яркий кусок ткани).
От этого ориентира человек в течение минуты двигается в выбранном направлении, предварительно определив его «азимут».
Через минуту человек поворачивается на 180 градусов и двигается в обратном направлении по обратному азимуту.
Дойдя до оставленного ориентира, выбирается новое направление, которое необходимо разведать, и вся процедура повторяется.

В этом способе удобно пользоваться «азимутом», определенным, как по Солнцу, так и по тени. Так, например, если во время движения, осуществляемого от ориентира, Солнце находилось правее направления движения на угол равный 15 градусам, то при возвращении к ориентиру нужно выбирать направление движения так, чтобы тень была правее на те же 15 градусов.

Данный метод ориентирования весьма приблизительный и, как говорилось ранее, предназначен для аварийных ситуаций, когда человеку все равно, куда идти, лишь бы в одном направлении.

Вместе с тем, этот метод прекрасно сочетается с методами ориентирования по гномону. Так, сориентировавшись на местности по гномону всего один раз и выбрав нужное направление движения, можно использовать данный метод в течение всего последующего светового дня. Важно отметить, что для уменьшения ошибки нужно, ориентируясь на этот метод двигаться примерно одинаковое число часов, как до обеда, так и после него. Например, если движение началось в 8 часов утра, то и заканчивать движение нужно в 4 часа вечера. Это, конечно же, не означает, что движение должно быть непрерывным без отдыха, однако как скорость движения, так и время на отдых с утра и вечером должны быть примерно одинаковыми. Кроме того, двигаться можно, например, с 7 утра до 10 дня, а после — с 2 часов дня до 5 часов вечера.

Думаю, о том, как определять стороны света по Солнцу, мы разобрались, а теперь хотелось бы немного поговорить о том, как по Солнцу вычислить свои координаты. Эта тема не пользуется большой популярностью и многие туристы о ней вообще не в курсе, но поскольку определение своего места положения напрямую относится к теме ориентирования, не вижу смысла не рассмотреть ее.

По конечным точкам двух теней

В основе этого метода лежит понимание того, что Солнце всегда движется с востока на запад, а значит тень будет двигаться с запада на восток. Если отметить два положения конца тени гномона с промежутком в 15–20 минут, а затем соединить две сделанные отметки, полученный отрезок расположится в направлении запад—восток.

Для реализации этого способа не нужно ждать весь день до того, как тень вечером приобретет ту же длину, что и утром — достаточно просто двух точек, отмечающих концы, на более-менее значимом расстоянии.

Данный метод позволяет сориентироваться по Солнцу без часов в течение короткого промежутка времени, однако может давать существенные погрешности в дни далекие от дат весеннего и осеннего равноденствий. Если же приходится пользоваться данным способом летом или зимой, тогда лучше это делать в обеденные часы: ближе к полудню величина ошибки метода уменьшается. Это особенно актуально для высоких широт в полярный день, когда определение сторон света этим методом в 12:00 и 24:00 будет давать диаметрально противоположные показания, то есть, например, там, где в полдень был определен юг, в полночь определится север и наоборот.

Солнечное ориентирование в пасмурную погоду

Ориентирование на местности по солнцу возможно даже в пасмурную погоду. Осуществляется оно при помощи теней, которые отбрасывают предметы летом даже при отсутствии солнечного света. Этот способ позволяет определить линию восток-запад. Необходимо воткнуть в землю длинную палку (примерно сорок сантиметров) таким образом, чтобы она не отбрасывала тень: это означает, что ее верхушка указывает на солнце. Далее, нужно подождать, пока она снова не начнет отбрасывать тень, и, по мере продвижения тени, выкладывать камешки там, куда указывал конец палки на земле.

Таким образом, получится, что тень будет продвигаться с запада на восток, от первого положенного камешка до второго. Линию север-юг определяют перпендикулярно линии запад-восток. Ориентирование по солнцу возможно даже после его заката: летними ночами, относительно северных широт, от близкого расположения к горизонту зашедшего светила, северная сторона небосвода становится более светлой, а южная – более темной. Несмотря на видимую сложность, способы ориентирования на местности относительно дневного светила позволяют, не отрываясь от похода, определяться с правильностью направления относительно сторон света, знакомых объектов, а также определять собственное местоположение относительно населенных пунктов или знакомых ориентиров. Необходимо лишь учитывать правильность расчетов, а также декретное время.

Читайте также: Глаза не терпят солнце

Природные ориентиры

В случае когда выдался пасмурный день, можно воспользоваться другими ориентирами, имеющимися в лесу, так как ориентироваться по солнцу не представляется возможным. Подсказать, где север, а где юг, могут деревья. Лишайники и мох покрывают обычно северную сторону их ствола. От солнечных лучей влага с южной стороны деревьев просыхает достаточно быстро, поэтому лишайник не имеет шансов выжить.

Кроме того, ветви с южной стороны дерева более длинные и густые. Поможет определить стороны горизонта и обычный муравейник. Обычно он расположен с южной стороны дерева, т. к. иначе на него бы падала тень. Муравьям же необходимы солнечные лучи. Кроме того, склон муравейника с северной стороны более крутой. Природные ориентиры нужно обязательно использовать в комплексе, не полагаясь на какой-либо один. Если внимательно присматриваться к окружающим предметам, а также знать, как ориентироваться по солнцу и компасу, любой поход в лес обязательно закончится благополучно.

Как можно ориентироваться по солнцу?

Солнечный ориентир с давних времен помогал человеку найти нужную сторону света, выйти к намеченной точке какой-либо местности, не заблудиться в природных условиях без каких-либо устройств навигации.

Способы ориентирования на местности по солнцу: использование часов

Известно, что в полдень, т.е. когда часовая стрелка показывает 12 часов, солнце находится на юге. За то время, пока часовая стрелка совершает два оборота на циферблате, солнце делает один по небосводу. Это поможет ориентироваться при поиске южного направления. Простой расчет показывает, что за одинаковый промежуток времени светило смещается на угол, в два раза меньший, чем часовая стрелка.

Таким образом, если проложить биссектрису, указывающую на светило между стрелкой часов и делением, равным 12 часам, то эта двенадцатичасовая отметка, как и прежде, будет указывать южное направление. Положение солнца до полудня должно рассчитываться по циферблату с левой стороны, после полудня – с правой. Следует учитывать декретное время при ориентировании по часам, т.е. погрешность составляет примерно 10 градусов: летом за основу расчета берется цифра 1, а зимой – деление на цифре 2. Если солнце очень яркое, сориентироваться по часам поможет какой-нибудь предмет, дающий тень, например, спичка.

Если под рукой только электронные часы, их можно использовать точно так же, как механические, только придется нарисовать циферблат на экране.

При этом нужно знать о нахождении солнца (это касается Северного полушария) около 7 часов утра на востоке, 13 часов – юг, 19 часов – это запад. С этими знаниями можно определить все промежуточные направления.

Этот способ наиболее эффективный при применении в средних и северных широтах, особенно зимой. Весной и осенью он менее точен, а летом лучше его не применять из-за того, что солнце находится слишком высоко, что влечет большие погрешности расчетов (25 градусов и более).

Ориентирование на местности по солнцу: солнечные часы

Для этого нужно вставить палку в землю, чтобы она отбрасывала четкую тень.
Отметить первую метку на земле там, где заканчивается тень от палки.
Приблизительно через 20 минут тень переместится на некоторое расстояние, это будет местом для второй метки.
Необходимо соединить две получившиеся метки прямой линией, это получится ось восток-запад. Высокая палка более точно определяет направление.
Необходимо встать таким образом, чтобы первая метка находилась слева, а вторая справа. Таким образом, вы встанете лицом точно на север, справа окажется восток, а слева западное направление. Это касается определения сторон северного полушария. В южном полушарии тень будет указывать на юг, слева окажется запад, а по правую руку – восток.

Второй вариант этого способа более точный, но им можно воспользоваться, если вы располагаете большим количеством времени. Наблюдение начинается до того, как светило войдет в зенит:

Вставляется длинная палка в землю, как в первом случае, делается первая отметка.
Между основанием шеста и первой отметкой протягивается веревка, начиная с этой метки, на земле прочерчивается полукруг.
Пока солнце будет восходить, время близиться к полудню, тень от палки будет становиться все короче, удаляясь от границы очерченной дуги. Перемещение тени совершается в восточном направлении. Когда солнце перейдет зенит, тень от палки начнет расти, пока снова не коснется начерченной дуги. Это место нужно отметить второй меткой.
Обе метки соединяются прямой линией, а чтобы определить северное направление, необходимо встать в такое же положение, аналогичное предыдущему описанному варианту.

Несмотря на видимую сложность, способы ориентирования на местности относительно дневного светила позволяют, не отрываясь от похода, определяться с правильностью направления относительно сторон света, знакомых объектов, а также определять собственное местоположение относительно населенных пунктов или знакомых ориентиров. Необходимо лишь учитывать правильность расчетов, а также декретное время.

Источник