ЗАВИСИМОСТЬ ВЫСОТЫ СОЛНЦА ОТ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ШИРОТЫ
Поскольку широта местности не меняется, из изменений высоты Солнца следует, что меняется его склонение. Широту местности приближенно для данного населенного пункта можно определить по географической карте (для Ростова 47° 13″), тогда по измерениям высоты h можно найти, что летом максимальное удаление от небесного экватора составляет +23,5°, а в зимнее время равно -23,5°. Также можно установить, что на небесном экваторе Солнце находится 21 марта и 23 сентября (дни равноденствия), в эти дни склонение Солнца равно 0°.
Например, нужно определить максимальную и минимальную высоту подъёма Солнца над горизонтом для города Киева. Широта Киева: 50° 24″
H = 90° — 50,2° + 23,5° = 63,3° (в дни летнего солнцестояния);
H = 90° — 50,2° — 23,5° = 16,3° (в дни зимнего солнцестояния).
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:
φ0 = 90° — φ1
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:
φ0 = 90° — 48°= 42 °
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′
Задача 31
Z — точка зенита * — Полярная звезда
угол, под которым видно Полярную звезду, к площади горизонта
угол между точкой зенита и Полярной звездой.
В дни равноденствий высота полуденного Солнца над горизонтом 
для разных широт 
определяется по формуле:
Так, например, в г. Киеве 
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.
Таким образом, для г. Киева 21 июня высота Солнца равна 61°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.
Так, для Киева 22 декабря Солнце находится на высоте 
Задача 33
С корабля 20 февраля была измерена высота Солнца над горизонтом. Она составила 50°. Солнце было на юге. На какой географической широте находится корабль, если в этот день Солнце, стояло в зените па широте 1105′ ю.ш.?
Ответ:
Корабль находился на 28°55′ с.ш.
Задача 32
Санкт-Петербург и Киев находятся почти на одном меридиане. 22 июня в полдень Солнце в Санкт-Петербурге возвышаетсянад горизонтом на 53°30, а в Киеве в этот момент- на 61,5°. Каково расстояние между городами в градуса и километрах?
Ответ:
Расстояние между Киевом и Санкт-Петербургом — 8°, а в километрах -890,4 км.
Задача 34
В Северном полушарии, там, где находятся туристы, Солнце в полдень стоит над горизонтом под углом 53030′. В этот же день полуденное Солнце находится в зените на 12°20′ с.ш. На каком градусе широты находятся туристы? 
Ответ:
Туристы находятся на 48°50′ с. ш.
— Высота Полярной ВСЕГДА равна широте места наблюдения (это для сев. полушария) = причём в любое время суток!
Источник
Азимут и высота солнца над горизонтом
Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным координатам и времени наблюдения. Возможно как задание координат вручную, так и выбор значения из справочника городов.
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
Определение широты по меридиональной высоте Солнца
Определение широты места судна
При разновременных наблюдениях обе ВЛП могут быть получены по разным светилам, например, по Солнцу и звезде или планете.
То, что и счислимое, и обсервованное место оказались в одной 95% области вероятных мест судна, говорит, с одной стороны, об отсутствии промахов в обсервации, а с другой стороны — о хорошей точности счисления.
Широта места судна в море может быть определена двумя способами: по меридиональной высоте Солнца и по высоте Полярной звезды.
Во время кульминации Солнца его высота, склонение и широта места связаны простыми соотношениями.
На рис. 3.17 показана проекция небесной сферы на плоскость меридиана наблюдателя. Прямой СС ‘ изображена суточная параллель Солнца. Точка С — верхняя кульминация Солнца, точка С’ — нижняя кульминация. Дуга SC — меридиональная высота Солнца в верхней кульминации. Меридиональная высота обозначается Н. Дуга CZ равна 90°-Н или зенитному расстоянию- z.
| На рис. 3.17 видно, что дуга QZ равна сумме дуг QC и CZ , т.е. для верхней кульминации |
Таким образом, для определения широты достаточно измерить меридиональную высоту, рассчитать зенитное расстояние, выбрать из МАЕ склонение и сложить их.
В формуле (3.16) знак «+» алгебраический. Он означает сложение при одноимённых φ и δи вычитание из большего меньшего при разноимённых φ и δ, причём широте присваивается наименование большего.
Наименование склонения выбирается из МАЕ, а наименование z всегда противоположно той точке горизонта, над которой измерялась меридиональная высота.
На рис. 3.17 меридиональная высота измерялась над точкой S, следовательно, наименование зенитного расстояния — N.
В высоких широтах во время полярного дня можно измерить меридиональную высоту Солнца в полночь. На рис. 3.17 Солнце в нижней кульминации показано точкой С ‘. Дуга PNC ‘ равна 90°- δили полярному дополнению Δ,
дуга NC‘- меридиональная высота. Непосредственно с чертежа можно записать:
В реальных условиях определение наименования φ в высоких широтах не вызывает никаких затруднений. Тем не менее, можно сказать, что наименование широты совпадает с точкой горизонта, над которой измерялась меридиональная высота.
Порядок определения широты по меридиональной высоте Солнца следующий.
1. С помощью МАЕ рассчитывается время верхней кульминации Солнца.
2. Подготавливается к наблюдениям секстан и составляются вычис лительные схемы.
3. В расчетное время кульминации Солнца измеряется высота его верхнего или нижнего края и записывается следующая информация: ОС,То, ол, λс, i, s, г. Если ОС меньше 10°, записывается t°C и В. Записывается так же точка горизонта, над которой измерялась высота.
4. Рассчитывается приближенное Т гр.и на этот момент из МАЕ выбирается склонение Солнца.
5. Исправляется измеренная высота, переводится в зенитное расстояние и рассчитывается обсервованная широта.
Проиллюстрируем определение широты по меридиональной высоте Солнца на конкретном примере.
Пример 3.5. 1.09.02 г. определить широту по меридиональной высоте Солнца. Ориентировочная долгота в полдень 23° 43′ W.
Решение. Рассчитываем гринвичское и судовое время кульминации Солнца. Для этого выбираем из МАЕ на 1.09 Тш верхней кульминации и долготу переводим во временную меру.
В 1Г 35 м по судовому времени измеряем высоту нижнего края Солнца и записываем необходимую информацию: ОС=58°36,6′ к S; ол=40,7; i = +1,8′; 5=0,0′; е=12,2 м.
 |
| Исправляем высоту и рассчитываем обсервованную широту. |
 |
Выбираем из МАЕ на рассчитанное Т„ склонение Солнца.
стр.104 Определение широты по высоте Полярной звезды .
Полярное дополнение Д Полярной звезды около 50. Это означает, что она описывает суточную параллель вокруг Северного полюса мира сферическим радиусом менее 1°. А так как высота полюса мира равна широте, то высота Полярной звезды менее чем на 1° отличается от широты. Этим обстоятельством пользуются для определения 
На рис. 3.18 показана небесная сфера в проекции на плоскость первого вертикала.
Полярная звезда обозначена буквой σ. Проходя по суточной параллели радиусом Δ, Полярная дважды в сутки пересекает меридиан наблюдателя и тогда ее высота равна (φ ± Δ). В общем случае, показанном на
| Из треугольника РNВ σ, принимая его за плоский, можно записать: |
 |
чертеже, высота будет отличаться от широты на некоторую величину х :
где t м — часовой угол Полярной, который по формуле (1.13 ) можно выразить через местное звёздное время и звёздное дополнение Полярной.
 |
Формула (3.18) не учитывает кривизны треугольника РNσВ. Кроме того, значения Δ и τв течение года, хотя и незначительно, но изменяются и при составлении таблиц поправок берутся их средние за год значения Δо и τо— Поэтому приходится вводить ещё одну поправку за изменение Δ и τ.
С учётом вышесказанного формула ( 3.17 ) принимает следующий вид:
 |
 |
Эти три поправки даны в МАЕ, а также в зарубежных ежегодниках. Аргументом для выборки первой поправки является S м, для второй — S м и высота, для третьей — S м и дата. Фрагменты таблицы даны в прил. 7.
В NAUTICAL ALMAMAC используется то обстоятельство, что аргументом всех трёх поправок является S м и там по этому аргументу приводятся сразу все три поправки, причем первая всегда положительна, но из обсервованной широты надо вычесть 1°.
Порядок определения широты по высоте Полярной следующий.
1. Подготовить к наблюдениям секстан, определить его поправку индекса.
2. Подготовить вычислительные схемы, рассчитать поправку хронометра на момент наблюдений.
3. Измерить серию высот Полярной звезды и записать следующую информацию: средний отсчёт секстана ОС и хронометра Тхр, Тс, ол, λс, i, s ,e.
4. Рассчитать гринвичское время и дату наблюдений.
5. Рассчитать с помощью МАЕ S м.
6. Исправить измеренную высоту и найти h0.
7. Выбрать из таблиц «Широта по высоте Полярной» в МАЕ три поправки и рассчитать обсервованную широту.
Источник