Полуденное солнце времена года

Полуденное солнце — Midnight sun

Полночь ВС является естественным явлением , которое происходит в летние месяцы в местах к северу от полярного круга или к югу от полярного круга , когда Солнце остается видимым в полночь по местному времени. Когда полуночное солнце видно в Арктике , кажется, что Солнце движется слева направо, но в Антарктиде эквивалентное видимое движение — справа налево. Это происходит на широтах от 65 ° 44′ до 90 ° северной или южной, и не останавливается точно на Полярном круге или полярным кругом , из — за преломления .

СОДЕРЖАНИЕ

Подробности

В период летнего солнцестояния (примерно 21 июня в Северном полушарии и 23 декабря в Южном полушарии ) в некоторых областях Солнце не заходит за горизонт в течение 24-часового периода. Количество дней в году с потенциальным полуночным солнцем увеличивается по мере приближения к любому полюсу . Хотя полуночное солнце приблизительно определяется полярными кругами , на практике полуночное солнце можно увидеть на расстоянии 90 км (55 миль) от полярного круга, как описано ниже, а точные широты самых дальних уголков полуночного солнца зависят от топографии и меняются. немного из года в год.

Поскольку к югу от Северного полярного круга нет постоянных населенных пунктов, за исключением исследовательских станций, страны и территории, население которых переживает полуночное солнце, ограничены теми, которые пересекает Полярный круг: канадский Юкон , Нунавут и Северо-Западные территории ; народы Исландия , Финляндия , Норвегия , Швеция , Дания ( Гренландия ), Россия ; и штат Аляска в США . Четверть территории Финляндии находится к северу от Полярного круга, а в самой северной точке страны Солнце вообще не заходит в течение 60 дней летом. На Шпицбергене, Норвегии , самом северном населенном регионе Европы, закат не бывает примерно с 19 апреля по 23 августа. Крайние точки — это полюса, на которых Солнце может быть непрерывно видно в течение полугода. На Северном полюсе полночное солнце в течение 6 месяцев с конца марта до конца сентября.

Противоположное явление, полярная ночь , происходит зимой, когда Солнце остается за горизонтом в течение всего дня.

Поскольку осевой наклон Земли значительный (23 градуса, 26 минут, 21,41196 секунды), Солнце летом не заходит на высоких широтах. Солнце остается постоянно видимым в течение одного дня во время летнего солнцестояния на полярном круге, в течение нескольких недель всего на 100 км (62 мили) ближе к полюсу и в течение шести месяцев на полюсе. На крайних широтах полуночное солнце обычно называют полярным днем.

На самих полюсах Солнце встает и заходит только один раз в год в день равноденствия . В течение шести месяцев, пока Солнце находится над горизонтом, оно проводит дни, непрерывно перемещаясь по кругу вокруг наблюдателя, постепенно поднимаясь по спирали выше и достигая своего наивысшего витка в небе во время летнего солнцестояния.

Из-за атмосферной рефракции , а также из-за того, что Солнце представляет собой диск, а не точку, полуночное солнце может быть видно на широтах немного южнее полярного круга или севернее полярного круга, но не выше одного градуса (в зависимости от местных условий). . Например, Исландия известна своим полуночным солнцем, хотя большая его часть ( за исключением Гримси ) находится немного южнее Полярного круга. По тем же причинам период солнечного света на полюсах чуть больше полугода. Даже на северных окраинах Соединенного Королевства (и в местах на аналогичных широтах, таких как Санкт-Петербург ) ночью в период летнего солнцестояния на северном небе ночные сумерки .

В местах, достаточно близких к полюсам, таких как Тревога, Нунавут , бывают времена, когда ночью не становится полностью темно, но и Солнце не восходит, сочетая эффекты полуночного солнца и полярной ночи, например, когда «днем» он достигает гражданских сумерек, а «ночью» только астрономических сумерек.

Наблюдатели, находящиеся на высоте значительно выше уровня моря, могут наблюдать продолжительные периоды полуночного солнца в результате «падения» горизонта, наблюдаемого с высоты.

Часовые пояса и летнее время

Термин «полуночное солнце» относится к последовательным 24-часовым периодам солнечного света, наблюдаемым на севере Полярного круга и к югу от Северного полярного круга. Другие явления иногда называют «полуночным солнцем», но они вызваны часовыми поясами и соблюдением летнего времени . Например, в Фэрбенксе на Аляске , что к югу от Полярного круга, Солнце садится в 12:47 во время летнего солнцестояния. Это связано с тем, что Фэрбенкс на 51 минуту опережает идеализированный часовой пояс (поскольку большая часть штата находится в одном часовом поясе), а на Аляске действует летнее время. (Фэрбенкс находится примерно на 147,72 градуса западного широты, что соответствует UTC − 9 часов 51 минута, а зимой находится в UTC − 9.) Это означает, что кульминация солнечной активности происходит примерно в 12:51 . вместо 12 часов дня.

Если требуется точный момент для настоящего «полуночного солнца», необходимо учитывать долготу наблюдателя , местное гражданское время и уравнение времени . Момент максимального приближения Солнца к горизонту совпадает с его прохождением строго на север в позиции наблюдателя, что в целом происходит примерно в полночь. Каждый градус долготы к востоку от гринвичского меридиана делает жизненный момент ровно на 4 минуты раньше полуночи, как показано на часах, в то время как каждый час, когда местное гражданское время опережает всемирное координированное время (UTC, также известное как GMT), делает момент час спустя. Эти два эффекта необходимо добавить. Кроме того, необходимо добавить уравнение времени (которое зависит от даты): положительное значение для данной даты означает, что Солнце немного опережает свое среднее положение, поэтому значение необходимо вычесть.

Например, на мысе Нордкап в Норвегии в полночь 21/22 июня долгота 25,9 градуса восточной долготы делает момент на 103,2 минуты раньше по часам; но местное время, которое летом на 2 часа опережает время по Гринвичу, делает это на 120 минут позже по времени. Уравнение времени для этой даты составляет -2,0 минуты. Таким образом, самое низкое возвышение Солнца происходит через 120–103,2 + 2,0 минуты после полуночи: в 00:19 по летнему центральноевропейскому времени. В другие близлежащие даты единственное отличие — это уравнение времени, так что это остается разумной оценкой в ​​течение значительного периода времени. Высота Солнца остается в пределах половины градуса от минимума около 5 градусов в течение примерно 45 минут в обе стороны от этого времени.

Когда он вращается вокруг своей оси, он иногда приближается к Солнцу. В этот период вращения Земли с мая по июль Земля наклоняется на 23,5 градуса над собственной осью на своей орбите. Это заставляет часть Норвегии, расположенную в арктическом регионе на Северном полюсе Земли, перемещаться очень близко к Солнцу, и в это время продолжительность дня увеличивается. Можно сказать, что он почти никогда не утихает. В это время года в норвежском Хаммерфесте наступает ночь .

Белые ночи

В местах, где Солнце остается ниже 6 (или 7) градусов ниже горизонта — между 60 ° 34 ‘(или 59 ° 34’) широты и полярным кругом, — вместо полуночного солнца наблюдаются полуночные сумерки, так что дневные занятия, такие как чтение, все еще возможно без искусственного освещения в ясную ночь. Если месяц май или ноябрь, широта больше 61 ° северной широты (май) или южной широты (ноябрь). Если месяц апрель или октябрь, широта больше 68 ° северной широты (апрель) или южной широты (октябрь). Летнее солнцестояние в Северном полушарии приходится на 21 июня, а в Южном полушарии — 21 декабря.

Белые ночи стали обычным символом Санкт-Петербурга, Россия , где они происходят примерно с 11 июня по 2 июля, а последние 10 дней июня отмечаются культурными мероприятиями, известными как Фестиваль белых ночей .

На самой северной оконечности Антарктиды также наблюдаются белые ночи в районе летнего солнцестояния в Южном полушарии .

Продолжительность

Несмотря на то, что за Полярным кругом центр Солнца, по определению и без преломления атмосферой, виден только в течение одной летней ночи, некоторая часть полуночного солнца видна за Полярным кругом примерно с 12 июня по 1 июля. Этот период длится по мере путешествия на север: на мысе Нордкинн в Норвегии , самой северной точке континентальной Европы , полуночное солнце длится примерно с 14 мая по 29 июля. На архипелаге Шпицберген севернее он длится с 20 апреля по 22 августа.

Источник

ВРЕМЕНА ГОДА

ВРЕМЕНА ГОДА, четыре периода года (весна, лето, осень и зима), характеризующиеся определенными средними температурами. Начало каждого времени года имеет четкую астрономическую границу. Эклиптика (видимый путь движения Солнца по небесной сфере) делится четырьмя точками – весеннего и осеннего равноденствий и летнего и зимнего солнцестояний – на секторы по 90°. Период, за который Солнце проходит один из этих секторов, называется временем года. Весна в Северном полушарии и осень в Южном начинаются, когда Солнце проходит через начальный круг склонения и его прямое восхождение равно 0° (весеннее равноденствие). Лето в Северном полушарии и зима в Южном наступают, когда прямое восхождение Солнца равно 90° (летнее солнцестояние). Осень в Северном полушарии и весна в Южном начинаются, когда прямое восхождение Солнца составляет 180° (осеннее равноденствие). Началом зимы в Северном полушарии и лета в Южном считается зимнее солнцестояние, когда прямое восхождение Солнца составляет 270°.

Различия в продолжительности времен года.

Из-за изменений скорости движения Земли по орбите в течение года, обусловленных эллиптичностью орбиты и законами движения, меняется и продолжительность времен года. Земля находится в перигелии (на ближайшей к Солнцу точке орбиты) примерно 2 января. В это время она движется быстрее, чем в середине года, и поэтому осень и зима короче остальных сезонов Северного полушария. Из приведенной ниже таблицы следует, что лето в Южном полушарии короче, чем в Северном, а зима длиннее.

ПРИЧИНЫ РАЗЛИЧИЙ ВРЕМЕН ГОДА

Географические причины.

Причины сезонных изменений состояния природы можно подразделить на прямые и косвенные. К первым относятся географические причины.

1. Сезонные изменения продолжительности светлого времени суток: летом дни длинные, а ночи короткие; зимой их соотношение меняется на обратное.

2. Сезонные изменения высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. Летом в умеренных широтах в полдень Солнце находится ближе к зениту, чем зимой, и, следовательно, одинаковое количество солнечной радиации летом распределяется на меньшей площади земной поверхности.

3. Сезонные изменения длины пути прохождения солнечных лучей в атмосфере влияют на степень их поглощения. Находящееся низко над горизонтом Солнце дает меньше тепла и света, чем Солнце, расположенное высоко, ближе к зениту, поскольку солнечные лучи в первом случае преодолевают более мощный слой атмосферы.

В низких широтах в любое время года бóльшую часть дня Солнце находится высоко над горизонтом. В умеренных широтах оно поднимается высоко над горизонтом только летом, а в остальное время года стоит низко. В полярных районах Солнце высоко никогда не поднимается. Несмотря на различные механизмы действия двух последних причин, их иногда объединяют и объясняют углом падения солнечных лучей.

Астрономические причины.

К косвенным существенным причинам смены времен года, имеющим астрономическую природу, относятся: шарообразная форма Земли, параллельность солнечных лучей, вращение Земли вокруг своей оси с периодом в одни сутки, движение Земли вокруг Солнца с периодом в один год, наклон земной оси к плоскости земной орбиты и постоянство наклона земной оси при движении Земли по орбите. Наклон земной оси в сочетании с движением Земли вокруг Солнца представляет собой основную астрономическую причину смены времен года. Земная ось отклоняется под углом 23°27ў от перпендикуляра к плоскости эклиптики, и, поскольку ее направление в пространстве практически постоянно, каждый из географических полюсов Земли часть года наклонен в сторону Солнца, а другую часть года – в противоположную от него сторону.

Последствия наклона земной оси.

Климатическая зональность.

Положение границ климатических зон зависит от наклона земной оси к плоскости эклиптики. Северный полярный круг проходит по широте 66°33ў с.ш., а Южный полярный круг – по широте 66°33ў ю.ш. Полярные круги отделяют, соответственно, северную и южную полярные зоны от умеренных зон Северного и Южного полушарий. Северный тропик (23°27ў с.ш.) и Южный тропик (23°27ў ю.ш.) являются границами между северной и южной умеренными зонами и внутритропической зоной. Таким образом, последняя охватывает по широте 46°54ў.

Часть года в полярных областях Солнце не заходит и движется по кругу почти параллельно горизонту (полярный день). В другое время года в тех же областях Солнце не восходит (полярная ночь). Продолжительность полярного дня и полярной ночи вблизи полюсов шесть месяцев, она сокращается по мере удаления от полюсов и приближения к Северному или Южному полярному кругу. На 78° северной и южной широты полярный день и полярная ночь продолжаются по четыре месяца, а на широтах Северного и Южного полярных кругов – по 24 часа.

В умеренных зонах Солнце никогда не достигает зенита и никогда не описывает полного круга на небосводе. В пределах этих зон, но ближе к тропикам Солнце в полдень приближается к зениту. Вблизи полярных кругов Солнце описывает на небосводе почти полный круг или даже видимый полный круг из-за влияния атмосферной рефракции и некоторой сплюснутости Земли у полюсов.

Изменение склонения Солнца в течение года

– еще одно важное следствие наклона земной оси. Оно проявляется в постепенном увеличении или уменьшении высоты полуденного стояния Солнца над горизонтом. В дни весеннего равноденствия Солнце проходит через точку пересечения небесного экватора и эклиптики. Для наблюдателя, находящегося на земном экваторе, небесный экватор располагается под прямым углом к горизонту и его плоскость пересекает точки, соответствующие востоку, солнечному зениту и западу. В дни весеннего равноденствия Солнце восходит на востоке и, следуя по эклиптике, проходит точно через зенит в полдень, а затем заходит на западе. В эти дни солнечные лучи перпендикулярны экватору и освещают Землю от Северного полюса до Южного, и на всей планете одинакова продолжительность дня и ночи.

После весеннего равноденствия Солнце покидает небесный экватор и сдвигается по эклиптике к северу от него, перемещаясь к востоку в своем видимом движении среди созвездий. Для наблюдателя на экваторе Солнце восходит несколько севернее точки востока. Затем Солнце пересекает небесный меридиан севернее точки зенита и заходит севернее западной точки горизонта. С каждым днем оно смещается дальше и дальше к северу вплоть до летнего солнцестояния, когда достигается максимальное отклонение в видимом смещении Солнца к северу – на 23°27ў (точка восхода наиболее смещена от восточной точки горизонта к северу, а точка захода Солнца находится на наибольшем удалении к северу от точки запада). В день летнего солнцестояния солнечные лучи падают отвесно на Северном тропике и максимально освещают всю полярную область, касаясь Северного полярного круга, даже на противоположной стороне земного шара. В то же самое время в Южном полушарии Солнцем освещены лишь территории к северу от Южного полярного круга, а собственно полярная область не получает солнечного света. Из-за наклона земной оси, а также в зависимости от положения Земли на орбите круг, ограничивающий освещенную Солнцем часть земной поверхности, или линия восходов и заходов, проходящая вокруг Земли, неодинаково охватывает разные широты. Поэтому продолжительность светового дня в Северном полушарии оказывается больше, чем темное время суток, и меньше – в Южном.

После летнего солнцестояния изменения протекают в обратном направлении. Отклонение Солнца к северу уменьшается, и, если наблюдать с экватора, видно, что оно пересекает небесный меридиан с каждым днем все ближе и ближе к зениту вплоть до осеннего равноденствия, когда создаются условия, аналогичные времени весеннего равноденствия. Возрастает отклонение Солнца к югу, оно восходит южнее точки востока, пересекает небесный меридиан южнее зенита и заходит южнее точки запада. Максимальное южное отклонение достигается во время зимнего солнцестояния, когда условия Южного полушария близки тем, которые складываются в Северном во время летнего солнцестояния. Теперь уже в Южном полушарии отмечается большая продолжительность дня и короткие ночи. После 22 декабря отклонение Солнца к югу начинает уменьшаться, условия в каждом пункте земной поверхности меняются на противоположные, сохраняющиеся вплоть до весеннего равноденствия. В любой точке, расположенной на экваторе, Солнце проходит через зенит дважды в год, поднимаясь над горизонтом на 90°. При этом предметы отбрасывают самые короткие тени.

В умеренных широтах Солнце перемещается так, что продолжительность дня и ночи неодинакова, за исключением дней равноденствий. Солнце в полдень достигает максимальной высоты над горизонтом в день летнего солнцестояния, т.е. в первый день астрономического лета в каждом полушарии. Минимальная полуденная высота Солнца над горизонтом отмечается в день зимнего солнцестояния (в первый день астрономической зимы). Когда Солнце наиболее высоко поднимается над горизонтом, каждый конкретный участок земной поверхности получает максимальное количество солнечной радиации на единицу площади. При этом поглощение солнечных лучей при прохождении через атмосферу минимально. Чем с бóльшим наклоном падают солнечные лучи, тем сильнее они поглощаются более мощным слоем газообразной атмосферы Земли и тем слабее освещают и нагревают предметы. На экваторе Солнце в полдень никогда не отклоняется от точки зенита более, чем на 23°27ў (если пренебречь рефракцией). В умеренных широтах полуденное отклонение Солнца от зенита – от 0° до 90°. На полюсах Солнце никогда не поднимается над горизонтом выше, чем на 23°27ў.

В целом сезонные температурные колебания обусловлены изменением количества солнечной радиации, поступающей на поверхность Земли (инсоляции). Величина инсоляции в данной точке зависит от угла падения солнечных лучей, прозрачности атмосферы, солнечной постоянной и расстояния до Солнца.

Запаздывание времен года.

Середина астрономического лета – день летнего солнцестояния в Северном полушарии – время, когда инсоляция максимальна. Однако «макушка» лета, а именно реальное количество тепла, накопленное на поверхности, запаздывает по сравнению с этой датой в различных регионах на разные сроки. В целом температура воздуха в Северном полушарии достигает максимума приблизительно 1 августа, а минимума – примерно 1 февраля, а в Южном – наоборот.

Запаздывание времен года происходит в основном из-за влияния атмосферы. После летнего солнцестояния сокращается количество тепла, ежесуточно поступающего от Солнца. Тем не менее каждый день в течение нескольких недель количество полученного тепла превышает количество тепла, отраженного земной поверхностью, так как воздух еще продолжает его удерживать и препятствует его быстрой потере. Значительное количество тепловой энергии накапливается в почвах, горных породах и водоемах. С начала августа потери тепла начинают превышать его поступление, что приводит к понижению среднесуточной температуры. Хотя серединой астрономической зимы является день зимнего солнцестояния, в течение нескольких недель после него суточные потери тепла превышают его поступление, так что температура понижается до тех пор, пока темпы прогревания Земли не превысят темпы ее охлаждения. Запаздывание времен года в пределах океанических акваторий больше, чем на материках, поскольку суша нагревается и остывает быстрее, чем вода. Существует также запаздывание в суточном ходе температур, и наиболее теплое время суток приходится не на полдень, а на время от 13 до 17 ч (в зависимости от региона).

Различия между полушариями.

Времена года в Южном полушарии прямо противоположны временам года в Северном полушарии. Лето в Южном полушарии начинается примерно 22 декабря. Однако существуют некоторые различия, обусловленные эксцентриситетом земной орбиты. Зимнее солнцестояние там происходит всего за несколько дней перед тем, как Земля достигнет перигелия. В это время Земля в целом получает от Солнца больше тепла, чем в афелии – максимально удаленной от Солнца точке орбиты. Казалось бы из этого должно следовать, что лето в Южном полушарии теплее, чем на соответствующих широтах Северного полушария, а зима – холоднее. Тем не менее в умеренных широтах часто наблюдается обратное соотношение. Разность количества тепла, получаемого Землей в перигелии и афелии, составляет 6%, однако благодаря огромной площади океанов в Южном полушарии климат меняется больше, чем в результате упомянутого выше эффекта.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

Внутритропическое пространство.

В низких широтах между Северным и Южным тропиками температуры всегда высоки и мало изменяются от месяца к месяцу. Годовая амплитуда температур (разность между температурами наиболее теплого и наиболее холодного месяцев) никогда не превышает 11° С, а вблизи экватора составляет менее 2° С. Сезонные различия обусловлены распределением атмосферных осадков. В таких районах, за исключением собственно приэкваториальной полосы, где сезонные изменения вообще отсутствуют, зиме соответствует сухой сезон, а лету – влажный.

Умеренные широты

характеризуются отчетливо выраженными сезонными изменениями температур. Холодное время года называется зимой, теплое – летом, а осень и весна являются переходными сезонами. В умеренных широтах отмечается большое разнообразие условий. В одних регионах летом очень жарко (от +32 до +38° С), в других – прохладно (в среднем +10° С). Зимы могут быть как весьма мягкими (+4° С), так и очень холодными (в среднем –23° С). Более того, поскольку на этих широтах сталкиваются контрастные арктические и субтропические воздушные массы, погода здесь очень неустойчива и быстро меняется как от суток к суткам, так и от года к году.

Полярные области.

По направлению к полюсам от Северного и Южного полярных кругов выделяют два типа климата: климат ледниковых покровов и климат тундры (последний только в Северном полушарии). Различия времен года в пределах ледниковых покровов заключаются в том, что летом наступает полярный день, зимой – полярная ночь, а весной и осенью происходит смена дня и ночи. Летних температур здесь достаточно лишь для того, чтобы обеспечить таяние поверхностного слоя снега. В тундровых районах средние температуры выше 0° С бывают в течение двух-четырех месяцев.
См. также МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ.

Источник