Высота солнца над горизонтом: изменение и измерение. Восход солнца в декабре
Жизнь на нашей планете зависит от количества солнечного света и тепла. Страшно представить даже на миг, что было бы, если бы на небе не было такой звезды, как Солнце. Каждая травинка, каждый листочек, каждый цветочек нуждается в тепле и свете, как люди в воздухе.
Угол падения лучей солнца равен высоте солнца над горизонтом
Количество солнечного света и тепла, которое поступает на земную поверхность, прямо пропорционально углу падения лучей. Солнечные лучи могут падать на Землю под углом от 0 до 90 градусов. Угол попадания лучей на землю разный, потому что наша планета имеет форму шара. Чем он больше, тем светлее и теплее.
Таким образом, если луч идёт под углом 0 градусов, он только скользит вдоль поверхности земли, не нагревая её. Такой угол падения бывает на Северном и Южном полюсах, за полярным кругом. Под прямым углом солнечные лучи падают на экватор и на поверхность между Южным и Северным Тропиком.
Если угол попадания солнечных лучей на землю прямой, это говорит о том, что солнце в зените.
Таким образом, угол падения лучей на поверхность земли и высота солнца над горизонтом равны между собой. Зависят они от географической широты. Чем ближе к нулевой широте, тем угол падения лучей ближе к 90 градусам, тем выше находится солнце над горизонтом, тем теплее и светлее.
Как солнце изменяет свою высоту над горизонтом
Высота солнца над горизонтом не является постоянной величиной. Напротив, она всегда изменяется. Причина этого кроется в непрерывном движении планеты Земля вокруг звезды Солнце, а также вращении планеты Земля вокруг собственной оси. В результате день сменяет ночь, а времена года друг друга.
Территория между тропиками получает больше всех тепла и света, здесь день и ночь практически равны друг другу по продолжительности, а солнце находится в зените 2 раза в год.
Поверхность за полярным кругом получает всех меньше тепла и света, здесь существуют такие понятия, как полярные день и ночь, которые длятся около полугода.
Дни осеннего и весеннего равноденствия
Выделены 4 основные астрологические даты, которые определяет высота солнца над горизонтом. 23 сентября и 21 марта – дни осеннего и весеннего равноденствия. Это означает, что высота солнца над горизонтом в сентябре и марте в эти дни 90 градусов.
Южное и Северное полушария освещаются солнцем одинаково, а долгота ночи равна долготе дня. Когда в Северном полушарии наступает астрологическая осень, то в Южном, наоборот, весна. То же самое можно сказать о зиме и лете. Если в Южном полушарии зима, то в Северном – лето.
Дни летнего и зимнего солнцестояния
22 июня и 22 декабря – дни летнего и зимнего солнцестояния. 22 декабря наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии, а зимнее солнце находится на самой низкой высоте над горизонтом за весь год.
Выше широты 66,5 градуса солнце находится под горизонтом и не восходит. Это явление, когда зимнее солнце не восходит на горизонт, называется полярной ночью. Самая короткая ночь бывает на широте 67 градусов и длится всего 2 суток, а самая длинная бывает на полюсах и длится 6 месяцев!
Декабрь является из всего года тем месяцем, когда в Северном полушарии самые длинные ночи. Люди в Центральной России просыпаются на работу в темноте и возвращаются тоже в темное время суток. Это тяжелый месяц для многих, так как нехватка солнечного света сказывается на физическом и моральном состоянии людей. По этой причине может даже развиться депрессия.
В Москве в 2016 г. восход солнца в декабре 1 числа будет в 08.33. При этом долгота дня составит 7 часов 29 минут. Заход солнца за горизонт будет очень рано, в 16.03. Ночь составит 16 часов 31 минуту. Таким образом, получается, что долгота ночи в 2 раза больше, чем долгота дня!
В этом году день зимнего солнцестояния – 21 декабря. Самый короткий день будет длиться ровно 7 часов. Затем 2 дня продержится такая же ситуация. И уже с 24 декабря день пойдёт на прибыль медленно, но верно.
В среднем в сутки будет прибавляться по одной минуте светлого времени. В конце месяца восход солнца в декабре будет ровно в 9 часов, что на 27 минут позже, чем 1-го декабря
22 июня – день летнего солнцестояния. Всё происходит с точностью до наоборот. За весь год именно в эту дату самый длинный день по продолжительности и самая короткая ночь. Это касаемо Северного полушария.
В Южном всё наоборот. С этим днём связаны интересные природные явления. За Полярным кругом наступает полярный день, солнце не заходит за горизонт на Северном полюсе 6 месяцев. В Санкт-Петербурге в июне начинаются загадочные белые ночи. Длятся они примерно с середины июня в течение двух-трёх недель.
Все эти 4 астрологические даты могут меняться на 1-2 дня, так как солнечный год не всегда совпадает с календарным годом. Также смещения происходят в високосные года.
Высота солнца над горизонтом и климатические условия
Солнце является одним из самых важных климатообразующих факторов. В зависимости от того, как изменялась высота солнца над горизонтом над конкретным участком земной поверхности, меняются климатические условия и времена года.
Например, на Крайнем Севере лучи солнца падают под очень маленьким углом и только лишь скользят вдоль поверхности земли, совсем не нагревая её. Под условием этого фактора климат здесь крайне суровый, присутствует вечная мерзлота, холодные зимы с леденящими ветрами и снегами.
Чем больше высота солнца над горизонтом, тем теплее климат. Например, на экваторе он необычайно жаркий, тропический. Сезонные колебания также в районе экватора практически не чувствуются, в этих районах вечное лето.
Измерение высоты солнца над горизонтом
Как говорится, всё гениальное – просто. Так и здесь. Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом элементарно прост. Он представляет собой горизонтальную поверхность с шестом посередине длиной 1 метр. В солнечный день в полдень шест отбрасывает самую короткую тень. С помощью этой кратчайшей тени и проводятся расчёт и измерения. Нужно замерить угол между концом тени и отрезком, соединяющим конец шеста с концом тени. Эта величина угла и будет являться углом нахождения солнца над горизонтом. Этот прибор называется гномоном.
Гномон – это древний астрологический инструмент. Существуют и другие приборы для измерения высоты солнца над горизонтом, такие как секстант, квадрант, астролябия.
Источник
22 декабря 2019 года — день зимнего солнцестояния
Поздние рассветы, короткие дни и долгие, почти бесконечные ночи — все это декабрь, последний и самый темный месяц года. В декабре продолжительность светового дня изменяется незначительно: первую половину месяца он продолжает укорачиваться (буквально на какие-то секунды каждые сутки), но к середине декабря почти останавливается. И вот, наконец, 21 или 22 числа наступает самый короткий день в году. Мы называем его днем зимнего солнцестояния.
На самом деле солнцестояние — это не день, а момент. Так, зимнее солнцестояние — это момент, когда Солнце, двигаясь на фоне созвездий, достигает самой южной точки своего пути относительно небесного полюса. Находится эта точка в созвездии Стрельца. Именно потому, что солнцестояние — это момент, его наступление можно указать с высокой точностью. Например, в 2019 году зимнее солнцестояние наступает 22 декабря в 4 часа 19 минут по всемирному времени или в 7 часов 19 минут по московскому.
В зимнее солнцестояние световой день имеет минимальную продолжительность, а Солнце в полдень находится ниже над горизонтом, чем в другие дни (за Полярным кругом оно вообще не поднимается). Фото: Cameron Nawalaniec
Момент зимнего солнцестояния отмечает наступление астрономической зимы в северном полушарии Земли. (В южном, наоборот, наступает лето!) Парадоксально, но во время зимы световой день увеличивается: солнце в это время поднимается от самой южной точки своей траектории до небесного экватора. Астрономическая зима закончится, когда наше дневное светило достигнет небесного экватора — наступит момент весеннего равноденствия. В момент равноденствия Солнце одинаково освещает оба полушария Земли, находясь напротив ее экватора, и потому продолжительность дня и ночи становятся равны между собой в любой точке нашей планеты.
А вот еще любопытный факт, связанный с временами года: хотя на севере России холодное время по факту может длится очень долго, с астрономической точки зрения зима — самый короткий сезон. В самом деле: зима длится от зимнего солнцестояния до весеннего равноденствия, которое наступает 20 или 21 марта. Всего получается 89 дней, меньше трех полных месяцев!
А какой сезон самый длинный?
Вот продолжительность сезонов в этом году:
- Зима (от декабрьского солнцестояния до равноденствия в марте): 88,99 сут.
- Весна (от весеннего равноденствия в марте до июньского солнцестояния): 92,76 сут.
- Лето (от июньского солнцестояния до сентябрьского равноденствия): 93,65 сут.
- Осень (от сентябрьского равноденствия до декабрьского солнцестояния): 89,84 сут.
Как видим, лето является самым продолжительным сезоном года — оно почти на 5 суток длиннее зимы!
Почему зима столь коротка?
Очевидно, потому что Солнце движется по небу неравномерно — зимой быстрее, а летом медленнее. Почему так? Вспомним, что движение Солнца на фоне звезд — явление кажущееся; это всего-навсего отражение движения Земли по орбите вокруг Солнца.
Орбита Земли похожа на круг. Но все же это не круг, а эллипс. Следовательно, в какие-то моменты времени наша планета находится ближе к звезде, а в другие — дальше. Как ни странно, именно сейчас Земля находится ближе к Солнцу, чем в любое другое время в году! (Точку перигелия мы пройдем 4 января.) А раз планета находится ближе к Солнцу, значит движется по орбите быстрее, чем летом (Солнце притягивает сильнее).
Продолжительность астрономических времен года зависит от моментов пересечения Землей особых точек своей орбиты. Расстояние от осеннего равноденствия до весеннего короче, чем от весеннего до осеннего. Кроме того, в это время планета движется быстрее, так как находится ближе к Солнцу. Рисунок: promenade.imcce.fr / Е. Золотавкин
Но это только один момент. Второй заключается в том, что расстояние, которое нужно пройти Земле от осеннего равноденствия до весеннего само по себе короче! И опять-таки потому, что орбита нашей планеты не круг, а эллипс!
Длительность времен года медленно изменяется с течением времени. На этом рисунке красной линией отмечена длина лета в северном полушарии Земли, зеленой — длина весны, коричневой — продолжительность осени, а синей — зимы. По оси Х отложены столетия, по оси Y — время в сутках. Источник: Университет Торонто
Продолжительность сезонов может немного варьироваться. В настоящее время длительность лета и осени увеличивается, а длительность зимы и весны — уменьшается. Как результат, около 3500 года зима станет короче почти на 7 часов: она продлится 88,71 суток против теперешних 88,99.
Эти вариации связаны с тонкими и сложными моментами движения небесных тел: как с прецессией точки перигелия орбиты Земли вокруг Солнца, так и с поведением самого Солнца, которое покачивается вокруг общего центра масс Солнечной системы.
Возможно, для нас, северных жителей, это слабое утешение — знать, что зима на 5 суток короче лета, ведь на температуре это особо не сказывается. Зато приятно осознавать, что «длинных» дней у нас больше, чем «длинных» ночей и темное время года в целом короче!
Источник
Новости
Залы планетария: 10:00 — 21:00
«Ретро-кафе»: 10:00 — 20:00
Выходной день: вторник
Музей Лунариум временно закрыт.
Ознакомьтесь с правилами посещения.
+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1
22 декабря – день зимнего солнцестояния!
Поздравляем с началом астрономической зимы!
22 декабря 2018 года в 01:23 по московскому времени произойдет зимнее солнцестояние. Солнце, двигаясь по эклиптике, в этот момент достигнет самого удалённого положения от небесного экватора в сторону южного полюса мира.
В северном полушарии планеты наступит астрономическая зима, а в южном полушарии – лето. При этом в северном полушарии наблюдается самый короткий световой день и самая длинная ночь.
На широте Москвы в день зимнего солнцестояния 22 декабря 2018 года высота Солнца над горизонтом в полдень составит 11 градусов. Солнце будет находиться в созвездии Стрельца. В течение нескольких дней до и после момента солнцестояния Солнце будет «держать эту высоту», словно остановится ненадолго, поэтому и называют эти дни стояниями Солнца. В день зимнего солнцестояния, в полдень, можно наблюдать самое низкое положение Солнца над горизонтом в северном полушарии Земли.
В день зимнего солнцестояния Солнце восходит на юго-востоке, а заходит на юго-западе, описывая самую короткую дугу на небосводе. В Москве, в день зимнего солнцестояния Солнце взойдет над горизонтом в 8:57 и зайдет в 15:58, продолжительность светового дня составит 7 часов 00 минут. Для сравнения, в день летнего солнцестояния, 22 июня, световой день в Москве длится 17 часов 34 минуты.
За полярным кругом
В эти декабрьские дни за полярным кругом (66,5 градусов северной широты) наступает полярная ночь. Полярная ночь не обязательно означает полную темноту в течение всех 24-х часов. Главная ее особенность в том, что Солнце не поднимается над горизонтом. Например, полярная ночь на широте Мурманска длится 40 дней — со 2 декабря по 10 января. Ее пик, приходится на 21-22 декабря. На Северном полюсе Земли не видно не только Солнца, но и нет сумерек, и местонахождение светила можно узнать лишь по созвездиям. Совершенно другая картина в районе Южного полюса Земли – в Антарктиде в это время день длится круглые сутки.
Зимнее солнцестояние в традиции и культуре народов
На протяжении тысячелетий этот день имел огромное значение для всех народов нашей планеты, которые жили в гармонии с природными циклами и организовывали свою жизнь в соответствии с ними. Большинство храмовых сооружений ориентированы именно на восход или заход Солнца в день зимнего солнцестояния. С самых давних времен люди почитали Солнце, понимая, что от его света и тепла зависит их жизнь на земле. Для них день зимнего солнцестояния олицетворял победу света над тьмой. Отныне день будет расти, а ночь сокращаться. В эти дни говорили: «В самой глубокой тьме рождается свет». Большинство народов расценивали зимнее солнцестояние как возрождение, устраивая праздники, фестивали, и другие торжества. День зимнего солнцестояния называли Днем Непобедимого Солнца, днем рождения или возрождения Солнца, потому что с этого дня Солнце начинает свое движение в сторону Весны, к возрождению природы и всего живого на Земле. На Руси с днем зимнего солнцестояния был связан особый обряд. К царю на поклон шел звонарный староста Кремля, который отвечал за бой курантов. Он возвещал, что отныне Солнце повернуло на лето: день прибавляется, а ночь убывает. Как говорит народная пословица: «Солнце – на лето, зима — на мороз». В эти морозные дни наши предки делали друг другу подарки, шли колядовать, прыгали через костер, водили хороводы, соревновались в силе. По тому, каким был день зимнего солнцестояния, определяли, каким будет урожай в следующем году. Если на деревьях есть иней, значит, будет богатый урожай.
Поздравляем вас с наступлением астрономической зимы, с днем зимнего солнцестояния, с днем возрождения Солнца.
Источник