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
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
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