Самая высшая точка солнца

Когда положение Солнца на небе самое высокое, или В погоне за летом по земному шару

Люди издревле почитали солнце. Есть много легенд о божестве, которое утром выезжает с востока огненной колеснице, а на закате скрывается за горизонтом. Больше всего древний человек боялся, что светило не взойдет однажды. С осторожностью относились наши предки и к полудню, когда положение солнца на небе самое высокое. В этот момент следовало отдыхать и не попадаться на глаза оживающей нечисти.

Современный человек знает, что Солнце является звездою, вокруг которой вращается наша планета. Полдень перестал быть таинственной точкой межвременья. Тем не менее, многие не подозревают, что в зависимости от нахождения в том или ином месте земного шара меняется и дата самого высокого положения Солнца на небе. Когда светило достигает кульминации своего шествия в разных уголках мира? Давайте вместе разбираться с этим вопросом.

Отправляемся на полюс

Чтобы понять, какое положение Солнца на небе самое высокое, нужно знать географическую широту определенной местности. Северный и Южный полюса находятся на оси мира. Их широта — 90 градусов, горизонт совпадает с экватором.

Именно поэтому на Северном полюсе Солнце восходит незадолго до 21 марта и описывает по небу круги, постепенно поднимаясь все выше и выше. Это называется полярным днем. Своей кульминационной точки Солнце достигает 22 июня, после чего начинается снижение, и после 23 сентября светило опускается под линию горизонта. Наступает полярная ночь.

Солнце в это время появляется на Южном полюсе, чтобы достигнуть наивысшего положения 22 декабря и скрыться после весеннего равноденствия.

Перемещаемся на экватор

Эта точка мира расположена на нулевой широте. Горизонт совпадает с осью мира. Солнце здесь движется перпендикулярно ему, поэтому день и ночь равны в течение года. Смена сезонов тоже своеобразна. Когда положение Солнце на небе самое высокое, наступает период жары и засухи. Это случается дважды в год с кульминациями 21 марта, а затем 23 сентября.

В дни солнцестояния светило опускается низко от зенита к северу или югу соответственно. Так как поверхность меньше прогревается, начинаются сезоны дождей.

Путешествуем по южному и северному полушариям

В остальных точках Земли Солнце движется по небу наклонно по отношению к горизонту. 22 июня оно дальше всего отклоняется от небесного экватора в сторону севера. Именно сюда попадает больше всего его лучей и тепла. Когда положение Солнца на небе самое высокое в северном полушарии, в южном все наоборот.

22 декабря светило максимально отклоняется к югу. В Северном полушарии в это время оно поднимается низко над горизонтом. Наступает зима.

Из этого можно сделать вывод: высота Солнца над горизонтом, а также климат местности во многом зависят от географического положения. Благодаря этому из зимы можно легко окунуться в лето. Требуется всего лишь приобрести билет на самолет и отправиться в другое полушарие.

Источник

Полдень — время, когда положение солнца на небе самое высокое

Наблюдая в течение суток движение солнца по небосводу, человек с древних времен пытался найти этому объяснение. Зависимость от светила в определении времени, в организации хозяйственной и повседневной жизни порождала отношение к нему как к божеству.

Полдень

То, что не Солнце обращается вокруг Земли, а наоборот, стало окончательно понятно лишь к середине XVI века. Причем один из людей, высказавших эту идею (Коперник), так был уверен, что она противоречит очевидному — тому, что можно наблюдать ежедневно, что предварил свою публикацию о гелиоцентрической системе словами о её очевидной абсурдности.

Теперь и школьник знает, что на самом деле движение солнечного диска по небосводу – результат вращения Земли вокруг своей оси, что один полный оборот наша планета совершает за сутки, что положение солнца над горизонтом в конкретный момент времени зависит не только от угла поворота к светилу. На него влияет положение, занимаемое Землей в ходе годичного обращения её вокруг Солнца. Зимой в северном полушарии наше светило поднимается в полдень ниже, чем летом.

Зенит

Для того чтобы точно определить, когда положение солнца на небе самое высокое, важно понимать, как измеряется это положение. Если наивысшая точка прохождения центра солнечного диска в полдень располагается точно над головой (тогда шест, воткнутый в землю строго вертикально, отбрасывает нулевую тень), значит, наблюдатель находится на экваторе.

В Северном полушарии точка зенита – наибольшего угла склонения светила относительно горизонта в течение суток, или положение солнца в полдень, – смещается к северу, в Южном полушарии она в течение года смещается книзу в южном направлении. Основная причина годичного изменения высоты солнца над горизонтом в полдень – наклон оси вращения земного шара к плоскости орбиты. Он постоянен и равен 23,5°.

Зима и лето

Этим наклоном объясняется и смена времен года на нашей планете. Точками отсчета в наступлении астрономических зимы или лета являются точки солнцестояния. В Северном полушарии день летнего солнцестояния – 21 и 22 июня. Именно в этот день солнце выше всего находится на небе. Угол падения солнечных лучей на поверхность планеты таков, что она нагревается лучше всего. Постепенно прогреваются большие массы воды и земли и повышается температура воздуха. Северное полушарие в это время обращено к солнцу.

Зимой, 21 и 22 декабря, к северу от экватора в полдень, когда положение солнца на небе самое высокое, оно поднимается над горизонтом на минимальную высоту, если брать изменение этого показателя в течение года. Наш район земной поверхности при этом развернут в сторону от главной звезды Солнечной системы, получая наименьшее количество благотворного тепла. В Южном полушарии всё происходит с точностью до наоборот.

Истинное (астрономическое) время

Появление таких единиц времени, как год, месяц и день связано с астрономическими наблюдениями и находится в прямой зависимости от взаимодействия между собой единственной обитаемой планеты и центральной звезды. Деление на часы, минуты и секунды носит произвольный характер. Главный фактор для появления именно таких цифр — шестидесятеричная система счисления, которая была традиционной для Древнего Вавилона — именно оттуда родом современные единицы измерения времени.

Период, которой проходит между моментами, когда положение солнца на небе самое высокое — то, что называется сутками – непостоянен в течение года. Колебание этой разницы достигает 30 минут и объясняется эллиптической формой орбиты, по которой Земля движется вокруг светила. Если бы в практике использовалось истинное время, пришлось бы создавать часы с неравномерным ходом. Технически сейчас это возможно, но именно в наше время, когда требуется высокая точность синхронизации событий, происходящих в разных районах планеты, такая система представляется особенно непрактичной.

Среднее время

Для того чтобы нивелировать годичную разницу в длительности астрономических суток, астрономами введено так называемое «среднее Солнце». Это чисто теоретическое понятие обозначает точку, определяющую положение нашего светила на небосводе, движение которой в течении 365 суток равномерно. Два раза в год её положение совпадает с центром настоящего Солнца. Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствия.

Введение «среднего Солнца» привело к использованию более удобного в практике среднего времени, иначе называемого гражданским. Значит, в день, отличный от дней равноденствия, двенадцатый удар часов в полдень вовсе не означает время суток, когда положение солнца самое высокое. Чтобы вычислить подобный момент с точностью до долей секунды, используют «уравнение времени», в котором заложены данные, вытекающие из географических координат конкретного места.

Источник

Самая высшая точка солнца

Солнце – источник жизни. Так говорится практически во всех научных трудах, посвященных природе, и публикациях на различные физико-географические темы. На самом деле, конечно, источник жизни еще не найден, а Солнце – это просто раскаленный шар, звезда, испускающая в мировое пространство электромагнитные волны различной длины. Солнце и не подозревает о том, какую пользу оно приносит биосфере и Земле в целом. Поэтому наша звезда — это не источник жизни, а главное средство для её поддержания. А точнее — одно из самых главных.

Солнечные лучи несут к поверхности Земли тепло и свет. Сама по себе солнечная радиация не имеет температуры, однако, соприкоснувшись с земным веществом, она «чудесным» образом превращается в привычное для нас тепло.

Нет такого места на открытой (дневной) поверхности Земли, куда бы ни разу не проникали солнечные лучи. Повсюду во всех местах — отправимся ли мы на юг или на север — нас будет сопровождать солнечный свет. Однако, находясь в северных широтах, мы сразу заметим, что солнце хоть и светит чрезвычайно ярко, но совершенно не греет; а на черноморских или средиземноморских курортах долгое нахождение под солнцем без головного убора чревато неприятностями — можно получить солнечный удар. Отсюда возникает вопрос: если солнечный свет есть везде, то почему же одни части Земли избалованы солнечным теплом, а другие — обделены им, а то и вовсе лишены.

Всё дело в том, что Земля имеет шарообразную форму. Из-за этого электромагнитная солнечная радиация вынуждена падать на земную поверхность под разным углом – от 0 до 90 градусов. Угол падения 0 ° подразумевает то, что лучи Солнца слегка соприкасаются с поверхностью, идут по касательной, скользят по поверхности, естественно, не принося ей никакого тепла. Такое наблюдается между полярными кругами и полюсами. Максимум тепла поверхность получает тогда, когда лучи падают на неё отвесно – под углом 90 градусов. При этом говорят, что солнце находится в зените. В таком положении оно бывает только в пространстве, лежащем между двумя ключевыми параллелями — Северным тропиком и Южным тропиком.

Отсюда следует вывод: чем больше угол падения лучей Солнца, тем больше нагревается земная поверхность. Этим и объясняется разница между климатом севера и юга.

Угол падения солнечных лучей равен высоте солнца над линией горизонта. Например, если солнце в тропиках в какой-либо день поднялось на высоту 90 градусов над горизонтом, то угол падения солнечных лучей на земную поверхность там тоже составляет 90 градусов. Высота же солнца над горизонтом зависит от географической широты местности.

Широта, на которой находится местность, определяет изменение высоты солнца над горизонтом в течение года. Изменение высоты солнечного диска в течение года называется годовым диапазоном высоты солнца. В каждой местности наблюдаются свои крайние значения годового диапазона.

На полюсах, например, высота солнца в течение года меняется от -23,5 градусов (зимнее солнцестояние) до 23,5 градусов (летнее солнцестояние). «Минус» означает то, что солнце опускается ниже горизонта, т.е. наступает полярная ночь (в дни весеннего и осеннего равноденствия солнце в этих регионах едва проглядывает из-за горизонта, то есть находится на высоте 0 градусов). В Северном полушарии на широте 45 градусов годовой диапазон составляет от 21,5 ° (зимнее солнцестояние) до 68 ,5 ° (летнее солнцестояние). На широте 0 градусов (на экваторе) годовой диапазон высоты солнца меняется от 66,5 (минимум) до 90 градусов (максимум).

Именно крайние значения диапазона высоты солнца определяют тип климата местности, степень его сезонной контрастности, долготу дня и пр. Циркуляция атмосферы и подстилающая поверхность – важнейшие факторы, но крайние значения диапазона высоты солнечного диска являются первичным, решающим климатообразующим фактором, который определяют годовую интенсивность инсоляции местности, а именно — какое количество суммарной солнечной радиации получает поверхность за год. Чем ближе крайние значения диапазона высоты солнца подходят к 90 ° , тем теплее климат и тем меньше разница между зимой и летом (сезонный контраст всё более и более сглаживается).

Самой высшей точки на небосводе солнечный диск достигает в полдень. В северном или южном направлении с каждым градусом широты уменьшается или увеличивается и градус полуденной высоты солнца над горизонтом. Например, если на широте 0 ° высота полуденного солнца составляет 90 градусов, то на широте 1 ° в северном или южном полушарии в этот же момент времени солнце находится на высоте 89 градусов над горизонтом. На широте 2 ° солнце достигнет высоты 88 градусов и т.д. Таким образом, зная положение солнца в какой-либо точке Земли, можно определить на какой высоте находится солнце в другой точке Земли в это же время. И для этого необходимо всего лишь знать широты этих точек.

Изменение высоты солнца (угла падения лучей) с широтой – главная причина зональности климата, почвенно-растительного покрова и ландшафтов в целом. Зональность – главнейшая географическая закономерность, она – альфа и омега географической науки.

ПОЛУДЕННАЯ ВЫСОТА СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ ДЛЯ ВСЕХ ШИРОТ СЕВЕРНОГО И ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ (в градусах)

ВР — весеннее равноденствие

ЛС — летнее солнцестояние

ОР — осеннее равноденствие

ЗС — зимнее солнцестояние

широта ВР ЛС ОР ЗС

Источник

Видимое годовое движение солнца на небесной сфере

Истинное движение Земли — Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере — Небесный экватор и плоскость эклиптики — Экваториальные координаты Солнца в течение года

Истинное движение Земли

Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли. Земля является одной из планет солнечной системы. Она непрерывно вращается вокруг своей оси.

Период вращения ее равен одним суткам, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что все небесные светила обращаются вокруг Земли с востока на запад с тем же периодом.

Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты

Но Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается также вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за один год. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Положение оси в пространстве при движении Земли вокруг Солнца все время остается почти неизменным. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, в результате чего на Земле происходит смена времен года.

При наблюдении неба можно заметить, что звезды на протяжении многих лет неизменно сохраняют свое вза­имное расположение.

Звезды “неподвижны” лишь потому, что находятся очень далеко от нас. Расстояние до них так велико, что с любой точки земной орбиты они видны одинаково.

А вот тела же солнечной системы — Солнце, Луна и планеты, которые нахо­дятся сравнительно недалеко от Земли, и смену их положений мы можем легко заметить. Таким образом, Солнце наравне со всеми светила­ми участвует в суточном движении и одновременно имеет собст­венное видимое движение (оно называется годовым движением), обусловленное движением Земли вокруг Солнца.

Представьте себе картину — Луна взяла и исчезла с орбиты Земли. Чем нам может грозить такой поворот событий? Подробнее об этом

Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере

Наиболее просто годовое движение Солнца можно объяснить по рисунку приведенному ниже. Из этого ри­сунка видно, что в зависимости от положения Земли на орбите наблюдатель с Земли будет видеть Солнце на фоне разных со­звездий. Ему будет казаться, что оно все время перемещается по небесной сфере. Это движение является отражением обращения Земли вокруг Солнца. За год Солнце сделает полный оборот.

Что представляет собой эклиптика

Большой круг на небесной сфере, по которому происходит ви­димое годовое движение Солнца, называется эклиптикой. Эклиптика — слово греческое и в переводе означает затмение. Этот круг назвали так потому, что затмения Солнца и Луны про­исходят только тогда, когда оба светила находятся на этом круге.

Следует отметить, что плоскость эклиптики совпадает с плос­костью орбиты Земли.

Видимое годовое движение Солнца по эк­липтике происходит в том же направлении, в котором Земля движется по орбите вокруг Солнца, т. е. оно перемещается к востоку. В течение года Солнце последовательно проходит по эк­липтике 12 созвездий, которые образуют пояс Зодиака и называются зодиакальными.

Пояс Зодиака образуют следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Ко­зерог и Водолей. Вследствие того, что плоскость земного экватора наклоне­на к плоскости орбиты Земли на 23°27 ‘ , плоскость небесного эк­ватора также наклонена к плоскости эклиптики на угол е=23°27′.

Наклон эклиптики к экватору не сохраняется постоян­ным (вследствие воздействия на Землю сил притяжения Солнца и Луны), поэтому в 1896 г. при утверждении астрономических постоянных ре­шено было наклон эклиптики к экватору считать усредненно равным 23°27’8″,26.

Небесный экватор и плоскость эклиптики

Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего и осеннего равноденствий. Точку весеннего равноденствия принято обозначать знаком созвездия Овен Т, а точку осеннего равноденствия — знаком созвездия Весов —. Солнце в этих точках соответственно бывает 21 марта и 23 сентября. В эти дни на Земле день равен ночи, Солнце точно восходит в точке восто­ка и заходит в точке запада.

Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения экватора и плоскости эклиптики

Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствий на 90°, называются точками солнцестояний. Точка Е на эклип­тике, в которой Солнце занимает самое высокое положение отно­сительно небесного экватора, называется точкой летнего солнцестояния, а точка Е’, в которой оно занимает самое низкое поло­жение, называется точкой зимнего солнцестояния.

В точке летне­го солнцестояния Солнце бывает 22 июня, а в точке зимнего солнцестояния — 22 декабря. В течение нескольких дней, близ­ких к датам солнцестояний, полуденная высота Солнца остается почти неизменной, в связи с чем эти точки и получили такое на­звание. Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния день в Северном полушарии самый длинный, а ночь самая корот­кая, а когда оно находится в точке зимнего солнцестояния — на­оборот.

В день летнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца максимально удалены к северу от точек востока и запада на го­ризонте, а в день зимнего солнцестояния они имеют наибольшее удаление к югу.

Движение Солнца по эклиптике приводит к непрерывному из­менению его экваториальных координат, ежедневному изменению полуденной высоты и перемещению по горизонту точек восхода и захода.

Известно, что склонение Солнца отсчитывается от плоскости небесного экватора, а прямое восхождение — от точки весеннего равноденствия. Поэтому когда Солнце находится в точке весен­него равноденствия, его склонение и прямое восхождение равны нулю. В течение года склонение Солнца в настоящий период из­меняется от +23°26′ до —23°26′, переходя два раза в год через нуль, а прямое восхождение от 0 до 360°.

Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов? Давайте разберемся! Подробнее об этом

Экваториальные координаты Солнца в течение года

Экваториальные координаты Солнца в течение года изменя­ются неравномерно. Происходит это вследствие неравномерности движения Солнца по эклиптике и движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору. Половину своего видимого годо­вого пути Солнце проходит за 186 суток с 21 марта по 23 сентяб­ря, а вторую половину за 179 суток с 23 сентября по 21 марта.

Неравномерность движения Сол­нца по эклиптике связана с тем, что Земля на протяжении всего периода обращения вокруг Солнца движется по орбите не с оди­наковой скоростью. Солнце находится в одном из фокусов эллип­тической орбиты Земли.

движение Земли по орбите

Из второго закона Кеплера известно, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Согласно этому закону Земля, находясь ближе всего к Солнцу, т. е. в перигелии, движется быстрее, а находясь дальше всего от Солнца, т. е. в афелии — медленнее.

Ближе к Солнцу Земля бывает зимой, а летом — дальше. Поэтому в зим­ние дни она движется по орбите быстрее, чем в летние. Вследст­вие этого суточное изменение прямого восхождения Солнца в день зимнего солнцестояния равно 1°07′, тогда как в день летнего солнцестояния оно равно только 1°02′.

Различие скоростей движения Земли в каждой точке орбиты вызывает неравномерность изменения не только прямого восхож­дения, но и склонения Солнца. Однако за счет наклона эк­липтики к экватору его изменение имеет другой характер. Наиболее быстро склонение Солнца изменяется вблизи точек равноденствия, а у точек солнцестояния оно почти не из­меняется.

Знание характера изменения экваториальных координат Солн­ца позволяет производить приближенный расчет прямого восхож­дения и склонения Солнца.

Для выполнения такого расчета бе­рут ближайшую дату с известными экваториальными координа­тами Солнца. Затем учитывают, что прямое восхождение Солнца за сутки изменяется в среднем на 1°, а склонение Солнца в тече­ние месяца до и после прохождения точек равноденствия изме­няется на 0,4° в сутки; в течение месяца перед солнцестояниями и после них — на 0,1° в сутки, а в течение промежуточных меся­цев между указанными — на 0,3°.

Источник