Солнце сплющивается у горизонта
Искажения диска Солнца при восходе и заходе
За счет рефракции солнечных лучей при восходе и заходе возникает еще несколько оптических явлений. Прежде всего при восходе и заходе искажается форма солнечного диска. Круглый обычно диск Солнца при приближении к горизонту сплющивается в вертикальном направлении, принимая форму яйца с горизонтальной длинной осью (рис. 10.2). По образному выражению Э. Л. Подольской, «. диск его смешно приплюснут. Как будто на щеках два флюса». Объясняется сплющивание Солнца тем, что нижний его край, касаясь горизонта, испытывает более сильную рефракцию, чем верхний, который находится на высоте 32′ над горизонтом, поскольку угловой диаметр Солнца 32′. При нормальном состоянии атмосферы нижний край приподнимается за счет рефракции на 35′, а верхний только на 28′. В результате солнечный диск оказывается сплющенным на 7′. При более низких температурах у поверхности Земли, например в условиях зимних антициклонов в Сибири или в полярных районах земного шара, угол рефракции увеличивается и сплющивание солнечного диска может быть более сильным. В связи с этим сложилась народная примета: Солнце с «ушами» — к морозу. Действительно, сильное сплющивание диска наблюдается при установлении сильных морозов. Лунный диск также сплющивается аналогично солнечному.
Рис. 10.2. Сплющивание диска Солнца и Луны у горизонта
Если плотность воздуха уменьшается с высотой неравномерно, искажения формы солнечного диска могут быть самыми разнообразными, например и такими, какие изображены на рис. 10.3. Формы солнечного диска, показанные на рис. 10.3 а, наблюдаются при небольшой по высоте, но очень сильной приземной инверсии температуры; а показанные на рис. 10.3 б — при инверсии температуры на некоторой высоте над земной поверхностью.
Рис. 10.3. Искажение диска Солнца при заходе
Рефракция может настолько исказить диск Солнца перед его заходом или сразу после восхода, что он по форме скорее напоминает греческую букву Ω, чем круг. Таким, например, его видели в августе 1983 г. в Нидерландах.
Источник
«Иллюзия Луны»
Нам кажется, что Солнце или Луна на закате (или на восходе) выглядят больше, когда они высоко в небе. Именно кажется, я не случайно выделил это слово. Все происходит у нас в мозгу, на сетчатке глаза их диаметр в любом случае остается одинаковым. Есть несколько объяснений этого эффекта и, кстати, к единому мнению, почему так происходит, ученые еще не пришли.
А то, что происходит в мозгу, иллюстрирует этот рисунок
Наш мозг считая, что это изображение обладает глубиной, принимает все объекты за размещенные в пространстве. Верхний отрезок воспринимается как расположенный дальше, чем нижний. А при условии, что оба отрезка оставляют равный след на сетчатке глаза, но один из них дальше, мозг посылает сознанию сигнал, что верхний отрезок больше.
Тот же эффект мы видим и на этом рисунке
А теперь вернемся к Солнцу и Луне.
Интуитивно наш мозг видит небо в виде приплюснутого купола, полагая, что объекты, расположенные ближе к горизонту находятся значительно дальше, чем объекты, которые находятся над головой. Облака в небе — хороший пример этого эффекта. Облака у горизонта, находятся дальше и кажутся меньше, чем облака, которые находятся над наблюдателем. И мозг считает, что Луна у горизонта, по аналогии с облаками, должна быть меньше. А так как в действительности ее размер не меняется, то мозг сам увеличивает ее. И нам кажется, что Луна больше. Кроме того, мозг сравнивает Луну с предметами, находящимися у горизонта, например, с уменьшившимися в размерах деревьями. С Солнцем наш мозг поступает так же.
То, что увеличение размера Луны это только иллюзия, подтверждают и нехитрые опыты.
Сделайте бумажную трубку и посмотрите через нее на низко стоящую Луну. Неожиданно обнаружится, что Луна уменьшилась до обычных размеров, потому что мы не видим теперь других предметов у горизонта и их перспективного уменьшения. Уберите трубку, и Луна снова становится большой!
Еще можно сделать две фотографии Луны: когда она находятся высоко в небе и когда у горизонта. Размер диска на фотографиях будет одинаковым (естественно, что фото нужно делать при одинаковом фокусном расстоянии объектива).
Изменение размера — это всего лишь иллюзия, оптический обман, порождаемый «обработкой» изображения нашим мозгом!
Иногда на восходе или на закате можно наблюдать приплюснутость, а порою и совсем странные искажения солнечного или лунного диска. Чаще всего такие искажения наблюдаются у Солнца на закате в тихие безоблачные дни. Всему виной рефракция — преломление лучей в атмосфере Земли.
Луч света, идущий, например, от звезды (точка 1), искривляется в атмосфере и мы видим звезду выше её истинного положения, в точке 2.
Это значит, что благодаря рефракции мы видим звезду, уже зашедшую за горизонт. Чем выше над горизонтом находится звезда, тем меньшую толщу атмосферы приходится преодолевать лучу, и тем меньшие возникают преломления.
С Солнцем немного сложнее. По аналогии с приведенной выше картинкой, при заходе Солнца, когда оно уже опустилось за горизонт, мы продолжаем его видеть — рефракция приподнимает диск. А на восходе Солнце еще находится под горизонтом, а мы, благодаря рефракции, его уже видим. Т.е. день для нас наступает раньше, а заканчивается позже. Но Солнце, в отличие от звезды, имеет видимые размеры. И лучи, идущие от его нижнего края, преломляются сильнее, чем те, которые идут от верхнего. Это происходит потому, что нижним лучам приходится преодолевать большую толщу атмосферы Земли. И, соответственно, преломляются они по разному, нижний край приподнимается немного сильнее верхнего — диск оказывается сплюснутым.
Источник
Почему Солнце и Луна выглядят больше возле горизонта?
Вновь отвечаем на вопрос подписчика:
Объясните почему размер солнца на закате всегда больше в 2-3 раза чем в полдень ведь расстояние до солнца одинаково.
Многие замечали, что Солнце и Луна выглядят значительно большими, когда находятся низко над горизонтом и меньшими когда они высоко в небе. Однако, это не более чем иллюзия, обман зрения.
Существует распространённое заблуждение, что причиной является атмосферная рефракция — свет от Луны и Солнца находящихся над горизонтом проходят через более толстый слой атмосферы, чем при нахождении в Зените. И этот слой как бы выступает в роли линзы, но легко убедиться в том, что это не так. Если вы воспользуетесь теодолитом (прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов), то легко подтвердите, что угловой размер Луны и Солнца не меняется в зависимости от их положения на небе.
Другим простым способом убедиться в том, что Луна и Солнце имеют одинаковый размер независимо от их положения на небосводе является фотография. Достаточно сделать серию снимков Луны/Солнца в разные моменты движения этих небесных тел по небу и сравнить их размеры на получившихся снимках. Если параметры съемки будут одинаковы на всём протяжении съемки, то и размеры Солнца/Луны на снимках окажутся одинаковыми.
В случае с Луной так и вообще Луна возле горизонта имеет чуть меньший (на 1.5%) угловой размер, чем в зените. Связано это с тем, что находясь у горизонта Луна находится немного дальше от наблюдателя (на величину радиуса Земли) чем в зените.
И хотя угловой размер Луны действительно меняется вследствие эллиптичности её орбиты эти изменения в течение дня практически незаметны и не могут влиять на возникновение иллюзии.
Данная иллюзия получила название иллюзии Луны . На данный момент среди учёных нет единого мнения о механизме её возникновения, за исключением того, что причины эти очевидно психологические.
Считается, что когда объект высоко в небе, у мозга нет привычных ориентиров, с которыми можно сравнивать размер, а когда объект находится возле самого горизонта, то рядом с ним мы видим множество объектов, чей размер нам известен, в связи с чем Солнце и Луна кажутся больше.
Другое похожее объяснение, оно оперирует тем, что мозг по-разному оценивает расстояние до объекта, находящегося высоко в небе и у самого горизонта, объекты у горизонта воспринимаются более удалёнными и мозг интерпретирует их как большие по размеру.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Движется ли Солнце «задом наперед» в Южном полушарии?
Со школьных уроков географии и из походов на природу мы все знаем, что Солнце по небу движется с востока на запада (по часовой стрелке) и в полдень указывает на юг. Эти истины звучат уже почти как прописные. Особо опытные даже могут время определять по положению Солнца.
Но мозг жителей Северного полушария можно быстро ввести в ступор простым вопросом. А в какую сторону движется Солнце в Южном полушарии? Ведь антиподы смотрят на небо вверх тормашками. Вдруг у них и все небесные светила ходят в обратном направлении — с запада на восток? Разберемся.
С востока на запад или с запада на восток?
Повращайте любой круглый предмет в свете лампы и вы убедитесь, что какая-либо точка внизу шара и вверху попадает под падающие лучи одновременно. Если Нью-Йорк вошел в солнечный свет, то и «расположенный под ним» Буэнос-Айрес — тоже.
Жители этих городов, находящихся в разных полушариях, видят восход в одной и той же стороне света — на востоке. А это значит, что Солнце для тех и других движется по небосводу одинаково — с востока на запад. «И это все?» — подумаете вы. Но не тут-то было.
По часовой стрелке или против?
А теперь повернем на 90 градусов первую картинку из статьи и посмотрим, как видят ход Солнца по небу американец и индонезиец.
Рисунок наглядно дает понять, что для жителя Северного полушария Солнце встает на востоке, в полдень указывает на юг, а заходит на западе, описывая дугу по часовой стрелке . У его антипода светило тоже поднимается на востоке и пропадает за горизонтом на западе, за одним существенным исключением: в полдень Солнце кульминирует на севере и двигается по небу против часовой стрелке .
Сей факт, действительно, очень сильно ломает обыденные представления «северян» и может даже сбивать с толку, когда они оказываются по ту сторону Земли. Я был в Южном полушарии, в таких странах, как Новая Зеландия, Чили и Аргентина. И «обратный» ход Солнца по небу, реально, создает подспудное ощущение, что над твоей головой что-то происходит не так.
Источник
Астрономическая рефракция (атмосферная рефракция) — что это?
Астрономическая рефракция — преломление в атмосфере световых лучей от небесных светил, и изменение, в связи с этим, их положения на небосводе.
Сплюснутая форма дисков Солнца и Луны у горизонта, мерцание звёзд, дрожание далёких земных предметов в жаркий день — были замечены уже в древности. В случае астрономической рефракции, когда луч, идущий от светила, проходит через всю толщу атмосферы, в которой плотность воздуха, а вместе с ней и показатель преломления в общем увеличивается на пути луча, его траектория всегда обращена выпуклостью к зениту. Рефракция равна нулю в зените и возрастает с увеличением зенитного расстояния. Поскольку плотность планетных атмосфер убывает с высотой, преломление света происходит таким образом, что своей выпуклостью искривлённый луч всегда обращён в сторону зенита. В связи с этим атмосферная рефракция всегда «приподнимает» изображения небесных светил над их истинным положением. Из-за этого, в частности, увеличивается долгота дня на Земле — восход солнца наступает несколько раньше, а закат позже. Другое видимое следствие атмосферной рефракции (точнее, разницы её значений на разных высотах) — сплющивание видимого диска Солнца или Луны на горизонте. Рефракция на горизонте несколько превышает видимый угловой диаметр Солнца. Поэтому в тот момент, когда солнечный диск касается горизонта нижним краем, мы видим его только благодаря рефракции — в её отсутствии никакая часть солнечного диска не была бы видна над горизонтом. То же относится и к Луне, видимое положение которой дополнительно искажается параллаксом.
Величина рефракции зависит от высоты наблюдаемого объекта над горизонтом и меняется от 0 в зените до приблизительно 35 минут дуги на горизонте.
Кроме того, для данного пункта наблюдений есть зависимость от атмосферного давления, температуры, влажности и от других атмосферных явлений. Увеличение значения рефракции на 1 % может быть вызвано повышением давления на 0,01 атм или понижением температуры на 3 °C. Есть и зависимость величины рефракции от длины волны света (атмосферная дисперсия): коротковолновый (синий) свет преломляется сильнее длинноволнового (красного), и на горизонте эта разница достигает около 0,5 минуты дуги.
Источник