Во время полярного дня солнце не появляется над горизонтом

Во время полярного дня солнце не появляется над горизонтом

Широта северного полюса Земли равна 90 o , а следовательно, отвесная линия совпадает там с осью мира, а экватор — с горизонтом. Значит, в каждый день года Солнце описывает на небосводе круги, приблизительно параллельные горизонту, на высоте, равной склонению Солнца в этот день (рис. 14). Таким образом, если бы не было рефракции, 21 марта Солнце обходило бы горизонт, причем центр Солнца лежал бы на математическом горизонте. Из-за рефракции такая картина наблюдается на несколько дней раньше. С каждым днем Солнце все увеличивает свою высоту над горизонтом, и достигает максимальной высоты 22 июня. После этой даты высота Солнца вновь начинает уменьшаться, и вблизи 23 сентября (теперь из-за рефракции чуть позже) Солнце вновь оказывается на горизонте. В последующие дни Солнце оказывается под горизонтом и не появляется почти до дня весеннего равноденствия. Таким образом, чуть больше полугода Солнце находиться над горизонтом (полярный день), а оставшееся время — под горизонтом (полярная ночь). На южном полюсе картина такая же, только полярный день и полярная ночь меняются местами, т.е. когда на северном полюсе полярный день, на южном — полярная ночь, и наоборот.

Полярные дни и ночи бывают не только на полюсах, но и на других, достаточно высоких широтах, только продолжительность их меньше. Теоретическими границами географических широт, на которых бывают полярные дни и ночи, являются северный полярный круг и южный полярный круг . Т.е. если бы Солнце было точкой и не было бы атмосферной рефракции, то на этих широтах раз в году Солнце в течение суток не заходило бы за горизонт, и в течении суток не показывалось бы над горизонтом. Из-за влияния рефракции ( ) и конечных размеров Солнца () полярные дни бывают на широтах до , а полярные ночи лишь до широт . Т.е. за начало (и окончание) полярного дня мы будем брать дату, на которую наблюдаемая высота верхнего края Солнца в момент нижней кульминации равна нулю, а за начало (и окончание) полярной ночи дату, на которую наблюдаемая высота верхнего края Солнца в момент верхней кульминации равна нулю.

7.2. Суточное движение Солнца на экваторе.

Широта экватора равна нулю, и ось мира лежит там в плоскости горизонта, так что северный полюс мира совпадает с точкой севера, а южный — с точкой юга (рис. 15). Суточные параллели перпендикулярны горизонту, а экватор проходит через зенит (т.Q совпадает с т.Z). Таким образом, 21 марта Солнце находится на экваторе и кульминирует в зените. В последующие дни склонение Солнца увеличивается и оно кульминирует на все меньшей высоте к северу от зенита. Высота Солнца в момент верхней кульминации к северу от зенита является наименьшей 22 июня. Далее максимальная высота Солнца вновь начинает расти и 23 сентября Солнце вновь кульминирует в зените. Склонение Солнца продолжает уменьшаться и с каждым днем оно кульминирует на все меньшей высоте теперь уже к югу от зенита. Минимальная высота в верхней кульминации к югу от зенита бывает в день зимнего солнцестояния 22 декабря, а потом высота Солнца в кульминации вновь начинает увеличивается.

Таким образом, в экваториальной зоне Земли нет привычной нам смены времен года, а есть два жарких (засушливых) периода вблизи равноденствий, и два перида дождей (относительно холодных) вблизи солнцестояний. Солнце дважды в год кульминирует в зените не только на экваторе, но и на околоэкваториальных широтах, вплоть до широт северного тропика и южного тропика . Северный и южный тропики определяются как географические широты, на которых Солнце один раз в году (соответственно в день весеннего и осеннего равноденствий) кульминирует в зените.

26. Определить продолжительность полярного дня в Мурманске ( ).

1) В день начала (и окончания) полярного дня в момент нижней кульминации Солнца его наблюдаемый верхний край должен находиться на горизонте h_minвк=0 o 0′, т.е.

Отсюда склонение Солнца в этот день равно:

2) В какие дни года склонение Солнца равно этой величине? Очевидно, что где-то вблизи 22 июня, одна дата — начала полярного дня — до 22 июня, а вторая — окончания полярного дня — после 22 июня. Середина полярного дня приходится на 22 июня.

3) Рассчитаем изменение склонения Солнца с этой даты до 22 июня .

4) За сколько дней склонение Солнца вблизи солнцестояния изменится на эту величину? 30 дней вблизи 22 июня склонение Солнца изменяется со скоростью 0 o .1 в день. За это время его склонение изменится ровно на 3 o . А в нашем случае изменение склонения больше. Значит, еще какое-то время склонение Солнца изменялось со скоростью 0 o .3 в день. Очевидно, что разность 3 o .25 — 3 o .00 = 0 o .25 была пройдена Солнцем с этой скоростью за один день. Значит, полярный день в Мурманске начался за 31 день до 22 июня (22 мая), а закончился через 31 день после 22 июня (23 июля). Полная продолжительность полярного дня в Мурманске составила 62 дня.

27. Определить продолжительность полярной ночи в Мурманске ( ).

1) В день начала (и окончания) полярной ночи в момент верхней кульминации Солнца его наблюдаемый верхний край должен находиться на горизонте h_maxвк=0 o 0′, т.е.

Отсюда склонение Солнца в этот день равно:

2) В какие дни года склонение Солнца равно этой величине? Очевидно, что где-то вблизи 22 декабря, одна дата — начала полярной ночи — до 22 декабря, а вторая — окончания полярной ночи — после 22 декабря. Середина полярной ночи приходится на 22 декабря.

3) Рассчитаем изменение склонения Солнца с этой даты до 22 декабря .

4) За сколько дней склонение Солнца вблизи солнцестояния изменится на эту величину? 30 дней вблизи 22 декабря склонение Солнца изменяется со скоростью 0 o .1 в день. За это время его склонение изменится ровно на 3 o . А в нашем случае изменение склонения меньше. Значит, для того, чтобы узнать, сколько дней прошло с интересующей нас даты до 22 декабря, достаточно разделить полное изменение склонения на скорость его изменения N d = 1 o .55 / 0 . 1 = 15 d .5. Значит, полярная ночь в Мурманске началась за 15.5 дней до 22 декабря (6 декабря), а закончилась через 15.5 дней после 22 декабря (6 января). Полная продолжительность полярной ночи в Мурманске составила 31 день.

28. Какого числа в г. Антананариву ( , о. Мадагаскар) Солнце кульминирует в зените?

Решение: Как известно, высота светила в момент верхней кульминации определяется по формуле (4). В зените высота Солнца должна быть 90 o , следовательно, в искомый день . Склонение Солнца равно этой величине в две даты вблизи 22 декабря. Разность . 30 дней вблизи 22 декабря склонение Солнца изменяется со cкоростью 0 o .1 в день, изменяясь за это время на 3 o . Оставшиеся 2 o .4 Солнце перемещается по со скоростью 0 o .3 в день за . Значит, Солнце в Антанариву кульминирует в зените за 38 дней (14 ноября) до 22 декабря, и через 38 дней (29 января) после 22 декабря.

29. На одной из российских островных полярных станций полярный день длится ровно 100 дней. На какой широте расположена эта полярная станция?

30. Какова продолжительность полярного дня и полярной ночи и с какой даты по какую они длятся на широте ?

31. Какого числа Солнце кульминирует в зените на широте ? А на широте ?

Источник

Полярный день — полярная ночь

Нелегко представить себе, что световой день длится более 24 часов, что он не сменяется ночью и на улице постоянно светло. Или же, наоборот, – все время ночь, темнота, холод. Но так оно и есть за внутренними границами полярных кругов.

Полярный день – это период, во время которого Солнце находится над горизонтом и не заходит за него более одних суток. Такое явление можно наблюдать в полярных областях, расположенных к северу от Северного полярного круга и южнее Южного полярного круга.

Полярный день возможен благодаря наклону плоскости экватора Земли по отношению к плоскости эклиптики примерно на 23°26′. Он длится почти двое суток на полярных кругах и увеличивает продолжительность в более высоких широтах до 186 суток на полюсах. Наиболее короткий он на широте приблизительно 65°43′. Наиболее продолжительный — на Северном и Южном полюсах. Там его длительность достигает шести месяцев. На Северном полюсе он начинается 17 марта и длится до 25 сентября. А на Южном полюсе продолжается примерно с 20 сентября по 22 марта. На протяжении полярного дня Солнце не заходит каждые сутки за горизонт, но делает круг параллельно линии горизонта. К тому же явление рефракции позволяет наблюдать присутствие солнца одновременно на обоих полюсах несколько суток подряд до и после равноденствий.

Вблизи внешней стороны полярных кругов наблюдается полярная ночь. В этот период на небе отсутствует Солнце более суток. Граница постоянной ночи около северного полярного круга находится примерно на широте 73°5′ к Югу. Такая ночь может длиться максимум 178 суток.

Начало и длительность полярных дней и ночей различны для разных населенных пунктов. Также в них наблюдаются разные погодные условия. Это связано с их расположением на определенной географической широте. Например, на севере, в Заполярном, полярная ночь длится с 30 ноября по 13 января; в Мурманске начинается 2 декабря, а заканчивается 11 января; Полярные Зори (погода в которых зимой очень сурова) встречают ее 21 декабря, а провожают 23 числа того же месяца.

Как мы уже убедились, данные явления имеют продолжительность примерно 186 — 178 суток, то есть на полюсах полгода длится день, полгода – ночь. И эти периоды обусловливают погодные условия на местности. Там не существует четырех сезонов года, а лишь условно разделяются лето (в полярный день) и зима (когда наступает полярная ночь). А что же происходит с нашей планетой во время таких периодов?

Летом один из полюсов Земли обращен к Солнцу и не уходит в тень, несмотря на вращение планеты вокруг своей оси. На этом участке – полярный день. Но он не такой, как мы привыкли его видеть. Ведь его нельзя назвать частью суток, потому как длится он полгода. Поскольку полюс направлен к светилу, то, соответственно, Солнце не прячется за горизонт, а движется вдоль него.

На противоположном полюсе наблюдается совсем иная ситуация. Поскольку в это время он почти полгода находится в тени, на нем продолжается постоянная ночь. Солнце не показывается над горизонтом.

Незадолго до наступления полярного дня на «мрачном» полюсе появляется завораживающее явление природы – северное сияние. Когда оно возникает, вокруг становится светлее, как при полнолунии. Северное сияние – всего лишь оптический эффект, но какой захватывающий! Как много людей мечтает хоть раз увидеть его вживую!

Северное сияние возникает в верхних слоях атмосферы благодаря взаимодействию магнитного поля Земли с космическими частицами. Это свечение воздуха на высоте от 60 до 1000 км в виде дугообразных лучей, занавесей, корон. Его можно увидеть на полюсах обоих полушарий, но с различной интенсивностью, в зависимости от долготы. Оно продолжается от нескольких минут до нескольких суток и может появляться в разное время года лишь в ночном небе.

Источник

Что такое полярный день? Сколько длится полярный день?

Солнце несет с собой свет и тепло. Ближе к экватору находится самая жаркая территория — солнечного света там больше всего. Прогревается и суша, и океан. Но есть территории, где солнце не может прогреть почву. Над Северным и Южным полярными кругами оно стоит низко, чуть выше горизонта. Поэтому у полюсов всегда холодно. Ледяные глыбы, айсберги, снег – обычный пейзаж Заполярья. Солнечный свет скользит по земле, не прогревая ее. Именно на Северном и Южном полюсах встречается полярный день.

Когда светило не заходит

Если солнце скрывается за горизонтом – наступает ночь. Если поднимается высоко в небо – это день. За полярным кругом такие простые истины не работают. Крайний Север – огромная территория с непростыми климатическими условиями.

Во время полярного дня светило не прячется за горизонт. Оно остается на небосклоне все время: и днем, и ночью. Люди не могут любоваться закатом, не наступает темное время суток. Солнце просто делает круг на небосклоне. Так сколько длится полярный день? Равен ли он ночи?

Самый продолжительный полярный день – на полюсах. Он длится до полугода. Самый короткий – равен суткам и находится на широте полярного круга. На Северном полюсе этот день начинается 18 марта и продолжается до 26 сентября. На горных склонах сверкает снег, что делает удивительный северный край еще великолепнее. Все это время, если стоит ясная погода, светит солнце.

На Южном полюсе в этот период идет полярная ночь. Солнце не появляется на небе, его не видно из-за линии горизонта.

Это самые холодные территории Земли. За долгую темную зиму почва остужается до такой степени, что даже летом (когда солнце светит сутками) не бывает жарко. Это связано с тем, что светило не поднимается высоко над горизонтом.

Чудо Севера

Чем ближе к полюсам, тем дольше полярные день и ночь. Там они тянутся 6 месяцев. Полгода светит солнце, полгода оно не появляется вообще. Сколько длится полярный день, столько же продолжается и полярная ночь. Эта удивительная достопримечательность характерна только для Южного и Северного полюсов.

На полярном круге наблюдаются самые короткие полярные дни и ночи. Они длятся всего лишь сутки. Пик ночи, когда полностью отсутствует на небе солнце, приходится на 22 декабря. Полярный день, наступление лета – 22 июня. Светило в это время не садится за горизонт целые сутки.

Это чудо Севера можно увидеть в крупных городах: Мурманске, Апатитах, Воркуте, Североморске, Норильске. Двигательная активность, регулярные занятия спортом позволяют жителям этих населенных пунктов преодолевать привычную апатию, усталость.

Здоровье в условиях Крайнего Севера

Климатические условия в этих районах суровые. Резкие колебания температуры, влажности воздуха, скорости ветра и атмосферного давления вносят свои коррективы и отражаются на здоровье человека. Своеобразный состав воды и почвы, низкая насыщенность воздуха кислородом, геомагнитные возмущения делают эти красивейшие места пригодными только для физически сильных, выносливых людей.

Районы Крайнего Севера, где встречаются полярный день и полярная ночь, являются не самыми лучшими зонами для проживания человека. Поэтому жителям этих областей врачи советуют постоянно принимать витамины, кушать свежие овощи и фрукты. Рыба, оленина, нежирное мясо обязательно должны появляться на столе.

Сонливость, упадок сил укорачивают жизнь северян. Вот почему необходимо во время отпуска ездить в регионы с более мягким климатом. Туда, где организм сможет получить недостающую солнечную энергию. Недаром жить и работать на Крайнем Севере рекомендуют не дольше 15 лет. Это связано с ухудшением здоровья, снижением гемоглобина, появлением проблем с щитовидной железой.

Жить и радоваться

В районах и городах, где полярный день длится достаточно долго, необходимо выработать определенные правила поведения. Медицинские исследования доказали, что во время сна малейший источник света вносит диссонанс в работу организма. Нарушение внутренних часов, снижение выработки мелатонина приводит к развитию заболеваний (сахарный диабет, рак). Появляются проблемы со сном, давлением, начинаются сбои в работе сердца, сосудов.

Что же делать, если полярный день продолжается несколько месяцев? Как уберечь свой организм от заболеваний?

• Закрывать окна темными шторами.
• Использовать маски для сна.
• Максимально соблюдать режим дня.
• В ясные дни носить солнцезащитные очки.

Самое важное – радоваться каждому дню, жить в свое удовольствие. По возможности выезжать на природу, заниматься спортом. Проводить лето в теплых краях, чтобы получить заряд бодрости и здоровья на весь полярный день!

Источник