Интересные факты о закате и восходе Солнца
ъЕсли бы наша планета не вращалась вокруг Солнца и была абсолютно плоской, небесное светило всегда находилось бы в зените и никуда не двигалось – не было бы ни заката, ни рассвета, ни жизни. К счастью, мы имеем возможность наблюдать за восходом и заходом Солнца – а потому жизнь на планете Земля продолжается.
Особенности возникновения рассвета и заката
Земля неутомимо движется вокруг Солнца и своей оси, и раз в сутки (за исключением полярных широт) солнечный диск появляется и исчезает за горизонтом, обозначая начало и конец светового дня. Поэтому в астрономии восходом и закатом Солнца называют время, когда над горизонтом показывается или исчезает верхняя точка солнечного диска.
В свою очередь, период перед восходом или заходом Солнца называется сумерками: солнечный диск находится недалеко от горизонта, а потому часть лучей, попадая в верхние слоя атмосферы, отражаются от неё на земную поверхность. Продолжительность сумерек перед восходом Солнца или его заходом прямо зависит от широты: на полюсах они длятся от 2 до 3 недель, в приполярных зонах – несколько часов, в умеренных широтах – около двух часов. А вот на экваторе время перед восходом Солнца составляет от 20 до 25 минут.
Во время восхода и захода создаётся определённый оптический эффект, когда солнечные лучи освещают земную поверхность и небосвод, окрашивая их в разноцветные тона. Перед восходом Солнца, на рассвете, цвета имеют более нежные оттенки, тогда как закат озаряет планету лучами насыщенного красного, бордового, желтого, оранжевого и очень редко – зелёного цветов.
Такую интенсивность красок закат имеет вследствие того, что днём земная поверхность прогревается, влажность уменьшается, скорость воздушных потоков увеличивается, а пыль поднимается в воздух. Разница в цветовой гамме между восходом и закатом Солнца во многом зависит от местности, где находится человек и наблюдает за этими удивительными явлениями природы.
Внешние характеристики дивного явления природы
Поскольку о восходе и закате Солнца можно говорить как о двух тождественных явлениях, отличающихся друг от друга насыщенностью цветов, описание заката Солнца над горизонтом можно применить также ко времени перед восходом Солнца и его появлении, только в обратном порядке.
Чем ниже солнечный диск спускается к западной линии горизонта, тем он менее ярок и становится сначала жёлтым, затем – оранжевым и, наконец, красного цвета. Изменяет свою окраску и небосвод: сперва он золотистого цвета, затем, оранжевого, а у кромки – красного тона.
Когда солнечный диск вплотную приближается к линии горизонта, он приобретает тёмно-красный цвет, а по обе стороны от него можно увидеть яркую полосу зари, цвета которой сверху вниз переходят от голубовато-зелёного до ярко-оранжевого тонов. В это же время над зарёй образовывается бесцветное сияние.
Одновременно с этим явлением, с противоположной стороны на небосводе появляется полоса пепельно-голубоватого оттенка (тень Земли), над которой можно увидеть сегмент оранжево-розового цвета, Пояс Венеры – он возникает над уровнем горизонта на высоте от 10 до 20° и при ясном небе виден в любой точке нашей планеты.
Чем больше Солнце уходит за линию горизонта, тем пурпурнее становится небо, а когда оно опускается за горизонт на четыре-пять градусов, оттенок приобретает максимально насыщенные тона. После этого небо постепенно становится огненно-красного цвета (лучи Будды), а от того места, где зашёл солнечный диск, вверх, постепенно угасая, тянутся полосы светлых лучей, после исчезновения которых возле горизонта можно увидеть тускнеющую полосу тёмно-красного цвета.
После того как тень Земли постепенно заполняет небо, Пояс Венеры рассеивается, на небе появляется силуэт Луны, затем звёзды – и наступает ночь (сумерки заканчиваются, когда солнечный диск уходит за горизонт на шесть градусов). Чем больше времени проходит от ухода Солнца за линию горизонта, тем становится холоднее, а к утру, перед восходом Солнца наблюдается самая низкая температура. Но всё меняется, когда через несколько часов начинается восход красного Солнца: на востоке появляется солнечный диск, ночь уходит, а земная поверхность начинает прогреваться.
Почему Солнце красное
Закат и восход красного Солнца с давних времён привлекал к себе внимание человечества, а потому люди всеми доступными им методами пытались объяснить, почему солнечный диск, будучи жёлтого цвета, на линии горизонта приобретает красноватый оттенок. Первой попыткой объяснить это явление, стали легенды, за ними появились народные приметы: люди были уверены, что закат и восход красного Солнца ничего доброго не сулит.
Например, они были убеждены, что если после восхода Солнца небо будет оставаться красного тона довольно долго, то день будет невыносимо жарким. Другая примета говорила о том, что если перед восходом Солнца небо на востоке будет красного цвета, а после восхода этот цвет сразу пропадёт – быть дождю. Также непогоду сулил и восход красного Солнца в случае, если после его появления на небосклоне оно сразу приобретало светло-жёлтый цвет.
Восход красного Солнца в такой интерпретации вряд ли мог долго удовлетворять пытливый человеческий ум. Поэтому после открытия различных физических законов, в том числе и закона Рэлея, было выяснено, что красный цвет Солнца объясняется тем, что он, как обладающий самой длинной волной, в плотной атмосфере Земли рассеивается намного меньше чем другие цвета.
Поэтому, когда Солнце находится у горизонта, его лучи скользят вдоль земной поверхности, где воздух имеет не только наибольшую плотность, но и чрезвычайно сильную в это время влажность, что задерживает и поглощает лучи. В результате этого сквозь плотную и влажную атмосферу в первые минуты восхода способны пробиться лишь лучи красных и оранжевых цветов.
Восход и закат Солнца
Хотя многие считают, что в северном полушарии самый ранний закат Солнца происходит 21 декабря, а самый поздний – 21 июня, в действительности мнение это ошибочно: дни зимнего и летнего солнцестояний являются лишь датами, которые говорят о наличии наиболее короткого или длинного дня в году.
Интересно, что чем севернее широта, тем ближе к солнцестоянию наступает самый поздний закат года. Например, в 2014 году на широте, расположенной в шестьдесят два градуса, он произошёл 23 июня. А вот на тридцать пятой широте самый поздний закат года произошёл шесть дней спустя (наиболее ранний восход Солнца был зафиксирован на две недели раньше, за несколько дней до 21 июня).
Не имея под рукой специального календаря, довольно сложно определить точное время восхода и заката Солнца. Это объясняется тем, что равномерно вращаясь вокруг своей оси и Солнца, Земля движется неравномерно по эллиптической орбите. Стоит заметить, что если бы наша планета двигалась вокруг Светила, такого бы эффекта не наблюдалось.
Такие отклонения по времени человечество заметило давно, а потому на протяжении всей своей истории люди пытались прояснить для себя этот вопрос: возведённые ими древние сооружения, чрезвычайно сильно напоминающие обсерватории, сохранились до наших дней (например, Стоунхендж в Англии или пирамиды майя в Америке).
Последние несколько столетий, чтобы рассчитать время восхода и захода Солнца, астрономы, наблюдая за небом, создавали календари Луны и Солнца. В наши дни, благодаря виртуальной сети, расчет восхода и захода Солнца может сделать любой пользователь интернета, воспользовавшись специальными онлайн-сервисами – для этого достаточно указать город или географические координаты (если на карте нет нужной местности), а также необходимую дату.
Интересно, что с помощью таких календарей нередко можно узнать не только время заката или рассвета, но и период между началом сумерек и перед восходом Солнца, продолжительность дня/ночи время, время, когда Солнце будет пребывать в зените и многое другое.
Источник
Восход — Sunrise
Восход (или восход солнца ) в тот момент , когда верхний ободок Солнца на появляется горизонт в утром . Этот термин может также относиться ко всему процессу пересечения солнечным диском горизонта и сопутствующим атмосферным эффектам .
СОДЕРЖАНИЕ
Терминология
«Подъем»
Хотя кажется, что Солнце «поднимается» из-за горизонта, на самом деле это движение Земли вызывает появление Солнца. Иллюзия движущегося Солнца возникает из-за того, что наблюдатели Земли находятся во вращающейся системе отсчета ; это очевидное движение настолько убедительно, что во многих культурах мифологии и религии строились вокруг геоцентрической модели, которая преобладала до тех пор, пока астроном Николай Коперник не сформулировал свою гелиоцентрическую модель в 16 веке.
Архитектор Бакминстер Фуллер предложил термины «солнечный свет» и «солнечное затмение», чтобы лучше представить гелиоцентрическую модель, хотя термины не вошли в общий язык.
Начало и конец
Астрономически восход солнца происходит только на мгновение: момент, когда верхняя часть Солнца кажется касательной к горизонту. Однако термин восход солнца обычно относится к периодам времени как до, так и после этой точки:
- Сумерки — период утром, когда небо светлеет , но Солнца еще не видно. Начало утренних сумерек называется астрономическим рассветом .
- Период после восхода Солнца, в течение которого все еще видны яркие цвета и атмосферные эффекты.
Измерение
Стадия восхода солнца, известная как ложный восход, на самом деле происходит до того, как Солнце действительно достигает горизонта, потому что атмосфера Земли преломляет изображение Солнца. На горизонте средняя величина преломления составляет 34 угловые минуты , хотя эта величина зависит от атмосферных условий.
Кроме того, в отличие от большинства других солнечных измерений, восход солнца происходит тогда, когда кажется, что верхняя часть Солнца , а не его центр пересекает горизонт. Видимый радиус Солнца на горизонте составляет 16 угловых минут.
Эти два угла вместе определяют восход солнца, когда центр Солнца находится на 50 угловых минут ниже горизонта или 90,83 ° от зенита .
Время суток
Время восхода солнца меняется в течение года, а также зависит от широты и долготы зрителя , высоты и часового пояса . Эти изменения вызваны осевым наклоном Земли, суточным вращением Земли, движением планеты по годовой эллиптической орбите вокруг Солнца и парными оборотами Земли и Луны друг вокруг друга. Аналемма может быть использована , чтобы сделать приблизительные предсказания времени восхода.
Поздней зимой и весной восход солнца, наблюдаемый с умеренных широт, наступает каждый день раньше, достигая самого раннего времени около летнего солнцестояния ; хотя точная дата зависит от широты. После этого время восхода солнца с каждым днем становится позже, достигая своего последнего времени примерно в период зимнего солнцестояния . Смещение между датами солнцестояния и самым ранним или самым поздним временем восхода солнца вызвано эксцентриситетом орбиты Земли и наклоном ее оси и описывается аналеммой , которую можно использовать для предсказания дат.
Изменения атмосферной рефракции могут изменить время восхода солнца, изменив его видимое положение. Вблизи полюсов изменение времени суток преувеличено, поскольку Солнце пересекает горизонт под очень малым углом и поэтому поднимается медленнее.
Учет атмосферной рефракции и измерение от передней кромки немного увеличивает среднюю продолжительность дня по сравнению с ночью . Однако уравнение восхода солнца , которое используется для получения времени восхода и захода солнца, использует для расчета физический центр Солнца, пренебрегая атмосферной рефракцией и ненулевым углом, который образует солнечный диск.
Расположение на горизонте
Пренебрегая эффектами рефракции и ненулевым размером Солнца, всякий раз, когда происходит восход солнца, в регионах с умеренным климатом он всегда находится в северо-восточном квадранте от мартовского равноденствия до сентябрьского равноденствия и в юго-восточном квадранте от сентябрьского равноденствия до мартовского равноденствия. Восходы солнца происходят примерно на востоке в мартовские и сентябрьские равноденствия для всех зрителей на Земле. Точные вычисления азимутов восхода солнца в другие даты сложны, но их можно оценить с разумной точностью с помощью аналеммы .
Рисунок справа рассчитан с использованием программы солнечной геометрии из работы. следующим образом: 1.) Для заданной широты и заданной даты вычислите склонение Солнца, используя долготу и время солнечного полудня в качестве входных данных для процедуры; 2.) Рассчитайте часовой угол восхода солнца, используя уравнение восхода солнца ; 3.) Вычислите время восхода солнца, равное солнечному полудню минус часовой угол восхода в градусах, разделенный на 15; 4.) Используйте время восхода солнца в качестве входных данных для процедуры геометрии Солнца, чтобы получить азимутальный угол Солнца на восходе. 0 ∘ <\ displaystyle 0 ^ <\ circ>> 
Симметрия полушария
Интересной особенностью на рисунке справа является очевидная симметрия полушария в регионах, где действительно происходят ежедневные восходы и заходы солнца.
Эта симметрия становится ясной, если соотношение полушария в уравнении восхода солнца применяется к x- и y-компонентам солнечного вектора, представленным в [4]. .
Появление
Цвета
Молекулы воздуха и частицы в воздухе рассеивают белый солнечный свет, проходя через атмосферу Земли. Это делается с помощью комбинации рэлеевского рассеяния и рассеяния Ми .
Когда луч белого солнечного света проходит через атмосферу к наблюдателю, некоторые цвета рассеиваются из луча молекулами воздуха и частицами в воздухе , изменяя окончательный цвет луча, который видит зритель. Поскольку компоненты с более короткой длиной волны, такие как синий и зеленый, рассеиваются сильнее, эти цвета предпочтительно удаляются из луча.
На восходе и закате, когда путь через атмосферу длиннее, синие и зеленые компоненты почти полностью удаляются, оставляя более длинные волны оранжевого и красного оттенков, видимых в это время. Оставшийся покрасневший солнечный свет может быть рассеян облачными каплями и другими относительно крупными частицами, чтобы осветить горизонт красным и оранжевым светом. Удаление более коротких длин волн света происходит из-за рэлеевского рассеяния на молекулах воздуха и частицах, которые намного меньше длины волны видимого света (менее 50 нм в диаметре). Рассеяние облачными каплями и другими частицами с диаметром, сравнимым или большим, чем длина волны солнечного света (более 600 нм), происходит из-за рассеяния Ми и не сильно зависит от длины волны. Рассеяние Ми отвечает за свет, рассеянный облаками, а также за дневной ореол белого света вокруг Солнца ( прямое рассеяние белого света).
Цвета заката обычно ярче, чем цвета восхода солнца, потому что вечерний воздух содержит больше частиц, чем утренний.
Пепел от извержений вулканов, захваченный в тропосфере , имеет тенденцию приглушать цвета заката и восхода солнца, в то время как вулканические выбросы, которые вместо этого поднимаются в стратосферу (в виде тонких облаков крошечных капелек серной кислоты), могут давать красивые цвета после захода солнца, называемые послесвечения и пред -восход солнца светится. Ряд извержений, в том числе извержения горы Пинатубо в 1991 году и Кракатау в 1883 году , привели к образованию достаточно высоких стратосферных облаков серной кислоты, которые дали замечательные послесвечения заката (и свечение перед восходом солнца) по всему миру. Высотные облака служат для отражения сильно покрасневшего солнечного света, все еще падающего на стратосферу после захода солнца, до поверхности.
Источник