Восход солнца зависит от широты

От чего зависит продолжительность светового дня?

Изменения продолжительности светового дня в разные сезоны объясняются вращением Земли вокруг ее оси. Если бы Земля не вращалась, дневной и ночной циклы были бы совсем иными. Хотя, вполне вероятно, что они и вовсе бы отсутствовали. Сокращение или увеличение продолжительности светового дня зависит от времени года и того, где вы находитесь на Земле. Кроме того, на дневное время влияет угол наклона земной оси и ее путь вокруг Солнца.

Продолжительность вращения

Сутки, продолжающиеся 24 часа, — это время, которое требуется для того, чтобы Земля совершила целый оборот вокруг собственной оси: именно поэтому на следующий день Солнце появляется в одном и том же месте на небе. Однако не стоит забывать, что Земля продолжает двигаться вокруг Солнца, и это явление оказывает огромное влияние на продолжительность светового дня.

Фактическое время одного вращения Земли несколько короче, чем мы привыкли думать: около 23 часов и 56 минут. Астрономы обнаружили это, регистрируя время, когда звезда появилась на одном и том же месте на небе на следующий день — это явление было названо звездным днем.

Более длинные и короткие дни

Хотя солнечный день составляет 24 часа, не в каждом дне содержится 12 часов светового дня и 12 часов темного времени суток. Зимой ночи длиннее, чем летом. Это явление объясняется тем, что воображаемая ось Земли расположена не под прямым углом: она наклоняется под углом в 23,5 градуса. Собственно, поскольку наша планета вращается вокруг Солнца на протяжении года, северная половина Земли наклоняется к Солнцу летом, вызывая продолжительный световой день и короткую ночь. Зимой это меняется: наша планета отдаляется от Солнца, и ночное время становится длиннее. Весной и осенью Земля ни наклонена к Солнцу, ни от него, а где-то между, поэтому день и ночь в эти времена года одинаковы. Вот как можно объяснить, почему весной продолжительность светового дня возрастает: наша планета поворачивается к солнышку!

Наше количество дневных часов зависит от нашей широты и того факта, каково положение Земли по отношению к Солнцу. Ось вращения нашей планеты наклонена от орбитальной плоскости и всегда расположена в одном направлении — к полярной звезде. В результате положение земной оси по отношению к Солнцу постоянно меняется в течение года.

Собственно, именно этот фактор влияет на распространение солнечного света по поверхности Земли на любой заданной широте.

Изменение угла приводит к изменению количества солнечной энергии, которая достигает определенных областей планеты. Это вызывает сезонное изменение интенсивности солнечного света, достигающего поверхности, и влияет на продолжительность светового дня.

Изменение интенсивности происходит потому, что угол, под которым лучи от Солнца двигаются и попадают на Землю, изменяется по мере смены сезонов.

Докажем на практике

Если вы посветите фонарем на потолок, площадь освещенной области будет изменяться в зависимости от того, будете ли вы направлять свет под прямым углом или нет. Точно также энергия Солнца распространяется по разным географическим районам, когда она достигает поверхности Земли. Он более сконцентрирован в наши летние месяцы, когда солнце выше в небе.

Между летним и зимним солнцестоянием количество дневных часов уменьшается, а темпы их уменьшения больше, чем выше широта. Чем меньше солнечных часов, тем холоднее ночи. Вот почему продолжительность светового дня весной возрастает: планета постепенно поворачивается к Солнцу, поглощая одной из своих сторон все больше солнечной энергии.

Это интересно

Поскольку параллельно вращению вокруг Солнца Земля также продолжает вращаться вокруг собственной оси, то за 24 часа она делает один полный оборот. Интересно, что продолжительность суток меняется со временем. Так, около 650 миллионов лет назад сутки длились около 22 часов вместо привычных нам 24!

Солнцестояние

Солнцестояние представляют собой явление, когда при определенном положении орбиты Земли отмечают самые длинные и кратчайшие дни года. Зимнее солнцестояние, происходящее в Северном полушарии, знаменует собой самый короткий день, после которого световой день начинает медленно расти. Летнее солнцестояние в этом же полушарии приходится на самый продолжительный световой день, после чего он начинает становиться короче. Солнцестояние также называют в честь месяца, в котором оно происходит.

Также важно понимать, что то, какая продолжительность светового дня в день солнцестояния, зависит от полушария, в котором вы находитесь. Так, в Северном полушарии июньское солнцестояние отмечает самый продолжительный световой день в году. В то время, как в Южном полушарии июньское солнцестояние обозначает самую длинную ночь.

Источник

Восход и заход Солнца. Время восхода и захода Солнца

Восход и заход Солнца — ежедневные явления, которыми можно наслаждаться вечно. Воспринимая как должное, редко интересуешься, по какому алгоритму происходит движение небесного светила, что влияет на траекторию, почему случаются необычные вещи: полярные дни и ночи, северное сияние или затмение.

Возникновение заката и восхода небесного светила

Земля находится в постоянном движении как вокруг солнца, так и вокруг своей оси. Раз в сутки, за исключением полярных широт, можно наблюдать, как огненный шар исчезает за горизонтом и вновь там появляется через день, но уже с другой стороны. Восход и закат солнца — это время, когда «горящий» диск небесного светила исчезает из поля зрения, а крайняя верхняя точка полностью скрывается либо появляется (в момент рассвета).

Есть понятие «границы дня и ночи». Этот параметр существенно влияет на зенит. Последнее означает линию, направленную из точки на поверхность земли перпендикулярно ей. Зенитный угол — это расстояние между направлением луча к центру земли и вертикалью. В зависимости от размера угла можно сказать, взошло ли солнце полностью. То же самое определяет конец сумерек и начало ночи.

В астрономии есть понятие сумерек:

1. Для высоких широт зимой и летом солнце может не заходить и не всходить. Сумерки считаются нулевыми.
2. Продолжительность дня в таких широтах будет обозначаться либо 24 часа, либо 00 часов.
3. Сумерки длятся от 15-25 минут в разных точках земли.

Следует вывод: сумерки имеют начало и конец. Их продолжительность зависит от положения солнца на закате. Если бы земля не имела атмосферы, а солнце было точкой, зенитный угол равнялся бы 90 градусам. Так как солнце не имеет углового диаметра, свет отражается твердыми частицами. Поэтому верхний край диска зависит от движения центра светила. При нормальной атмосфере угол в 90 градусов преобразуется в прямую за 50 минут. Соответственно, если закат начинался бы с уменьшения прямого угла, сумерки длились бы дольше.

Как только солнце скрылось за горизонтом, начинается второй этап сумерек — гражданский вид. Угол зенита составляет меньше 96 градусов к противоположной стороне полушария. Дальше угол увеличивается до 102 градусов. Это навигационные сумерки. Все еще светло, на воде видна линия горизонта. Потом наступают астрономические сумерки: угол составляет 108 градусов, а видимость объектов становится слабой.

Важно! Такие алгоритмы расчетов не подходят для тех городов, где время не сменяется летним и зимним. Также не будет верным результат, например, для Новой Зеландии. Летнее время действует с мая по сентябрь. Поэтому время восхода и захода солнца везде разное.

Почему солнце становится красным?

Восход и заход солнца создают оптический эффект. Лучи солнца освещают земную поверхность, окрашивая небосвод в разные краски. На рассвете мы видим больше нежные оттенки красного, желтого. На заходе преобладают красные и бордовые цвета.

Дело в том, что к вечеру поверхность земли прогревается, влажность уменьшается, и скорость потоков воздуха увеличивается. Разница цветовой гаммы зависит от местности:

1. На равнинной местности закат будет не таким насыщенным.
2. Вдоль берегового горизонта — ярче.
3. А в северных широтах — красочнее, но не таким ярким.

Диск солнца находится далеко от горизонта. Лучи отражаются от поверхности. В западной части горизонта краски не такие яркие. Они оранжевые, красные или желтые.

Чем ближе к горизонту, тем больше красного цвета мы видим. По обе стороны от него проходит золотистая кромка. Над зарей виднеется сияние. С другой стороны земли на небосводе появляется голубоватый оттенок. Это тень Земли. Над ней сегмент небосвода окрашивается в пепельный цвет — Пояс Венеры. Возникает над горизонтом на уровне 10 до 20°.

Интересно! Красные лучи солнца самые длинные, их заметно даже на закате. Желтые и белые лучи самые короткие, поэтому их не видно, когда солнце заходит за горизонт.

Как влияет фаза луны?

Луна не всегда предстает в виде полного диска. Сначала она выглядит, как полумесяц, затем начинает увеличиваться. Когда она становится вновь полной, уменьшается. Этот процесс затрагивает несколько фаз, образуя цикл длинной в 29,5 суток:

1. Первая фаза — площадь освещенного диска меньше половины всего диска луны.
2. Вторая фаза — конец новолуния и переход к полнолунию.
3. Третья фаза характеризуется появлением полного диска.
4. Четвертая фаза — завершающая стадия полнолуния, переходящая в новолуние.

Восходы солнца и луны связаны между собой. Поверхность спутника отражает солнечный свет, показывая амплитуду движения вокруг Земли.

Расчет восхода и захода солнца

Чтобы посчитать, когда встает и садится солнце, физики-астрономы используют формулу с учетом склонения небесного светила. Значение широты можно узнать по карте мира, а высоту полюса — согласно географической широте (одно значение).

• где t — часовой угол,
• f — широта,
• d — склонение.

0.0148 (это синус 51′) — вклад от рефракции и размера диска. Если бы его не было, формула была бы гораздо красивее, в правой части было бы: tg(f)*tg(d) *.

Итак, в предельном случае, когда день равен ночи во время солнцестояния, очевидно: t равен 6 часов (90°), cos(t) = 0. Получаем простое уравнение: sin(f)*sin(-23.5°) = -0.0148, откуда f = 2.1° (примерно). На этой широте 21 декабря день равен ночи, то есть 12 часам.

Сейчас график восхода и захода солнца можно узнать, скачав специальное приложение, обратившись к календарным источникам. В Интернете также доступны разные варианты подсчетов, упрощенные и развернутые, причем с учетом поправок, движения солнца и места нахождения человека. Восход и заход солнца — интересные явления, но и, помимо этого, в мире остается много загадок, научность которых разбивается о реалии восприятия информации.

Почему длина дня разная?

Когда на первых полосах «Тихого Дона» появилась информация о времени захода и восхода солнца, возникали вопросы у читателей. Например, почему долгота дня отличается от той, что заявлена в календарях?

Долгота дня — период между восходом и заходом солнца. Но не всегда можно посчитать даже примерное время этого процесса. Дело в том, что угол склонения светила имеет определенное значение. Он влияет на сезонные изменения в погоде, долготу дня. Восход и заход солнца определяет, сколько часов будет день, сколько — ночь. Зимой ночь длиннее, летом — день.

А вот географическая широта влияет на продолжительность светового дня. Чем дальше от экватора, тем меньше день зимой и больше — летом.

Вот простой пример:

Москва находится приблизительно на 55 о с. ш. (северной широты), станица Вешенская — 49 о с. ш., а Ростов-на-Дону — 47 о с. ш. Долгота дня в зависимости от широты меняется так: в один и тот же день, 22 января, в Москве она составляет 8 ч. 01 мин., в ст.Вешенской — 8 ч. 54 мин., а в Ростове-на-Дону — 9 ч. 10 мин.

Летом все наоборот: в то время когда на юге России в конце июня долгота дня равна 15 часам, в Санкт-Петербурге она доходит до 18 часов, т.е. чем дальше на север, тем длиннее летний день.

Наибольшая долгота дня бывает в день летнего солнцестояния (приблизитеьно 22 июня), а наименьшая — в день зимнего солнцестояния (примерно 22 декабря).

По поводу календарей можно сказать одно: в них в основном печатают долготу дня для широты приблизительно 55-56 о . Это широта Москвы. А в газете «Тихий Дон» указывается долгота дня именно для Вешенской. Поэтому цифры и разнятся.

Интересные факты: полярные дни, равноденствия, северное сияние

Кроме графика восхода и захода солнца, непостоянности движения световых лучей, есть много интересных фактов о небесных телах. Недавно астрономы решили показать, как выглядит Земля с луны. И вот, что получилось:

Восход Земли — привычное дело для гостей спутника луны. А знали ли вы, что:

1. Марсоход Spirit запечатлел закат на Марсе. Он удивительно красив в сине-серых оттенках.
2. Северное сияние бывает не только на Земле. На Юпитере оно будет окрашено в фиолетовый цвет.
3. В Мурманске неизбежны полярные ночи. На Аляске за полярные дни вырастает около тонны крупных тыкв.
4. Самая короткая полярная ночь длится 2 дня (на широте Северного полушария). Самая длинная — на Южном полюсе. Длится она почти полгода.

Все научные исследования, о которых известно человечеству, не покрывает даже 1 % знаний о космосе, планетах и их поведении во Вселенной. Какие еще тайны хранит Земля, как долго будет светить Солнце и сколько запасов энергии есть у нашей галактики?

Источник

Почему долгота дня разная?

Всем известно, что долгота дня – это промежуток времени между восходом Солнца и его заходом, в течении которого Солнце видно над горизонтом. Но не все знают, что долгота дня зависит и от склонения Солнца, и от географической широты места.

Угол склонения влияет на сезонные изменения долготы дня в течение года: например, в Северном полушарии зимой день короче, а летом длиннее. На земном экваторе долгота дня приблизительно постоянна и составляет обычно чуть больше 12 часов.

А вот от того, где находится (на какой географической широте) населённый пункт, зависит продолжительность светового дня в конкретном месте: чем дальше от экватора точка на карте (возьмём Северное полушарие, т.к. наша страна находится в этой части земного шара), тем меньше будет долгота дня зимой и больше летом.

Вот простой пример: Москва находится приблизительно на 55 о с.ш. (северной широты), станица Вёшенская – 49 о с.ш., а Ростов-на-Дону – 47 о с.ш. Долгота дня, в зависимости от широты, меняется так: в один и тот же день, 22 января, в Москве она – 8 ч. 01 мин., в ст.Вёшенской – 8 ч. 54 мин., а в Ростове-на-Дону – 9 ч. 10 мин.

Летом всё наоборот: в то время, когда на юге России в конце июня долгота дня – 15 часов, в Санкт-Петербурге доходит до 18 часов, т.е. чем дальше на север, тем длиннее летний день.

Наибольшая долгота дня бывает в день летнего солнцестояния (около 22 июня), а наименьшая – в день зимнего солнцестояния (около 22 декабря).

По поводу календарей можно сказать одно – в них в основном печатают долготу дня для широты приблизительно 55-56 о – это широта Москвы. А в газете «Тихий Дон» указывается долгота дня именно для Вёшенской. Поэтому-то цифры и разнятся. Кстати, от того, где расположен населённый пункт, ещё и время восхода-захода Солнца меняется. Например, в Москве Солнце 23 января взошло 9 ч. 40 мин., а в Вёшенской – раньше почти на час – в 8 ч. 57 мин. Простая география и ничего больше.

Подготовила
Наталья ГРЕБЕННИКОВА.

Источник