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:
- Для высоких широт зимой и летом солнце может не заходить и не всходить. Сумерки считаются нулевыми.
- Продолжительность дня в таких широтах будет обозначаться либо 24 часа, либо 00 часов.
- 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:
- На равнинной местности закат будет не таким насыщенным.
- Вдоль берегового горизонта — ярче.
- 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:
- Первая фаза — площадь освещенного диска меньше половины всего диска луны.
- Вторая фаза — конец новолуния и переход к полнолунию.
- Третья фаза характеризуется появлением полного диска.
- 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:
- Марсоход Spirit запечатлел закат на Марсе. Он удивительно красив в сине-серых оттенках.
- Северное сияние бывает не только на Земле. На Юпитере оно будет окрашено в фиолетовый цвет.
- В Мурманске неизбежны полярные ночи. На Аляске за полярные дни вырастает около тонны крупных тыкв.
- 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
Закат Солнца и восход Солнца. Продолжительность светового дня.
Такие астрономические явления, как закат Солнца и восход Солнца происходят каждый день в разное время и только благодаря вращению вокруг Солнца. В другом случае, небесное светило было бы в постоянном зените, что лишило бы Землю не только восходов и закатов, но и сама жизнь на планете была бы невозможной.
Закат Солнца и восход Солнца
Закатом и восходом называют промежутки времени, когда верхний край Солнца находится на одном уровне с линией горизонта. Траектория прохождения небесного светила отличается в зависимости от того, с какой точки планеты и в какое время года за ней наблюдать. На экваторе Солнце встает перпендикулярно от горизонта и заходит также перпендикулярно, независимо от сезона.
Где восходит Солнце?
Большинство людей знают, что Солнце восходит на востоке и заходит на западе. Однако, это не более, чем обобщение. На самом деле, такое бывает только 2 дня в году – во время весеннего и осеннего равноденствия. В другие дни Солнце восходит с севера на юг. Ежедневно точки, в которых происходит закат Солнца и восход Солнца, незначительно перемещаются. В день летнего солнцестояния оно восходит по максимуму к северо-востоку. Каждый день после этого светило поднимается чуть-чуть южнее. В день осеннего равноденствия Солнце восходит строго на востоке и заходит на западе.
С давних времен люди отслеживали рост и параметры точек восхода и заката с большой детализацией. Таким образом, в древности можно было ориентироваться во времени при помощи зубчатых вершин гор вдоль линии горизонта или при помощи стоячих камней, выстроенных особым образом.
Закат Солнца и восход Солнца – это точки начала и конца светового дня. Важно отметить, что оба эти явления являются всего лишь короткими мгновениями. Сумерки – это временный диапазон, в течение которого день становится ночью или наоборот. Утренними сумерками называется время между рассветом и восходом Солнца, а вечерними – время между заходом и закатом. Продолжительность сумерек на самом деле зависит от местоположения на планете, а также от определенной даты.
Например, в арктических и антарктических широтах зимней ночью никогда не бывает полностью темно. Восходом Солнца является тот момент, когда верхний край Солнца становится видимым над восточным горизонтом утром. Закат — это мгновение, когда задняя кромка Солнца перестает быть видимой и исчезает ниже западного горизонта вечером.
Продолжительность светового дня
Длительность светового дня, и вместе с ним время заката и восхода Солнца, не является постоянной величиной. В северном полушарии летом дни длиннее, а зимой дни становятся короче. Продолжительность дневного времени также уменьшается или увеличивается в зависимости от географической широты, чем она выше, тем короче дни. Как правило, это зимнее время. Интересным фактом является то, что из-за уменьшения скорости вращения Земли, дни становятся немного длиннее с течением времени. Примерно 100 лет назад день в среднем был 1,7 миллисекунду короче, чем сейчас.
Восход — закат Солнца. В чем внешнее различие?
Восходы и закаты выглядят по-разному. Можно ли визуально установить эти различия, если смотреть на то, как солнце возвышается над горизонтом, не зная при этом заканчивается день или только начинается? Итак, существует ли объективный способ отличить эти два похожих явления? Все сумеречные промежутки времени являются симметричными. Это означает, что между ними не существует большой оптической разницы.
Тем не менее два человеческих фактора отрицают их идентичность. Ближе к закату глаза, адаптированные к дневному свету, начинают уставать. Постепенно свет исчезает, небо темнеет, и человек не может адаптироваться так же быстро, как все это происходит. Некоторые оттенки не могут восприниматься в полной мере. На рассвете наблюдается совсем иная ситуация.
Ночная темнота приспосабливает зрение к очень острому и четкому видению, и каждое малозаметное изменение цвета в небе сразу бросается в глаза. Таким образом, больше цветов воспринимается на рассвете, чем в вечерних сумерках. Именно это время из-за ограниченной видимости является наиболее опасным для водителей, поэтому возникает потребность в искусственном освещении. С наступлением сумерек нужно обязательно включать фары.
Источник
Восход и закат Солнца
Временные отрезки, когда верхний край солнечного диска находится на линии горизонта, называются восходами и закатами. Причиной восхода и захода Солнца является вращение планеты вокруг звезды и собственной оси. Если бы Земля не имела шарообразную форму, не двигалась по орбите, то дневное светило постоянно стояло бы в зените. В таких условиях существование жизни на планете было бы исключено.
Что такое восход
Восход – временной отрезок, когда верхний край Солнца появляется над горизонтом. В астрономии под термином подразумевается полное прохождение солнечного диска через линию горизонта.
Под влиянием атмосферы земной наблюдатель видит восход немного раньше, чем при условии, если бы на планете отсутствовал атмосферный слой. Причем явление начинается раньше, когда наблюдатель перемещается на большую высоту.
С земной поверхности величина солнечного углового диаметра составляет 30 минут дуги (или 0,5°). Этот факт подразумевает, что длительность дня должна немного превышать половину солнечных суток. Но на длительность дня оказывает существенное влияние атмосферная рефракция.
Рефракция (или преломление) – искривление солнечных лучей, проходящих сквозь земную атмосферу. Восходящее солнце визуализируется примерно на 35 минут дуги выше, чем могло бы быть на планете без атмосферы. Поэтому для земного наблюдателя восход наступает раньше реального времени.
В результате рефракционного изменения:
- в экваториальных широтах день удлиняется примерно на 10 минут;
- в умеренных широтах – до 30 минут;
- в полярных областях – до 2 суток.
Что такое закат
Закат – физическое явление, подразумевающее уход верхнего края солнечного диска под горизонт. В астрономии под термином подразумевается полный процесс прохождения Солнца вниз через линию горизонта.
Время заката, как и восхода, сдвигается под влиянием атмосферной рефракции. Видимый с Земли закат наблюдается позже, чем происходит в действительности. Также время захода Солнца отодвигается, когда наблюдатель перемещается на высотное место.
Откуда восходит и куда заходит Солнце
Для большинства людей ответ очевиден: Солнце восходит на востоке, уходит за горизонт на западе. Но это обобщенное представление. В действительности восход строго на востоке и закат строго на западе бывает только 2 раза в год – при весеннем и осеннем равноденствии.
В остальное время года светило движется с севера на юг. Каждый день точки соприкосновения Солнца с горизонтом при восходе и закате немного смещаются. Во время июньского солнцестояния восход отмечается в максимальной северо-восточной точке. Далее изо дня в день светило восходит чуть южнее. Во время сентябрьского равноденствия садится Солнце точно на западе, поднимается точно на востоке.
В экваториальных широтах движение Солнца вне зависимости от сезона года происходит перпендикулярно горизонту.
Восход и закат – короткие этапы начала и завершения дня. Более длительны по времени сумерки – промежуточный этап становления дня ночью, и наоборот. Утренние сумерки – временной промежуток между рассветом и восходом, вечерние – между заходом и закатом. Длительность сумеречного периода определяется точкой наблюдения на планете, календарной датой.
При сумерках солнечный диск подходит снизу почти к самой линии горизонта, в результате чего световые лучи, частично попадающие в верхние атмосферные слои, достигают планетарной поверхности. В разных широтах длительность сумеречного периода неодинакова:
- на экваторе 20 – 30 минут;
- в умеренных широтах примерно 2 часа;
- в субполярных областях – несколько суток;
- в полярных областях до 3 недель.
Из-за вращения планеты в разных частях света время солнечных восходов и заходов неодинаково. Относительно Гринвича раньше всех восходы встречают не японцы, как многие думают, а острова Кирибати, находящиеся на крайнем восточном меридиане, позже всех – ближние к Аляске острова Алеутского архипелага, расположенные на крайнем западном меридиане.
Длительность светового времени суток непостоянна, следовательно, в течение года сдвигается время закатов и восходов. В северном полушарии летние дни длиннее зимних, в южном наоборот. Также длительность дня неодинакова в разных широтных зонах: с повышением широты дни укорачиваются.
График восходов и заходов для определенного сезона года и конкретной широты можно найти в календарях, а можно посмотреть на специальных сервисах в интернете.
Как отличить закат от рассвета
Когда восходит и заходит Солнце, наблюдается красивое оптическое явление – окрашивание неба и земной поверхности лучами в различные цвета. Причем визуально определить, где закатное небо, а где рассветное, можно по преобладающей гамме. Рассветные тона более нежные и холодные, с преобладанием розовых, лиловых, голубых оттенков. А на закате небо имеет насыщенные оттенки красного и желтого цвета, реже наблюдаются зеленоватые участки неба и освещенной земной поверхности.
Более глубокие и яркие цвета заката объясняются тем, что в течение дня земная поверхность нагревается, теряет влагу, воздушные потоки движутся быстрее, захватывая пылевые частицы. Проходя сквозь пылевую взвесь в атмосфере, закатный солнечный свет рассеивается, тускнеет, обретает красные оттенки. Обусловлено это тем, что красный цвет солнечного спектра, имеющий самую длинную волну, более устойчив к рассеиванию в запыленной и уплотненной атмосфере, чем коротковолновые холодные цвета. А за ночь воздушные слои очищаются, пыль оседает, и рассветное небо отличается большей чистотой и разнообразием оттенков.
Закаты и восходы – невероятное по красоте зрелище даже в городских условиях. Каждый день сотни фотографов в разных уголках планеты запечатлевают великолепие восходящего и заходящего Солнца, создают кадры, от которых сложно оторвать взгляд.
Источник