Высота солнца над горизонтом решение задач

Олимпиадные задачи по географии: Высота Солнца и широта

Олимпиадные задачи по географии требуют от ученика хорошей подготовки по предмету. Высота Солнца, склонение и широта места связаны простыми соотношениями. Для решения задач по определению географической широты требует знания зависимости угла падения солнечных лучей от широты местности. Широта, на которой находится местность, определяет изменение высоты солнца над горизонтом в течение года.

№1

На какой из параллелей: 50 с.ш.; 40 с.ш.; на южном тропике; на экваторе; 10 ю.ш. Солнце в полдень будет находиться ниже над горизонтом в день летнего солнцестояния. Свой ответ обоснуйте.

1) 22 июня солнце в зените над 23,5 с.ш. и солнце будет ниже над параллелью наиболее удалённой от северного тропика.

2) Это будет южный тропик, т.к. удалённость составит 47.

№2

На какой из параллелей: 30 с.ш.; 10 с.ш.; экваторе; 10 ю.ш., 30 ю.ш. солнце в полдень будет находиться выше над горизонтом в день зимнего солнцестояния. Свой ответ обоснуйте.

2) Полуденная высота солнца на любой параллели зависит от удалённости от параллели, где солнце в этот день в зените, т.е. 23,5 ю.ш.

А) 30 ю.ш.- 23,5 ю.ш.= 6,5 ю.ш

№3

На какой из параллелей: 68 с.ш.; 72 с.ш.; 71 ю.ш; 83 ю.ш – полярная ночь короче? Свой ответ обоснуйте.

Продолжительность полярной ночи увеличивается от 1 суток (на параллели 66,5 с.ш.) до 182 суток на полюсе. Полярная ночь короче на параллели 68 с.ш.,

т.к. она дальше от полюса.

№4

В каком городе: Дели или Рио-де-Жанейро солнце находится выше над горизонтом в полдень весеннего равноденствия?

1) Солнце 21 марта в зените стоит над экватором

2) Ближе к экватору г. Рио-де-Жанейро т.к. широта его 23 ю.ш., а Дели- 28 .

Значит и солнце выше в Рио-де-Жанейро.

№5

Определите географическую широту пункта, если известно, что в дни равноденствия полуденное солнце стоит там над горизонтом на высоте 63 (тень от предметов падает на юг.) Ход решения запишите.

Формула определения высоты солнца H

где Y – разница широт между параллелью, где солнце в зените в данный день и

90 – (63 — 0) = 27 ю.ш.

№6

Определите высоту Солнца над горизонтом в день летнего солнцестояния в полдень в Санкт-Петербурге. Где ещё в этот день Солнце будет находиться на той же высоте над горизонтом?

1) 90 – (60 – 23,5 ) = 53,5

2) Полуденная высота Солнца над горизонтом одинакова на параллелях, расположенных на одинаковом расстоянии от той параллели, где Солнце стоит в зените. Санкт-Петербург удалён от северного тропика на 60 – 23,5 = 36,5

На таком расстоянии от северного тропика находится параллель 23,5 — 36,5 = -13

№7

Определите географические координаты точки земного шара, в которой Солнце будет находиться в зените, когда в Лондоне празднуют новый год. Запишите ход ваших мыслей.

От 22 декабря до 21 марта проходит 3 месяца или 90 дней. За это время Солнце перемещается на 23,5. За месяц Солнце перемещается на 7,8. За один день 0,26.

Лондон находится на нулевом меридиане. В этот момент, когда в Лондоне празднуют Новый год (0 часов) солнце находится в зените над противоположном меридианом т.е. 180. Значит, географические координаты искомой точки составляют

28 ю.ш.180 в. д. или з. д.

№8.

Как изменится длина дня 22 декабря в Санкт – Петербурге, если угол наклона оси вращения относительно плоскости орбиты увеличится до 80. Запишите ход ваших мыслей.

1) Следовательно полярный круг будет иметь 80, северный круг отступит от существующего на 80 – 66,5 = 13,5

2) Длина дня 22 декабря в Санкт-Петербурге увеличится.

№9

Определите географическую широту пункта на территории Австралии, если известно, что 21 сентября в полдень по местному солнечному времени, высота Солнца над горизонтом составляет 70 . Ход рассуждений запишите.

№10

Если бы Земля перестала бы вращаться вокруг собственной оси, то на планете не было бы смены дня и ночи. Назовите ещё три изменения природы Земли при отсутствии осевого вращения.

а) изменилась бы форма Земли, поскольку отсутствовало бы полярное сжатие

б) не было бы силы Кориолиса – отклоняющее действие вращения Земли. Пассаты имели бы меридиональное направление.

в) не было бы приливов и отливов

№11

Определите, на каких параллелях в день летнего солнцестояния Солнце находится над горизонтом на высоте 70.

Источник

Высота Солнца над горизонтом 38°. Под каким углом к горизонту надо расположить

Условие задачи:

Высота Солнца над горизонтом 38°. Под каким углом к горизонту надо расположить плоское зеркало, чтобы осветить солнечными лучами дно вертикального колодца?

Задача №10.1.7 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Разумеется, для решения этой задачи (как и для решения любой задачи по оптике) необходимо сделать рисунок. Для начала Вам нужно провести под углом \(\alpha\) к горизонту луч a, а затем в некоторой точке O изменить его направление на вертикальное (как луч b на рисунке). Изменение направления распространения луча произойдет из-за отражения в зеркале в точке O, значит луч a – это падающий на зеркало луч, а луч b – это отраженный от зеркала луч. Угол между ними должен быть равен углу \(2\beta\), где \(\beta\) – луч падения (или отражения) луча. Поэтому, если мы проведем биссектрису между падающим и отраженным лучом, то найдем положение нормали n к зеркалу. Зная положение нормали, легко найти положение самого зеркала, оно перпендикулярно нормали и проходит через точку O. Кстати, на рисунке сразу прекрасно видно, что угол между горизонтом и нормалью к зеркалу n равен \(\left( <\beta – \alpha >\right)\), это понадобится нам в дальнейшем решении. Из рисунка видно, что:

\[2\beta = \alpha + 90^\circ \]

Также благодаря рисунку можно сделать вывод, что:

Учитывая (1), имеем:

Посчитаем численный ответ задачи:

Ответ: 64°.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

Азимут и высота солнца над горизонтом

Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным координатам и времени наблюдения. Возможно как задание координат вручную, так и выбор значения из справочника городов.

Продолжаем тему, начатую статьей Восход и закат солнца.

На повестке дня вычисление азимута солнца и его высоты над горизонтом в любой момент времени в точке с заданными координатами. Азимут мы откладываем от севера по часовой стрелке.

Алгоритм расчета взят отсюда. Описал его какой-то хороший швед. Он старался как мог, но все равно для стороннего человека ничего не понятно. Например, я могу еще понять, как мы переходим от одной системы координат к другой, но понять, почему долгота перигелия солнца вычисляется как
, где d — количество дней от эпохи J2000 — это уже выше моих сил.

Видимо где-то далеко, в башне из слоновой кости, сидят астрономы, и все эти цифры рассчитывают, а потом все остальные смертные их используют. Может быть какой-нибудь астроном когда-нибудь расскажет о том, как это все происходит; пока же пришлось взять на веру все эти магические цифры и воплотить расчет в жизнь. Очевидно, так делает большинство.

Есть несколько книг, которые обычно рекомендуют людям на форумах, когда не хотят отвечать развернуто, типа, «смотри вон там», и я тоже приведу их здесь:

Jean Meeus. Astronomical algorithms
Peter Duffett-Smith. Practical Astronomy with your calculator.

Как и в случае калькуляторов для расчета времени восхода и захода солнца, ниже представлены два калькулятора — первый берет информацию о координатах и часовом поясе из справочника городов, т. е. остается только выбрать город и ввести время наблюдения; а второй позволяет задать координаты и часовой пояс «вручную». Информацию о городах могут добавлять в справочник зарегистрированные пользователи.

Отрицательная высота над горизонтом соответствует темному времени суток — солнце «под» горизонтом. Пересечение с горизонтом утром происходит примерно на азимуте 90 градусов, из чего можно сделать смелый вывод, что солнце восходит все-таки на востоке.

Paul Schlyter (это швед) утверждает, что ошибка в расчетах не превышает одной угловой минуты для дат в диапазоне 1900 – 2100.

Источник

Высота солнца над горизонтом решение задач

Каким видом транспорта можно быстрее совершить «кругосветное» путешествие

(с возвращением в точку отправления):

самолетом по экватору (средняя скорость 800 км/ч),

на морском судне по 60° ю. ш. (средняя скорость 40 км/ч) или

на собачьих упряжках по 80° ю. ш. (средняя скорость 30 км/ч).

На самолете – 50 ч., 360 * 111,3 = 40068 км 40068 : 800 = 50 часов.

на морском судне – 502 ч., 360 * 55,8 = 20088 км 20088 : 40 = 502 часа

на лыжах – 233 ч., 360 * 19,4 =6984 км 8984 : 30 = 233 часа

Сколько времени будет продолжаться каждое из этих путешествий (не учитывая остановок)?

№1 На какой из параллелей: 50 с.ш.;40 с.ш.; на южном тропике; на экваторе; 10 ю.ш. Солнце в полдень будет находиться ниже над горизонтом в день летнего солнцестояния. Свой ответ обоснуйте.

1)22 июня солнце в зените над 23,5 с.ш. и солнце будет ниже над параллелью наиболее удалённой от северного тропика.

2)Это будет южный тропик, т.к. удалённость составит 47.

№2 На какой из параллелей: 30 с.ш.; 10 с.ш.; экваторе; 10 ю.ш., 30 ю.ш. солнце в полдень будет находиться выше над горизонтом в день зимнего солнцестояния. Свой ответ обоснуйте.

А) 30 ю.ш.- 23,5 ю.ш.= 6,5 ю.ш

№3 На какой из параллелей: 68 с.ш.; 72 с.ш.; 71 ю.ш; 83 ю.ш – полярная ночь короче? Свой ответ обоснуйте.

Продолжительность полярной ночи увеличивается от 1 суток (на параллели 66,5 с.ш.) до 182 суток на полюсе. Полярная ночь короче на параллели 68 с.ш.,т.к. она дальше от полюса.

№4 В каком городе: Дели или Рио-де-Жанейро солнце находится выше над горизонтом в полдень весеннего равноденствия?

1) Солнце 21 марта в зените стоит над экватором

2) Ближе к экватору г.Рио-де-Жанейро т.к. широта его 23 ю.ш., а Дели- 28 .

Значит и солнце выше в Рио-де-Жанейро.

№5 Определите географическую широту пункта, если известно, что в дни равноденствия полуденное солнце стоит там над горизонтом на высоте 63 (тень от предметов падает на юг.) Ход решения запишите.

Формула определения высоты солнца H

где Y – разница широт между параллелью, где солнце в зените в данный день и

90– ( 63 — 0 ) = 27 ю.ш.

№6 Определите высоту Солнца над горизонтом в день летнего солнцестояния в полдень в Санкт-Петербурге. Где ещё в этот день Солнце будет находиться на той же высоте над горизонтом?

1) 90 – (60 – 23,5 ) = 53,5

На таком расстоянии от северного тропика находится параллель 23,5 — 36,5 = -13 Или 13 ю.ш.

№7 Определите географические координаты точки земного шара, в которой Солнце будет находиться в зените, когда в Лондоне празднуют новый год. Запишите ход ваших мыслей.

Решение: От 22 декабря до 21 марта проходит 3 месяца или 90 дней. За это время Солнце перемещается на 23,5. За месяц Солнце перемещается на 7,8. За один день 0,26.

№8. Как изменится длина дня 22 декабря в Санкт – Петербурге, если угол наклона оси вращения относительно плоскости орбиты увеличится до 80. запишите ход ваших мыслей.

Решение 1) Следовательно полярный круг будет иметь 80, северный круг отступит от существующего на 80 – 66,5 = 13,5 2) Длина дня 22 декабря в Санкт-Петербурге увеличится.

№9 Определите географическую широту пункта на территории Австралии, если известно, что 21 сентября в полдень по местному солнечному времени, высота Солнца над горизонтом составляет 70 . Ход рассуждений запишите.

Решение: 90 – 70 = 20ю.ш.

№10 Если бы Земля перестала бы вращаться вокруг собственной оси, то на планете не было бы смены дня и ночи. Назовите ещё три изменения природы Земли при отсутствии осевого вращения.

Решение: а) изменилась бы форма Земли, поскольку отсутствовало бы полярное сжатие

б) не было бы силы Кориолиса – отклоняющее действие вращения Земли. Пассаты имели бы меридиональное направление. в) не было бы приливов и отливов

№11 Определите, на каких параллелях в день летнего солнцестояния Солнце находится над горизонтом на высоте 70.

1) 90 – ( 70 +(- 23,5) = 43,5 с.ш.

Z — точка зенита * — Полярная звезда

угол, под которым видно Полярную звезду, к площади горизонта
угол между точкой зенита и Полярной звездой.
В дни равноденствий высота полуденного Солнца над горизонтом для разных широт определяется по формуле:

Так, например, в г. Киеве 21 марта и 23 сентября в полдень Солнце находится на высоте:

Летом, когда Солнце находится над тропиком каждого полушария, высота его в полдень увеличивается на 23° 27′, т.е.

Таким образом, для г. Киева 21 июня высота Солнца равна 61°27′. Зимой, когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояния, когда ее следует уменьшить на 23°27′, т.е.

Так, для Киева 22 декабря Солнце находится на высоте

Задача 32
Санкт-Петербург и Киев находятся почти на одном меридиане. 22 июня в полдень Солнце в Санкт-Петербурге возвышается над горизонтом на 53°30, а в Киеве в этот момент- на 61,5°. Каково расстояние между городами в градусах и километрах?

Ответ:
Расстояние между Киевом и Санкт-Петербургом — 8°, а в километрах -890,4 км.

Задача 33
С корабля 20 февраля была измерена высота Солнца над горизонтом. Она составила 50°. Солнце было на юге. На какой географической широте находится корабль, если в этот день Солнце, стояло в зените па широте 1105′ ю.ш.?

Ответ:
Корабль находился на 28°55′ с.ш.

Задача 34
В Северном полушарии, там, где находятся туристы, Солнце в полдень стоит над горизонтом под углом 53030′. В этот же день полуденное Солнце находится в зените на 12°20′ с.ш. На каком градусе широты находятся туристы?

Ответ:
Туристы находятся на 48°50′ с. ш.

Вопросы для блиц турнира «Верю — не верю»

Источник