φ = 90 ° - Северен полюс

Само на полюса денят и нощта продължават шест месеца. В деня на пролетното равноденствие Слънцето описва пълен кръг по хоризонта, след което всеки ден по спирала се издига по-високо, но не по-високо от 23 ° 27 (на ден лятното слънцестоене). След това, цикъл по цикъл, Слънцето отново се спуска към хоризонта. Светлината му се отразява многократно от лед и хълмове. За един ден есенно равноденствиеСлънцето отново заобикаля целия хоризонт и следващите му завои много постепенно отиват все по-дълбоко и по-дълбоко под хоризонта. Зората продължава седмици, дори месеци, като се движи на 360 °. Бялата нощ постепенно притъмнява и то само близо до деня зимното слънцестоенестъмва се. Това е средата на полярната нощ. Но Слънцето не се спуска под хоризонта под 23°27 Полярната нощ постепенно се изсветлява и утринната зора светва.

φ = 80 ° - една от географските ширини на Арктика

Движението на Слънцето на географска ширина φ = 80 ° е типично за райони, разположени на север от Арктическия кръг, но на юг от полюса. След деня на пролетното равноденствие дните растат много бързо, а нощите се скъсяват, започва първият период на белите нощи - от 15 март до 15 април (1 месец). Тогава Слънцето, вместо да отиде отвъд хоризонта, го докосва в северната точка и отново изгрява, заобикаля небето, премествайки се на 360 °. Денонощният паралел е разположен под лек ъгъл спрямо хоризонта, Слънцето кулминира над южната точка и се спуска на север, но не излиза отвъд хоризонта и дори не го докосва, а минава над северната точка и отново прави друга дневна орбита по небето. Така Слънцето спира все по-високо и по-високо до деня на лятното слънцестоене, което бележи средата на полярния ден. Тогава завоите на ежедневното движение на Слънцето слизат все по-ниско. Когато Слънцето докосне хоризонта в северната точка, полярният ден, продължил 4,5 месеца (от 16 април до 27 август), ще приключи, а вторият период на бели нощи ще настъпи от 27 август до 28 септември. Тогава продължителността на нощите бързо се увеличава, дните стават по-къси, т.к точките на възход и залез бързо се изместват на юг, а дъгата на дневния паралел над хоризонта се скъсява. Един ден преди зимното слънцестоене слънцето не изгрява над хоризонта по обяд, започва полярната нощ. Слънцето, движейки се по спирала, отива все по-дълбоко под хоризонта. Средата на полярната нощ е денят на зимното слънцестоене. След него Слънцето отново се приближава по спирала към екватора. По отношение на хоризонта завоите на спиралата са наклонени, следователно, когато Слънцето изгрее до южната част на хоризонта, изгрява, след това отново потъмнява, има борба между светлината и тъмнината. С всеки оборот дневният здрач става по-ярък и накрая Слънцето се появява за миг над южния (!) Хоризонт. Този дългоочакван лъч бележи края на полярната нощ, която продължи 4,2 месеца от 10 октомври до 23 февруари. Всеки ден Слънцето се задържа все по-дълго над хоризонта, описвайки все по-голяма дъга. Колкото по-голяма е географската ширина, толкова по-дълги са полярните дни и полярните нощи и толкова по-кратък е периодът на дневна смяна на дните и нощите между тях. По тези ширини има дълги здрачи, т.к Слънцето отива под хоризонта под лек ъгъл. В Арктика Слънцето може да изгрява във всяка точка на източния хоризонт от север на юг, а също и да залязва във всяка точка на западния хоризонт. Следователно навигаторът, който вярва, че Слънцето винаги изгрява в точката на изток и залязва в точката, рискува да сбърка курса с 90 °.

φ = 66 ° 33 "- арктически кръг

Ширина φ = 66°33" е крайната географска ширина, разделяща регионите, в които Слънцето изгрява и залязва всеки ден, от регионите, в които има слети полярни дни и слети полярни нощи. На тази географска ширина през лятото точките на изгрев и набор се изместват на „широки стъпки“ от точките на изток и запад на 90° на север, така че в деня на лятното слънцестоене да се срещнат в точката на север. Следователно Слънцето, слязло на север хоризонтът, веднага се издига отново, така че два дни се сливат в плътен полярен ден (21 и 22 юни Преди полярния ден и след него има периоди на бели нощи. Първият е от 20 април до 20 юни (67 бели нощи) , вторият е от 23 юни до 23 август (62 бели нощи).На зимното слънцестоене точките на изгрев и залез се срещат в южната точка Няма ден между две нощи Полярната нощ продължава два дни (22, 23 декември ) Между полярния ден и полярната нощ Слънцето изгрява и залязва всеки ден, но продължителността на дните и нощите се променя бързо.

φ = 60 ° - географска ширина на Санкт Петербург

Известните бели нощи се наблюдават преди и след деня на лятното слънцестоене, когато „една зора бърза да смени друга”, т.е. Слънцето потъва плитко под хоризонта през нощта, така че лъчите му осветяват атмосферата. Но жителите на Санкт Петербург мълчат за своите "тъмни дни", когато слънцето по време на зимното слънцестоене изгрява по обяд само на 6°33" над хоризонта. Белите нощи (навигационният здрач) на Санкт Петербург са особено добри в комбинация с нейната архитектура и Нева.Те започват около 11 май и продължават 83 дни до 1 август дневна светлина- средата на интервала - около 21 юни. През годината точките на изгрев и залез се изместват по хоризонта със 106 °. Но белите нощи се наблюдават не само в Санкт Петербург, но по целия паралел φ = 60 ° и по-нататък на север до φ = 90 °, на юг от φ = 60 ° белите нощи стават все по-къси и по-тъмни. Подобни бели нощи се наблюдават и в Южното полукълбо, но в противоположното време на годината.

φ = 54 ° 19 "- географска ширина на Уляновск

Това е географската ширина на Уляновск. Движението на Слънцето в Уляновск е типично за всички средни ширини. Радиусът на сферата, показан на фигурата, е толкова голям, че в сравнение с него Земята изглежда като точка (символизира се от наблюдателя). Географската ширина φ се задава от височината на полюса над хоризонта, т.е. ъгъл Полюс (P) - Наблюдател - Северна точка (C) в хоризонта. В деня на пролетното равноденствие (21.03) Слънцето изгрява точно на изток, изгрява на небето, измествайки се на юг. Над точката юг – най-високото положение на Слънцето в даден ден – горната кулминация, т.е. пладне, след което се спуска "по хълма" и залязва точно на запад. По-нататъшното движение на Слънцето продължава под хоризонта, но наблюдателят не вижда това. В полунощ Слънцето достига най-ниската си кулминация под северната точка, след което отново изгрява към източния хоризонт. В деня на равноденствието половината от дневния паралел на Слънцето е над хоризонта (ден), половината е под хоризонта (нощ). На следващия ден Слънцето изгрява не точно в точката на изток, а в точка, леко изместена на север, денонощният паралел минава над предишния, височината на Слънцето по обяд е по-голяма от тази на предишния ден , точката на набор също е изместена на север. Така дневният паралел на Слънцето вече не разделя хоризонта наполовина: по-голямата част от него е над хоризонта, по-малката част е под хоризонта. Лятната половина на годината идва. Точките на изгрев и залез се изместват все повече и повече на север, все повече и повече от паралела е над хоризонта, обедната височина на Слънцето се увеличава и в деня на лятното слънцестоене (21.07 -22.07) в Уляновск достига 59 ° 08 ". В същото време точките на изгрев и залез се изместват спрямо точките от изток и запад на север с 43,5 °. След деня на лятното слънцестоене дневните паралели на Слънцето се спускат към екватора . В деня на есенното равноденствие (23.09) Слънцето изгрява отново и залязва в точките на изток и запад, минава по екватора.Освен това Слънцето постепенно ден след ден се спуска под екватора, докато точките на изгряване и зимно времее под хоризонта. Обядната височина на Слънцето намалява до 12°14. „По-нататъшното движение на Слънцето по еклиптиката става по паралелите, отново приближавайки се до екватора, точките на изгрев и залез се връщат към точките на изток и запад, дните увеличение,пролетта идва отново!Интересното е,че в Уляновск точките на издигане се изместват на източния хоризонт на 87°.Зададените точки съответно "вървят" на западния хоризонт.Слънцето изгрява точно на изток и залязва точно на запад само два пъти в годината - в дните на равноденствието.Последното е вярно на цялата повърхност на Земята, с изключение на полюсите.

φ = 0 ° - екватор на Земята

Движението на Слънцето над хоризонта през различни периоди на годината за наблюдател, разположен в средните ширини (вляво) и на екватора на Земята (вдясно).

На екватора Слънцето преминава през зенита два пъти годишно, в дните на пролетното и есенното равноденствие, т.е. има две "лета" на екватора, когато имаме пролет и есен. Ден на екватора е винаги равно на нощта(по 12 часа). Точките на изгрев и залез са леко изместени от точките на изток и запад, не повече от 23°27" на юг и със същото количество на север. Практически няма здрач, горещ светъл ден рязко се сменя от черна нощ.

φ = 23 ° 27 "- Северен тропик

Слънцето се издига стръмно над хоризонта, през деня е много горещо, след което се спуска стръмно под хоризонта. Здрачът е кратък, а нощите са много тъмни. Повечето характерна чертасе състои в това, че Слънцето веднъж годишно, в деня на лятното слънцестоене, достига своя зенит по обяд.

φ = -54 ° 19 "- географска ширина, съответстваща на Уляновск в Южното полукълбо

Както в цялото южно полукълбо, Слънцето изгрява от източния хоризонт и залязва на западния хоризонт. След изгрев слънцето изгрява северната частхоризонт на обяд, в полунощ отива под южния хоризонт. Иначе движението на Слънцето е подобно на движението му на географската ширина на Уляновск. Движението на Слънцето в южното полукълбо е подобно на движението на Слънцето на съответните географски ширини в северното полукълбо. Единствената разлика е, че от изток Слънцето се движи към северния хоризонт, а не към южния, кулминира над северната точка по обяд и след това също залязва на западния хоризонт. Сезоните в северното и южното полукълбо са противоположни.

φ = 10 ° - една от географските ширини на горещата зона

Движението на Слънцето на дадена географска ширина е характерно за всички места, разположени между северните и южните тропици на Земята. Тук Слънцето преминава през зенита два пъти годишно: 16 април и 27 август, с интервал от 4,5 месеца. Дните са много горещи, нощите са тъмни и звездни. Дните и нощите се различават малко по продължителност, практически няма здрач, слънцето залязва под хоризонта и веднага става тъмно.

Акоизмервайте всеки ден под какъв ъгъл Слънцето изгрява над хоризонта по обяд - този ъгъл се нарича обяд - тогава можете да видите, че не е същото в различни днии много повече през лятото, отколкото през зимата. Това може да се прецени без какъвто и да е гониометричен инструмент, просто по дължината на сянката, хвърлена от стълба по обяд: колкото по-къса е сянката, толкова по-голяма е обедната височина и колкото по-дълга е сянката, толкова по-ниска е обедната височина. На 22 юни в Северното полукълбо, височината на обяд на Слънцето е най-голяма. Това е най-дългият ден в годината в тази половина на Земята. Нарича се ден на лятното слънцестоене. Няколко дни подред пладне височина слънцасе променя изключително малко (оттук и изразът "слънцестоене") и следователно ипродължителността на деня също остава почти непроменена.

Шест месеца по-късно, 22 декември, е денят на зимното слънцестоене в Северното полукълбо. Тогава обедната височина на Слънцето е най-малка, а денят е най-кратък. Отново няколко дни подред пладневата височина на Слънцето се променя изключително бавно и продължителността на деня остава почти непроменена. Разликата между височините на обяд на Слънцето на 22 юни и 22 декември е 47°. Има два дни в годината, когато височината на обяд на Слънцето е точно с 2301/2 по-ниска от тази на лятното слънцестоене и също толкова по-висока от тази на зимното слънцестоене. Това се случва на 21 март (ранна пролет) и 23 септември (ранна есен). В тези дни продължителността на деня и нощта са еднакви: денят е равен на нощта. Така 21 март се нарича ден на пролетното равноденствие, а 23 септември - денят на есенното равноденствие.

За да разберем защо има промяна в обедната височина на Слънцето през годината, ще извършим следния експеримент. Да вземем глобус. На земното кълбо оста на въртене е наклонена към равнината на неговата опора под ъгъл 6601 / g, а екваторът - под ъгъл 23С1 / 2. Стойностите на тези ъгли не са случайни: земната ос е наклонена към равнината на нейния път около Слънцето (орбита) също с 6601/2.

Нека сложим ярка лампа на масата. Тя ще бъде да изобразявамСлънцето. Нека се преместим със глобуса на известно разстояние от лампата, за да можем

носеше глобус около лампата; средата на земното кълбо трябва да остане на нивото на лампата, а основата на глобуса трябва да е успоредна на пода.

Цялата страна на земното кълбо, обърната към лампата, е осветена.

Нека се опитаме да намерим такова положение на земното кълбо, така че границата на светлината и сянката да минава едновременно през двата полюса. Земното кълбо има такова положение спрямо Слънцето в деня на пролетното равноденствие или в деня на есенното равноденствие. Завъртайки земното кълбо около оста, е лесно да се види, че в това положение денят трябва да е равен на нощта, и освен това едновременно в двете полукълба - северното и южното.

Нека залепим щифт перпендикулярно на повърхността в такава точка на екватора, така че главата му да гледа директно към лампата. Тогава няма да видим сянката от този щифт; това означава, че за жителите на екватора Слънцетопо обяд е в зенита си, тоест стои точно над главата.

Сега нека се движим със земното кълбо около масата обратно на часовниковата стрелка и да преминем през една четвърт от нашия кръгов път. В същото време трябва да помним, че с годишното движение на Земята около Слънцето посоката на нейната ос остава непроменена през цялото време, тоест оста на земното кълбо трябва да се движи успоредно на себе си, без да променя наклона си.

При новото положение на земното кълбо виждаме, че Северният полюс е осветен от лампа (представляваща Слънцето), а Южният полюс е в тъмното. Това е положението на Земята, когато най-дългият ден в годината в Северното полукълбо е лятното слънцестоене.

По това време слънчевите лъчи падат върху северната половина под голям ъгъл. Обедното слънце в този ден стои в зенита си в северните тропици; в Северното полукълбо тогава е лято, в Южното полукълбо е зима. Там по това време лъчите падат върху земната повърхност по-наклонено.

Нека да продължим със земното кълбо с четвърт кръг по-нататък. Сега нашето земно кълбо зае позиция точно противоположна на пролетната. Отново забелязваме, че границата на деня и нощта минава през двата полюса и отново денят на цялата Земя е равен на нощта, тоест продължава 12 часа. Това се случва в деня на есенното равноденствие.

Лесно е да се убедим, че на този ден на екватора Слънцето отново е в зенита си по обяд и пада вертикално там върху земната повърхност. Следователно за жителите на екватора Слънцето е в зенита си два пъти годишно: по време на пролетното и есенното равноденствие. Сега нека отидем със земното кълбо с четвърт кръг по-нататък. Земята (глобусът) ще бъде от другата страна на лампата (слънцето). Картината ще се промени драстично: Северният полюс сега е в тъмнина, а Южният полюс е осветен от Слънцето. Южното полукълбо се нагрява от слънцето повече от северното. В северната половина на Земята е зима, а в южната - лято. Това е позицията, която Земята заема по време на зимното слънцестоене. По това време, в южния тропик, Слънцето е в зенита си, тоест лъчите му падат вертикално. Това е най-дългият ден в южното полукълбо и най-краткият в северното.

След като обиколихме още една четвърт от кръга, се връщаме отново в изходна позиция.

Нека направим още един интересен експеримент: нека не накланяме оста на земното кълбо, а подредитя е перпендикулярна на равнината на пода. Ако вървим по същия път Скълбо около лампата, ние ще се уверим, че в този случай цялата Земя ще през цялата годинапродължава равноденствието. По нашите ширини щеше да има вечно пролетно-есенни днии нямаше да има резки преходиот топли до студени месеци. Навсякъде (с изключение, разбира се, на самите полюси), Слънцето ще изгрява точно на изток в 6 часа сутринта местно време, ще изгрява по обяд винаги на една и съща височина за дадено местоположение и залязва точно на запад в 6 часа вечерта местно време.

По този начин, поради движението на Земята около Слънцето и постоянното накланяне на земната ос спрямо равнината на нейната орбита, смяна на сезоните.

Това обяснява и факта, че на Северния и Южния полюс денят и нощта продължават шест месеца, а на екватора през цялата година денят е равен на нощта. В средните географски ширини, например в Москва, продължителността на деня и нощта варира от 7 до 17,5 часа през цялата година.

Нав северните и южните тропици, разположени на 2301/2 ширина северно и южно от екватора, Слънцето е в зенита си само веднъж годишно. На всички места, разположени между тропиците, обедното слънце е в зенита си два пъти годишно. Космос Глобусът, затворен между тропиците, поради своите топлинни характеристики, получава името на горещата зона. Екваторът минава в средата му.

На разстояние 23 ° '/ 2 от полюса, тоест на географска ширина 6601/2, веднъж годишно през зимата за цял ден, Слънцето не се появява над хоризонта, а през лятото, напротив , веднъж годишно не за цял ден.

По тези места на север и южните полукълбаглобусът и въображаемите линии са начертани на картите, които се наричат ​​полярни кръгове.

Колкото по-близо е това или онова място от полярните кръгове до полюсите, толкова повече дни има твърд ден (или твърда нощ) и Слънцето не залязва или не изгрява. А на полюсите на Земята Слънцето свети непрекъснато в продължение на шест месеца. В същото време тук слънчевите лъчи падат върху земната повърхност много косо. Слънцето никога не се издига високо над хоризонта. Такаоколо полюсите, в пространството, заобиколено от полярните кръгове, е особено студено. Има два такива пояса - северен и южен; те се наричат ​​студени пояси. Има дълги зими и кратко студено лято.

Между полярните кръгове и тропиците има две умерени зони (север и юг).

Колкото по-близо до тропиците, толкова зимата по-късои по-топло, и колкото по-близо до полярните кръгове, толкова по-дълго и по-тежко е.

Олимпиадните задачи по география изискват ученикът да бъде добре подготвен по предмета. Височината, наклонът и географската ширина на Слънцето са свързани с прости връзки. За решаване на проблеми по дефиниция географска ширинаизисква познаване на зависимостта на ъгъла на падане на слънчевата светлина от географската ширина на района. Географската ширина, на която се намира теренът, определя промяната на височината на слънцето над хоризонта през годината.

Кой от паралелите: 50 N; 40 N; в южния тропик; на екватора; 10 S Слънцето по обяд ще бъде по-ниско над хоризонта в деня на лятното слънцестоене. Обосновете отговора си.

1) На 22 юни слънцето е в зенита си над 23,5 с.ш. и слънцето ще бъде по-ниско над паралела, най-отдалечен от северния тропик.

2) Това ще бъде южният тропик, т.к разстоянието ще бъде 47.

Кой от паралелите: 30 N; 10 N; екватор; 10 S, 30 S слънцето ще е по обяд по-горенад хоризонта в деня на зимното слънцестоене. Обосновете отговора си.

2) Обядната височина на слънцето на всеки паралел зависи от разстоянието от паралела, където слънцето е в зенита си в този ден, т.е. 23,5 S

А) 30 S - 23,5 S = 6,5 S

Б) 10 - 23,5 = 13,5

Кой от паралелите: 68 N; 72 N; 71 S; 83 S - по-къса ли е полярната нощ? Обосновете отговора си.

Продължителността на полярната нощ се увеличава от 1 ден (при паралел от 66,5 N) до 182 дни на полюса. Полярната нощ е по-къса при паралел от 68 N.,

В кой град: Делхи или Рио де Жанейро, слънцето е по-високо над хоризонта по обяд на пролетното равноденствие?

2) По-близо до екватора на Рио де Жанейро, защото неговата ширина е 23 ю.ш., а Делхи е 28.

Така че слънцето е по-високо в Рио де Жанейро.

Определете географската ширина на точката, ако е известно, че в дните на равноденствието обедното слънце стои там над хоризонта на височина 63 (сянката на предметите пада на юг.) Запишете хода на решението.

Формула за определяне на височината на слънцето H

където Y е разликата в географската ширина между паралела, където слънцето е в зенита си в даден ден и

желания паралел.

90 - (63 - 0) = 27 S

Определете височината на Слънцето над хоризонта на лятното слънцестоене по обяд в Санкт Петербург. Къде другаде през този ден Слънцето ще бъде на същата височина над хоризонта?

1) 90 - (60 - 23,5) = 53,5

2) Обядната височина на Слънцето над хоризонта е еднаква на паралели, разположени на същото разстояние от паралела, където Слънцето е в зенита си. Санкт Петербург е на разстояние 60 - 23,5 = 36,5 от северния тропик

На това разстояние от северния тропик има паралел от 23,5 - 36,5 = -13

Или 13 S

Определете географски координатиточката на земното кълбо, където Слънцето ще бъде в зенита си, когато Лондон празнува Нова година. Запишете своя ход на мисли.

От 22 декември до 21 март има 3 месеца или 90 дни. През това време Слънцето се движи на 23,5. За един месец Слънцето се движи със 7,8. 0,26 за един ден.

23,5 - 2,6 = 21 S

Лондон се намира на главния меридиан. В този момент, когато празнуват в Лондон Нова година(0 часа) слънцето е в зенита си над противоположния меридиан, т.е. 180. Това означава, че географските координати на желаната точка са

28 S 180 E г. или з. и т.н.

Как ще се промени продължителността на деня на 22 декември в Санкт Петербург, ако ъгълът на наклон на оста на въртене спрямо равнината на орбитата се увеличи до 80. Запишете мислите си.

1) Следователно полярният кръг ще има 80, северният кръг ще се отклони от съществуващия с 80 - 66,5 = 13,5

Определете географската ширина на точка в Австралия, ако е известно, че на 21 септември по обяд местно слънчево време височината на Слънцето над хоризонта е 70. Запишете линията на разсъжденията.

90 - 70 = 20 S

Ако Земята спре да се върти около собствената си ос, тогава няма да има промяна на деня и нощта на планетата. Назовете още три промени в природата на Земята при липса на аксиално въртене.

а) формата на Земята ще се промени, тъй като няма да има полярно компресиране

б) няма да има сила на Кориолис - отклоняващото действие на въртенето на Земята. Пасатите ще имат меридионална посока.

в) няма да има приливи и отливи

Определете на кои паралели в деня на лятното слънцестоене Слънцето е над хоризонта на височина 70.

1) 90 - (70 + (- 23,5) = 43,5 N.

23,5+- (90 - 70)

2) 43,5 - 23,5 = 20

23,5 - 20 = 3,5 N

За изтегляне на материала или!

Тъй като географската ширина на терена не се променя, от промените във височината на Слънцето следва, че наклонът му се променя. Географската ширина на терена е приблизителна за дадената селищеможе да се определи от географска карта(за Ростов 47 ° 13 "), то от измерванията на височината h може да се установи, че през лятото максималното разстояние от небесния екватор е + 23,5 °, а през зимата е -23,5 °. Може също да се установи, че на небесния екватор Слънцето е на 21 март и 23 септември (дни на равноденствие), в тези дни деклинацията на Слънцето е 0°.

Например, трябва да определите максималната и минималната височина на изгряване на слънцето над хоризонта за град Киев. Географска ширина на Киев: 50 ° 24 "

H = 90 ° - 50,2 ° + 23,5 ° = 63,3 ° (в дните на лятното слънцестоене);

H = 90 ° - 50,2 ° - 23,5 ° = 16,3 ° (в дните на зимното слънцестоене).

По време на пролетното и есенното равноденствие, обедната височина на Слънцето е равна на допълнението на географската ширина на мястото до 90°, а през зимното и лятното слънцестоене тя е по-малка или по-голяма от равноденствието с ъгъл, равен на наклон на еклиптиката към екватора.

В дните на равноденствието височината на обедното слънце (φ0) над хоризонта за различни географски ширини (φ1) се определя по формулата:
φ0 = 90 ° - φ1
Координати в Донецк: 48 ° 00'32 ″ с. ш. 37 ° 48'15 ″ изток и т.н.
В Донецк на 21 март и 23 септември по обяд слънцето е на височина:
φ0 = 90 ° - 48 ° = 42 °
През лятото, когато Слънцето е над тропика на всяко полукълбо, височината му по обяд се увеличава с 23°27", т.е.
φ0 = 90 ° - φ1 + 23 ° 27 "
φ0 = 90 ° - 48 ° + 23 ° 27 "= 65 ° 27"
В Донецк на 21 юни височината на Слънцето е 65 ° 27 "

През зимата, когато Слънцето се придвижва към противоположното полукълбо, височината му съответно намалява и достига минимум в дните на слънцестоенето, когато трябва да се намали с 23°27", т.е.
φ0 = 90 ° - φ1- 23 ° 27 "
φ0 = 90 ° - 48 ° - 23 ° 27 "= 18 ° 33"

Задача 31

Z - зенитна точка * - Полярна звезда

Ъгълът, под който Полярната звезда се вижда към областта на хоризонта
ъгълът между зенитната точка и Полярната звезда.
В дните на равноденствията височината на обедното слънце над хоризонта за различни географски ширини се определя по формулата:

Така, например, в Киев на 21 март и 23 септември по обяд Слънцето е на височина:

През лятото, когато Слънцето е над тропика на всяко полукълбо, височината му по обяд се увеличава с 23°27", т.е.

Така за град Киев на 21 юни височината на Слънцето е 61 ° 27 ". През зимата, когато Слънцето се движи към противоположното полукълбо, височината му съответно намалява и достига минимум в дните на слънцестоенето, когато трябва да се намали с 23 ° 27", т.е.

И така, за Киев на 22 декември Слънцето е на височина

Задача 33
От кораба на 20 февруари е измерена височината на Слънцето над хоризонта. Беше 50°. Слънцето беше на юг. На каква географска ширина се намира корабът, ако в този ден Слънцето е било в зенита си на ширина 1105 "ю.ш.?

Отговор:
Корабът е бил на 28 ° 55 "с.ш.

Задача 32
Санкт Петербург и Киев се намират почти на един и същ меридиан. На 22 юни по обяд Слънцето в Санкт Петербург се издига над хоризонта с 53°30, а в Киев в този момент - с 61,5°. Какво е разстоянието между градовете в градуси и километри?

Отговор:

Разстоянието между Киев и Санкт Петербург е 8°, а в километри е 890,4 км.

Задача 34
В северното полукълбо, където има туристи, Слънцето по обяд е над хоризонта под ъгъл от 53030 ". В същия ден обедното слънце е в зенита си на 12°20" с.ш. На каква географска ширина се намират туристите?

Отговор:
Туристите са разположени на 48 ° 50 "N lat.

- Височината на Polar ВИНАГИ е равна на географската ширина на мястото за наблюдение (това е за северното полукълбо) = и то по всяко време на деня!

© 2015-2019 сайт
Всички права принадлежат на техните автори. Този сайт не претендира за авторство, но предоставя безплатно използване.
Дата на създаване на страницата: 2017-10-25

Видимото годишно движение на слънцето

Поради годишното въртене на Земята около Слънцето в посока от запад на изток, ни се струва, че Слънцето се движи между звездите от запад на изток по голям кръг от небесната сфера, който се нарича еклиптика, със срок от 1 година . Равнината на еклиптиката (равнината на земната орбита) е наклонена към равнината на небесния (както и земния) екватор под ъгъл. Този ъгъл се нарича наклона на еклиптиката.

Положението на еклиптиката върху небесната сфера, тоест екваториалните координати и точки на еклиптиката и нейният наклон към небесния екватор се определят от ежедневните наблюдения на Слънцето. Чрез измерване на зенитното разстояние (или височина) на Слънцето в момента на неговата горна кулминация на същата географска ширина,

,	(6.1)
,	(6.2)

може да се установи, че деклинацията на Слънцето през годината варира от до. В този случай правилното изкачване на Слънцето през цялата година варира от до или от до.

Нека разгледаме по-подробно промяната в координатите на Слънцето.

В точката пролетно равноденствие^ Слънцето минава ежегодно на 21 март, правилното изкачване и деклинация на Слънцето се връщат към нула. След това, с всеки изминал ден, правилното изкачване и деклинация на Слънцето се увеличават.

В точката лятното слънцестоенеа, в който Слънцето пада на 22 юни, неговото дясно изкачване е 6 з, а деклинацията достига максималната си стойност +. След това деклинацията на Слънцето намалява, а правото изкачване продължава да се увеличава.

Когато Слънцето на 23 септември дойде до точка есенно равноденствие d, неговото право възход ще бъде равно, а деклинацията ще се върне към нула.

По-нататък, право изкачване, продължаващо да се увеличава, в точката зимното слънцестоене g, където Слънцето удря на 22 декември, става равно, а деклинацията достига минималната си стойност -. След това деклинацията се увеличава и Слънцето, три месеца по-късно, се връща към пролетното равноденствие.

Помислете за промяната в позицията на Слънцето в небето през цялата година за наблюдатели, разположени на различни места на земната повърхност.

северния полюс на земята, в деня на пролетното равноденствие (21.03) Слънцето прави кръг по хоризонта. (Припомнете си, че на Северния полюс на Земята няма явления на издигане и залязване на светила, тоест всяко светило се движи успоредно на хоризонта, без да го пресича). Това бележи началото на полярния ден на Северния полюс. На следващия ден Слънцето, леко изгряващо по еклиптиката, ще опише кръг, успореден на хоризонта, малко по-голяма височина... Всеки ден ще се издига все по-високо. Максимална височинаСлънцето ще достигне лятното слънцестоене (22.06) -. След това ще започне бавно намаляване на надморската височина. В деня на есенното равноденствие (23.09) Слънцето отново ще бъде на небесния екватор, който съвпада с хоризонта на Северния полюс. След като направи прощален кръг по хоризонта на този ден, Слънцето се спуска под хоризонта за шест месеца (под небесния екватор). Полярният ден, който продължи половин година, приключи. Започва полярната нощ.

За наблюдател на арктически кръгСлънцето достига най-високата си височина по обяд на лятното слънцестоене -. Среднощната височина на Слънцето в този ден е 0 °, тоест Слънцето не залязва в този ден. Това явление обикновено се нарича полярен ден.

В деня на зимното слънцестоене неговата обедна височина е минимална - тоест слънцето не изгрява. Нарича се полярна нощ... Географската ширина на полярния кръг е най-малката в северното полукълбо на Земята, където се наблюдават явленията на полярния ден и нощ.

За наблюдател на северните тропици, Слънцето изгрява и залязва всеки ден. Слънцето достига максималната си обедна височина над хоризонта в деня на лятното слънцестоене - в този ден то преминава зенитната точка (). Северният тропик е най-северният паралел, където Слънцето е в зенита си. Минималната обедна надморска височина,,, се наблюдава на зимното слънцестоене.

За наблюдател на екватор, абсолютно всички светила влизат и се изкачват. Освен това всяка звезда, включително Слънцето, прекарва точно 12 часа над хоризонта и 12 часа под хоризонта. Това означава, че продължителността на деня винаги е равна на дължината на нощта – по 12 часа. Два пъти годишно - в дните на равноденствието - обедната височина на Слънцето става 90 °, тоест преминава през зенитната точка.

За наблюдател на географска ширина на Стерлитамак,тоест в умерения пояс Слънцето никога не е в зенита си. Достига най-високата си височина по обяд на 22 юни, деня на лятното слънцестоене, -. В деня на зимното слънцестоене, 22 декември, височината му е минимална -.

И така, нека формулираме следните астрономически признаци на топлинни пояси:

1. В студените зони (от полярните кръгове до полюсите на Земята) Слънцето може да бъде както незалязващо, така и неизгряващо светило. Полярният ден и полярната нощ могат да продължат от 24 часа (в северния и южния полярни кръгове) до шест месеца (в северните и южните полюсиЗемята).

2.В умерени зони(от северните и южните тропици до северните и южните полярни кръгове) Слънцето изгрява и залязва всеки ден, но никога не е в зенита си. Летен ден по-дълго от нощта, и обратно през зимата.

3. В горещата зона (от северния тропик до южния тропик) слънцето винаги изгрява и залязва. В зенита си Слънцето се случва веднъж - в северните и южните тропици, до два пъти - на други ширини на пояса.

Редовната смяна на сезоните на Земята е резултат от три причини: годишното въртене на Земята около Слънцето, наклона на земната ос спрямо равнината на земната орбита (равнината на еклиптиката) и опазване земна оспосоката му в пространството за дълги периоди от време. Поради комбинираното действие на тези три причини, видимото годишно движение на Слънцето се случва по еклиптиката, наклонена към небесния екватор, и следователно положението на дневния път на Слънцето над хоризонта на различни места земна повърхностпрез годината се променя и следователно се променят условията на тяхното осветяване и нагряване от Слънцето.

Неравномерно нагряване от Слънцето на участъци от земната повърхност с различни географски ширини (или на едни и същи зони в различно времегодина) лесно се установява чрез просто изчисление. Нека означим с количеството топлина, предадено на единица от земната повърхност от отвесно падащи слънчеви лъчи (Слънцето е в зенита си). Тогава, на различно зенитно разстояние от Слънцето, същата единица площ ще получи количеството топлина

(6.3)

Замествайки в тази формула стойностите на Слънцето в истинското обяд в различни дни от годината и разделяйки получените равенства помежду си, можете да намерите съотношението на количеството топлина, получено от Слънцето на обяд в тези дни на година.

задачи:

1. Изчислете наклона на еклиптиката и определете екваториалните и еклиптични координати на основните й точки от измереното зенитно разстояние. Слънца в най-високата си кулминация в дните на слънцестоене:

№	22 юни	22 декември
1)	29〫48' u	76〫42' г
№	22 юни	22 декември
2)	19〫23' u	66〫17' г
3)	34〫57' u	81〫51' г
4)	32〫21' г	79〫15' г
5)	14〫18' u	61〫12' г
6)	28〫12' г	75〫06' u
7)	17〫51' г	64〫45' г
8)	26〫44' г	73〫38' г

2. Определете наклона на видимия годишен път на Слънцето към небесния екватор на планетите Марс, Юпитер и Уран.

3. Определете наклона на еклиптиката преди около 3000 години, ако според наблюденията през тази епоха в някое място от северното полукълбо на Земята обедната височина на Слънцето в деня на лятното слънцестоене е била + 63〫48' , а в деня на зимното слънцестоене + 16〫00ʹ южно от зенита.

4. Според картите на звездния атлас на академик А.А. Михайлов, установете имената и границите на зодиакалните съзвездия, посочете тези от тях, в които се намират основните точки на еклиптиката, и определете средна продължителностдвижението на Слънцето на фона на всяко зодиакално съзвездие.

5. Определете азимутите на точките и времената на изгрев и залез с помощта на подвижна карта на звездното небе, както и приблизителната дължина на деня и нощта на географската ширина на Стерлитамак в дните на равноденствията и слънцестоенията.

6. Изчислете за дните на равноденствия и слънцестоене обедната и среднощната височина на Слънцето в: 1) Москва; 2) Твер; 3) Казан; 4) Омск; 5) Новосибирск; 6) Смоленск; 7) Красноярск; 8) Волгоград.

7. Изчислете съотношението на количествата топлина, получени на обяд от Слънцето в дните на слънцестоенето от едни и същи области в две точки на земната повърхност, разположени на географска ширина: 1) + 60〫30ʹ и в Майкоп; 2) + 70〫00ʹ и в Грозни; 3) + 66〫30ʹ и в Махачкала; 4) + 69〫30ʹ и във Владивосток; 5) + 67〫30ʹ и в Махачкала; 6) + 67〫00ʹ и в Южно-Курилск; 7) + 68〫00ʹ и в Южно-Сахалинск; 8) + 69〫00ʹ и в Ростов на Дон.

Законите на Кеплер и планетарните конфигурации

Под влияние на гравитационното привличане към Слънцето планетите се въртят около него по слабо удължени елиптични орбити. Слънцето е в един от фокусите на елиптичната орбита на планетата. Това движение се подчинява на законите на Кеплер.

Голямата полуос на елиптичната орбита на планетата също е средното разстояние от планетата до Слънцето. Поради ниските ексцентриситети и ниските орбитални наклони големи планети, при решаване на много задачи е възможно приблизително да се приеме, че тези орбити са кръгови с радиус и лежат практически в една и съща равнина - в равнината на еклиптиката (равнината на земната орбита).

Съгласно третия закон на Кеплер, ако и са съответно звездните (сидерични) периоди на въртене на планета и Земята около Слънцето и и са големите полуоси на техните орбити, тогава

.

(7.1)

Тук периодите на въртене на планетата и Земята могат да бъдат изразени във всякакви единици, но размерите трябва да са еднакви. Подобно твърдение е вярно и за големите полуоси и.

Ако 1 тропическа година (е периодът на въртене на Земята около Слънцето) се вземе като единица за измерване на времето, а 1 астрономическа единица () като единица за измерване на разстоянието, тогава третият закон на Кеплер (7.1) може да бъде пренаписан като

където е звездният период на въртене на планетата около Слънцето, изразен в средни слънчеви дни.

Очевидно за Земята средната ъглова скорост се определя от формулата

Ако вземем ъгловите скорости на планетата и Земята като мерна единица, а орбиталните периоди се измерват в тропически години, тогава формула (7.5) може да се запише във формата

Средната линейна скорост на планетата в орбита може да се изчисли по формулата

Средната стойност на орбиталната скорост на Земята е известна и е. Разделяйки (7.8) на (7.9) и използвайки третия закон на Кеплер (7.2), намираме зависимостта от

Знакът "-" съответства на вътрешниили по-ниски планети (Меркурий, Венера) и "+" - външенили горни (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). В тази формула и се изразяват в години. Ако е необходимо, намерените стойности и винаги могат да бъдат изразени в дни.

Относителното положение на планетите се установява лесно от техните хелиоцентрични еклиптични сферични координати, чиито стойности за различни дни от годината се публикуват в астрономически годишници, в таблица, наречена "хелиоцентрични дължини на планетите".

Центърът на тази координатна система (фиг. 7.1) е центърът на Слънцето, а основният кръг е еклиптиката, чиито полюси са отдалечени на 90º от нея.

Големи кръгове, начертани през полюсите на еклиптиката, се наричат кръгове на еклиптична ширина, те се броят от еклиптиката хелиоцентрична еклиптична ширина, което се счита за положително в северното полукълбо на еклиптиката и за отрицателно в южното еклиптично полукълбо на небесната сфера. Гелиоцентрична еклиптична дължинасе измерва по еклиптиката от пролетното равноденствие ¡обратно на часовниковата стрелка до основата на кръга на географската ширина и има стойности, вариращи от 0º до 360º.

Поради малкия наклон на орбитите на големите планети спрямо равнината на еклиптиката, тези орбити винаги са разположени близо до еклиптиката и като първо приближение може да се вземе предвид тяхната хелиоцентрична дължина, определяща позицията на планетата спрямо Слънцето само с една от неговата хелиоцентрична еклиптична дължина.

Ориз. 7.1. Еклиптична небесна координатна система

Помислете за орбитите на Земята и някаква вътрешна планета (фиг. 7.2), като използвате хелиоцентрична еклиптична координатна система... В него основният кръг е еклиптиката, а нулевата точка е точката на пролетното равноденствие ^. Еклиптичната хелиоцентрична дължина на планетата се брои от посоката "Слънце - пролетно равноденствие ^" до посоката "Слънце - планета" обратно на часовниковата стрелка. За простота ще приемем, че равнините на орбитите на Земята и планетата съвпадат, а самите орбити са кръгови. Тогава позицията на планетата в орбита се дава от нейната еклиптична хелиоцентрична дължина.

Ако центърът на еклиптичната координатна система е подравнен с центъра на Земята, тогава той ще бъде геоцентрична еклиптична координатна система... Тогава ъгълът между посоките "центърът на Земята - пролетното равноденствие ^" и "центърът на Земята - планетата" се нарича еклиптична геоцентрична дължинапланети. Хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята и геоцентричната еклиптична дължина на Слънцето, както се вижда от фиг. 7.2, са свързани чрез съотношението:

.

(7.12)

ще се обадим конфигурацияпланетите са някакво фиксирано относително положение на планетата, Земята и Слънцето.

Нека разгледаме отделно конфигурациите на вътрешните и външните планети.

Ориз. 7.2. Хелиоцентрични и геоцентрични системи
еклиптични координати

Има четири конфигурации на вътрешните планети: долна връзка(n.s.), горна връзка(срещу.), най-голямото западно удължение(n.c.e.) и най-голямото източно удължение(не е.).

В долния съвпад (n.s.) вътрешната планета е разположена на права линия, свързваща Слънцето и Земята, между Слънцето и Земята (фиг. 7.3). За земен наблюдател в този момент вътрешната планета се „свързва” със Слънцето, тоест се вижда на фона на Слънцето. В този случай еклиптичните геоцентрични дължини на Слънцето и вътрешната планета са равни, т.е.

В близост до долния съвпад планетата се движи в небето в движение назад близо до Слънцето, през деня е над хоризонта и близо до Слънцето и е невъзможно да се наблюдава, като се гледа нещо на повърхността му. Много рядко се вижда уникален астрономически феномен- преминаването на вътрешната планета (Меркурий или Венера) по диска на Слънцето.

Ориз. 7.3. Конфигурации на вътрешни планети

Тъй като ъгловата скорост на вътрешната планета е по-голяма от ъгловата на Земята, след известно време планетата ще се премести в положение, в което посоките "планета-Слънце" и "планета-Земя" се различават (фиг. 7.3). За земен наблюдател планетата в същото време е отстранена от слънчевия диск под максимален ъгъл или казват, че планетата в този момент е в най-голямо удължение (разстояние от Слънцето). Има две най-големи удължения на вътрешната планета - западен(n.c.e.) и източен(не е.). В най-голямото западно удължение () и планетата залязва над хоризонта и изгрява по-рано от Слънцето. Това означава, че може да се наблюдава сутрин, преди изгрев слънце, в източната страна на небето. Нарича се сутрешна видимостпланети.

След като премине най-голямото западно удължение, дискът на планетата започва да се приближава към диска на Слънцето в небесната сфера, докато планетата изчезне зад диска на Слънцето. Тази конфигурация, когато Земята, Слънцето и планетата лежат на една права линия, а планетата е зад Слънцето, се нарича горна връзка(v.s.) планети. В този момент не могат да се извършват наблюдения на вътрешната планета.

След горния съвпад ъгловото разстояние между планетата и Слънцето започва да нараства, достигайки максималната си стойност в най-голямото източно удължение (AD). В същото време хелиоцентричната еклиптична дължина на планетата е по-голяма от тази на Слънцето (а геоцентричната дължина, напротив, е по-малка, тоест). Планетата в тази конфигурация изгрява и залязва по-късно от Слънцето, което дава възможност да се наблюдава вечер след залез ( вечерна видимост).

Поради елиптичността на орбитите на планетите и Земята, ъгълът между посоките към Слънцето и към планетата в най-голямото удължение не е постоянен, а варира в определени граници, за Меркурий - от до, за Венера - от да се.

Най-големите удължения са най-удобните времена за наблюдение на вътрешните планети. Но тъй като дори в тези конфигурации Меркурий и Венера не се отдалечават от Слънцето в небесната сфера, е невъзможно да ги наблюдаваме през цялата нощ. Продължителността на вечерната (и сутрешната) видимост за Венера не надвишава 4 часа, а за Меркурий не надвишава 1,5 часа. Можем да кажем, че Меркурий винаги е "къпан" в слънчевите лъчи - трябва да се наблюдава или непосредствено преди изгрев, или веднага след залез, на ярко небе. Видимата яркост (величина) на Меркурий варира във времето, вариращо от до. Видимата величина на Венера варира от до. Венера е най-яркият обект на небето след Слънцето и Луната.

Външните планети също имат четири конфигурации (фиг. 7.4): съединение(С.), конфронтация(П.), източени западна квадратура(w.c. и h.k.).

Ориз. 7.4. Конфигурации на външни планети

В конфигурацията "съвпад", външната планета е разположена на права линия, свързваща Слънцето и Земята, зад Слънцето. В този момент не можете да го наблюдавате.

Тъй като ъгловата скорост на външната планета е по-малка от тази на Земята, по-нататъшното относително движение на планетата върху небесната сфера ще бъде обратно. В същото време тя постепенно ще се измести на запад от Слънцето. Когато ъгловото разстояние на външната планета от Слънцето достигне, тя ще попадне в конфигурация "западна квадратура". В този случай планетата ще се вижда от източната страна на небето през цялата втора половина на нощта до изгрев.

В конфигурацията "опозиция", понякога наричана още "опозиция", планетата е отдалечена в небето от Слънцето с, след това

Планетата, разположена в източната квадратура, може да се наблюдава от вечер до полунощ.

Най-благоприятните условия за наблюдение на външните планети в ерата на тяхното противопоставяне. По това време планетата е достъпна за наблюдение през цялата нощ. Освен това той е възможно най-близо до Земята и има най-голям ъглов диаметър и максимална яркост. За наблюдателите е важно всички горни планети да достигнат най-голямата си височина над хоризонта по време на зимни противопоставяния, когато се движат по небето в същите съзвездия, където е Слънцето през лятото. Летните противопоставяния на северните ширини се появяват ниско над хоризонта, което може да затрудни наблюдението.

При изчисляване на датата на определена конфигурация на планета, нейното положение спрямо Слънцето е показано на чертежа, чиято равнина се приема за равнина на еклиптиката. Посоката към точката на пролетното равноденствие ^ се избира произволно. Ако е даден ден от годината, в който има земната хелиоцентрична еклиптична дължина определено значение, тогава първо трябва да отбележите местоположението на Земята на чертежа.

Приблизителната стойност на хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята е много лесно да се намери от датата на наблюдение. Лесно е да се види (фиг. 7.5), че например на 21 март, гледайки от Земята към Слънцето, гледаме пролетното равноденствие ^, тоест посоката "Слънце - пролетно равноденствие" се различава от посока "Слънце - Земя" на , което означава, че хелиоцентричната еклиптична дължина на Земята. Поглеждайки към Слънцето в деня на есенното равноденствие (23 септември), ние го виждаме по посока на точката на есенното равноденствие (на чертежа е диаметрално противоположна на точката ^). В този случай еклиптичната дължина на Земята. От фиг. 7.5 се вижда, че в деня на зимното слънцестоене (22 декември), еклиптичната дължина на Земята и в деня на лятното слънцестоене (22 юни) -.

Ориз. 7.5. Еклиптични хелиоцентрични дължини на Земята
в различни дни от годината