Le mouvement du soleil à différentes latitudes.

Mémo pour résoudre des problèmes sur le thème "La Terre en tant que planète Système solaire»

Pour effectuer des tâches de détermination de la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon en divers points situés sur le même parallèle, il est nécessaire de déterminer le méridien de midi à l'aide de données sur l'heure du méridien de Greenwich. Le méridien de midi est déterminé par la formule :

(12h00 - heure du méridien de Greenwich) * 15º - si le méridien se trouve dans l'hémisphère oriental ;

(Heure du méridien de Greenwich - 12 heures) * 15º - si le méridien se trouve dans l'hémisphère occidental.

Plus les méridiens proposés dans la tâche sont proches du méridien de midi, plus le Soleil y sera haut, plus loin - plus bas.

Exemple 1. .

Déterminez dans lequel des points indiqués par les lettres sur la carte de l'Australie, le soleil sera le 21 marsle plus élevé à l'horizon à 5 heures du matin, heure solaire du méridien de Greenwich. Écrivez le raisonnement qui sous-tend votre réponse.

Réponse. Au point A,

Le point A est plus proche que les autres points du méridien de midi (12 - 5) * 15º = 120º E.

Exemple 2. Déterminer dans laquelle des lettres indiquées sur la carte Amérique du Nord points Le soleil sera le plus bas de tous au-dessus de l'horizon à 18h00 GMT. Écrivez votre raisonnement.

Réponse. Au point A (18-12) * 15º =90 º

2. Effectuer des tâches pour déterminer la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon à divers points qui ne sont pas sur le même parallèle, et lorsqu'il y a une indication du jour du solstice d'hiver (22 décembre) ou d'été (22 juin), vous avez besoin

rappelez-vous que la Terre se déplace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et plus le point est à l'est, plus le Soleil se lève tôt au-dessus de l'horizon.;

analyser la position des points indiqués dans le devoir par rapport aux cercles polaires et aux tropiques. Par exemple, si la question contient une indication du jour - 20 décembre, cela signifie un jour proche du jour solstice d'hiver lorsque la nuit polaire est observée sur le territoire au nord du cercle polaire arctique. Cela signifie que plus le point est loin au nord, plus le soleil se lèvera tard au-dessus de l'horizon, plus le sud sera éloigné, plus tôt.

Déterminez dans lequel des points indiqués par les lettres sur la carte de l'Amérique du Nord, le 20 décembre, le Soleil d'abord avec le temps, le méridien de Greenwich s'élèvera au-dessus de l'horizon. Écrivez votre raisonnement.

Réponse. Au point C.

Le point A est à l'est de la pointe C, et le point C est plus au nord (le 20 décembre, plus la journée est courte, plus le pôle Nord est proche).

1. Effectuer des tâches pour déterminer la durée du jour (nuit) en raison d'un changement d'angle d'inclinaison axe de la terre au plan de l'orbite, vous devez vous rappeler - la mesure en degré de l'angle d'inclinaison de l'axe de la terre par rapport au plan de l'orbite terrestre détermine le parallèle sur lequel le cercle polaire arctique sera situé. Ensuite, l'analyse de la situation proposée dans la tâche est effectuée. Par exemple, si le territoire est dans des conditions de longue journée (en juin dans l'hémisphère nord), plus le territoire est proche du cercle polaire arctique, plus la journée est longue, plus loin - plus courte.

Déterminez laquelle des parallèles : 20° N, 10° N, à l'équateur, 10° S ou 20° S. - y aura-t-il une durée maximale d'un jour par jour lorsque la Terre est en orbite à la position indiquée sur la figure par le chiffre 3 ? Justifiez votre réponse.

Réponse.La durée maximale sera à la latitude 20 S.

Au point 3, la Terre est le jour du solstice d'hiver - 22 décembre, dans des conditions durée plus longue du jour - Hémisphère Sud. Le point A est dans la position la plus au sud.

Sur lequel des parallèles, indiqués sur la figure par des lettres, le 22 décembre, la durée Heures de jour le plus petit?

4. Pour déterminer la latitude géographique de la zone, la dépendance de l'angle d'incidence de la lumière solaire par rapport à la latitude de la zone est prise en compte. Les jours de l'équinoxe(21 mars et 23 septembre), lorsque les rayons du Soleil tombent verticalement à l'équateur, la formule est utilisée pour déterminer la latitude :

90 º - angle d'incidence des rayons solaires = latitude de la zone (le nord ou le sud est déterminé par les ombres projetées par les objets).

Aux jours des solstices (22 juin et 22 décembre), il faut garder à l'esprit que les rayons du Soleil tombent verticalement (à un angle de 90 °) vers le tropique (23,5 º N et 23,5° S). Par conséquent, pour déterminer la latitude de la zone dans l'hémisphère éclairé (par exemple, le 22 juin dans l'hémisphère nord), la formule est utilisée :

90º- (angle d'incidence des rayons du soleil - 23,5°) = latitude de la zone

Pour déterminer la latitude d'une zone dans un hémisphère non éclairé (par exemple, le 22 décembre dans l'hémisphère nord), utilisez la formule :

90º - (angle d'incidence des rayons du soleil + 23,5°) = latitude de la zone

Exemple 1.

Définir coordonnées géographiques point, si l'on sait que les jours de l'équinoxe le soleil de midi se tient là au-dessus de l'horizon à une altitude de 40º (l'ombre de l'objet tombe vers le nord), et l'heure locale est en avance de 3 heures sur le méridien de Greenwich. Écrivez vos calculs et votre raisonnement

Réponse. 50 º N, 60 º E

90 º - 40 º = 50 º ( chut. , puisque l'ombre des objets tombe au nord dans l'hémisphère nord)

(12-9) x15 =60º ( v.d. , puisque l'heure locale est en avance sur l'heure de Greenwich, ce qui signifie que le point est à l'est)

Exemple 2.

Déterminez les coordonnées géographiques d'un point situé aux États-Unis si l'on sait que le 21 mars à 17 heures GMT en ce point il est midi et que le Soleil est à une altitude de 50° au-dessus de l'horizon. Écrivez votre raisonnement.

Réponse. 40 º N, 75 º Ouest

90 º -50 º =40 º ( chut. -t.k. Les USA sont dans l'hémisphère nord)

(17h -12h) * 15 = 75º (s.ré., car il est situé du méridien de Greenwich à l'ouest par 3 fuseaux horaires)

Exemple 3.

Déterminez la latitude géographique du lieu si l'on sait que le 22 juin le Soleil de midi est là au dessus de l'horizon à une altitude de 35º chut. Notez les calculs.

Réponse.78,5 º chut.

90 º - (35 º -23,5 º) = 78,5 N

5. Pour déterminer le méridien (longitude géographique de la zone) auquel se trouve le point, le plan du méridien de Greenwich et l'heure solaire locale, il est nécessaire de déterminer le décalage horaire entre eux. Par exemple, s'il est midi (12 heures) sur le méridien de Greenwich et que le local heure solaire dans le paragraphe spécifié 8 heures, la différence (12-8) est de 4 heures. La longueur d'un fuseau horaire est de 15º. Pour déterminer le méridien requis, le calcul est de 4 x 15º = 60º. Pour déterminer l'hémisphère dans lequel se trouve ce méridien, vous devez vous rappeler que la Terre tourne d'ouest en est (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre). Cela signifie que si le temps du méridien de Greenwich est plus long qu'à un point donné, le point est dans l'hémisphère occidental (comme dans l'exemple proposé). Si l'heure du méridien de Greenwich est inférieure au point donné, le point se trouve dans l'hémisphère oriental.

Exemple.

Sur quel méridien se trouve le point si l'on sait qu'à midi selon le méridien de Greenwich, l'heure solaire locale y est de 16 heures ? Écrivez votre raisonnement.

Réponse. Le point est sur le méridien 60º v.d.

16h -12h = 4h (décalage horaire)

4x15º = 60º

Longitude est, car à 16h00, alors qu'il est encore 12h00 à Greenwich (c'est-à-dire que le point est à l'est)

une telle image que dans la photographie (Fig. 1). Pourquoi voit-on des rayons divergents et non parallèles ?

Question 3. Le nouveau directeur du cinéma a décidé d'introduire de nouvelles technologies et d'accrocher un miroir plat au lieu d'un écran en tissu blanc. Quel est le risque pour le public ?

Tâche 4. Pourquoi la nuit à la lumière des phares d'une voiture une flaque sur la route apparaît au conducteur comme une tache sombre sur un fond clair ?

Question 5. La flèche AB et l'axe de symétrie ОО 1 d'un miroir plan circulaire (Fig. 2) appartiennent au même plan π. Construire son image.

RIZ . 3

Question 6. Marquez en grisé sur la fig. 2 est la zone à partir de laquelle la flèche entière peut être vue dans le miroir. Combien de fois faut-il augmenter le diamètre du miroir pour que l'observateur au point C puisse voir tout le reflet de la flèche. La position de l'axeOOO 1 du miroir est inchangée.

Question 7. Deux rayons parallèles 1 et 2 se propagent dans l'eau (Fig. 3). Le faisceau 1 va directement dans l'air et le faisceau 2 - à travers une plaque plane parallèle transparente située à la surface de l'eau. Les faisceaux resteront-ils parallèles lorsqu'ils sortiront dans l'air ?

Question 8. Un dauphin regarde sous l'eau un dresseur debout au bord de la piscine. Le dresseur a un poisson à la main. Laquelle des distances entre le dauphin et le poisson est la plus grande : apparente pour le dauphin ou réelle ?

Question 9. Le diamant était plongé dans l'eau. Son angle limite de réflexion totale a-t-il augmenté ou diminué par la suite ? Indicateur pré-

bris de diamant n A 2,42, eau n B 1,33.

Année académique 2012-2013 année, n°4, 8 cl. La physique. Les lois de la réflexion et de la réfraction de la lumière

Question 10 *. Les physiciens ont appris à créer des substances (métamatériaux) avec un indice de réfraction négatif. Supposons que vous ayez à votre disposition une telle plaque transparente avec un indice de réfraction n = - 1. Comment pouvez-vous vérifier avec un pointeur laser qu'il s'agit bien d'un métamatériau ?

Objectif 1. Le soleil s'est levé au-dessus de l'horizon à un angle de 56º. Quel angle doit faire un miroir plat avec l'horizon pour qu'il puisse être

Objectif 3. Au centre du mur d'une pièce carrée dont la hauteur est H = 3 m et la longueur L = 4 m, se trouve un miroir d'une hauteur h = 0,6 m. À partir de quelle distance maximale l, une personne debout devant le miroir peut voir le mur opposé de la pièce à toute sa hauteur ?

Tâche 4. Les plans des deux miroirs forment un angle (Fig. 5). Un rayon situé dans le plan de la figure est incident sur le miroir M 1 sous un angle 1. Ce faisceau est alors réfléchi par le miroir M 2 et sort du système de miroirs. Trouver l'angle de déviation du rayon traversant le système.

2013, ZFTSh MIPT, Slobodyanin Valery Pavlovich

Année académique 2012-2013 année, n°4, 8 cl. La physique. Les lois de la réflexion et de la réfraction de la lumière

Tâche 5. Deux miroirs plats forment un angle de 100° (Fig. 6). Une source lumineuse ponctuelle S 0 est située sur la bissectrice de cet angle. Combien d'images de la source S 0 un tel système optique donnera-t-il ? Terminez les constructions requises.

Tâche 6. Un faisceau lumineux tombe sous un angle φ0 = 45° sur un empilement de plaques de verre plan-parallèles dont l'indice de réfraction passe de 1,40 à 1,80 avec un pas de n = 0,05 (Fig. 7). Combien y a-t-il d'enregistrements dans la pile ? A quel angle φN + 1 ce rayon sortira-t-il de la pile ?

Tâche 7. Au fond du lac d'une profondeur de H = 8 m, les pêcheurs ont installé une lanterne. Calculez le diamètre de la zone de la surface de l'eau à partir de laquelle les pêcheurs peuvent voir la lumière de cette lanterne la nuit.

2013, ZFTSh MIPT, Slobodyanin Valery Pavlovich

φ = 90 ° - Pôle Nord
Seulement au pôle, le jour et la nuit durent six mois. Le jour de l'équinoxe de printemps, le Soleil décrit un cercle complet le long de l'horizon, puis chaque jour en spirale il monte plus haut, mais pas plus haut que 23°27 (par jour solstice d'été). Après cela, boucle par boucle, le Soleil redescend à l'horizon. Sa lumière est réfléchie plusieurs fois par la glace et les monticules. Le jour de l'équinoxe d'automne, le Soleil contourne à nouveau tout l'horizon et ses prochains virages s'enfoncent de plus en plus sous l'horizon. L'aube dure des semaines, voire des mois, se déplaçant à 360°. La nuit blanche s'assombrit progressivement et ce n'est qu'à l'approche du solstice d'hiver qu'elle s'assombrit. C'est le milieu de la nuit polaire. Mais le Soleil ne descend pas sous l'horizon en dessous de 23°27 La nuit polaire s'éclaircit progressivement et l'aube du matin s'illumine.

φ = 80 ° - une des latitudes de l'Arctique
Le mouvement du Soleil à la latitude φ = 80° est typique des zones situées au nord du cercle polaire arctique, mais au sud du pôle... Après le jour de l'équinoxe de printemps, les jours grandissent très vite, et les nuits se raccourcissent, la première période de nuits blanches commence - du 15 mars au 15 avril (1 mois). Ensuite, le Soleil, au lieu d'aller au-delà de l'horizon, le touche au point nord et se lève à nouveau, contourne le ciel, se déplaçant à 360 °. Le parallèle diurne est situé à un léger angle par rapport à l'horizon, le Soleil culmine au-dessus du point sud et descend au nord, mais ne dépasse pas l'horizon et ne le touche même pas, mais passe au-dessus du point nord et fait à nouveau un autre orbite diurne dans le ciel. Ainsi, le Soleil tourne de plus en plus haut jusqu'au jour du solstice d'été, qui marque le milieu du jour polaire. Ensuite, les tours du mouvement quotidien du Soleil descendent de plus en plus bas. Lorsque le Soleil touchera l'horizon au point nord, le jour polaire, qui a duré 4,5 mois (du 16 avril au 27 août), se terminera et la deuxième période de nuits blanches viendra du 27 août au 28 septembre. Puis la durée des nuits augmente rapidement, les jours raccourcissent, car les points de lever et de coucher se déplacent rapidement vers le sud, et l'arc du parallèle diurne au-dessus de l'horizon se raccourcit. Un jour avant le solstice d'hiver, le soleil ne se lève pas au-dessus de l'horizon à midi, la nuit polaire commence. Le soleil, se déplaçant en spirale, s'enfonce de plus en plus sous l'horizon. Le milieu de la nuit polaire est le jour du solstice d'hiver. Après lui, le Soleil se rapproche à nouveau de l'équateur. Par rapport à l'horizon, les tours de la spirale sont inclinés, donc, lorsque le Soleil se lève à la partie sud de l'horizon, il se lève, puis il s'assombrit à nouveau, il y a une lutte entre la lumière et l'obscurité. À chaque révolution, le crépuscule diurne s'éclaircit et, enfin, le Soleil apparaît un instant au-dessus de l'Horizon austral (!). Ce rayon tant attendu marque la fin de la nuit polaire, qui a duré 4,2 mois du 10 octobre au 23 février. Chaque jour, le Soleil s'attarde de plus en plus à l'horizon, décrivant un arc de plus en plus large. Plus la latitude est grande, plus les jours polaires et les nuits polaires sont longs, et plus courte entre eux la période de changement quotidien des jours et des nuits. Il y a de longs crépuscules sous ces latitudes, car Le soleil passe sous l'horizon avec un léger angle. Dans l'Arctique, le Soleil peut se lever à n'importe quel point de l'horizon est du nord au sud, et également se coucher à n'importe quel point de l'horizon ouest. Dès lors, le navigateur, qui croit que le Soleil se lève toujours à la pointe de l'est et se couche à cette pointe, court le risque de se tromper de cap de 90°.

φ = 66 ° 33 " - Cercle polaire arctique
La latitude φ = 66 ° 33" est la latitude ultime, séparant les régions dans lesquelles le Soleil se lève et se couche chaque jour, des régions dans lesquelles il y a fusion des jours polaires et fusion des nuits polaires. A cette latitude en été, les points de montée et l'ensemble sont décalés par "grands pas" des points de l'est et de l'ouest de 90 ° vers le nord, de sorte que le jour du solstice d'été, ils se rencontrent au point nord. Par conséquent, le Soleil, étant descendu au nord l'horizon, se lève à nouveau immédiatement, de sorte que deux jours se confondent en un jour polaire solide (21 et 22 juin Avant et après le jour polaire, il y a des périodes de nuits blanches. La première est du 20 avril au 20 juin (67 nuits blanches) , la seconde est du 23 juin au 23 août (62 nuits blanches).Au solstice d'hiver, les points de lever et coucher du soleil se rejoignent à la pointe sud Il n'y a pas de jour entre deux nuits La nuit polaire dure deux jours (22, 23 décembre ) Entre le jour polaire et la nuit polaire, le Soleil se lève et se couche tous les jours, mais la durée des jours et des nuits change rapidement.

φ = 60 ° - latitude de Saint-Pétersbourg
Les fameuses nuits blanches sont observées avant et après le jour du solstice d'été, quand "une aube s'empresse d'en changer une autre", c'est-à-dire Le soleil se couche légèrement sous l'horizon la nuit, de sorte que ses rayons illuminent l'atmosphère. Mais les habitants de Saint-Pétersbourg gardent le silence sur leurs "jours sombres", lorsque le soleil au solstice d'hiver se lève à midi à seulement 6 ° 33 "au-dessus de l'horizon. Les nuits blanches (crépuscule de navigation) de Saint-Pétersbourg sont particulièrement bonnes en combinaison avec son architecture et la Neva. Ils commencent vers le 11 mai et durent 83 jours jusqu'au 1er août. lumière du jour- le milieu de l'intervalle - vers le 21 juin. Au cours de l'année, les points de lever et de coucher du soleil sont décalés le long de l'horizon de 106°. Mais des nuits blanches sont observées non seulement à Saint-Pétersbourg, mais sur tout le parallèle φ = 60 ° et plus au nord jusqu'à φ = 90 °, au sud de φ = 60 ° les nuits blanches deviennent plus courtes et plus sombres. Des nuits blanches similaires sont observées dans l'hémisphère sud, mais à la période opposée de l'année.

φ = 54 ° 19 "- latitude d'Oulianovsk

C'est la latitude d'Oulianovsk. Le mouvement du Soleil à Oulianovsk est typique de toutes les latitudes moyennes. Le rayon de la sphère représentée sur la figure est si grand qu'en comparaison, la Terre ressemble à un point (elle est symbolisée par l'observateur). Latitude géographiqueφ est donné par la hauteur du pôle au-dessus de l'horizon, c'est-à-dire angle Pôle (P) - Observateur - Point Nord (C) à l'horizon. Le jour de l'équinoxe de printemps (21.03), le Soleil se lève exactement à l'est, se lève dans le ciel, se déplaçant vers le sud. Au-dessus du point sud - la position la plus élevée du Soleil un jour donné - le point culminant supérieur, c'est-à-dire midi, puis il descend "le long de la colline" et se couche exactement à l'ouest. Le mouvement ultérieur du Soleil se poursuit sous l'horizon, mais l'observateur ne le voit pas. À minuit, le Soleil atteint son point culminant le plus bas sous le point nord, puis se lève à nouveau vers l'horizon est. Le jour de l'équinoxe, la moitié du parallèle diurne du Soleil est au-dessus de l'horizon (jour), la moitié est au-dessous de l'horizon (nuit). Le lendemain, le Soleil ne se lève pas exactement à la pointe de l'Est, mais à un point légèrement décalé vers le Nord, le parallèle diurne passe sur le précédent, la hauteur du Soleil à midi est plus grande que la veille , le point de consigne est également déplacé vers le nord. Ainsi, le parallèle diurne du Soleil ne divise plus l'horizon en deux : la majeure partie est au-dessus de l'horizon, la plus petite partie est en dessous de l'horizon. La moitié d'été de l'année arrive. Les points de lever et de coucher se déplacent de plus en plus vers le nord, de plus en plus de parallèles se trouvent au-dessus de l'horizon, la hauteur du soleil à midi augmente et le jour du solstice d'été (21.07 -22.07) à Oulianovsk atteint 59 ° 08". Dans le même temps, les points de lever et de coucher sont décalés par rapport aux points de l'est et de l'ouest au nord de 43,5°. Après le jour du solstice d'été, les parallèles diurnes du Soleil descendent vers l'équateur Le jour de l'équinoxe d'automne (23.09), le Soleil se lève à nouveau et se couche dans les points de l'est et de l'ouest, passe le long de l'équateur. De plus, le Soleil descend progressivement jour après jour sous l'équateur, tandis que les points de montée et heure d'hiver est sous l'horizon. La hauteur du Soleil à midi diminue jusqu'à 12 ° 14. "Le mouvement ultérieur du Soleil le long de l'écliptique se produit le long des parallèles, se rapprochant à nouveau de l'équateur, les points de montée et de coucher reviennent aux points de l'est et de l'ouest, les jours augmenter, le printemps revient! Fait intéressant, à Oulianovsk, les points de montée se déplacent sur l'horizon est à 87 °. Les points de consigne respectivement "marquent" sur l'horizon ouest. Le soleil se lève exactement à l'est et se couche exactement à l'ouest seulement deux fois par an - les jours de l'équinoxe.Ce dernier est vrai sur toute la surface de la Terre, à l'exception des pôles.

φ = 0 ° - équateur de la Terre
Le mouvement du Soleil à l'horizon en des moments différents années pour un observateur aux latitudes moyennes (à gauche) et à l'équateur terrestre (à droite).

A l'équateur, le Soleil passe au zénith deux fois par an, les jours de printemps et équinoxe d'automne, c'est à dire. il y a deux "étés" à l'équateur, quand nous avons le printemps et l'automne. Une journée à l'équateur est toujours égal à la nuit(12 heures chacun). Les points de lever et de coucher du soleil sont légèrement décalés des points de l'est et de l'ouest, pas plus de 23 ° 27" vers le sud et d'autant vers le nord. Il n'y a pratiquement pas de crépuscule, une journée chaude et lumineuse est brusquement remplacée par une nuit noire.

φ = 23°27" - Tropique Nord
Le soleil se lève fortement au-dessus de l'horizon, il fait très chaud pendant la journée, puis descend fortement sous l'horizon. Le crépuscule est court et les nuits sont très sombres. Le plus caractéristique consiste dans le fait qu'une fois par an, le jour du solstice d'été, atteint son zénith à midi.

φ = -54 ° 19 "- latitude correspondant à Oulianovsk dans l'hémisphère sud
Comme dans tout l'hémisphère sud, le Soleil se lève à l'horizon est et se couche à l'horizon ouest. Après le lever du soleil, le soleil se lève partie nord horizon à midi, à minuit passe sous l'horizon sud. Sinon, le mouvement du Soleil est similaire à son mouvement à la latitude d'Oulianovsk. Le mouvement du Soleil dans l'hémisphère sud est similaire au mouvement du Soleil aux latitudes correspondantes dans l'hémisphère nord. La seule différence est qu'à partir de l'est, le Soleil se déplace vers l'horizon nord, et non vers le sud, culmine au-dessus du point nord à midi, puis se couche également sur l'horizon ouest. Les saisons dans le nord et hémisphères sud sont en face.

φ = 10° - une des latitudes de la zone chaude
Le mouvement du Soleil à une latitude donnée est typique de tous les endroits situés entre les tropiques nord et sud de la Terre. Ici, le Soleil passe au zénith deux fois par an : le 16 avril et le 27 août, avec un intervalle de 4,5 mois. Les journées sont très chaudes, les nuits sont sombres et étoilées. Les jours et les nuits diffèrent peu en durée, il n'y a pratiquement pas de crépuscule, le soleil se couche sous l'horizon et il fait immédiatement noir.