Жизнь на нашей планете зависит от количества солнечного света и тепла. Страшно представить даже на миг, что было бы, если бы на небе не было такой звезды, как Солнце. Каждая травинка, каждый листочек, каждый цветочек нуждается в тепле и свете, как люди в воздухе.
Угол падения лучей солнца равен высоте солнца над горизонтом
Количество солнечного света и тепла, которое поступает на земную поверхность, прямо пропорционально углу падения лучей. Солнечные лучи могут падать на Землю под углом от 0 до 90 градусов. Угол попадания лучей на землю разный, потому что наша планета имеет форму шара. Чем он больше, тем светлее и теплее.
Таким образом, если луч идёт под углом 0 градусов, он только скользит вдоль поверхности земли, не нагревая её. Такой угол падения бывает на Северном и Южном полюсах, за полярным кругом. Под прямым углом солнечные лучи падают на экватор и на поверхность между Южным и
Если угол попадания солнечных лучей на землю прямой, это говорит о том, что
Таким образом, лучей на поверхность земли и высота солнца над горизонтом равны между собой. Зависят они от географической широты. Чем ближе к нулевой широте, тем угол падения лучей ближе к 90 градусам, тем выше находится солнце над горизонтом, тем теплее и светлее.
Как солнце изменяет свою высоту над горизонтом
Высота солнца над горизонтом не является постоянной величиной. Напротив, она всегда изменяется. Причина этого кроется в непрерывном движении планеты Земля вокруг звезды Солнце, а также вращении планеты Земля вокруг собственной оси. В результате день сменяет ночь, а времена года друг друга.
Территория между тропиками получает больше всех тепла и света, здесь день и ночь практически равны друг другу по продолжительности, а солнце находится в зените 2 раза в год.
Поверхность за полярным кругом получает всех меньше тепла и света, здесь существуют такие понятия, как и ночь, которые длятся около полугода.
Дни осеннего и весеннего равноденствия
Выделены 4 основные астрологические даты, которые определяет высота солнца над горизонтом. 23 сентября и 21 марта - дни осеннего и весеннего равноденствия. Это означает, что высота солнца над горизонтом в сентябре и марте в эти дни 90 градусов.
Южное и освещаются солнцем одинаково, а долгота ночи равна долготе дня. Когда в Северном полушарии наступает астрологическая осень, то в Южном, наоборот, весна. То же самое можно сказать о зиме и лете. Если в Южном полушарии зима, то в Северном - лето.
Дни летнего и зимнего солнцестояния
22 июня и 22 декабря - дни летнего и 22 декабря наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии, а зимнее солнце находится на самой низкой высоте над горизонтом за весь год.
Выше широты 66,5 градуса солнце находится под горизонтом и не восходит. Это явление, когда зимнее солнце не восходит на горизонт, называется полярной ночью. Самая короткая ночь бывает на широте 67 градусов и длится всего 2 суток, а самая длинная бывает на полюсах и длится 6 месяцев!
Декабрь является из всего года тем месяцем, когда в Северном полушарии самые длинные ночи. Люди в Центральной России просыпаются на работу в темноте и возвращаются тоже в темное время суток. Это тяжелый месяц для многих, так как нехватка солнечного света сказывается на физическом и моральном состоянии людей. По этой причине может даже развиться депрессия.
В Москве в 2016 г. восход солнца в декабре 1 числа будет в 08.33. При этом долгота дня составит 7 часов 29 минут. за горизонт будет очень рано, в 16.03. Ночь составит 16 часов 31 минуту. Таким образом, получается, что долгота ночи в 2 раза больше, чем долгота дня!
В этом году день зимнего солнцестояния - 21 декабря. Самый короткий день будет длиться ровно 7 часов. Затем 2 дня продержится такая же ситуация. И уже с 24 декабря день пойдёт на прибыль медленно, но верно.
В среднем в сутки будет прибавляться по одной минуте светлого времени. В конце месяца восход солнца в декабре будет ровно в 9 часов, что на 27 минут позже, чем 1-го декабря
22 июня - день летнего солнцестояния. Всё происходит с точностью до наоборот. За весь год именно в эту дату самый длинный день по продолжительности и самая короткая ночь. Это касаемо Северного полушария.
В Южном всё наоборот. С этим днём связаны интересные природные явления. За Полярным кругом наступает полярный день, солнце не заходит за горизонт на Северном полюсе 6 месяцев. В Санкт-Петербурге в июне начинаются загадочные белые ночи. Длятся они примерно с середины июня в течение двух-трёх недель.
Все эти 4 астрологические даты могут меняться на 1-2 дня, так как солнечный год не всегда совпадает с календарным годом. Также смещения происходят в високосные года.
Высота солнца над горизонтом и климатические условия
Солнце является одним из самых важных климатообразующих факторов. В зависимости от того, как изменялась высота солнца над горизонтом над конкретным участком земной поверхности, меняются климатические условия и времена года.
Например, на Крайнем Севере лучи солнца падают под очень маленьким углом и только лишь скользят вдоль поверхности земли, совсем не нагревая её. Под условием этого фактора климат здесь крайне суровый, присутствует вечная мерзлота, холодные зимы с леденящими ветрами и снегами.
Чем больше высота солнца над горизонтом, тем теплее климат. Например, на экваторе он необычайно жаркий, тропический. Сезонные колебания также в районе экватора практически не чувствуются, в этих районах вечное лето.
Измерение высоты солнца над горизонтом
Как говорится, всё гениальное - просто. Так и здесь. Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом элементарно прост. Он представляет собой горизонтальную поверхность с шестом посередине длиной 1 метр. В солнечный день в полдень шест отбрасывает самую короткую тень. С помощью этой кратчайшей тени и проводятся расчёт и измерения. Нужно замерить угол между концом тени и отрезком, соединяющим конец шеста с концом тени. Эта величина угла и будет являться углом нахождения солнца над горизонтом. Этот прибор называется гномоном.
Гномон - это древний астрологический инструмент. Существуют и другие приборы для измерения высоты солнца над горизонтом, такие как секстант, квадрант, астролябия.
В данной местности каждая звезда кульминирует всегда на одной и той же высоте над горизонтом, потому что ее угловое расстояние от полюса мира и от небесного экватора остается неизменным. Солнце же и Луна меняют высоту, на которой они кульминируют. Отсюда можно сделать вывод, что их положение относительно звезд (склонение) изменяется. Мы знаем, что Земля движется вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли. Проследим, как меняется вследствие этого положение обоих светил на небе.
Если по точным часам замечать промежутки времени между верхними кульминациями звезд и Солнца, то можно убедиться, что промежутки между кульминациями звезд на четыре минуты короче, чем промежутки между кульминациями Солнца. Объясняется это тем, что за время одного оборота вокруг оси (сутки) Земля проходит примерно 1 / 365 часть своего пути вокруг Солнца. Нам же кажется, что Солнце сдвигается на фоне звезд к востоку - в сторону, противоположную суточному вращению неба. Этот сдвиг составляет около 1°. Чтобы повернуться на такой угол, небесной сфере нужно еще 4 мин, на которые и "запаздывает" кульминация Солнца. Таким образом, в результате движения Земли по орбите Солнце за год описывает на небе относительно звезд большой круг, называемый эклиптикой (рис. 17).
Так как Луна совершает один оборот настречу вращению неба за месяц и потому проходит за сутки не 1°, а примерно 13°, то ее кульминации запаздывают ежесуточно уже не на 4 мин, а на 50 мин.
Определяя высоту Солнца в полдень, заметили, что дважды в году оно бывает на небесном экваторе, в так называемых равноденственных точках. Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствий (около 21 марта и около 23 сентября). Плоскость горизонта делит небесный экватор пополам (рис. 18). Поэтому в дни равноденствий пути Солнца над и под горизонтом равны, следовательно, равны продолжительности дня и ночи.
Каково склонение Солнца в дни равноденствий?
Двигаясь по эклиптике, Солнце 22 июня отходит дальше всего от небесного экватора в сторону северного полюса мира (на 23°27"). В полдень для северного полушария Земли оно выше всего над горизонтом (на эту величину выше небесного экватора, см. рис. 17 и 18). День самый длинный, он называется днем летнего солнцестояния .
Большой круг эклиптики пересекает большой круг небесного кватора под углом 23°27". На столько же Солнце бывает ниже кватора в день зимнего солнцестояния , 22 декабря (см. рис. 17 и 18). Таким образом, в этот день высота Солнца в верхней кульминации уменьшается по сравнению с 22 июня на 46°54", и день самый короткий. (Из курса физической географии вы знаете, что различия в условиях освещения и нагревания Земли Солнцем определяют ее климатические пояса и смену времен года.)
Обожествление Солнца в древности породило мифы, описывающие периодически повторяющиеся события "рождения", "воскресения" "бога-Солнца" в течение года: умирание природы зимой, ее возрождение весной и т. п. Христианские праздники носят в себе следы культа Солнца.
Путь Солнца пролегает через 12 созвездий, называемых зодиакальными (от греческого слова зоон - животное), а их совокупность называется поясом зодиака. В него входят следующие созвездия: Рыбы , Овен , Телец , Близнецы , Рак , Лев , Дева , Весы , Скорпион , Стрелец , Козерог , Водолей . Каждое зодиакальное созвездие Солнце проходит около месяца. Точка весеннего равноденствия (одно из двух пересечений эклиптики с небесным экватором) находится в созвездии Рыб.
Понятно, что в полночь верхнюю кульминацию проходит зодиакальное созвездие, противоположное тому, в котором находится Солнце. Например, в марте Солнце проходит по созвездию Рыб, а в полночь кульминирует созвездие Девы.
Итак, мы убедились, что видимое движение Луны, которая обращается вокруг Земли, и Солнца, вокруг которого обращается Земля, обнаруживается и описывается одинаково. И на основе только этих наблюдений нельзя решить, движется ли Солнце вокруг Земли или Земля вокруг него.
Планеты перемещаются на фоне звездного неба более сложным образом. Они движутся то в одну, то в другую сторону, иногда медленно выписывая петли (рис. 19). Это обусловлено сочетанием их истинного движения с движением Земли. На звездном небе планеты (в переводе с древнегреческого "блуждающие") не занимают постоянного места, так же как Луна и Солнце. Поэтому на карте звездного неба положение Солнца, Луны и планет можно указать лишь для определенного момента.
Пример решения задачи
Задача. Определите полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в дни летнего и зимнего солнцестояния.
Обратите внимание на то, как связана разность полуденных высот Солнца в дни солнцестояний (для каждого города) с различием его склонения в эти даты.
Сравните различие высоты Солнца в один и тот же день в этих двух городах с разностью их географических широт. Сделайте вывод.
Как, зная в день летнего солнцестояния высоту Солнца в полдень в одном из городов, можно вычислить его высоту в другом городе?
Упражнение 4
1. На какой географической широте Солнце в день летнего солнцестояния кульминирует в зените?
2. В какие дни года Солнце достигает зенита для наблюдателя, находящегося на земном экваторе?
3. Определите географическую широту пункта, в котором в день зимнего солнцестояния кульминация Солнца происходит в точке юга.
Задание 3
1. Найдите 12 зодиакальных созвездий на звездной карте. Пользуясь подвижной картой звездного неба, определите, какие из них будут видны над горизонтом в вечер наблюдения.
2. По "Школьному астрономическому календарю" найдите координаты планет в данное время и определите по карте, в каком созвездии они находятся. Найдите их вечером на небе.
Под созвездием понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Все небо разделено на 88 созвездий, которые можно находить по характерному для них расположению звезд.
Некоторые названия созвездий связаны с греческой мифологией, например Андромеда, Персей, Пегас, некоторые - с предметами, которые напоминают фигуры, образуемые яркими звездами созвездий: Стрела, Треугольник, Весы и др.. Есть созвездия, названные именами животных, например Лев, Рак, Скорпион.
Созвездия на небосводе находят, мысленно соединяя их ярчайшие звезды прямыми линиями в некоторую фигуру. В каждом созвездии яркие звезды издавна обозначали греческими буквами, чаще всего самую яркую звезду созвездия - буквой , затем буквами ,и т.д. в порядке алфавита по мере убывания яркости; например, Полярная звезда
есть созвездия Малой Медведицы
.
Звезды имеют разную яркость и цвет: белый, желтый, красноватый. Чем краснее звезда, тем она холоднее. Наше Солнце относится к желтым звездам.
Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега
в созвездии Лиры, Альтаир
в созвездии Орла, (видны летом и осенью), Сириус
- ярчайшая звезда неба (видна зимой); красные звезды: Бетельгейзе
в созвездии Ориона и Альдебаран
в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес
в созвездии Скорпиона (виден летом); желтая Капелла
в созвездии Возничего (видна зимой).
Точные измерения показывают, что звезды имеют как дробные, так и отрицательные звездные величины, например: для Альдебарана звездная величина m
=1,06, для Веги m
=0,14, для Сириуса m
= -1,58, для Солнца m
= - 26,80.
Явления суточного движения звезд изучают, воспользовавшись математическим построением - небесной сферой, т. е. воображаемой сферой произвольного радиуса, центр которой находится в точке наблюдения.
Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полюса мира (Р и Р") и проходящую через наблюдателя, называют осью мира
. Ось мира для любого наблюдателя всегда будет параллельна оси вращения Земли.
Чтобы сделать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. В экваториальной системе одной координатой является расстояние светила от небесного экватора, называемое склонением
. Оно меняется в пределах ±90° и считается положительным к северу от экватора и отрицательным к югу. Склонение аналогично географической широте. Вторая координата аналогична географической долготе и называется прямым восхождением .
Прямое восхождение светила измеряется углом между плоскостями больших кругов, один проходит через полюсы мира и данное светило, а другой - через полюсы мира и точку весеннего равноденствия, лежащую на экваторе. Так назвали эту точку потому, что в ней Солнце бывает (на небесной сфере) весной 20-21 марта, когда день равен ночи.
Определение географической широты
Явления прохождения светил через небесный меридиан называются кульминациями.
В верхней кульминации высота светила максимальна, в нижней кульминации - минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен половине суток.
Географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила с известным склонением в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если светило в момент кульминации находится к югу от экватора, то его склонение отрицательно.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Задача . Сириус был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?
Эклиптика. Видимое движение Солнца и Луны
Солнце и Луна меняют высоту, на которой они кульминируют. Отсюда можно сделать вывод, что их положение относительно звезд (склонение) изменяется. Известно, что Земля движется вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли.
Определяя высоту Солнца в полдень, заметили, что дважды в году оно бывает на небесном экваторе, в так называемых равноденственных точках
. Это происходит в дни весеннего
и осеннего равноденствий
(около 21 марта и около 23 сентября). Плоскость горизонта делит небесный экватор пополам. Поэтому в дни равноденствий пути Солнца над и под горизонтом равны, следовательно, равны продолжительности дня и ночи. Двигаясь по эклиптике, Солнце 22 июня отходит дальше всего от небесного экватора в сторону северного полюса мира (на 23°27"). В полдень для северного полушария Земли оно выше всего над горизонтом (на эту величину выше небесного экватора). День самый длинный, он называется днем летнего солнцестояния
.
Путь Солнца пролегает через 12 созвездий, называемых зодиакальными (от греческого слова зоон - животное), а их совокупность называется поясом зодиака. В него входят следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей
. Каждое зодиакальное созвездие Солнце проходит около месяца. Точка весеннего равноденствия (одно из двух пересечений эклиптики с небесным экватором) находится в созвездии Рыб.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Задача . Определить полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в дни летнего и зимнего солнцестояния
| Дано
1=65° |
РЕШЕНИЕ
Приближенные значения широты Архангельска (1) и Ашхабада (2) находим по географической карте. Склонения Солнца в дни летнего и зимнего солнцестояний известны. находим: |
| 1л -? 2л -? 1з -? 2з -? |
Движение Луны. Солнечные и лунные затмения
Не будучи самосветящейся, Луна видна только в той части, куда падают солнечные лучи, либо лучи, отраженные Землей. Этим объясняются фазы Луны. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам темной стороной, в это время происходит новолуние. Через 1 - 2 дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп молодой Луны. Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землей, повернутой к Луне своим дневным полушарием. Через 7 суток Луна отходит от Солнца на 90°, наступает первая четверть, когда освещена ровно половина диска Луны и "терминатор", то есть линия раздела светлой и темной стороны, становится прямой - диаметром лунного диска. В последующие дни "терминатор" становится выпуклым, вид Луны приближается к светлому кругу и через 14 - 15 суток наступает полнолуние. На 22-е сутки наблюдается последняя четверть. Угловое расстояние Луны от Cолнца уменьшается, она опять становится серпом и через 29,5 суток вновь наступает новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющим среднюю продолжительность 29,5 суток. Синодический месяц больше сидерического. Если новолуние происходит вблизи одного из узлов лунной орбиты, происходит солнечное затмение, а полнолуние близ узла сопровождается лунным затмением.
Лунные и солнечные затмения
Вследствие небольшого изменения расстояний Земли от Луны и Солнца видимый угловой диаметр Луны бывает то немного больше, то немного меньше солнечного, то равен ему. В первом случае полное затмение Солнца длится до 7 мин. 40 с, в третьем - только одно мгновение, а во втором случае Луна вообще не закрывает Солнца целиком, наблюдается кольцеобразное затмение
. Тогда вокруг темного диска Луны виден сияющий ободок солнечного диска.
На основе точного знания законов движения Земли и Луны вычислены на сотни лет вперед моменты затмений и то, где и как они будут видны. Составлены карты, на которых показаны полоса полного затмения, линии (изофазы), где затмение будет видно в одинаковой фазе, и линии, относительно которых для каждой местности можно отсчитать моменты начала, конца и середины затмения.
Солнечных затмений в году для Земли может быть от двух до пяти, в последнем случае непременно частных. В среднем в одном и том же месте полное солнечное затмение бывает видно чрезвычайно редко - лишь однажды в течение 200-300 лет.
Если Луна оказывается между Солнцем и Землей в новолуние, тогда случаются солнечные затмения. При полном затмении Луна совсем закрывает солнечный диск. Среди бела дня вдруг на несколько минут наступают сумерки и невооруженному глазу становятся видны слабо светящаяся корона Солнца и ярчайшие звезды.
Полное солнечное затмение
Точное время и определение географической долготы
Для измерения коротких промежутков времени в астрономии основной единицей является средняя длительность солнечных суток
, т. е. средний промежуток времени между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра Солнца. Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного меняется.
Момент верхней кульминации центра Солнца, называется истинным полднем
. Но для проверки часов, для определения точного времени нет надобности отмечать по ним именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать моменты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации любой звезды и Солнца точно известна для любого времени.
Определение точного времени, его хранение, и передача по радио всему населению составляет задачу службы точного времени
, которая существует во многих странах.
Для счета больших промежутков времени люди с древних пор использовали продолжительность либо лунного месяца, либо солнечного года, т. е. продолжительность оборота Солнца по эклиптике. Год определяет периодичность сезонных изменений. Солнечный год длится 365 солнечных суток 5 часов 48 минут 46 секунд
.
При составлении календаря необходимо учитывать, что продолжительность календарного года должна быть как можно ближе к продолжительности оборота Солнца по эклиптике, и что календарный год должен содержать целое число солнечных суток, так как неудобно начинать год в разное время суток.
90° - 58° 34" = 31° 26"
2. Из Москвы (n=2) самолет вылетел в 23ч45мин и прибыл в Новосибирск (n=5) в 6ч 08мин. Сколько времени он находился в полете?
24-00 – 23-45 + 6-08 = 6-23 время, затраченное на перелет без учета поясного времени
Разница во времени между Москвой и Новосибирском = 3 часа. 6-23 – 3 часа = 3-23
3-23 часа время перелета
3. Каково склонение точки зенита? Какова полуденная высота Солнца в Краснозерске (φ=53° 58"с.ш.) 21 марта?
4. Из Владивостока (n=9) в 14ч20мин отправлена телеграмма в Санкт-Петербург (n=2) , где она доставлена адресату в 11ч25мин. Сколько времени прошло с момента отправки телеграммы до ее доставки адресату?
Разница во времени между Владивостоком и СПб = 7 часов. Когда во Владивостоке 14-20, в СПб 7-20. 11-25 – 7-20 = 4-05.
Следовательно, на доставку потребовалось 4 часа 05 минут.
5. В 18ч32мин по местному времени штурман корабля принял сигнал московского времени, переданный в 11ч. Определите долготу корабля, если известна долгота Москвы (2ч30 м).
2часа = 30°; 60 временных минут соответствуют 15°, следовательно, 30 временным минутам соответствует 7,5°. Соответственно, долгота Москвы 37,5°в.д.
Разница во времени между кораблем и Москвой 7часов 32 минуты.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 7 часов соответствует 105° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5°; 4 временным минутам соответствует 1°; 2 временным минутам соответствует 0,5°. Таким образом, 7ч 32м соответствуют 113°.
Корабль расположен к востоку от Москвы на 113°.
Следовательно, долгота корабля 113 + 37,5 =150,5°в.д.
6. В каком месте на Земле два раза в году Солнце находится в зените? Ответ поясните.
2 раза в году Солнце находится в зените над территорией, расположенной между тропиками.
22.06 Солнце переходит с северного тропика на юг, 22.12 Солнце переходит с южного тропика.
7. В какой день года проводилось наблюдение в Новосибирске (φ=55°), если полуденная высота Солнца оказалась равной 32° 15"?
90 – φ – склонение Солнца= 32° 15"
90 – 55 – склонение Солнца= 32° 15"
90 – 55 – 32° 15" = склонение Солнца
2° 45" = склонение Солнца.
Минимальное значение полуденной высоты Солнца в Новосибирске равно 90° – 55° – 23,5° = 11,5°
Полуденная высота Солнца в Новосибирске в день равноденствия равна 90° – 55° = 35°
Следовательно, при полуденной высоте Солнца равной 32° 15" склонение будет отрицательным. Т.е. в этот день Солнце расположено в южном полушарии
23,5° соответствуют 1410 угловым минутам
Солнце за 93 дня перемещается на 1410 угловых минут
Солнце за 1 день перемещается 15 угловых минут. 2° 45" соответствует 165". Чтобы переместиться на 2° 45" Солнцу требуется 11 дней. Следовательно, Солнце на 11 дней отстоит от дня осеннего равноденствия. 23.09 – 11 дней = 12.09.
Следовательно, наблюдения в Новосибирске проводились 12.09
8. Определите местное время в Новосибирске (λ=5ч32 м), если часы показывают среднее московское время (n = 2) 18ч38мин.
Новосибирск расположен к востоку от Москвы.
= 5ч32м означает, что Новосибирск отстоит от Гринвича на это время.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 5 часов соответствует 75° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5°; 4 временным минутам соответствует 1°; 2 временным минутам соответствует 0,5°. Таким образом, 5ч 32м соответствуют 83° долготы.
Следовательно, долгота Новосибирска 83°в.д.
Среднее московское время соответствует 30°в.д., т.к. московский пояс 2-ой, средний меридиан кратен 15°.
Таким образом, разница в долготах между временем Новосибирска и средним московским составляет 53°.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 3 часам соответствует 45° долготы;
53° - 45° = 8°
7,5° соответствует 30 временным минутам; 0,5° соответствует 2 временным минутам
Таким образом, 53° долготы соответствуют 3ч 32м
18ч38м + 3ч 32м = 22ч10м – местное время в Новосибирске.
9. Осенью охотник пошел в лес по направлению Полярной звезды. Как он должен возвращаться обратно, руководствуясь положением Солнца?
Направление на Полярную звезду – есть направление на север. Осень астрономически приходится на период близкий к дню осеннего равноденствия. Поэтому день и ночь примерно равны. Следовательно, по дороге в лес (а это утро) Солнце должно быть справа по ходу движения. На обратном пути охотник идет на юг вечером, следовательно, Солнце располагается на западе. Солнце должно быть справа.
10. Где Солнце в один и тот же день бывает выше: в Новосибирске (φ =55°), или в Москве (φ =55° 45"). Какова разность высот Солнца?
В один и тот же день Солнце имеет одинаковое склонение для пунктов расположенных в одном полушарии между соответствующим тропиком и полюсом. Следовательно, высота зависит от широты места. Чем широта ниже, тем при прочих равных условиях полуденная высота Солнца выше. Разность высот Солнца для 2 пунктов при измерении в один день различается на разницу широт
В один и тот же день полуденная высота Солнца выше в Новосибирске
В один и тот же день полуденная высота Солнца выше в Новосибирске, чем в Москве на 45"
11. Определите местное время в пункте, географическая долгота которого 7ч46 м, если часы в Москве (λ =2ч30 м) показывают время 18ч38мин.
Пункт расположен к востоку от Москвы.
λ= 2ч30м означает, что Москва отстоит от Гринвича на это время.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 2 часа соответствует 30° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5
λ= 7ч46м означает, что пункт отстоит от Гринвича на это время
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 7 часам соответствуют 105° долготы;
4 временным минутам соответствует 1°, следовательно, 44 временным минутам соответствует 11°.
0,5° соответствует 2 временным минутам
долгота пункта 105° + 11°+ 0,5° = 116,5°в.д.
Таким образом, разница в долготах между московским временем и данным пунктом составляет 116,5° - 37,5° = 79°
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 75° долготы соответствуют5 часам;
4 временным минутам соответствует 1°; следовательно, 4° соответствуют 16 временным минутам.
Следовательно, разница между Москвой и пунктом разница во времени 5ч16м.
18ч38м + 5ч 16м = 23ч54м – местное время в данном пункте.
12. Между какими точками восходит и заходит Солнце в день зимнего солнцестояния?
22.12 Солнце всходит в точке ю-в и заходит в точке ю-з
13. В Москве (λ =2ч30 м, n=2) часы показывают время 18ч50мин. Какое в этот момент местное и поясное время в Омске (λ =4ч54 м, n=5)?
Разница между Москвой и Омском по поясному времени составляет 3ч.
Омск восточнее Москвы. Следовательно, 18ч50мин + 3ч = 21ч50мин
Поясное время в Омске 21ч50мин
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 2 часа соответствуют 30° долготы; 30 временным минутам соответствует 7,5
Таким образом, 2ч 30м соответствуют 37,5°в.д.
60 временных минут соответствуют 15°; следовательно, 4 часа соответствуют 60° долготы;
4 временным минутам соответствует 1°, следовательно,52 минутам соответствуют 13° долготы
2 временным минутам соответствует 0,5° долготы
Таким образом, 4ч54 м соответствуют 73,5°в.д.
Разница долгот между Москвой и Омском составляет 73,5°в.д. - 37,5°в.д. =36° долготы.
15° долготы соответствуют 1 часу; 1° долготы соответствует 4 временным минутам.
Таким образом, 36° долготы соответствуют 2 часа 24 минуты.
18ч50мин + 2ч24мин = 21ч14мин
Местное время в Омске 21ч14минут
14. Между какими точками восходит и заходит Солнце в день летнего солнцестояния?
22.06 Солнце всходит в точке с-в и заходит в точке с-з
15. Какова долгота места наблюдения, если наблюдатель заметил, что солнечное затмение началось в 13ч52м, а должно быть в 7ч15м по Гринвичу?
13ч52м – 7ч15м = 6ч37м – расстояние места наблюдения от Гринвича.
15° долготы соответствуют 1 часу; 6 ч соответствуют 90° долготы
1° долготы соответствует 4 временным минутам; 36 минутам соответствуют 9° долготы
60 угловым минутам соответствуют 4 временные минуты
15 угловым минутам соответствует 1 временная минута
Следовательно, долгота места наблюдения 99°15"в.д.
16. На какой географической широте полуденная высота Солнца не превышает 23° 26"?
Максимальная полуденная высота наблюдается в северном полушарии в день летнего солнцестояния и в южном полушарии в день зимнего солнцестояния. В этот день солнечное склонение имеет + 23°26".
h = 90° – φ + 23°26"; следовательно при h = 23°26" φ = 90° - 23°26" + 23°26" = 90°
Полуденная высота Солнца не превышает 23°26" на широте северного полюса 22.06 и южного полюса 22.12.
а) Для наблюдателя на северном полюсе Земли (j = + 90°) незаходящими светилами являются те, у которых d-- і?? 0, а невосходящими те, у которых d --< 0.
Таб.1. Высота полуденного Солнца в разных широтах
Положительное склонение у Солнца бывает с 21 марта по 23 сентября, а отрицательное - с 23 сентября по 21 марта. Следовательно, на северном полюсе Земли Солнце приблизительно полгода бывает незаходящим, а полгода - невосходящим светилом. Около 21 марта Солнце здесь появляется над горизонтом (восходит) и вследствие суточного вращения небесной сферы описывает кривые, близкие к окружности и почти параллельные горизонту, поднимаясь с каждым днем все выше и выше. В день летнего солнцестояния (около 22 июня) Солнце достигает максимальной высоты h mах = + 23° 27" . После этого Солнце начинает приближаться к горизонту, высота его постепенно уменьшается и после дня осеннего равноденствия (после 23 сентября) оно скрывается под горизонтом (заходит). День, длившийся полгода, кончается и начинается ночь, которая длится также полгода. Солнце, продолжая описывать кривые, почти параллельные горизонту, но под ним, опускается все ниже и ниже, В день зимнего солнцестояния (около 22 декабря) оно опустится под горизонт на высоту h min = - 23° 27" , а затем снова начнет приближаться к горизонту, высота его будет увеличиваться, и перед днем весеннего равноденствия Солнце снова появится над горизонтом. Для наблюдателя на южном полюсе Земли (j = - 90°) суточное движение Солнца происходит подобным же образом. Только здесь Солнце восходит 23 сентября, а заходит после 21 марта, и поэтому когда на северном полюсе Земли ночь, на южном - день, и наоборот.
б) Для наблюдателя на северном полярном круге (j = + 66° 33" ) незаходящими являются светила с d --і + 23° 27" , а невосходящими - с d < - 23° 27". Следовательно, на северном полярном круге Солнце не заходит в день летнего солнцестояния (в полночь центр Солнца только касается горизонта в точке севера N ) и не восходит в день зимнего солнцестояния (в полдень центр солнечного диска только коснется горизонта в точке юга S, а затем снова опустится под горизонт). В остальные дни года Солнце на этой широте восходит и заходит. При этом максимальной высоты в полдень оно достигает в день летнего солнцестояния (h max = + 46° 54"), а в день зимнего солнцестояния его полуденная высота минимальна (h min = 0°). На южном полярном круге (j = - 66° 33") Солнце не заходит в день зимнего солнцестояния и не восходит в день летнего солнцестояния.
Северный и южный полярные круги являются теоретическими границами тех географических широт, где возможны полярные дни и ночи (дни и ночи, длящиеся больше 24 часов).
В местах, лежащих за полярными кругами, Солнце бывает незаходящим или невосходящим светилом тем дольше, чем ближе место к географическим полюсам. По мере приближения к полюсам продолжительность полярных дня и ночи увеличивается.
в) Для наблюдателя на северном тропике (j --= + 23° 27") Солнце всегда является восходящим и заходящим светилом. В день летнего солнцестояния оно в полдень достигает максимальной высоты h max = + 90°, т.е. проходит через зенит. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует к югу от зенита. В день зимнего солнцестояния его минимальная полуденная высота h min = + 43° 06".
На южном тропике (j = - 23° 27") Солнце также всегда восходит и заходит. Но на максимальной полуденной высоте над горизонтом (+ 90°) оно бывает в день зимнего солнцестояния, а на минимальной (+ 43° 06" ) - в день летнего солнцестояния. В остальные дни года Солнце в полдень кульминирует здесь к северу от зенита.
В местах, лежащих между тропиками и полярными кругами, Солнце восходит и заходит каждый день года. Полгода здесь продолжительность дня больше продолжительности ночи, а полгода - ночь продолжительнее дня. Полуденная высота Солнца здесь всегда меньше 90° (кроме тропиков) и больше 0° (кроме полярных кругов).
В местах, лежащих между тропиками, Солнце бывает в зените два раза в году, в те дни, когда его склонение равно географической широте места.
г) Для наблюдателя на экваторе Земли (j --= 0) все светила, в том числе и Солнце, являются восходящими и заходящими. При этом 12 часов они находятся над горизонтом, a 12 часов - под горизонтом. Следовательно, на экваторе продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи. Два раза в году Солнце в полдень проходит в зените (21 марта и 23 сентября).
С 21 марта по 23 сентября Солнце на экваторе кульминирует в полдень к северу от зенита, а с 23 сентября по 21 марта - к югу от зенита. Минимальная полуденная высота Солнца здесь будет равна h min = 90° - 23° 27" = 66° 33" (22 июня и 22 декабря).
