Высота солнца над горизонтом в разное время года таблица: ГДЗ Рабочая тетрадь по географии 5 класс Николина. 8. Практическая работа Номер •

Видимый дневной путь Солнца по небу.

На рисунке показано схематическое изображение видимого суточного пути Солнца по небу в разное время года, нанесенное на азимутально-высотную диаграмму. Пути рассчитывались для широты 36° без учета рефракции, вызванной атмосферой Земли. В верхней части показан путь Солнца в дни летнего солнцестояния (SS), зимнего солнцестояния (WS) и равноденствий (день весеннего равноденствия: VE и день осеннего равноденствия: AE; путь одинаков для обоих равноденствий). Маленькие желтые точки указывают положение Солнца с последовательными часовыми интервалами (с увеличением диаметра Солнца в 10 раз). Вращение Земли приводит к кажущемуся суточному движению Солнца с постоянной угловой скоростью 15° в час; видимое «ускорение» Солнца около солнечного полудня (азимут 180°), особенно отмеченное для пути СС, является артефактом проецирования кругового пути Солнца на небесную сферу на плоскую азимутально-высотную плоскость.

Сезонные изменения максимальной высоты Солнца сопровождаются соответствующими изменениями азимутов восхода и захода Солнца; в день весеннего равноденствия Солнце восходит строго на востоке; его восходящий азимут движется на север, пока не достигнет своего самого северного азимута в день летнего солнцестояния. Затем он движется на юг, чтобы вернуться к азимуту 90 ° в день осеннего равноденствия, и продолжает движение на юг до своего самого южного положения, достигнутого в день зимнего солнцестояния.

Это ежедневное смещение восходящего или заходящего солнца вдоль горизонта представляет собой очень практичный способ определения солнцестояния, который можно использовать в качестве контрольных точек при построении календаря. Вместо измерения высоты необходимо измерить азимут. Для этого можно использовать гномон, но гораздо проще установить восходящий азимут, отметив положение восходящего (или заходящего) солнца относительно географических объектов вдоль горизонта. Чтобы избежать проблемы параллакса, предпочтительно использовать объекты горизонта, расположенные очень далеко от наблюдателя, и необходимо проводить наблюдения из одного и того же места изо дня в день в течение года. Это составляет основу горизонтальных календарей, которые представляют собой наиболее распространенную практику современных людей пуэбло и, скорее всего, их предков анасази.

Средняя диаграмма на слайде представляет собой крупный план области, выделенной оранжевым цветом на верхней диаграмме. Солнечный диск теперь изображен в масштабе, его диаметр составляет немногим более половины градуса. Обратите внимание, как быстро уменьшается дневное смещение горизонта по мере приближения к солнцестоянию (в данном случае к зиме). Азимуты восхода смещаются на угловое расстояние 10′ (= 1/6°) в день за двадцать дней до солнцестояния, на 5′ в день через десять дней и менее чем на 1′ в день за последние три дня до солнцестояния. Было подсчитано, что наименьшее смещение горизонта, обнаруживаемое невооруженным глазом в оптимальных условиях, составляет не более 4 футов, что происходит за восемь дней до солнцестояния. Следовательно, невозможно напрямую установить день солнцестояния путем наблюдения за горизонтом невооруженным глазом в день солнцестояния. Лучший способ точно предсказать солнцестояние — отследить смещение Солнца за 10–20 дней до солнцестояния и подсчитать оставшиеся дни.

Весьма вероятно, что анасази, жившие в древнем городе, ныне называемом Желтая Куртка (бассейн Монтесума, Колорадо), таким образом использовали изрезанный горизонт горы Уилсон (нижняя фотография на этом слайде). В частности, 5 июня Солнце восходит прямо за пиком Голова Ящерицы, небольшой чертой горизонта справа от восходящего Солнца на фотографии. Это удобный и точный маркер горизонта для прогнозирования летнего солнцестояния.

Из-за небольших вариаций орбитальной скорости Земли вокруг Солнца из-за эксцентриситета орбиты кажущееся ежегодное возвратно-поступательное движение восходящего Солнца вдоль горизонта не совсем симметрично относительно направления E (и, конечно, , аналогично для вариаций азимута заката относительно направления W). Эффект невелик, но не настолько, чтобы им можно было пренебречь, если предпринимаются попытки определить время равноденствий путем подсчета и сокращения вдвое количества дней между солнцестояниями, как это, по-видимому, было сделано в Ховенвипе (следующая страница). Хотя календари горизонта могут предоставить очень точные средства для обозначения или предсказания солнцестояний и равноденствий, для их работы требуется, чтобы линия горизонта содержала достаточно элементов, по которым можно было бы наблюдать ежедневное смещение восходящего или заходящего Солнца. Если это не так, необходимо искать другие средства для измерения сезонного движения Солнца.

Высота Солнца

Печать

Дополнительная литература на сайте www.astronomynotes.com:

• Астрономия без телескопа
  • Времена года

Мы еще не закончили говорить о видимых изменениях Солнца на небе. Теперь вы знаете, что Солнце кажется движущимся с востока на запад из-за вращения Земли, и что, если бы вы могли видеть звезды в дневное время, казалось бы, что оно смещается относительно звезд на небольшую величину каждый день из-за вращения Земли. орбита Земли вокруг Солнца. Следующий вопрос:

Изменяется ли видимый путь Солнца по небу в течение года?

Опять же, давайте рассмотрим два крайних случая — декабрь и июнь. Подумайте о появлении Солнца зимой, а затем летом. Если вы живете примерно на той же широте, что и центральная Пенсильвания, вам следует помнить, что в декабре Солнце никогда не поднимается очень высоко над горизонтом, а в июне оно проходит почти (но не совсем!) прямо над головой. Итак, видимый путь Солнца меняет из сезона в сезон. Вы также можете наблюдать этот эффект, если повторно запустите анимацию на предыдущей странице; в июне Солнце находится высоко над горизонтом, в сентябре — ниже, а в декабре — очень низко над горизонтом.

Причина этого эффекта в том, что ось вращения Земли (воображаемая линия, проходящая от Северного полюса через Землю к Южному полюсу) на наклонена на по отношению к Солнцу на угол 23,5 градуса. Если вы вернетесь назад и посмотрите на анимацию вращения Земли на странице дня и ночи в этом уроке, то увидите, что линия, обозначающая ось вращения, не вертикальна, а смещена на 23,5 градуса от вертикали. Поскольку Земля вращается вокруг Солнца, ориентация Земли остается неизменной, и в результате в декабре северное полушарие днем ​​отклоняется от Солнца, а в июне северное полушарие днем ​​наклоняется к Солнцу. .

Есть два последствия наклона оси вращения Земли:

1. Когда полушарие, в котором вы находитесь, наклонено к Солнцу, путь Солнца по небу будет длиннее, чем когда полушарие, в котором вы находитесь, отклоняется от Солнца. То есть летом световой день больше, чем зимой.
2. Когда полушарие, в котором вы находитесь, наклонено к Солнцу, свет от Солнца падает на Землю более прямо там, где вы находитесь, чем когда Земля наклонена от Солнца. Это означает, что летом на каждый квадратный метр Земли попадает больше энергии, чем зимой, что делает летние дни более жаркими, чем зимние.

Попробуй!

Чтобы наглядно представить это, вы можете провести простую демонстрацию, если у вас есть настольный глобус и лампа с голой лампочкой. У большинства глобусов ось вращения установлена ​​на 23,5 градуса от вертикали. В темной комнате положите глобус на стол так, чтобы северное полушарие было наклонено в сторону зажженной лампы, которая представляет собой Солнце. Вы должны увидеть, что если вы выберете точку, скажем, Пенсильванию, а затем будете наблюдать за этой точкой, пока вы вращаете земной шар, Пенсильвания будет получать свет от лампы примерно на 2/3 своего пути, пока она вращается вокруг земного шара. Если теперь вы переместите земной шар на другую сторону лампы (то есть северное полушарие теперь должно быть направлено в сторону от горящей лампы), это имитирует положение Земли через шесть месяцев. Если вы снова выберите Пенсильванию на земном шаре и посмотрите, как она вращается, она будет получать свет от лампы только примерно на 1/3 своего пути, пока она вращается на земном шаре.

Обратите внимание, что Земля не наклоняется ни к Солнцу, ни от него в марте и сентябре (весной и осенью). Таким образом, путь Солнца по небу и угол наклона солнечных лучей одинаковы в эти два сезона, поэтому продолжительность дня и дневные температуры одинаковы.

Существует красивая анимированная демонстрация от PBS, которая помогает проиллюстрировать этот эффект: Cycles in the Sky: Crash Course Astronomy #3.

Напомним, что эклиптика — это путь Солнца по небу; его можно представить воображаемым кругом в пространстве. Если мы возьмем экватор Земли (еще один воображаемый круг) и спроецируем его на небо, угол между эклиптикой и небесным экватором составит 23,5 градуса из-за наклона Земли. Поскольку наклон оси вращения Земли определяет угол между эклиптикой и небесным экватором, астрономы называют наклон оси вращения Земли «наклоном эклиптики». На эклиптике есть четыре особые точки (и обратите внимание, что, поскольку эклиптика — это то же самое, что и путь Земли вокруг Солнца, точки на эклиптике — это то же самое, что и даты в нашем календаре):

• Равноденствия — равноденствия — это две точки на эклиптике, где она пересекает небесный экватор. В дни весеннего и осеннего равноденствия (около 21 марта и 21 сентября соответственно) продолжительность дня и ночи примерно (но не точно!) одинакова.
• солнцестояний. Точки на эклиптике, когда Солнце находится выше или ниже небесного экватора, называются солнцестояниями. В день зимнего солнцестояния (около 21 декабря в Северном полушарии) ночь намного длиннее дня, а в день летнего солнцестояния (примерно 21 июня в Северном полушарии) день намного длиннее ночи. См. три рисунка ниже для сравнения небесного экватора (красная линия) и эклиптики (зеленая линия):

Угол между небесным экватором и эклиптикой в ​​день летнего солнцестояния

Авторы и права: изображение звездной ночи, сделанное Крисом Пальмой

Угол между небесным экватором и эклиптикой в ​​день осеннего равноденствия

Авторы и права: снимок звездной ночи Криса Пальмы

Итак, почему мы различаем времена года?

Это подчеркивает один важный момент, который является наиболее неправильно понимаемым фактом в астрономии:

Земля имеет смену времен года из-за наклона оси вращения. Времена года не имеют ничего общего с расстоянием Земли от Солнца.

Есть одно наблюдение, которое должно помочь вам вспомнить причину смены времен года. Времена года противоположны в северном и южном полушариях на Земле. То есть в Пенсильвании с июня по сентябрь лето, а в ЮАР в эти же месяцы зима! Это легко объяснить, если вы понимаете, что наклон Земли вызывает смену времен года; когда северное полушарие наклонено к Солнцу (летнее время), южное полушарие наклонено от Солнца. Если бы расстояние между Землей и Солнцем определяло времена года, то лето должно было бы быть и в северном, и в южном полушариях одновременно, потому что оба они находились бы на одинаковом расстоянии от Солнца в одно и то же время. Знаете ли вы, когда Земля находится ближе всего к Солнцу? В январе!

Часто, сталкиваясь с пониманием того, что времена года возникают из-за наклона оси вращения Земли, студенты, твердо убежденные в том, что причиной времен года является разница в расстоянии от Земли до Солнца, указывают, что полушарие, наклоненное к Солнцу, теперь ближе к Солнцу.