Полуденна висота сонця над горизонтом. Олімпіадні завдання з географії: Висота Сонця і широта. Точний час і визначення географічної довготи
У даній місцевості кожна зірка кульминирует завжди на одній і тій же висоті над горизонтом, бо її кутова відстань від полюса світу і від небесного екватора залишається незмінним. Сонце ж і Місяць змінюють висоту, на якій вони кульминируют. Звідси можна зробити висновок, що їх положення щодо зірок (схиляння) змінюється. Ми знаємо, що Земля рухається навколо Сонця, а Місяць навколо Землі. Простежимо, як змінюється внаслідок цього положення обох світил на небі.
Якщо з точних годинах помічати проміжки часу між верхніми кульмінаціями зірок і Сонця, то можна переконатися, що проміжки між кульмінаціями зірок на чотири хвилиникоротше, ніж проміжки між кульмінаціями Сонця. Пояснюється це тим, що за час одного обороту навколо осі (добу) Земля проходить приблизно 1/365 частину свого шляху навколо Сонця. Нам же здається, що Сонце зсувається на фоні зірок на схід - у бік, протилежний добовому обертанню неба. Цей зсув становить близько 1 °. Щоб повернутися на такий кут, небесній сфері потрібно ще 4 хв, на які й "запізнюється" кульмінація Сонця. Таким чином, в результаті руху Землі по орбіті Сонце за рік описує на небі відносно зір велике коло, званий екліптикою(Рис. 17).
Так як Місяць робить один оборот настречу обертанню неба за місяць і тому проходить за добу не 1 °, а приблизно 13 °, то її кульмінації запізнюються щодоби вже не на 4 хв, а на 50 хв.
Визначаючи висоту Сонця опівдні, помітили, що двічі на рік воно буває на небесному екваторі, в так званих рівноденні точках. Це відбувається в дні весняногоі осіннього рівнодення(Близько 21 березня і близько 23 вересня). Площина горизонту ділить небесний екватор навпіл (рис. 18). Тому в дні рівнодення шляху Сонця над і під горизонтом рівні, отже, рівні тривалості дня і ночі.
Яке схилення Сонця в дні рівнодення?
Рухаючись по екліптиці, Сонце 22 червня відходить найдалі від небесного екватора в бік північного полюса світу (на 23 ° 27 "). Опівдні для північної півкулі Землі воно вище за все над горизонтом (на цю величину вище небесного екватора, див. Рис. 17 і 18). День найдовший, він називається днем літнього сонцестояння.
Велике коло екліптики перетинає велике коло небесного кватора під кутом 23 ° 27 ". На стільки ж Сонце буває нижче кватора в день зимового сонцестояння, 22 грудня (див. Рис. 17 і 18). Таким чином, в цей день висота Сонця у верхній кульмінації зменшується порівняно з 22 червня на 46 ° 54 ", і день найкоротший. (З курсу фізичної географії ви знаєте, що відмінності в умовах освітлення і нагрівання Землі Сонцем визначають її кліматичні пояси і зміну пір року.)
Обожнювання Сонця в давнину породило міфи, що описують періодично повторювані події "народження", "воскресіння" "бога-Сонця" протягом року: умирання природи взимку, її відродження навесні і т. П. Християнські свята носять в собі сліди культу Сонця.
Шлях Сонця пролягає через 12 сузір'їв, які називаються зодіакальними(Від грецького слова зоон - тварина), а їх сукупність називається поясом зодіаку. До нього входять такі сузір'я: риби, Овен,Телець, Близнюки, рак, Лев, Діва, ваги, Скорпіон, Стрілець, Козеріг,Водолій. Кожне зодіакальне сузір'я Сонце проходить близько місяця. Точка весняного рівнодення (одне з двох перетинів екліптики з небесним екватором) знаходиться в сузір'ї Риб.
Зрозуміло, що опівночі верхню кульмінацію проходить зодіакальне сузір'я, протилежне тому, в якому знаходиться Сонце. Наприклад, в березні Сонце проходить по сузір'ю Риб, а опівночі кульминирует сузір'я Діви.
Отже, ми переконалися, що видимий рух Місяця, яка обертається навколо Землі, і Сонця, навколо якого звертається Земля, виявляється і описується однаково. І на основі тільки цих спостережень не можна вирішити, чи рухається Сонце навколо Землі або Земля навколо нього.
Планети переміщуються на фоні зоряного неба більш складним чином. Вони рухаються то в одну, то в іншу сторону, іноді повільно виписуючи петлі (рис. 19). Це обумовлено поєднанням їх дійсного руху з рухом Землі. На зоряному небі планети (в перекладі з давньогрецької "блукаючі") не займають постійного місця, так само як Місяць і Сонце. Тому на карті зоряного неба положення Сонця, Місяця і планет можна вказати лише для певного моменту.
Приклад рішення задачі
Завдання. Визначте полуденну висоту Сонця в Архангельську і в Ашхабаді в дні літнього та зимового сонцестояння.
Зверніть увагу на те, як пов'язана різниця полуденних висот Сонця в дні сонцестоянь (для кожного міста) з відмінністю його відміни в ці дати.
Порівняйте відмінність висоти Сонця в один і той же день в цих двох містах з різницею їх географічних широт. Зробіть висновок.
Як, знаючи в день літнього сонцестояння висоту Сонця опівдні в одному з міст, можна обчислити його висоту в іншому місті?
Вправа 4
1. На якій географічній широті Сонце в день літнього сонцестояння кульминирует в зеніті?
2. У які дні року Сонце досягає зеніту для спостерігача, що знаходиться на земному екваторі?
3. Визначте географічну широту пункту, в якому в день зимового сонцестояння кульмінація Сонця відбувається в точці півдня.
завдання 3
1. Знайдіть 12 зодіакальних сузір'їв на зоряній карті. Користуючись рухомий картою зоряного неба, визначте, які з них будуть видні над горизонтом в вечір спостереження.
2. За "Шкільному астрономічним календарем" знайдіть координати планет в даний час і визначте по карті, в якому сузір'ї вони знаходяться. Знайдіть їх ввечері на небі.
Життя на нашій планеті залежить від кількості сонячного світла і тепла. Страшно уявити навіть на мить, що було б, якби на небі не було такої зірки, як Сонце. Кожна травинка, кожен листочок, кожна квіточка потребує тепла і світлі, як люди в повітрі.
Кут падіння сонячних променів дорівнює висоті сонця над горизонтом
Кількість сонячного світла і тепла, яке надходить на земну поверхню, прямо пропорційно куту падіння променів. Сонячні промені можуть падати на Землю під кутом від 0 до 90 градусів. Кут попадання променів на землю різний, тому що наша планета має форму кулі. Чим він більший, тим світліше і тепліше.
Таким чином, якщо промінь йде під кутом 0 градусів, він тільки ковзає уздовж поверхні землі, не нагріваючи її. Такий кут падіння буває на Північному і Південному полюсах, за полярним колом. Під прямим кутом сонячні промені падають на екватор і на поверхню між Південним і
Якщо кут попадання сонячних променів на землю прямий, це говорить про те, що
Таким чином, променів на поверхню землі і висота сонця над горизонтом рівні між собою. Залежать вони від географічної широти. Чим ближче до нульової широті, тим кут падіння променів ближче до 90 градусів, тим вище знаходиться сонце над горизонтом, тим тепліше і світліше.
Як сонце змінює свою висоту над горизонтом
Висота сонця над горизонтом не є постійною величиною. Навпаки, вона завжди змінюється. Причина цього криється в безперервному русі планети Земля навколо зірки Сонце, а також обертанні планети Земля навколо власної осі. В результаті день змінює ніч, а пори року один одного.
Територія між тропіками отримує найбільше тепла і світла, тут день і ніч практично дорівнюють один одному за тривалістю, а сонце знаходиться в зеніті 2 рази в рік.
Поверхня за полярним колом отримує всіх менше тепла і світла, тут існують такі поняття, як і ніч, які тривають близько півроку.
Дні осіннього і весняного рівнодення
Виділено 4 основні астрологічні дати, які визначає висота сонця над горизонтом. 23 вересня і 21 березня - дні осіннього і весняного рівнодення. Це означає, що висота сонця над горизонтом у вересні та березні в ці дні 90 градусів.
Південне і висвітлюються сонцем однаково, а довгота ночі дорівнює довготі дня. Коли в Північній півкулі настає астрологічна осінь, то в Південному, навпаки, весна. Те ж саме можна сказати про зиму і літо. Якщо в Південній півкулі зима, то в Північному - літо.
Дні літнього і зимового сонцестояння
22 червня і 22 грудня - дні літнього і 22 грудня спостерігається найкоротший день і найдовша ніч у Північній півкулі, а зимове сонце знаходиться на самій низькій висоті над горизонтом за весь рік.
Вище широти 66,5 градуса сонце знаходиться під горизонтом і не сходить. Це явище, коли зимовий сонце не сходить на горизонт, називається полярної ночі. Найкоротша ніч буває на широті 67 градусів і триває всього 2 доби, а найдовша буває на полюсах і триває 6 місяців!
Грудень є з усього року тим місяцем, коли в Північній півкулі найдовші ночі. Люди в Центральній Росії прокидаються на роботу в темряві і повертаються теж в темний час доби. Це важкий місяць для багатьох, так як нестача сонячного світла позначається на фізичному і моральному стані людей. З цієї причини може навіть розвинутися депресія.
У Москві в 2016 р схід сонця в грудні 1 числа буде в 08.33. При цьому тривалість дня складе 7 годині 29 хвилин. за горизонт буде дуже рано, о 16.03. Ніч складе 16 годин 31 хвилину. Таким чином, виходить, що довгота ночі в 2 рази більше, ніж тривалість дня!
Цього року день зимового сонцестояння - 21 грудня. Найкоротший день триватиме рівно 7 годин. Потім 2 дні протримається така ж ситуація. І вже з 24 грудня день піде на прибуток повільно, але вірно.
В середньому на добу буде додаватися по одній хвилині світлого часу. В кінці місяця схід сонця в грудні буде рівно о 9 годині, що на 27 хвилин пізніше, ніж 1-го грудня
22 червня - день літнього сонцестояння. Все відбувається з точністю до навпаки. За весь рік саме в цю дату найдовший день за тривалістю і найкоротша ніч. Це стосовно Північної півкулі.
У Південному все навпаки. З цим днем пов'язані цікаві природні явища. За Полярним колом настає полярний день, сонце не заходить за горизонт на Північному полюсі 6 місяців. У Санкт-Петербурзі в червні починаються загадкові білі ночі. Тривають вони приблизно з середини червня протягом двох-трьох тижнів.
Всі ці 4 астрологічні дати можуть змінюватися на 1-2 дня, так як сонячний рік не завжди збігається з календарним роком. Також зміщення відбуваються в високосні роки.
Висота сонця над горизонтом і кліматичні умови
Сонце є одним з найбільш важливих климатообразующих факторів. Залежно від того, як змінювалася висота сонця над горизонтом над конкретною ділянкою земної поверхні, змінюються кліматичні умови і пори року.
Наприклад, на Крайній Півночі промені сонця падають під дуже невеликим кутом і тільки лише ковзають уздовж поверхні землі, зовсім не нагріваючи її. Під умовою цього фактора клімат тут вкрай суворий, присутній вічна мерзлота, холодні зими з крижаний вітрами і снігами.
Чим більше висота сонця над горизонтом, тим тепліше клімат. Наприклад, на екваторі він надзвичайно жаркий, тропічний. Сезонні коливання також в районі екватора практично не відчуваються, в цих районах вічне літо.
Вимірювання висоти сонця над горизонтом
Як то кажуть, все геніальне - просто. Так і тут. Прилад для вимірювання висоти сонця над горизонтом елементарно простий. Він являє собою горизонтальну поверхню з жердиною посередині довжиною 1 метр. У сонячний день опівдні жердину відкидає саму коротку тінь. За допомогою цієї найкоротшої тіні і проводяться розрахунок і вимірювання. Потрібно заміряти кут між кінцем тіні і відрізком, що з'єднує кінець жердини з кінцем тіні. Ця величина кута і буде кутом знаходження сонця над горизонтом. Цей прилад називається гномоном.
Гномон - це древній астрологічний інструмент. Існують і інші прилади для вимірювання висоти сонця над горизонтом, такі як секстант, квадрант, астролябія.
а) Для спостерігача на північному полюсі Землі ( j = + 90 °) не заходять світилами є ті, у яких d--и ?? 0, а невисхідні ті, у яких d--< 0.
Таб.1. Висота полуденного Сонця в різних широтах
Позитивне відхилення у Сонця буває з 21 березня по 23 вересня, а негативне - з 23 вересня по 21 березня. Отже, на північному полюсі Землі Сонце приблизно півроку буває незахідним, а півроку - невисхідні світилом. Близько 21 березня Сонце тут з'являється над горизонтом (сходить) і внаслідок добового обертання небесної сфери описує криві, близькі до кола та майже паралельні горизонту, піднімаючись з кожним днем все вище і вище. У день літнього сонцестояння (близько 22 червня) Сонце досягає максимальної висоти h mах = + 23 ° 27 " . Після цього Сонце починає наближатися до горизонту, висота його поступово зменшується і після дня осіннього рівнодення (після 23 вересня) воно ховається під горизонтом (заходить). День, що тривав півроку, закінчується і починається ніч, яка триває також півроку. Сонце, продовжуючи описувати криві, майже паралельні горизонту, але під ним, опускається все нижче і нижче, В день зимового сонцестояння (близько 22 грудня) воно опуститься під горизонт на висоту h min = - 23 ° 27 " , А потім знову почне наближатися до горизонту, висота його буде збільшуватися, і перед днем весняного рівнодення Сонце знову з'явиться над горизонтом. Для спостерігача на південному полюсі Землі ( j= - 90 °) добове рух Сонця відбувається подібним же чином. Тільки тут Сонце сходить 23 вересня, а заходить після 21 березня, і тому коли на північному полюсі Землі ніч, на південному - день, і навпаки.
б) Для спостерігача на північному полярному колі ( j= + 66 ° 33 " ) Не заходять є світила з d--і + 23 ° 27 " , А невисхідні - з d < - 23° 27". Отже, на північному полярному колі Сонці не заходить в день літнього сонцестояння (опівночі центр Сонця тільки стосується горизонту в точці півночі N) І не сходить в день зимового сонцестояння (опівдні центр сонячного диска тільки торкнеться обрію в точці півдня S,а потім знову опуститься під горизонт). В інші дні року Сонце на цій широті сходить і заходить. При цьому максимальної висоти в полудень воно досягає в день літнього сонцестояння ( h max = + 46 ° 54 "), а в день зимового сонцестояння його полуденна висота мінімальна ( h min = 0 °). На південному полярному колі ( j= - 66 ° 33 ") Сонце не входить в день зимового сонцестояння і не сходить в день літнього сонцестояння.
Північний і південний полярні кола є теоретичними межами тих географічних широт, де можливі полярні дні і ночі(Дні і ночі, що тривають більше 24 годин).
У місцях, що лежать за полярними колами, Сонце буває незахідним або невисхідні світилом тим довше, чим ближче місце до географічних полюсів. У міру наближення до полюсів тривалість полярних дня і ночі збільшується.
в) Для спостерігача на північному тропіку ( j- = + 23 ° 27 ") Сонце завжди є висхідним і заходить світилом. У день літнього сонцестояння воно опівдні досягає максимальної висоти h max = + 90 °, тобто проходить через зеніт. В інші дні року Сонце опівдні кульминирует на південь від зеніту. В день зимового сонцестояння його мінімальна полуденна висота h min = + 43 ° 06 ".
На південному тропіку ( j = - 23 ° 27 ") Сонце також завжди сходить і заходить. Але на максимальній полуденної висоті над горизонтом (+ 90 °) воно буває в день зимового сонцестояння, а на мінімальній (+ 43 ° 06 " ) - в день літнього сонцестояння. В інші дні року Сонце опівдні кульминирует тут на північ від зеніту.
У місцях, що лежать між тропіками і полярними колами, Сонце сходить і заходить щодня року. Півроку тут тривалість дня більше тривалості ночі, а півроку - ніч триваліше дня. Полуденна висота Сонця тут завжди менше 90 ° (крім тропіків) і більше 0 ° (крім полярних кіл).
У місцях, що лежать між тропіками, Сонце буває в зеніті двічі на рік, в ті дні, коли його відхилення дорівнює географічній широті місця.
г) Для спостерігача на екваторі Землі ( j- = 0) всі світила, в тому числі і Сонце, є висхідними і що заходять. При цьому 12 годин вони знаходяться над горизонтом, a 12 годин - під горизонтом. Отже, на екваторі тривалість дня завжди дорівнює тривалості ночі. Два рази на рік Сонце опівдні проходить в зеніті (21 березня і 23 вересня).
З 21 березня по 23 вересня Сонце на екваторі кульминирует опівдні на північ від зеніту, а з 23 вересня по 21 березня - на південь від зеніту. Мінімальна полуденна висота Сонця тут буде дорівнює h min = 90 ° - 23 ° 27 " = 66 ° 33 " (22 червня і 22 грудня).
Під сузір'ям розуміють область неба в межах деяких встановлених кордонів. Все небо розділене на 88 сузір'їв, які можна знаходити по характерному для них розташуванню зірок.
Деякі назви сузір'їв пов'язані з грецькою міфологією, наприклад Андромеда, Персей, Пегас, деякі - з предметами, які нагадують фігури, утворені яскравими зірками сузір'їв: Стріла, Трикутник, Ваги та ін .. Є сузір'я, названі іменами тварин, наприклад Лев, Рак, Скорпіон.
Сузір'я на небосхилі знаходять, подумки з'єднуючи їх найяскравіші зірки прямими лініями в деяку фігуру. У кожному сузір'ї яскраві зірки здавна позначали грецькими буквами, найчастіше найяскравішу зірку сузір'я - буквою, потім літерами, і т.д. в порядку алфавіту у напрямку зниження яскравості; наприклад, Полярна зіркає сузір'я малої Ведмедиці.
Зірки мають різну яскравість і колір: білий, жовтий, червоний. Чим червоно зірка, тим вона холодніше. Наше Сонце відноситься до жовтих зірок.
Яскравим зіркам древні араби дали власні імена. Білі зірки: Вегав сузір'ї Ліри, Альтаїрв сузір'ї Орла, (видно влітку і восени), Сіріус- найяскравіша зірка неба (видно взимку); червоні зірки: Бетельгейзев сузір'ї Оріона і Альдебаранв сузір'ї Тельця (видно взимку), Антаресв сузір'ї Скорпіона (видно влітку); жовта капелав сузір'ї Візничого (видно взимку).
Точні виміри показують, що зірки мають як дробові, так і негативні зоряні величини, наприклад: для Альдебарану зоряна величина m= 1,06, для Веги m= 0,14, для Сіріуса m= -1,58, для Сонця m = - 26,80.
Явища добового руху зірок вивчають, скориставшись математичним побудовою - небесною сферою, т. Е. Уявної сферою довільного радіуса, центр якої знаходиться в точці спостереження.
Ось видимого обертання небесної сфери, що сполучає обидва полюси світу (Р і Р ") і проходить через спостерігача, називають віссю світу. Ось світу для будь-якого спостерігача завжди буде паралельна осі обертання Землі.
Щоб зробити зоряну карту, яка зображує сузір'я на площині, треба знати координати зірок. В екваторіальній системі однієї координатою є відстань світила від небесного екватора, зване відміною. Воно змінюється в межах ± 90 ° і вважається позитивним на північ від екватора і негативним на південь. Схиляння аналогічно географічній широті. Друга координата аналогічна географічній довготі і називається прямим сходженням.
Пряме сходження світила вимірюється кутом між площинами великих кіл, один проходить через полюси світу і дане світило, а інший - через полюси світу і точку весняного рівнодення, що лежить на екваторі. Так назвали цю точку тому, що в ній Сонце буває (на небесній сфері) навесні 20-21 березня, коли день дорівнює ночі.
Визначення географічної широти
Явища проходження світил через небесний меридіан називаються кульмінаціями.У верхній кульмінації висота світила максимальна, у нижній кульмінації - мінімальна. Проміжок часу між кульмінаціями дорівнює половині доби.
Географічну широту можна визначити, вимірюючи висоту будь-якого світила з відомим відміною у верхній кульмінації. При цьому слід враховувати, що якщо світило в момент кульмінації знаходиться на південь від екватора, то його схилення негативно.
ПРИКЛАД РІШЕННЯ ЗАВДАННЯ
завдання. Сіріус був у верхній кульмінації на висоті 10 °. Чому дорівнює широта місця спостереження?
Екліптика. Видимий рух Сонця і Місяця
Сонце і Місяць змінюють висоту, на якій вони кульминируют. Звідси можна зробити висновок, що їх положення щодо зірок (схиляння) змінюється. Відомо, що Земля рухається навколо Сонця, а Місяць навколо Землі.
Визначаючи висоту Сонця опівдні, помітили, що двічі на рік воно буває на небесному екваторі, в так званих рівноденні точках. Це відбувається в дні весняногоі осіннього рівнодення(Близько 21 березня і близько 23 вересня). Площина горизонту ділить небесний екватор навпіл. Тому в дні рівнодення шляху Сонця над і під горизонтом рівні, отже, рівні тривалості дня і ночі. Рухаючись по екліптиці, Сонце 22 червня відходить найдалі від небесного екватора в бік північного полюса світу (на 23 ° 27 "). Опівдні для північної півкулі Землі воно вище за все над горизонтом (на цю величину вище небесного екватора). День найдовший, він називається днем літнього сонцестояння.
Шлях Сонця пролягає через 12 сузір'їв, які називаються зодіакальними (від грецького слова зоон - тварина), а їх сукупність називається поясом зодіаку. До нього входять такі сузір'я: Риби, Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козеріг, Водолій. Кожне зодіакальне сузір'я Сонце проходить близько місяця. Точка весняного рівнодення (одне з двох перетинів екліптики з небесним екватором) знаходиться в сузір'ї Риб.
ПРИКЛАД РІШЕННЯ ЗАВДАННЯ
завдання. Визначити полуденну висоту Сонця в Архангельську і в Ашхабаді в дні літнього та зимового сонцестояння
| дано 1 = 65 ° |
РІШЕННЯ Наближені значення широти Архангельська (1) і Ашхабада (2) знаходимо по географічній карті. Відміни Сонця в дні літнього та зимового сонцестояння відомі. знаходимо: |
| 1л -? 2л -? 1З -? 2з -? |
Рух Місяця. Сонячні та місячні затемнення
Не будучи самосвітної, Місяць видний тільки в тій частині, куди падають сонячні промені, або промені, відбиті Землею. Цим пояснюються фази Місяця. Щомісяця Місяць, рухаючись по орбіті, проходить між Землею і Сонцем і звернена до нас темною стороною, у цей час відбувається молодик. Через 1 - 2 дні після цього на західній частині неба з'являється вузький яскравий серп молодого Місяця. Інша частина місячного диска буває в цей час слабко освітлена Землею, поверненої до Місяця своєю денною півкулею. Через 7 діб Місяць відходить від Сонця на 90 °, настає перша чверть, коли освітлена рівно половина диска Місяця і "термінатор", тобто лінія розділу світлої і темної сторони, стає прямої - діаметром місячного диска. У наступні дні "термінатор" стає опуклим, вид Місяця наближається до світлого кола і через 14 - 15 діб настає повний місяць. На 22-у добу спостерігається остання чверть. Кутова відстань Місяця від Сонця зменшується, вона знову стає серпом і через 29,5 доби знову настає молодик. Проміжок між двома послідовними молодиками називаєтьсясинодичним місяцем, що має середню тривалість 29,5 діб. Орбітальний місяць більше сидерического. Якщо молодик відбувається поблизу одного з вузлів місячної орбіти, відбувається сонячне затемнення, а повня біля вузла супроводжується місячним затемненням.
Місячні і сонячні затемнення
Внаслідок невеликої зміни відстаней Землі від Місяця і Сонця видимий кутовий діаметр Місяця буває то трохи більше, то трохи менше сонячного, то дорівнює йому. У першому випадку повне затемнення Сонця триває до 7 хв. 40 с, в третьому - тільки одну мить, а в другому випадку Місяць взагалі не закриває Сонця повністю, спостерігається кільцеподібне затемнення. Тоді навколо темного диска Місяця видно сяючий ободок сонячного диска.
На основі точного знання законів руху Землі і Місяця обчислено на сотні років вперед моменти затемнень і те, де і як вони будуть видні. Складені карти, на яких показані смуга повного затемнення, лінії (ізофази), де затемнення буде видно в однаковій фазі, і лінії, відносно яких для кожної місцевості можна відрахувати моменти початку, кінця і середини затемнення.
Сонячних затемнень в році для Землі може бути від двох до п'яти, в останньому випадку неодмінно приватних. В середньому в одному і тому ж місці повне сонячне затемнення буває видно надзвичайно рідко - лише одного разу протягом 200-300 років.
Якщо Місяць опиняється між Сонцем і Землею в молодика, тоді трапляються сонячні затемнення. При повному затемненні Місяць зовсім закриває сонячний диск. Серед білого дня раптом на кілька хвилин настають сутінки і неозброєним оком стають видно слабо світиться корона Сонця і найяскравіші зірки.
Повне сонячне затемнення
Точний час і визначення географічної довготи
Для вимірювання коротких проміжків часу в астрономії основною одиницею є середня тривалість сонячної доби, Т. Е. Середній проміжок часу між двома верхніми (або нижніми) кульмінаціями центра Сонця. Це пов'язано з тим, що Земля обертається навколо Сонця не по колу, а по еліпсу і швидкість її руху при цьому трохи змінюється.
Момент верхньої кульмінації центра Сонця, називається істинним полуднем. Але для перевірки годинника, для визначення точного часу немає потреби відзначати по ним саме момент кульмінації Сонця. Зручніше й точніше відзначати моменти кульмінації зірок, так як різниця моментів кульмінації будь-якої зірки і Сонця точно відома для будь-якого часу.
Визначення точного часу, його зберігання, і передача по радіо всьому населенню становить завдання служби точного часу, Яка існує в багатьох країнах.
Для рахунку великих проміжків часу люди з давніх-давен використовували тривалість або місячного місяця, або сонячного року, т. Е. Тривалість оберту Сонця по екліптиці. Рік визначає періодичність сезонних змін. Сонячний рік триває 365 сонячних діб 5 годині 48 хвилин 46 секунд.
При складанні календаря необхідно враховувати, що тривалість календарного року має бути якомога ближче до тривалості оберту Сонця по екліптиці, і що календарний рік повинен містити ціле число сонячних діб, тому що незручно починати рік в різний час доби.
90 ° - 58 ° 34 "= 31 ° 26"
2. З Москви (n = 2) літак вилетів в 23ч45мін і прибув до Новосибірська (n = 5) в 6 год 08мін. Скільки часу він перебував у польоті?
24-00 - 23-45 + 6-08 = 6-23 час, витрачений на переліт без урахування поясного часу
Різниця в часі між Москвою і Новосибірськом = 3 години. 6-23 - 3 години = 3-23
3-23 години час перельоту
3. Яке схилення точки зеніту? Яка полуденна висота Сонця в Краснозерского (φ = 53 ° 58 "с.ш.) 21 марта?
4. З Владивостока (n = 9) в 14ч20мін відправлено телеграму до Санкт-Петербург (n = 2), де вона доставлена адресату в 11ч25мін. Скільки часу пройшло з моменту відправки телеграми до її доставки адресату?
Різниця в часі між Владивостоком і СПб = 7 годин. Коли у Владивостоці 14-20, в СПб 7-20. 11-25 - 7-20 = 4-05.
Отже, на доставку потрібно 4 години 05 хвилин.
5. У 18ч32мін за місцевим часом штурман корабля прийняв сигнал московського часу, переданий в 11ч. Визначте довготу корабля, якщо відома довгота Москви (2ч30 м).
2 години = 30 °; 60 тимчасових хвилин відповідають 15 °, отже, 30 тимчасовим хвилинах відповідає 7,5 °. Відповідно, довгота Москви 37,5 ° В.Д.
Різниця в часі між кораблем і Москвою 7часов 32 хвилини.
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже, 7 годин відповідає 105 ° довготи; 30 тимчасовим хвилинах відповідає 7,5 °; 4 тимчасовим хвилинах відповідає 1 °; 2 тимчасовим хвилинах відповідає 0,5 °. Таким чином, 7ч 32м відповідають 113 °.
Корабель розташований на схід від Москви на 113 °.
Отже, довгота корабля 113 + 37,5 = 150,5 ° В.Д.
6. В якому місці на Землі два рази в році Сонце знаходиться в зеніті? Відповідь поясніть.
2 рази на рік Сонце знаходиться в зеніті над територією, розташованої між тропіками.
22.06 Сонце переходить з північного тропіка на південь, 22.12 Сонце переходить з південного тропіка.
7. В який день року проводилося спостереження в Новосибірську (φ = 55 °), якщо полуденна висота Сонця виявилася рівною 32 ° 15 "?
90 - φ - схиляння Сонця = 32 ° 15 "
90 - 55 - схиляння Сонця = 32 ° 15 "
90 - 55 - 32 ° 15 "= схиляння Сонця
2 ° 45 "= схиляння Сонця.
Мінімальне значення полуденної висоти Сонця в Новосибірську одно 90 ° - 55 ° - 23,5 ° = 11,5 °
Полуденна висота Сонця в Новосибірську в день рівнодення дорівнює 90 ° - 55 ° = 35 °
Отже, при полуденної висоті Сонця дорівнює 32 ° 15 "схиляння буде негативним. Тобто в цей день Сонце розташоване в південній півкулі
23,5 ° відповідають 1410 кутовим хвилинам
Сонце за 93 дня переміщається на 1410 кутових хвилин
Сонце за 1 день переміщується 15 кутових хвилин. 2 ° 45 "відповідає 165". Щоб переміститися на 2 ° 45 "Сонця потрібно 11 днів. Отже, Сонце на 11 днів відстоїть від дня осіннього рівнодення. 23.09 - 11 днів = 12.09.
Отже, спостереження в Новосибірську проводилися 12.09
8. Визначте місцевий час в Новосибірську (λ = 5ч32 м), якщо годинник показує середнє московський час (n = 2) 18ч38мін.
Новосибірськ розташований на схід від Москви.
= 5ч32м означає, що Новосибірськ відстоїть від Грінвіча на цей час.
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже 5 годин відповідає 75 ° довготи; 30 тимчасовим хвилинах відповідає 7,5 °; 4 тимчасовим хвилинах відповідає 1 °; 2 тимчасовим хвилинах відповідає 0,5 °. Таким чином, 5ч 32м відповідають 83 ° довготи.
Отже, довгота Новосибірська 83 ° В.Д.
Середнє московський час відповідає 30 ° В.Д., Тому що московський пояс 2-ий, середній меридіан кратний 15 °.
Таким чином, різниця в довготах між часом Новосибірська і середнім московським становить 53 °.
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже, 3 годинах відповідає 45 ° довготи;
53 ° - 45 ° = 8 °
7,5 ° відповідає 30 тимчасовим хвилинах; 0,5 ° відповідає 2 тимчасовим хвилинах
Таким чином, 53 ° довготи відповідають 3ч 32м
18ч38м + 3ч 32м = 22ч10м - місцевий час в Новосибірську.
9. Восени мисливець пішов в ліс по напрямку Полярної зірки. Як він повинен повертатися назад, керуючись положенням Сонця?
Направлення на Полярну зірку - є напрям на північ. Осінь астрономічно припадає на період близький до дня осіннього рівнодення. Тому день і ніч приблизно рівні. Отже, по дорозі в ліс (а це ранок) Сонце має бути справа по ходу руху. На зворотному шляху мисливець йде на південь ввечері, отже, Сонце розташовується на заході. Сонце має бути справа.
10. Де Сонце в один і той же день буває вище: в Новосибірську (φ = 55 °), або в Москві (φ = 55 ° 45 "). Яка різниця висот Сонця?
В один і той же день Сонце має однакове схиляння для пунктів розташованих в одній півкулі між відповідним тропіком і полюсом. Отже, висота залежить від широти місця. Чим широта нижче, тим за інших рівних умов полуденна висота Сонця вище. Різниця висот Сонця для 2 пунктів при вимірюванні в один день різниться на різницю широт
В один і той же день полуденна висота Сонця вище в Новосибірську
В один і той же день полуденна висота Сонця вище в Новосибірську, ніж в Москві на 45 "
11. Визначте місцевий час у пункті, географічна довгота якого 7ч46 м, якщо годинник в Москві (λ = 2ч30 м) показують час 18ч38мін.
Пункт розташований на схід від Москви.
λ = 2ч30м означає, що Москва відстоїть від Грінвіча на цей час.
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже, 2 год відповідає 30 ° довготи; 30 тимчасовим хвилинах відповідає 7,5
λ = 7ч46м означає, що пункт відстає від Грінвіча на цей час
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже, 7 години відповідають 105 ° довготи;
4 тимчасовим хвилинах відповідає 1 °, отже, 44 тимчасовим хвилинах відповідає 11 °.
0,5 ° відповідає 2 тимчасовим хвилинах
довгота пункту 105 ° + 11 ° + 05 ° = 116,5 ° В.Д.
Таким чином, різниця в довготах між московським часом і цим пунктом становить 116,5 ° - 37,5 ° = 79 °
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже, 75 ° довготи соответствуют5 годинах;
4 тимчасовим хвилинах відповідає 1 °; отже, 4 ° відповідають 16 тимчасовим хвилинах.
Отже, різниця між Москвою і пунктом різниця в часі 5ч16м.
18ч38м + 5ч 16м = 23ч54м - місцевий час в даному пункті.
12. Між якими точками сходить і заходить Сонце в день зимового сонцестояння?
22.12 Сонце сходить у точці ю-в і заходить в точці ю-з
13. У Москві (λ = 2ч30 м, n = 2) годинник показує час 18ч50мін. Яке в цей момент місцеве і поясний час в Омську (λ = 4ч54 м, n = 5)?
Різниця між Москвою і Омському за поясним часом становить 3 год.
Омськ на схід від Москви. Отже, 18ч50мін + 3ч = 21ч50мін
Поясний час в Омську 21ч50мін
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже, 2 год відповідають 30 ° довготи; 30 тимчасовим хвилинах відповідає 7,5
Таким чином, 2год 30м відповідають 37,5 ° В.Д.
60 тимчасових хвилин відповідають 15 °; отже матерією, 4 години відповідають 60 ° довготи;
4 тимчасовим хвилинах відповідає 1 °, отже, 52 хвилинам відповідають 13 ° довготи
2 тимчасовим хвилинах відповідає 0,5 ° довготи
Таким чином, 4ч54 м відповідають 73,5 ° В.Д.
Різниця довгот між Москвою і Омському становить 73,5 ° В.Д. - 37,5 ° В.Д. = 36 ° довготи.
15 ° довготи відповідають 1 годині; 1 ° довготи відповідає 4 тимчасовим хвилинах.
Таким чином, 36 ° довготи відповідають 2 години 24 хвилини.
18ч50мін + 2ч24мін = 21ч14мін
Місцевий час в Омську 21ч14мінут
14. Між якими точками сходить і заходить Сонце в день літнього сонцестояння?
22.06 Сонце сходить у точці з-в і заходить в точці з-з
15. Яка довгота місця спостереження, якщо спостерігач зауважив, що сонячне затемнення почалося в 13ч52м, а повинно бути в 7ч15м за Гринвічем?
13ч52м - 7ч15м = 6ч37м - відстань місця спостереження від Грінвіча.
15 ° довготи відповідають 1 годині; 6 ч відповідають 90 ° довготи
1 ° довготи відповідає 4 тимчасовим хвилинах; 36 хвилинам відповідають 9 ° довготи
60 кутовим хвилинам відповідають 4 тимчасові хвилини
15 кутовим хвилинам відповідає 1 тимчасова хвилина
Отже, довгота місця спостереження 99 ° 15 "В.Д.
16. На якій географічній широті полуденна висота Сонця не перевищує 23 ° 26 "?
Максимальна полуденна висота спостерігається в північній півкулі в день літнього сонцестояння і в південній півкулі в день зимового сонцестояння. У цей день сонячне схиляння має + 23 ° 26 ".
h = 90 ° - φ + 23 ° 26 "; отже при h = 23 ° 26" φ = 90 ° - 23 ° 26 "+ 23 ° 26" = 90 °
Полуденна висота Сонця не перевищує 23 ° 26 "на широті північного полюса 22.06 і південного полюса 22.12.