Om en mät varje dag i vilken vinkel solen går upp över horisonten vid middagstid - denna vinkel kallas middagstid - då kan du se att det inte är samma sak i olika dagar och mycket mer på sommaren än på vintern. Detta kan bedömas utan något goniometriskt instrument, helt enkelt genom längden på den skugga som kastas av stolpen vid middagstid: ju kortare skuggan är, desto större middagshöjd, och ju längre skuggan är, desto mindre middagshöjd. Den 22 juni, på norra halvklotet, är solens middagshöjd som högst. Det är den längsta dagen på året i denna halva av jorden. Det kallas sommarsolståndet. Flera dagar i rad middagshöjd Sol förändras extremt lite (därav uttrycket "solstånd"), och därför och längden på dygnet ändras knappt.

Ett halvår senare, den 22 december - dagen vintersolståndet på norra halvklotet. Då är solens middagshöjd minst och dagen är kortast. Återigen, flera dagar i rad förändras solens höjd vid middagstid extremt långsamt och dagens längd ändras knappt. Skillnaden mellan solens middagshöjder den 22 juni och 22 december är 47°. Det finns två dagar på ett år då solens middagshöjd är exakt 2301/2 lägre än på dagen för sommarsolståndet, och lika mycket högre än på dagen för vintersolståndet. Detta sker den 21 mars (början av våren) och 23 september (början av hösten). På dessa dagar är längden på dagen och natten densamma: dag är lika med natt. Så Den 21 mars kallas vårdagjämningen och den 23 september är dagen höstdagjämning.

För att förstå varför det sker en förändring i solens middagshöjd under året kommer vi att göra följande experiment. Låt oss ta en jordglob. Jordklotets rotationsaxel lutar mot planet för dess stativ i en vinkel på 6601/r och ekvatorn i en vinkel på 23C1/2. Värdena för dessa vinklar är inte oavsiktliga: jordens axel lutar mot planet för dess väg runt solen (omloppsbana) också med 6601/2.

Låt oss sätta en ljus lampa på bordet. Hon kommer vara porträttera Solen. Låt oss gå bort med jordklotet en bit från lampan så att vi kan

var att bära en jordglob runt en lampa; mitten av jordgloben ska förbli i nivå med lampan och klotstativet ska vara parallellt med golvet.

Hela sidan av jordklotet som är vänd mot lampan är upplyst.

Vi kommer att försöka hitta en sådan position av jordklotet att gränsen av ljus och skugga passerar samtidigt genom båda polerna. Denna position i förhållande till solen har jordklotet på vårdagjämningen eller på höstdagjämningen. Genom att rotera jordklotet runt sin axel är det lätt att se att i denna position bör dagen vara lika med natten, och dessutom samtidigt på båda halvkloten - norra och södra.

Vi sticker en stift vinkelrätt mot ytan vid en sådan punkt på ekvatorn att den tittar direkt på lampan med huvudet. Då kommer vi inte att se skuggan från denna stift; detta betyder att för invånarna i ekvatorn Solen vid middagstid är den i zenit, det vill säga den står direkt ovanför huvudet.

Låt oss nu röra oss med jordklotet runt bordet moturs och gå igenom en fjärdedel av vår cirkelbana. Samtidigt måste vi komma ihåg att under jordens årliga rörelse runt solen förblir riktningen på dess axel oförändrad hela tiden, det vill säga att jordklotets axel måste röra sig parallellt med sig själv utan att ändra sin lutning.

Med världens nya position ser vi det Nordpolen upplyst av en lampa (som representerar solen) och sydpolen är i mörker. Det är i denna position som jorden är när den längsta dagen på året på norra halvklotet är dagen för sommarsolståndet.

Vid denna tid faller solens strålar på den norra halvan i en stor vinkel. Middagssolen denna dag är på sin zenit i den norra tropen; på norra halvklotet då - sommar, på södra halvklotet - vinter. Där, vid den här tiden, faller strålarna på jordens yta mer snett.

Låt oss gå vidare med jordklotet ytterligare en fjärdedel av cirkeln. Nu har vår jordglob intagit en position rakt mot vårens. Återigen märker vi att gränsen mellan dag och natt passerar genom båda polerna, och återigen är dag på hela jorden lika med natt, det vill säga den varar i 12 timmar. Det händer på höstdagjämningen.

Det är lätt att försäkra sig om att solen vid middagstid denna dag vid ekvatorn återigen är i zenit och faller vertikalt på jordens yta där. Därför, för invånarna i ekvatorn, är solen i zenit två gånger om året: under vår- och höstdagjämningarna. Låt oss gå nu med jordklotet ytterligare en fjärdedel av cirkeln längre. Jorden (klotet) kommer att vara på andra sidan av lampan (solen). Bilden kommer att förändras dramatiskt: Nordpolen är nu i mörker och Sydpolen är upplyst av solen. Det södra halvklotet värms upp av solen mer än det norra halvklotet. Den norra halvan av jorden är vinter och den södra halvan är sommar. Detta är den position som jorden intar på dagen för vintersolståndet. Vid denna tidpunkt, i den södra tropen, är solen i zenit, det vill säga dess strålar faller vertikalt. Det här är den längsta dagen i södra halvklotet och den kortaste i norr.

Efter att ha passerat ytterligare en fjärdedel av cirkeln återvänder vi till startpositionen.

Låt oss göra ett annat intressant experiment: vi kommer inte att luta jordklotets axel, men ordna den är vinkelrät mot golvplanet. Om vi ​​tar samma väg med jordklotet runt lampan kommer vi att se till att det i det här fallet blir det året runt dagjämningen varar. På våra breddgrader skulle det finnas eviga vår-höstdagar och det skulle inte bli några skarpa övergångar från varma till kalla månader. Överallt (förutom såklart själva polerna) skulle solen gå upp exakt i öster klockan 6 på morgonen lokal tid, gå upp vid middagstid alltid till samma höjd för en given plats och gå ner exakt i väster vid 6-tiden på kvällen lokal tid.

Således, på grund av jordens rörelse runt solen och den konstanta lutningen av jordens axel mot planet för dess omloppsbana, årstidsbyte.

Detta förklarar också det faktum att på Nord- och Sydpolen varar dag och natt i ett halvår, och vid ekvatorn hela året är dagen lika med natt. På medelbreddgrader, till exempel i Moskva, varierar längden på dagen och natten från 7 till 17,5 timmar under året.

På norra och södra tropikerna belägen på latitud 2301/2 norr och söder om ekvatorn, är solen i zenit bara en gång om året. På alla platser som ligger mellan tropikerna är middagssolen i zenit två gånger om året. Plats Globen, avslutades mellan tropikerna, på grund av dess termiska egenskaper, kallades den heta zonen. I mitten av den ligger ekvatorn.

På ett avstånd av 23°'/2 från polen, d.v.s. vid latitud 6601/2, en gång om året på vintern under en hel dag visar sig solen inte ovanför horisonten, och på sommaren, tvärtom, en gång om året inte för en hel dag.

På dessa platser på jordens norra och södra halvklot och på kartor ritas imaginära linjer, som kallas polcirklarna.

Ju närmare en eller annan plats är belägen från polcirklarna till polerna, den Mer dagar det fortsätter kontinuerlig dag (eller kontinuerlig natt) och solen går inte ner eller går upp. Och vid jordens poler skiner solen kontinuerligt i sex månader. Samtidigt faller här solens strålar på jordens yta väldigt snett. Solen stiger aldrig högt över horisonten. Så runt polerna, i utrymmet som omges av polarcirklarna, är det särskilt kallt. Det finns två sådana bälten - norra och södra; de kallas kalla zoner. Det finns långa vintrar och korta kalla somrar.

Mellan polcirklarna och tropikerna finns två tempererade zoner (norra och södra).

Ju närmare tropikerna, vintern kortare och varmare, och ju närmare polarcirklarna, desto längre och svårare är den.

13.1 Solens höjd över horisonten anges i Tabell 13.1.

Tabell 13.1

Geografisk latitud i °C. sh.

Bilaga b (informativ) Metoder för beräkning av klimatparametrar

Grunden för utvecklingen av klimatparametrar var Scientific and Applied Handbook on the Climate of the USSR, vol. 1 - 34, del 1 - 6 (Gidrometeoizdat, 1987 - 1998) och observationsdata vid meteorologiska stationer.

Medelvärden för klimatparametrar (genomsnittlig månatlig lufttemperatur och luftfuktighet, genomsnittlig månatlig nederbörd) är summan av genomsnittliga månadsvärden för medlemmarna i en serie (år) av observationer dividerat med deras totala antal.

Extremvärdena för klimatparametrar (absolut lägsta och absolut högsta lufttemperatur, daglig maximal nederbörd) karakteriserar gränserna inom vilka värdena för klimatparametrar finns. Dessa egenskaper valdes från extrema dagliga observationer.

Lufttemperaturen för den kallaste dagen och den kallaste femdagarsperioden beräknas som ett värde som motsvarar sannolikheten 0,98 och 0,92 från den varierade serien av lufttemperaturer för den kallaste dagen (femdagarsperioden) och motsvarande avsättning för från 1966 till 2010. Den kronologiska dataserien rangordnades i fallande ordning efter meteorologiska kvantiteter. Varje värde tilldelades ett nummer och dess tillgänglighet bestämdes av formeln

där m är ett serienummer;

n är antalet medlemmar i den rankade serien.

Värdena för lufttemperaturen för den kallaste dagen (fem dagar) av en given sannolikhet bestämdes genom interpolation enligt integralkurvan för temperaturfördelningen för den kallaste dagen (fem dagar), byggd på en probabilistisk näthinna. En näthinna med dubbel exponentialfördelning användes.

Lufttemperaturen för olika säkerhetsnivåer beräknades utifrån observationsdata för åtta perioder för hela året för perioden 1966-2010. Alla lufttemperaturvärden var fördelade över graderingar med intervaller på 2°C, och frekvensen av värden i varje gradering uttrycktes genom frekvensen av Totala numret fall. Avsättningen beräknades genom att summera frekvensen. Säkerhet hänvisar inte till mitten, utan till gränserna för graderingar, om de beaktas genom distribution.

Lufttemperaturen med en säkerhet på 0,94 motsvarar lufttemperaturen för den kallaste perioden. Lufttemperaturosäkerheten som överstiger det beräknade värdet är lika med 528 h/år.

För den varma perioden antogs den beräknade temperaturen med en sannolikhet på 0,95 och 0,99. I detta fall är otillgängligheten för lufttemperatur, som överstiger de beräknade värdena, 440 respektive 88 h/år.

Den genomsnittliga maximala lufttemperaturen beräknas som ett månadsmedelvärde av de dagliga maximala lufttemperaturvärdena.

Den genomsnittliga dagliga lufttemperaturamplituden beräknades oberoende av molnigheten som skillnaden mellan den genomsnittliga maximala och genomsnittliga lägsta lufttemperaturen.

varaktighet och medeltemperatur luftperioder med ett genomsnitt daglig temperatur luft lika med eller mindre än 0°С, 8°С och 10°С kännetecknar en period med stabila värden på dessa temperaturer, enskilda dagar med en genomsnittlig daglig lufttemperatur lika med eller lägre än 0°С, 8°С och 10°С beaktas inte .

Relativ luftfuktighet beräknas från serier av månadsmedelvärden. Genomsnittlig månad relativ luftfuktighet under dagen beräknas från observationer på dagtid (främst kl. 15:00).

Mängden nederbörd beräknas för de kalla (november - mars) och varma (april - oktober) perioder (utan korrigering för vindunderskattning) som summan av genomsnittliga månadsvärden; kännetecknar höjden av vattenskiktet som bildas på en horisontell yta av regn, duggregn, kraftig dagg och dimma, smält snö, hagel och snöpellets i frånvaro av avrinning, läckage och avdunstning.

Den dagliga maximala nederbörden väljs från dagliga observationer och kännetecknar den största mängden nederbörd som föll under den meteorologiska dagen.

Repeterbarheten av vindriktningar beräknas som en procentandel av det totala antalet observationer utan hänsyn till lugn.

Maximum av medelvindhastigheterna för punkter för januari och lägsta medelvindhastigheter för punkter för juli beräknas som den högsta av medelvindhastigheterna för punkter för januari, vars frekvens är 16 % eller mer, och som den lägsta av medelvindhastigheterna för punkter för juli, vars repeterbarhet är 16 % eller mer.

Direkt och diffus solstrålning på ytan av olika orienteringar i en molnfri himmel beräknades enligt den metod som utvecklats i laboratoriet för byggnadsklimatologi av NIISF. I detta fall användes faktiska observationer av direkt och diffus strålning med en molnfri himmel, med hänsyn tagen till den dagliga variationen av solens höjd över horisonten och den faktiska fördelningen av atmosfärisk transparens.

Klimatparametrar för stationerna i Ryska federationen markerade med "*" beräknades för observationsperioden 1966 - 2010.

* Vid utveckling av territoriella byggnadskoder (TSN) bör klargörandet av klimatparametrar utföras med hänsyn till meteorologiska observationer för perioden efter 1980.

Klimatzonindelning har utvecklats på basis av en komplex kombination av den genomsnittliga månatliga lufttemperaturen i januari och juli, medelvindhastigheten under tre vintermånader och den genomsnittliga månatliga relativa luftfuktigheten i juli (se tabell B.1).

Tabell B.1

klimatregioner	Klimatiska subregioner	Genomsnittlig månatlig lufttemperatur i januari, °C	Medelvindhastighet över tre vintermånaderna, Fröken	Genomsnittlig månatlig lufttemperatur i juli, °С	Genomsnittlig månatlig relativ luftfuktighet i juli, %
		Från -32 och under		+4 till +19
		Från -28 och under
		-14 till -28		+12 till +21
		-14 till -28
		-14 till -32		+10 till +20
		-4 till -14		+8 till +12
				+12 till +21
		-4 till -14		+12 till +21
		-5 till -14		+12 till +21
		-14 till -20		+21 till +25
				+21 till +25
		-5 till -14		+21 till +25
		-10 till +2		Från +28 och uppåt
				+22 till +28	50 eller mer vid 15:00
				+25 till +28
				+25 till +28
Notera - Den klimatiska subregionen ID kännetecknas av varaktigheten av den kalla perioden på året (med en genomsnittlig daglig lufttemperatur under 0 ° C) på 190 dagar om året eller mer.

Kartan över luftfuktighetszoner sammanställdes av NIISF baserat på värdena för den komplexa indikatorn K, som beräknas av förhållandet mellan månadsmedelvärdet för en frostfri period av nederbörd på en horisontell yta, relativ luftfuktighet vid 15: 00 i den varmaste månaden, den genomsnittliga årliga totala solinstrålningen på en horisontell yta och den årliga amplituden av genomsnittliga månatliga (januari och juli) lufttemperaturer.

I enlighet med den komplexa indikatorn K är territoriet uppdelat i zoner enligt graden av fuktighet: torr (K mindre än 5), normal (K = 5 - 9) och våt (K mer än 9).

Zonindelningen av den norra byggnadsklimatzonen (NIISF) baseras på följande indikatorer: den absoluta lägsta lufttemperaturen, temperaturen på den kallaste dagen och den kallaste femdagarsperioden med en säkerhet på 0,98 och 0,92, summan av genomsnittet dygnstemperaturer under uppvärmningsperioden. Beroende på hur allvarligt klimatet är på territoriet för den norra byggnadsklimatzonen är områdena svåra, de minst svåra och de svåraste (se tabell B.2).

Fördelningskartan för det årliga genomsnittliga antalet lufttemperaturövergångar genom 0°С har utvecklats av GGO på basis av antalet övergångar genom 0°С av den genomsnittliga dagliga lufttemperaturen, summerat för varje år och medelvärde över perioden 1961-1990.

Tabell B.2

	Lufttemperatur, °С					Summan av genomsnittliga dygnstemperaturer för perioden med en genomsnittlig dygnslufttemperatur på 8°С
	absolut minimum	säkerhetens kallaste dagar		den kallaste femdagarsperioden av säkerhet
Minst svåra tillstånd
Hårda förhållanden
De svåraste tillstånden
Notera - Den första raden är maxvärdena, den andra raden är minimivärdena.

Olympiaduppgifter i geografi kräver att eleven är väl förberedd i ämnet. Solens höjd, deklinationen och platsens latitud är sammankopplade med enkla förhållanden. För att lösa problem med att bestämma den geografiska latituden krävs kunskap om beroendet av solstrålarnas infallsvinkel på områdets latitud. Den latitud som området ligger på avgör förändringen av solens höjd över horisonten under året.

Vilken av parallellerna: 50 N; 40 N; på södra tropen; vid ekvatorn; 10 S Solen kommer att stå lägre vid horisonten vid middagstid på sommarsolståndet. Motivera ditt svar.

1) Den 22 juni står solen i zenit över 23,5 N.L. och solen kommer att vara lägre över breddgraden längst bort från den norra tropen.

2) Det blir den södra tropen, eftersom avståndet blir 47.

På vilken av parallellerna: 30 N; 10 N; ekvator; 10 S, 30 S solen kommer att vara vid middagstid högre ovanför horisonten vid vintersolståndet. Motivera ditt svar.

2) Solens middagshöjd vid valfri parallell beror på avståndet från parallellen där solen står i zenit den dagen, d.v.s. 23,5 S

A) 30 S - 23,5 S = 6,5 S

B) 10 - 23,5 = 13,5

Vilken av parallellerna: 68 N; 72 N; 71 S; 83 S - är polarnatten kortare? Motivera ditt svar.

Polarnattens varaktighet ökar från 1 dag (på latitud 66,5 N) till 182 dagar vid polen. Polarnatten är kortare vid parallellen 68 N,

I vilken stad: Delhi eller Rio de Janeiro är solen högre över horisonten vid middagstid på vårdagjämningen?

2) Närmare Rio de Janeiros ekvator, eftersom dess latitud är 23 S och Delhi är 28.

Så solen står högre i Rio de Janeiro.

Bestäm punktens geografiska latitud, om det är känt att på dagjämningen står middagssolen där ovanför horisonten på en höjd av 63 (skuggan från föremål faller söderut.) Skriv ner lösningen.

Formeln för att bestämma solens höjd H

där Y är skillnaden i latitud mellan parallellen där solen står i zenit en given dag och

önskad parallell.

90 - (63 - 0) = 27 S

Bestäm höjden på solen över horisonten på dagen för sommarsolståndet vid middagstid i St. Petersburg. Var annars den dagen kommer solen att vara på samma höjd över horisonten?

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

2) Solens middagshöjd över horisonten är densamma på paralleller som ligger på samma avstånd från parallellen där solen är i zenit. St. Petersburg ligger 60 - 23,5 = 36,5 från den norra tropen

På detta avstånd från den norra tropen finns en parallell 23,5 - 36,5 \u003d -13

Eller 13 S

Bestämma geografiska koordinater punkten på jordklotet där solen kommer att stå i zenit när nyårsafton firas i London. Skriv ner dina tankars gång.

Från 22 december till 21 mars går det 3 månader eller 90 dagar. Under denna tid rör sig solen 23.5. Solen rör sig 7,8 på en månad. För en dag 0,26.

23,5 - 2,6 = 21 S

London ligger på nollmeridianen. I det här ögonblicket, när London firar Nyår(0 timmar) solen är i zenit över den motsatta meridianen d.v.s. 180. Så är de geografiska koordinaterna för den önskade punkten

28 S 180 E e. eller h. d.

Hur kommer längden på dagen den 22 december i St Petersburg att förändras om rotationsaxelns lutningsvinkel i förhållande till omloppsplanet ökar till 80. Skriv ner dina tankars gång.

1) Därför kommer polcirkeln att ha 80, den norra cirkeln kommer att dra sig tillbaka från den befintliga med 80 - 66,5 = 13,5

Bestäm den geografiska latituden för en punkt i Australien om det är känt att den 21 september vid middagstid lokal soltid är solens höjd över horisonten 70 . Skriv ner resonemanget.

90 - 70 = 20 S

Om jorden skulle sluta rotera runt sin egen axel, skulle planeten inte ha en förändring av dag och natt. Nämn ytterligare tre förändringar i jordens natur i frånvaro av axiell rotation.

a) jordens form skulle förändras, eftersom det inte skulle finnas någon polär kompression

b) det skulle inte finnas någon Corioliskraft - den avböjande verkan av jordens rotation. Passadvindarna skulle ha en meridional riktning.

c) det skulle inte finnas någon ebb och flod

Bestäm vid vilka paralleller på dagen för sommarsolståndet solen är ovanför horisonten på en höjd av 70.

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

23,5+- (90 - 70)

2) 43,5 - 23,5 = 20

23,5 - 20 = 3,5 N

För att ladda ner material eller !

Livet på vår planet beror på mängden solljus och värme. Det är fruktansvärt att föreställa sig, ens för ett ögonblick, vad som skulle ha hänt om det inte hade funnits en sådan stjärna på himlen som solen. Varje grässtrå, varje löv, varje blomma behöver värme och ljus, som människor i luften.

Infallsvinkeln för solens strålar är lika med solens höjd över horisonten

Mängden solljus och värme som kommer in på jordens yta är direkt proportionell mot strålarnas infallsvinkel. Solens strålar kan falla på jorden i en vinkel från 0 till 90 grader. Vinkeln med vilken strålarna träffar jorden är annorlunda, eftersom vår planet har formen av en boll. Ju större den är, desto lättare och varmare är den.

Således, om strålen kommer i en vinkel på 0 grader, glider den bara längs jordens yta utan att värma den. Denna infallsvinkel förekommer vid nord- och sydpolen, bortom polcirkeln. I rät vinkel faller solens strålar på ekvatorn och på ytan mellan syd och

Om vinkeln för solens strålar på marken är rätt indikerar detta det

Således är strålarna på jordens yta och solens höjd över horisonten lika med varandra. De beror på geografisk latitud. Ju närmare noll latitud, desto närmare strålarnas infallsvinkel till 90 grader, desto högre är solen över horisonten, desto varmare och ljusare.

Hur ändrar solen sin höjd över horisonten?

Solens höjd över horisonten är inte ett konstant värde. Tvärtom, det förändras hela tiden. Anledningen till detta ligger i den kontinuerliga rörelsen av planeten jorden runt stjärnan Solen, samt rotationen av planeten jorden runt sin egen axel. Som ett resultat följer dagen efter natten och årstiderna varandra.

Territoriet mellan tropikerna får mest värme och ljus, här är dag och natt nästan lika långa, och solen är i zenit 2 gånger om året.

Ytan bortom polcirkeln får allt mindre värme och ljus, här finns begrepp som natt, som varar ungefär sex månader.

Höst- och vårdagjämningar

4 huvudsakliga astrologiska datum identifieras, vilka bestäms av solens höjd över horisonten. 23 september och 21 mars är det höst- och vårdagjämningar. Det betyder att solens höjd över horisonten i september och mars dessa dagar är 90 grader.

Söder och lika upplyst av solen, och nattens longitud är lika med dagens longitud. När den astrologiska hösten kommer på norra halvklotet, då på södra halvklotet, tvärtom, våren. Detsamma kan sägas om vinter och sommar. Om det är vinter på södra halvklotet, så är det sommar på norra halvklotet.

Sommar och vintersolstånd

22 juni och 22 december är sommarens dagar och 22 december är den kortaste dagen och längsta natten på norra halvklotet, och vintersolen är på sin lägsta höjd över horisonten på hela året.

Över en latitud på 66,5 grader står solen under horisonten och går inte upp. Detta fenomen, när vintersolen inte går upp till horisonten, kallas polarnatten. Mest kort natt händer på en latitud av 67 grader och varar bara 2 dagar, och den längsta händer vid polerna och varar 6 månader!

December är den månad på året med de längsta nätterna på norra halvklotet. Män i Centrala Ryssland vakna till jobbet i mörkret och återvända på natten också. Det här är en svår månad för många, eftersom bristen på solljus tar hårt på folkets fysiska och moraliska tillstånd. Av denna anledning kan depression till och med utvecklas.

I Moskva 2016 kommer soluppgången den 1 december att vara klockan 08.33. I det här fallet kommer längden på dagen att vara 7 timmar 29 minuter. bortom horisonten kommer att vara mycket tidigt, klockan 16.03. Natten blir 16 timmar 31 minuter. Det visar sig alltså att nattens longitud är 2 gånger större än dagens longitud!

I år är vintersolståndet den 21 december. Den kortaste dagen kommer att vara exakt 7 timmar. Sedan kommer samma situation att pågå i 2 dagar. Och redan från den 24 december går dagen sakta men säkert till vinst.

I genomsnitt kommer en minuts dagsljus att läggas till per dag. I slutet av månaden kommer soluppgången i december att vara exakt klockan 9, vilket är 27 minuter senare än 1 december

Den 22 juni är det sommarsolståndet. Allt händer precis tvärtom. För hela året är det på detta datum den längsta dagen i varaktighet och den kortaste natten. Detta är för norra halvklotet.

I söder är det tvärtom. Denna dag är förknippad med intressant naturfenomen. Bortom polcirkeln kommer polardagen, solen går inte ner under horisonten på nordpolen på 6 månader. Mystiska vita nätter börjar i St Petersburg i juni. De varar från ungefär mitten av juni i två till tre veckor.

Alla dessa 4 astrologiska datum kan ändras med 1-2 dagar sedan solår sammanfaller inte alltid med kalenderåret. Även förskjutningar sker under skottår.

Solens höjd över horisonten och klimatförhållanden

Solen är en av de viktigaste klimatbildande faktorerna. Beroende på hur solens höjd över horisonten förändrades över ett specifikt område jordens yta, förändra klimatförhållanden och årstider.

Till exempel på Långt norr ut solens strålar faller i en mycket liten vinkel och glider bara längs jordens yta utan att värma upp den alls. Under tillståndet av denna faktor är klimatet här extremt svårt, det finns evig Frost, kalla vintrar med isande vindar och snö.

Ju högre solen är över horisonten, desto varmare klimat. Till exempel vid ekvatorn är det ovanligt varmt, tropiskt. Säsongsfluktuationer känns praktiskt taget inte heller i ekvatorregionen, i dessa områden finns det evig sommar.

Mäter solens höjd över horisonten

Som de säger, allt genialt är enkelt. Så här. Enheten för att mäta solens höjd över horisonten är elementärt enkel. Det är en horisontell yta med en stolpe i mitten 1 meter lång. En solig dag vid middagstid kastar stolpen den kortaste skuggan. Med hjälp av denna kortaste skugga utförs beräkningar och mätningar. Det är nödvändigt att mäta vinkeln mellan skuggans ände och segmentet som förbinder änden av stolpen med skuggans ände. Detta värde på vinkeln kommer att vara solens vinkel över horisonten. Denna enhet kallas en gnomon.

Gnomonen är ett gammalt astrologiskt instrument. Det finns andra enheter för att mäta solens höjd över horisonten, som sextanten, kvadranten, astrolabium.

Solens skenbara årliga rörelse

På grund av jordens årliga rotation runt solen i riktning från väst till öst verkar det för oss som om solen rör sig bland stjärnorna från väst till öst längs en storcirkel av himlaklotet, som kallas ekliptika, med en period av 1 år . Ekliptikans plan (planet för jordens omloppsbana) lutar mot planet för den himmelska (liksom jordens) ekvator i en vinkel. Detta hörn kallas ekliptisk lutning.

Ekliptikans position på himmelssfären, det vill säga ekliptikans ekvatorkoordinater och punkter och dess lutning mot himmelsekvatorn bestäms från dagliga observationer av solen. Genom att mäta zenitavståndet (eller höjden) av solen vid tidpunkten för dess övre klimax på samma geografiska latitud,

,	(6.1)
,	(6.2)

det kan konstateras att solens deklination under året varierar från till . I det här fallet varierar solens rätta uppstigning under året från till, eller från till.

Låt oss överväga mer i detalj förändringen i solens koordinater.

Vid punkten vårdagjämningen^ som Solen passerar årligen den 21 mars, solens rätta uppstigning och deklination sår till noll. Sedan ökar solens rätta uppstigning och deklination varje dag.

Vid punkten sommarsolstånd a, där solen går in den 22 juni, är dess högra uppstigning 6 h, och deklinationen når sitt maximala värde + . Därefter minskar solens deklination, medan höger uppstigning fortfarande ökar.

När solen den 23 september kommer till en punkt höstdagjämning d, dess högra uppstigning blir , och dess deklination blir noll igen.

Vidare, höger uppstigning, fortsätter att öka, vid punkten vintersolståndet g, där solen träffar den 22 december, blir lika med , och deklinationen når sitt lägsta värde - . Därefter ökar deklinationen, och efter tre månader kommer solen tillbaka till vårdagjämningen.

Tänk på förändringen av solens placering på himlen under året för observatörer som befinner sig på olika platser på jordens yta.

jordens nordpol, på vårdagjämningen (21.03) gör solen en cirkel vid horisonten. (Kom ihåg att det på jordens nordpol inte finns några fenomen av soluppgång och solnedgång, det vill säga någon ljuskälla rör sig parallellt med horisonten utan att korsa den). Detta markerar början av polardagen på Nordpolen. Nästa dag kommer solen, efter att ha stigit något längs ekliptikan, beskriva en cirkel parallell med horisonten för en liten stund högre höjd. Varje dag kommer den att stiga högre och högre. Maximal höjd Solen kommer att nå på dagen för sommarsolståndet (22.06) -. Därefter börjar en långsam minskning av höjden. På dagen för höstdagjämningen (23.09) kommer solen igen att befinna sig vid himmelsekvatorn, som sammanfaller med horisonten på Nordpolen. Efter att ha gjort en avskedscirkel längs horisonten den här dagen sjunker solen under horisonten (under den himmelska ekvatorn) i ett halvår. Den halvår långa polardagen är över. Polarnatten börjar.

För en observatör placerad på polcirkeln största höjden Solen når lunchtid på dagen för sommarsolståndet -. Solens midnattshöjd den här dagen är 0°, vilket betyder att solen inte går ner den dagen. Ett sådant fenomen kallas polardagen.

På dagen för vintersolståndet är dess middagshöjd minimal - det vill säga solen går inte upp. Det kallas polarnatten. Polcirkelns latitud är den minsta på jordens norra halvklot, där fenomenen polar dag och natt observeras.

För en observatör placerad på norra tropen Solen går upp och går ner varje dag. Solen når sin maximala middagshöjd över horisonten på dagen för sommarsolståndet - den här dagen passerar den zenitpunkten (). Nordens vändkrets är den nordligaste breddgraden där solen är i zenit. Minsta middagshöjd, , inträffar på vintersolståndet.

För en observatör placerad på ekvator, absolut alla armaturer kommer och reser sig. Samtidigt tillbringar alla ljuskällor, inklusive solen, exakt 12 timmar över horisonten och 12 timmar under horisonten. Det betyder att dygnets längd alltid är lika med nattens längd - 12 timmar vardera. Två gånger om året - på dagjämningarnas dagar - blir solens middagshöjd 90 °, det vill säga den passerar genom zenitpunkten.

För en observatör placerad på Sterlitamak latitud, det vill säga i den tempererade zonen är solen aldrig i zenit. Den når sin högsta höjd vid middagstid den 22 juni, på dagen för sommarsolståndet, -. På dagen för vintersolståndet, den 22 december, är dess höjd minimal -.

Så låt oss formulera följande astronomiska tecken på termiska zoner:

1. I kalla zoner (från polcirklarna till jordens poler) kan solen vara både en icke-nedgående och en icke-stigande ljuskälla. Polardagen och polarnatten kan vara från 24 timmar (i de norra och södra polarcirklarna) till sex månader (i de norra och sydpolerna jorden).

2. In tempererade zoner(från de norra och södra tropikerna till de norra och södra polcirklarna) Solen går upp och går ner varje dag, men aldrig i sin zenit. sommardag längre än natten och vice versa på vintern.

3. I den varma zonen (från den norra tropen till den södra tropen) går solen alltid upp och går ner. I zenit uppträder solen från en gång - i de norra och södra tropikerna, upp till två gånger - på andra breddgrader i bältet.

Det regelbundna årstidsbytet på jorden är resultatet av tre orsaker: jordens årliga rotation runt solen, lutningen av jordens axel mot planet för jordens omloppsbana (ekliptikplanet) och bevarandet av jordens axel av dess riktning i rymden under långa tidsperioder. På grund av den kombinerade verkan av dessa tre orsaker inträffar den uppenbara årliga rörelsen av solen längs ekliptikan som lutar mot himmelsekvatorn, och därför läget för solens dagliga väg ovanför horisonten olika platser Jordens yta förändras under året, och följaktligen förändras förutsättningarna för deras belysning och uppvärmning av solen.

Ojämn uppvärmning av solen av områden på jordens yta med olika geografiska breddgrader (eller samma områden i annan tidår) kan lätt bestämmas genom enkel beräkning. Låt oss beteckna med mängden värme som överförs till en enhetsarea av jordens yta av vertikalt fallande solstrålar (solen i sin zenit). Sedan, vid ett annat zenitavstånd från solen, kommer samma enhetsarea att ta emot mängden värme

(6.3)

Genom att ersätta solens värden vid verkligt middagstid på olika dagar på året i denna formel och dividera de resulterande jämlikheterna med varandra, kan vi hitta förhållandet mellan mängden värme som tas emot från solen vid middagstid på dessa dagar av år.

Uppgifter:

1. Beräkna ekliptikans lutning och bestäm de ekvatoriala och ekliptiska koordinaterna för dess huvudpunkter från det uppmätta zenitavståndet. Solen på sitt högsta klimax på solståndet:

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

2. Bestäm lutningen för solens skenbara årliga väg till himmelsekvatorn på planeterna Mars, Jupiter och Uranus.

3. Bestäm ekliptikans lutning för cirka 3000 år sedan, om, enligt observationer vid den tiden på någon plats på jordens norra halvklot, solens middagshöjd på dagen för sommarsolståndet var +63〫48ʹ , och på dagen för vintersolståndet +16〫00ʹ söder om zenit.

4. Enligt kartorna över stjärnatlasen av akademiker A.A. Mikhailov satte titlar och gränser zodiakens konstellationer, ange de av dem i vilka ekliptikans huvudpunkter är belägna och bestäm genomsnittlig varaktighet solens rörelse mot bakgrunden av varje zodiakkonstellation.

5. Använd en mobil karta över stjärnhimlen och bestäm azimuterna för punkter och tidpunkter för soluppgång och solnedgång, samt den ungefärliga varaktigheten av dagen och natten på Sterlitamaks geografiska latitud under dagjämningar och solstånd.

6. Beräkna för dagjämnings- och solståndsdagarna solens middags- och midnattshöjder i: 1) Moskva; 2) Tver; 3) Kazan; 4) Omsk; 5) Novosibirsk; 6) Smolensk; 7) Krasnojarsk; 8) Volgograd.

7. Beräkna förhållandena mellan mängderna värme som tas emot vid middagstid från solen under solståndets dagar av identiska platser på två punkter på jordens yta belägna på latitud: 1) +60〫30ʹ och i Maikop; 2) +70〫00ʹ och i Groznyj; 3) +66〫30ʹ och i Makhachkala; 4) +69〫30ʹ och i Vladivostok; 5) +67〫30ʹ och i Makhachkala; 6) +67〫00ʹ och i Yuzhno-Kurilsk; 7) +68〫00ʹ och i Yuzhno-Sakhalinsk; 8) +69〫00ʹ och i Rostov-on-Don.

Keplers lagar och planetariska konfigurationer

Under påverkan av gravitationsattraktion till solen kretsar planeterna runt den i lätt långsträckta elliptiska banor. Solen befinner sig i en av brännpunkterna i planetens elliptiska bana. Denna rörelse lyder Keplers lagar.

Värdet på halvstoraxeln i planetens elliptiska bana är också det genomsnittliga avståndet från planeten till solen. På grund av små excentriciteter och små orbitallutningar stora planeter, är det möjligt, när man löser många problem, ungefär att anta att dessa banor är cirkulära med en radie och ligger praktiskt taget i samma plan - i ekliptikans plan (planet för jordens omloppsbana).

Enligt Keplers tredje lag, om respektive är de sideriska (sideriska) rotationsperioderna för en viss planet och jorden runt solen, och och är de halvstora axlarna i deras banor, då

.

(7.1)

Här kan planetens och jordens rotationsperioder uttryckas i alla enheter, men dimensionerna och måste vara desamma. Ett liknande uttalande gäller också för de stora semiaxarna och .

Om vi ​​tar 1 tropiskt år som en tidsenhet (- jordens rotationsperiod runt solen), och 1 astronomisk enhet () som en enhet för avstånd, så kan Keplers tredje lag (7.1) skrivas om som

var är den sideriska perioden för planetens rotation runt solen, uttryckt i medelsoldagar.

Uppenbarligen, för jorden, bestäms den genomsnittliga vinkelhastigheten av formeln

Om vi ​​som måttenhet tar planetens och jordens vinkelhastigheter, och rotationsperioderna mäts i tropiska år, kan formel (7.5) skrivas som

Den genomsnittliga linjära hastigheten för en planet i omloppsbana kan beräknas med formeln

Medelvärdet för jordens omloppshastighet är känt och är . Om vi ​​dividerar (7.8) med (7.9) och använder Keplers tredje lag (7.2) finner vi beroendet av

Tecknet "-" motsvarar inre eller lägre planeter (Mercury, Venus) och "+" - extern eller övre (Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus). I denna formel, och uttrycks i år. Vid behov kan de hittade värdena alltid uttryckas i dagar.

Planeternas relativa position kan lätt fastställas av deras heliocentriska ekliptiska sfäriska koordinater, vars värden för olika dagar på året publiceras i astronomiska årsböcker, i en tabell som kallas "planeternas heliocentriska longituder."

Centrum för detta koordinatsystem (fig. 7.1) är solens centrum och huvudcirkeln är ekliptikan, vars poler är 90º från varandra.

Stora cirklar ritade genom ekliptikans poler kallas cirklar av ekliptisk latitud, enligt dem räknas från ekliptikan heliocentrisk ekliptisk latitud, som anses vara positivt på norra ekliptiska halvklotet och negativt på det södra ekliptiska halvklotet av himlaklotet. Heliocentrisk ekliptisk longitud mäts längs ekliptikan från vårdagjämningspunkten ¡ moturs till basen av stjärnans latitudcirkel och har värden som sträcker sig från 0º till 360º.

På grund av den lilla lutningen av stora planeters banor till ekliptikplanet är dessa banor alltid belägna nära ekliptikan, och i den första approximationen kan man överväga deras heliocentriska longitud, vilket bestämmer planetens position i förhållande till solen med endast dess heliocentriska ekliptiska longitud.

Ris. 7.1. Ekliptiskt himmelskt koordinatsystem

Betrakta jordens banor och någon inre planet (Figur 7.2) med hjälp av heliocentriskt ekliptiskt koordinatsystem. I den är huvudcirkeln ekliptikan, och nollpunkten är vårdagjämningen ^. Planetens ekliptiska heliocentriska longitud räknas från riktningen "Sol - vårdagjämning ^" till riktningen "Sol - planet" moturs. För enkelhetens skull kommer vi att betrakta planen för jordens och planetens banor som sammanfaller, och banorna själva som cirkulära. Planetens position i omloppsbana ges sedan av dess ekliptiska heliocentriska longitud.

Om mitten av det ekliptiska koordinatsystemet är i linje med jordens centrum, kommer detta att vara geocentriskt ekliptiskt koordinatsystem. Då kallas vinkeln mellan riktningarna "Jordens centrum - vårdagjämningen ^" och "Jordens centrum - planeten" ekliptisk geocentrisk longitud planeter. Jordens heliocentriska ekliptiska longitud och solens geocentriska ekliptiska longitud, som kan ses från fig. 7.2 är relaterade av:

.

(7.12)

Vi ringer konfiguration planeter några fixade ömsesidigt arrangemang planeter, jorden och solen.

Överväg separat konfigurationerna av interna och yttre planeter.

Ris. 7.2. Helio- och geocentriska system
ekliptiska koordinater

Det finns fyra konfigurationer av de inre planeterna: bottenanslutningen(n.s.), toppanslutning(mot.), största västra förlängningen(n.z.e.) och största östliga förlängningen(n.v.e.).

I inferior konjunktion (NS) är den inre planeten på den räta linjen som förbinder solen och jorden, mellan solen och jorden (fig. 7.3). För en jordisk observatör i detta ögonblick "ansluter" den inre planeten till solen, det vill säga den är synlig mot solens bakgrund. I det här fallet är de ekliptiska geocentriska longituderna för solen och den inre planeten lika, det vill säga: .

Nära den nedre konjunktionen rör sig planeten på himlen i retrograd rörelse nära solen, den är ovanför horisonten under dagen och nära solen, och det är omöjligt att observera den genom att titta på någonting på dess yta. Det är mycket sällsynt att se ett unikt astronomiskt fenomen - passagen av en inre planet (Mercurius eller Venus) över solskivan.

Ris. 7.3. Inre planetkonfigurationer

Eftersom den inre planetens vinkelhastighet är större än jordens vinkelhastighet, kommer planeten efter en tid att förskjutas till ett läge där riktningarna "planet-sol" och "planet-jord" skiljer sig åt (fig. 7.3). För en jordisk observatör avlägsnas planeten samtidigt från solskivan i maximal vinkel, eller så säger man att planeten i detta ögonblick är på sin största förlängning (avstånd från solen). Det finns två största förlängningar av den inre planeten - Västra(n.z.e.) och östra(n.v.e.). I den största västerländska förlängningen () och planeten går ner bortom horisonten och går upp tidigare än solen. Det betyder att du kan observera den på morgonen, före soluppgången, kl östra sidan himmel. Det kallas morgonsynlighet planeter.

Efter att ha passerat den största västliga förlängningen börjar planetens skiva närma sig solens skiva i himmelssfären tills planeten försvinner bakom solens skiva. Denna konfiguration, när jorden, solen och planeten ligger på en rak linje, och planeten är bakom solen, kallas toppanslutning(v.s.) planeter. Det är omöjligt att göra observationer av den inre planeten i detta ögonblick.

Efter den övre konjunktionen börjar vinkelavståndet mellan planeten och solen att växa och når sitt maximala värde vid den största östliga förlängningen (E.E.). Samtidigt är planetens heliocentriska ekliptiska longitud större än solens (och den geocentriska longituden, tvärtom, är mindre, det vill säga ). Planeten i denna konfiguration stiger och går ner senare än solen, vilket gör det möjligt att observera den på kvällen efter solnedgången ( kvällssynlighet).

På grund av ellipticiteten i planeternas och jordens banor är vinkeln mellan riktningarna mot solen och till planeten vid den största förlängningen inte konstant, utan varierar inom vissa gränser, för Merkurius - från till, för Venus - från till.

De största förlängningarna är de mest bekväma ögonblicken för att observera de inre planeterna. Men eftersom inte ens i dessa konfigurationer Merkurius och Venus rör sig långt från solen i himmelssfären, kan de inte observeras under hela natten. Varaktigheten av kvällens (och morgonens) synlighet för Venus överstiger inte 4 timmar, och för Merkurius - inte mer än 1,5 timmar. Vi kan säga att Merkurius alltid "badar" in solsken- det måste observeras antingen omedelbart före soluppgången eller omedelbart efter solnedgången, på en ljus himmel. Den skenbara briljansen (magnituren) av Merkurius varierar med tiden i intervallet från till . Den skenbara storleken på Venus varierar från till . Venus är det ljusaste objektet på himlen efter solen och månen.

De yttre planeterna särskiljer också fyra konfigurationer (Fig. 7.4): förening(med.), konfrontation(P.), östra och västra kvadratur(z.kv. och v.kv.).

Ris. 7.4. Yttre planetkonfigurationer

I konjunktionskonfigurationen är den yttre planeten belägen på linjen som förenar solen och jorden, bakom solen. Vid det här laget kan du inte se det.

Eftersom vinkelhastigheten för den yttre planeten är mindre än jordens, kommer planetens ytterligare relativa rörelse på himmelssfären att vara bakåt. Samtidigt kommer den gradvis att förskjutas väster om solen. När den yttre planetens vinkelavstånd från solen når , kommer den att falla in i konfigurationen "västra kvadratur". I det här fallet kommer planeten att vara synlig på den östra sidan av himlen under hela andra halvan av natten fram till soluppgången.

I "opposition"-konfigurationen, ibland även kallad "opposition", är planeten separerad på himlen från solen med , sedan

En planet som ligger i den östra kvadraturen kan observeras från kväll till midnatt.

De mest gynnsamma förhållandena för att observera de yttre planeterna är under epoken av deras opposition. Vid denna tidpunkt är planeten tillgänglig för observationer hela natten. Samtidigt är den så nära jorden som möjligt och har den största vinkeldiametern och maximal ljusstyrka. För observatörer är det viktigt att alla de övre planeterna når sin högsta höjd över horisonten under vintermotsättningar, när de rör sig över himlen i samma konstellationer där solen befinner sig på sommaren. Sommarmotstånd på nordliga breddgrader förekommer lågt över horisonten, vilket kan göra observationer mycket svåra.

När man beräknar datumet för en viss konfiguration av planeten, avbildas dess läge i förhållande till solen på en ritning, vars plan tas som ekliptikans plan. Riktningen till vårdagjämningen ^ väljs godtyckligt. Med tanke på den dag på året som jordens heliocentriska ekliptiska longitud har visst värde, då bör jordens placering först noteras på ritningen.

Det ungefärliga värdet av jordens heliocentriska ekliptiska longitud är mycket lätt att hitta från observationsdatumet. Det är lätt att se (fig. 7.5) att vi till exempel den 21 mars, tittar vi från jorden mot solen, tittar på vårdagjämningspunkten ^, det vill säga riktningen "Sol - vårdagjämning" skiljer sig från den riktning "Sol - Jord" med , vilket betyder att jordens heliocentriska ekliptiska longitud är . När vi tittar på solen på höstdagjämningen (23 september) ser vi den i riktning mot punkten för höstdagjämningen (på ritningen är den diametralt motsatt punkten ^). I detta fall är jordens ekliptiska longitud . Från fig. 7,5 kan man se att på dagen för vintersolståndet (22 december) är jordens ekliptiska longitud , och på dagen för sommarsolståndet (22 juni) - .

Ris. 7.5. Jordens ekliptiska heliocentriska longituder
olika dagar på året