На какую величину угла перемещается солнце за час в северном полушарии. Солнечные часы на разных широтах

Видимое годовое движение солнца на небесной сфере

Истинное движение Земли — Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере — Небесный экватор и плоскость эклиптики — Экваториальные координаты Солнца в течение года

Опубликовано: 20/07/2018
(Обновлено: 14/11/2020)

Истинное движение Земли

Чтобы понять принцип видимого движения Солнца и других светил на небесной сфере, рассмотрим сперва истинное движение Земли. Земля является одной из планет солнечной системы. Она непрерывно вращается вокруг своей оси.

Период вращения ее равен одним суткам, поэтому наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что все небесные светила обращаются вокруг Земли с востока на запад с тем же периодом.

Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты

Но Земля не только вращается вокруг своей оси, но и обращается также вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за один год. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66°33′. Положение оси в пространстве при движении Земли вокруг Солнца все время остается почти неизменным. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, в результате чего на Земле происходит смена времен года.

При наблюдении неба можно заметить, что звезды на протяжении многих лет неизменно сохраняют свое вза­имное расположение.

Звезды “неподвижны” лишь потому, что находятся очень далеко от нас. Расстояние до них так велико, что с любой точки земной орбиты они видны одинаково.

А вот тела же солнечной системы — Солнце, Луна и планеты, которые нахо­дятся сравнительно недалеко от Земли, и смену их положений мы можем легко заметить. Таким образом, Солнце наравне со всеми светила­ми участвует в суточном движении и одновременно имеет собст­венное видимое движение (оно называется годовым движением), обусловленное движением Земли вокруг Солнца.

Представьте себе картину — Луна взяла и исчезла с орбиты Земли. Чем нам может грозить такой поворот событий? Подробнее об этом

Видимое годовое движение Солнца на небесной сфере

Наиболее просто годовое движение Солнца можно объяснить по рисунку приведенному ниже. Из этого ри­сунка видно, что в зависимости от положения Земли на орбите наблюдатель с Земли будет видеть Солнце на фоне разных со­звездий. Ему будет казаться, что оно все время перемещается по небесной сфере. Это движение является отражением обращения Земли вокруг Солнца. За год Солнце сделает полный оборот.

Что представляет собой эклиптика

Большой круг на небесной сфере, по которому происходит ви­димое годовое движение Солнца, называется эклиптикой. Эклиптика — слово греческое и в переводе означает затмение. Этот круг назвали так потому, что затмения Солнца и Луны про­исходят только тогда, когда оба светила находятся на этом круге.

Следует отметить, что плоскость эклиптики совпадает с плос­костью орбиты Земли.

Видимое годовое движение Солнца по эк­липтике происходит в том же направлении, в котором Земля движется по орбите вокруг Солнца, т. е. оно перемещается к востоку. В течение года Солнце последовательно проходит по эк­липтике 12 созвездий, которые образуют пояс Зодиака и называются зодиакальными.

Пояс Зодиака образуют следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Ко­зерог и Водолей. Вследствие того, что плоскость земного экватора наклоне­на к плоскости орбиты Земли на 23°27‘, плоскость небесного эк­ватора также наклонена к плоскости эклиптики на угол е=23°27′.

Наклон эклиптики к экватору не сохраняется постоян­ным (вследствие воздействия на Землю сил притяжения Солнца и Луны), поэтому в 1896 г. при утверждении астрономических постоянных ре­шено было наклон эклиптики к экватору считать усредненно равным 23°27’8″,26.

Небесный экватор и плоскость эклиптики

Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего и осеннего равноденствий. Точку весеннего равноденствия принято обозначать знаком созвездия Овен Т, а точку осеннего равноденствия — знаком созвездия Весов —. Солнце в этих точках соответственно бывает 21 марта и 23 сентября. В эти дни на Земле день равен ночи, Солнце точно восходит в точке восто­ка и заходит в точке запада.

Точки весеннего и осеннего равноденствия – места пересечения экватора и плоскости эклиптики

Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствий на 90°, называются точками солнцестояний. Точка Е на эклип­тике, в которой Солнце занимает самое высокое положение отно­сительно небесного экватора, называется точкой летнего солнцестояния, а точка Е’, в которой оно занимает самое низкое поло­жение, называется точкой зимнего солнцестояния.

В точке летне­го солнцестояния Солнце бывает 22 июня, а в точке зимнего солнцестояния — 22 декабря. В течение нескольких дней, близ­ких к датам солнцестояний, полуденная высота Солнца остается почти неизменной, в связи с чем эти точки и получили такое на­звание. Когда Солнце находится в точке летнего солнцестояния день в Северном полушарии самый длинный, а ночь самая корот­кая, а когда оно находится в точке зимнего солнцестояния — на­оборот.

Читайте также:  Что делать если укусила гадюка первая помощь. Что делать, если укусила гадюка?

В день летнего солнцестояния точки восхода и захода Солнца максимально удалены к северу от точек востока и запада на го­ризонте, а в день зимнего солнцестояния они имеют наибольшее удаление к югу.

Движение Солнца по эклиптике приводит к непрерывному из­менению его экваториальных координат, ежедневному изменению полуденной высоты и перемещению по горизонту точек восхода и захода.

Известно, что склонение Солнца отсчитывается от плоскости небесного экватора, а прямое восхождение — от точки весеннего равноденствия. Поэтому когда Солнце находится в точке весен­него равноденствия, его склонение и прямое восхождение равны нулю. В течение года склонение Солнца в настоящий период из­меняется от +23°26′ до —23°26′, переходя два раза в год через нуль, а прямое восхождение от 0 до 360°.

Солнце имеет форму шара или сплюснуто у полюсов? Давайте разберемся! Подробнее об этом

Экваториальные координаты Солнца в течение года

Экваториальные координаты Солнца в течение года изменя­ются неравномерно. Происходит это вследствие неравномерности движения Солнца по эклиптике и движения Солнца по эклиптике и наклона эклиптики к экватору. Половину своего видимого годо­вого пути Солнце проходит за 186 суток с 21 марта по 23 сентяб­ря, а вторую половину за 179 суток с 23 сентября по 21 марта.

Неравномерность движения Сол­нца по эклиптике связана с тем, что Земля на протяжении всего периода обращения вокруг Солнца движется по орбите не с оди­наковой скоростью. Солнце находится в одном из фокусов эллип­тической орбиты Земли.

движение Земли по орбите

Из второго закона Кеплера известно, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади. Согласно этому закону Земля, находясь ближе всего к Солнцу, т. е. в перигелии, движется быстрее, а находясь дальше всего от Солнца, т. е. в афелии — медленнее.

Ближе к Солнцу Земля бывает зимой, а летом — дальше. Поэтому в зим­ние дни она движется по орбите быстрее, чем в летние. Вследст­вие этого суточное изменение прямого восхождения Солнца в день зимнего солнцестояния равно 1°07′, тогда как в день летнего солнцестояния оно равно только 1°02′.

Различие скоростей движения Земли в каждой точке орбиты вызывает неравномерность изменения не только прямого восхож­дения, но и склонения Солнца. Однако за счет наклона эк­липтики к экватору его изменение имеет другой характер. Наиболее быстро склонение Солнца изменяется вблизи точек равноденствия, а у точек солнцестояния оно почти не из­меняется.

Знание характера изменения экваториальных координат Солн­ца позволяет производить приближенный расчет прямого восхож­дения и склонения Солнца.

Для выполнения такого расчета бе­рут ближайшую дату с известными экваториальными координа­тами Солнца. Затем учитывают, что прямое восхождение Солнца за сутки изменяется в среднем на 1°, а склонение Солнца в тече­ние месяца до и после прохождения точек равноденствия изме­няется на 0,4° в сутки; в течение месяца перед солнцестояниями и после них — на 0,1° в сутки, а в течение промежуточных меся­цев между указанными — на 0,3°.

Как ориентироваться по солнцу:описание,фото

Ориентирование по солнцу позволяет определить три жизненно важных фактора: направление на стороны света, положение ориентирующегося относительно известных населенных пунктов и направление движения к знакомым объектам. Часто случается, что ни компаса, ни навигатора под рукой нет. В этом случае, определить стороны горизонта можно и по солнцу.

Что такое ориентирование

Самые разные ситуации могут произойти во время путешествий или прогулок за грибами. Заблудиться можно как в дремучем, густом лесу, так и в открытой степи. В любом случае, для того чтобы найти дорогу домой, нужно правильно ориентироваться в окружающем пространстве. Это значит — уметь определить стороны горизонта, свое положение по отношению к ближайшим населенным пунктам и выбрать направление движения к ним. Основы этих знаний заложены в школьной программе. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток.

За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток. За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените

Читайте также:  Обозначения на карте цвета. Скажите что обозначает каждый цвет на карте мира?

Способы ориентирования по солнцу

Казалось бы, всем известно, как правильно и просто можно определить восток и запад: солнце поднимается и заходит в этих сторонах горизонта. Но, это не совсем точно. Чтобы правильно определять нужное направление, необходимо учитывать свое местонахождение – Южное полушарие или Северное, поскольку место восхода и захода солнца, по которому можно ориентироваться, различается.

Так, в Северном полушарии светило восходит на востоке и закатывается на западе только 21 марта и 23 сентября, – это дни весеннего и осеннего равноденствия. После 21 марта место восхода сдвигается ближе к северу, а в день летнего солнцестояния (21 июня) оно восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе, потому что в этот день северный полюс максимально приближен к планете Солнце. Когда близится зимний сезон, светило заходит уже ближе к югу, в день зимнего солнцестояния (22 декабря) восход происходит на юго-востоке, а закат – на юго-западе. Соответственно, касаемо Южного полушария, восход и заход  происходит с точностью наоборот относительно Северного.Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат».

Ориентирование на местности по солнцу: солнечные часы

Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат». Способ заключается в определении сторон света по тени, отбрасываемой от линейного предмета. Если времени на ожидание солнечного перемещения нет, можно воспользоваться более быстрым вариантом этого метода: Для этого нужно вставить палку в землю, чтобы она отбрасывала четкую тень. Отметить первую метку на земле там, где заканчивается тень от палки. Приблизительно через 20 минут тень переместится на некоторое расстояние, это будет местом для второй метки. Необходимо соединить две получившиеся метки прямой линией, это получится ось восток-запад. Высокая палка более точно определяет направление. Необходимо встать таким образом, чтобы первая метка находилась слева, а вторая справа. Таким образом, вы встанете лицом точно на север, справа окажется восток, а слева западное направление. Это касается определения сторон северного полушария.

В южном полушарии тень будет указывать на юг, слева окажется запад, а по правую руку – восток. Ориентирования на местности по солнцу Второй вариант этого способа более точный, но им можно воспользоваться, если вы располагаете большим количеством времени. Наблюдение начинается до того, как светило войдет в зенит: Вставляется длинная палка в землю, как в первом случае, делается первая отметка. Между основанием шеста и первой отметкой протягивается веревка, начиная с этой метки, на земле прочерчивается полукруг. Пока солнце будет восходить, время близиться к полудню, тень от палки будет становиться все короче, удаляясь от границы очерченной дуги. Перемещение тени совершается в восточном направлении.

Когда солнце перейдет зенит, тень от палки начнет расти, пока снова не коснется начерченной дуги. Это место нужно отметить второй меткой. Обе метки соединяются прямой линией, а чтобы определить северное направление, необходимо встать в такое же положение, аналогичное предыдущему описанному варианту. Самый простой способ, по аналогии с вышеперечисленными методами, состоит в следующем: необходимо встать спиной ровно в полдень к направлению солнечного света, развести руки вправо и влево. Падающая тень будет указывать северное направление, позади будет юг, по правую руку – восток, по левую руку – запад. Не стоит забывать о том, что, в южном полушарии падающая тень, наоборот, указывает южное направление.

По положению Солнца

Бывают ситуации, когда понимание расположения сторон света не играет особой роли, например, если человек заблудился в незнакомой ему местности, например, в лесу, карты нет и ему не известен аварийный азимут. В этом случае Солнце поможет двигаться в одном направлении, а не ходить зигзагами. А четкое выдерживание направления движения при условии возможности двигаться по азимуту (отсутствие густого подлеска и других труднопроходимых препятствий) поможет максимально быстро и с наименьшими энергетическими затратами добраться до просеки, тропинки, ручья, трассы, железной дороги — всему тому, что поспособствует выходу к людям.

На заметку

Часто доводилось встречать информацию о том, что без ориентиров человек в лесу будет ходить кругами, возвращаясь на прежнее место. В этом случае еще говорят, что «леший крутит». Приводится даже примерный радиус круга, который опишет человек в результате своего движения. Авторы этих заявлений связывают такой эффект с тем, что один шаг у человека всегда короче другого. Однако если провести реальный эксперимент, в котором человек должен будет пытаться двигаться по прямой линии с завязанными глазами, то сразу станет ясно, что описанная информация имеет мало общего с реальностью. В эксперименте на короткой дистанции один и тот же человек в результате ряда экспериментов будет смещаться то влево, то вправо от заданного движения, а в экспериментах с большими расстояниями траектория движения человека будет описывать зигзаги.

Этот способ ориентирования работает по следующему алгоритму:

  1. Определяется угол («азимут») направления движения относительно положения Солнца в данный момент.
  2. Находится ориентир (например, куст, камень или дерево), лежащий в направлении движения и находящийся как можно дальше от человека.
  3. Переместившись к этому ориентиру, по Солнцу и определенному ранее углу уточняется направление дальнейшего движения, на котором находится следующий ориентир.
  4. Таким образом, происходит передвижение от ориентира к ориентиру. При этом время от времени вносятся корректировки в «азимут» с учетом скорости и направления движения Солнца в этой местности.
Читайте также:  Атлас галлюциногенных грибов россии. Галлюциногенные грибы России. Атлас-справочник

Если Солнце при этом находится перед лицом человеком, слева или справа от него, то угол удобно измерять относительно проекции Солнца на горизонт. Если же Солнце находится за спиной, что создает некоторые сложности при отсчете угла непосредственно по Солнцу, тогда этот угол отмеряется не от Солнца, а от тени, отбрасываемой человеком.

Такое ориентирование также позволяет провести разведку местности в разных направлениях, уменьшая шансы потеряться, что наиболее актуально в лесу. Для этого:

  1. В исходной точке оставляется хорошо заметный ориентир (например, сложенные пирамидкой палки или привязанный к ветке дерева яркий кусок ткани).
  2. От этого ориентира человек в течение минуты двигается в выбранном направлении, предварительно определив его «азимут».
  3. Через минуту человек поворачивается на 180 градусов и двигается в обратном направлении по обратному азимуту.
  4. Дойдя до оставленного ориентира, выбирается новое направление, которое необходимо разведать, и вся процедура повторяется.

В этом способе удобно пользоваться «азимутом», определенным, как по Солнцу, так и по тени. Так, например, если во время движения, осуществляемого от ориентира, Солнце находилось правее направления движения на угол равный 15 градусам, то при возвращении к ориентиру нужно выбирать направление движения так, чтобы тень была правее на те же 15 градусов.

Данный метод ориентирования весьма приблизительный и, как говорилось ранее, предназначен для аварийных ситуаций, когда человеку все равно, куда идти, лишь бы в одном направлении.

Вместе с тем, этот метод прекрасно сочетается с методами ориентирования по гномону. Так, сориентировавшись на местности по гномону всего один раз и выбрав нужное направление движения, можно использовать данный метод в течение всего последующего светового дня. Важно отметить, что для уменьшения ошибки нужно, ориентируясь на этот метод двигаться примерно одинаковое число часов, как до обеда, так и после него. Например, если движение началось в 8 часов утра, то и заканчивать движение нужно в 4 часа вечера. Это, конечно же, не означает, что движение должно быть непрерывным без отдыха, однако как скорость движения, так и время на отдых с утра и вечером должны быть примерно одинаковыми. Кроме того, двигаться можно, например, с 7 утра до 10 дня, а после — с 2 часов дня до 5 часов вечера.

Думаю, о том, как определять стороны света по Солнцу, мы разобрались, а теперь хотелось бы немного поговорить о том, как по Солнцу вычислить свои координаты. Эта тема не пользуется большой популярностью и многие туристы о ней вообще не в курсе, но поскольку определение своего места положения напрямую относится к теме ориентирования, не вижу смысла не рассмотреть ее.

По конечным точкам двух теней

В основе этого метода лежит понимание того, что Солнце всегда движется с востока на запад, а значит тень будет двигаться с запада на восток. Если отметить два положения конца тени гномона с промежутком в 15–20 минут, а затем соединить две сделанные отметки, полученный отрезок расположится в направлении запад—восток.

Для реализации этого способа не нужно ждать весь день до того, как тень вечером приобретет ту же длину, что и утром — достаточно просто двух точек, отмечающих концы, на более-менее значимом расстоянии.

Данный метод позволяет сориентироваться по Солнцу без часов в течение короткого промежутка времени, однако может давать существенные погрешности в дни далекие от дат весеннего и осеннего равноденствий. Если же приходится пользоваться данным способом летом или зимой, тогда лучше это делать в обеденные часы: ближе к полудню величина ошибки метода уменьшается. Это особенно актуально для высоких широт в полярный день, когда определение сторон света этим методом в 12:00 и 24:00 будет давать диаметрально противоположные показания, то есть, например, там, где в полдень был определен юг, в полночь определится север и наоборот.

Солнечное ориентирование в пасмурную погоду

Ориентирование на местности по солнцу возможно даже в пасмурную погоду. Осуществляется оно при помощи теней, которые отбрасывают предметы летом даже при отсутствии солнечного света. Этот способ позволяет определить линию восток-запад. Необходимо воткнуть в землю длинную палку (примерно сорок сантиметров) таким образом, чтобы она не отбрасывала тень: это означает, что ее верхушка указывает на солнце. Далее, нужно подождать, пока она снова не начнет отбрасывать тень, и, по мере продвижения тени, выкладывать камешки там, куда указывал конец палки на земле.

Таким образом, получится, что  тень будет продвигаться с запада на восток, от первого положенного камешка до второго. Линию север-юг определяют перпендикулярно линии…

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here