冬に太陽が低いと、なぜ暗くなるのが早くなるのですか？
同じ場所に立って、冬と夏の太陽を眺めながら、二つの道を歩みます。
夏は夕食後でもまだ明るいですが、冬は学校が終わると日が沈みかけます。まず場所を選択し、太陽が 1 日を通して移動するようにします。太陽が頭上をどのくらいの高さまで進み、地平線の上にどのくらいの時間留まるかを確認します。
まずは推測してください
北半球が夏だと南半球も夏になるのでしょうか？
答えと解説を見る
通常は冬 — 地軸の傾きにより、両半球は逆の太陽光を受け、季節が逆になります。
そして経験と科学を結びつける
見慣れた晴れた日を初めて見て
太陽は昇り、高く昇り、そしてまた沈みます。写真中の金色の実線は地平線上の部分、灰色の点線は地球に遮られた方向を示しています。
固定位置で、1 日を通して太陽の経路を比較
同じ場所、別の季節
北半球の夏至の近くでは、太陽の軌道はより高く、より長い部分が地平線の上にあります。冬至の間は気温が低くなり、短くなります。
太陽偏角は約 -23.44° から +23.44° まで変化します。
なぜパスが変わるのでしょうか？
地軸は軌道面に対して傾いています。地球が公転するにつれて、直接太陽の位置は北と南の間を移動します。それに応じて、見える太陽の軌道も変わります。
δ = asin(sin ε × sin λ)，ε ≈ 23.44°
南半球に切り替えて考えをもう一度確認してください
同時に、北半球は太陽に向かって傾いており、南半球は太陽から遠いため、両側で季節が逆になります。同時に太陽に近づくと、地球全体が一緒に暖まるわけではありません。
同じ太陽偏角でも、緯度が異なれば高度も日長も異なります。
計算の流れを詳しく見る
δ = asin(sin ε sin λ)；ε = 23.44° sin h = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos H cos H₀ = −tan φ tan δ 昼长 = 2H₀/15 時間
まず太陽経度 λ を使用して偏角 δ を求め、次にそれを現地の緯度 φ に導きます。日の長さの計算式は、通常の上昇と下降がある場合にのみ有効です。極端な昼と夜は別々に判断され、屈折はこのレッスンには含まれません。
試してみてください
まずは「夏至・6月頃」と「冬至・12月頃」を選択して比較します。スライダーには、二十四節気の範囲とおよその月が表示されます。
見てみてください →
記号を覚える必要はありません
- ε
- 軌道法線に対する地軸の傾き、約 23.44°
- λ
- 太陽経度：春分点0°、夏至90°、秋分点180°、冬至270°
- δ
- 太陽赤緯: 天の赤道を基準とした北と南の位置
- h
- 太陽の中心の幾何学的高さ
アルゴリズム、精度、適用範囲
第 27 章では、太陽黄経 0°、90°、180°、270° を使用して春分点を定義します。このレッスンでは、第 13 章と第 15 章を組み合わせて、毎日の観察の重要性を説明します。地軸の傾きが原因であり、赤緯の変化は数式で表されます。太陽経度は暦日に従って厳密に均一に変化するわけではありません。赤緯角は 23.44° に固定され、太陽緯度は 0 に設定され、赤緯は 1 日以内に固定されます。現地太陽時は、H=15(t−12) によっておおよそ時角に変換されます。日の長さは、前の恒星レッスンの恒星時間ではなく、理想的な 24 時間の太陽日に基づいて推定されます。第 27 章の二分モーメントに対する多項式および周期的な補正は実装されておらず、実際の年間気温もシミュレーションしていません。写真の日照の長さは幾何学から来ており、その効果は地球と太陽の間の距離を変えるほど誇張されていません。
私の理解度チェック
北緯 40 度では、通常、正午の太陽は冬至よりも夏至にありますか?
より高い — 夏至の間、太陽の偏角はより北に傾き、北中緯度ではより高く見えます。
同じ場所では日が長くなります。それは絵の中では何に相当しますか？
道は地平線の上にさらに長くなります — 日の長さは、太陽が地平線上にある長さに関係します。
このモデルは、玄関先で秒単位で正確な日の出をもたらすことができますか?
できない — ここでは、特定の日付暦、屈折、太陽半径、地形を除いた、簡略化された幾何学モデルが使用されています。
地軸の傾きにより、太陽は一年を通して空で異なる経路をたどり、太陽の高さや日照時間も異なります。
Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · いいえ。 27 章