Почему зимой темнеет раньше, когда солнце находится ниже?
Стою на одном и том же месте и наблюдаю, как солнце зимой и летом идет двумя разными путями.
Летом после ужина еще светло, но зимой солнце почти садится после школы. Сначала выберите место и позвольте солнцу путешествовать в течение дня: посмотрите, как высоко оно поднимается над головой и как долго остается над горизонтом.
Угадай сначала
Когда в Северном полушарии лето, в Южном тоже лето?
Показать ответ и объяснение
обычно зима — Наклон земной оси приводит к тому, что два полушария получают противоположный солнечный свет и имеют противоположные времена года.
Тогда соедините опыт и науку
Сначала взгляните на знакомый вам солнечный день
Солнце всходит, поднимается выше и снова садится. Золотая сплошная линия на снимке — участок над горизонтом, а серый пунктир — направление, перекрытое Землей.
Исправлено местоположение, сравнивающее путь солнца в течение дня.
То же место, другой сезон
В районе летнего солнцестояния в Северном полушарии путь Солнца выше и более длинный участок находится над горизонтом. Во время зимнего солнцестояния оно ниже и короче.
Солнечное склонение колеблется примерно от -23,44° до +23,44°.
Почему меняется путь?
Ось Земли наклонена относительно плоскости орбиты. По мере вращения Земли по орбите положение прямого Солнца перемещается между севером и югом; путь солнца, который вы видите, меняется соответственно.
δ = asin(sin ε × sin λ)，ε ≈ 23.44°
Переключитесь на южное полушарие и еще раз проверьте свои мысли.
При этом северное полушарие наклонено к солнцу, а южное — дальше, поэтому времена года с обеих сторон противоположны. Это не значит, что вся Земля одновременно нагревается, когда она находится близко к солнцу.
Солнечное склонение одинаковое, на разных широтах разная высота и продолжительность дня.
Развёрнутые вычисления
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 Час
Сначала используйте солнечную долготу λ, чтобы найти склонение δ, а затем приведите его к местной широте φ. Формула длины дня действительна только при обычных подъемах и падениях; крайние значения дня и ночи оцениваются отдельно, и рефракция не учитывается в этом уроке.
попробуй
Сначала выберите «Летнее солнцестояние · Около июня» и «Зимнее солнцестояние · Около декабря» для сравнения; ползунок отобразит диапазон солнечных сроков и приблизительные месяцы.
Нет необходимости запоминать символы
- ε
- Наклон оси Земли относительно орбитальной нормали примерно 23,44°.
- λ
- Солнечная долгота: весеннее равноденствие 0°, летнее солнцестояние 90°, осеннее равноденствие 180°, зимнее солнцестояние 270°.
- δ
- Солнечное склонение: положение на север и юг относительно небесного экватора.
- h
- Геометрическая высота центра Солнца
Алгоритм, точность и область применения
В главе 27 для определения равноденствий используются долготы солнечной эклиптики 0°, 90°, 180° и 270°. Этот урок объединяет главы 13 и 15, чтобы объяснить значение ежедневного наблюдения. Причиной является наклон земной оси, а изменение склонения — математическое выражение; солнечная долгота не меняется строго равномерно с календарной датой. Угол склонения зафиксирован на уровне 23,44°, солнечная широта установлена на 0, а склонение фиксируется в пределах одного дня. Местное солнечное время примерно преобразуется в часовой угол по формуле H=15(t−12); Продолжительность дня оценивается на основе идеальных 24-часовых солнечных дней, а не звездного часа в предыдущем уроке о звездах. Полиномиальные и периодические поправки к моменту бисекции в главе 27 не реализованы и не моделируют реальные годовые температуры. Длина солнечного света на картине обусловлена геометрией, и эффект не преувеличен, чтобы изменить расстояние между Землей и Солнцем.
мое понимание, проверка
На 40° северной широты полуденное солнце обычно приходится на летнее солнцестояние, а не на зимнее солнцестояние?
выше — Склонение Солнца более северное во время летнего солнцестояния и кажется выше в средних северных широтах.
В одном и том же месте дни длиннее. Что это соответствует на картинке?
Путь над горизонтом длиннее — Продолжительность дня связана с тем, как долго солнце находится над горизонтом.
Может ли эта модель передать восход солнца с точностью до секунды у вашего порога?
не могу — Здесь используется упрощенная геометрическая модель, исключающая конкретные датовые эфемериды, рефракцию, солнечный радиус и рельеф.
Из-за наклона земной оси солнце в течение года движется по небу по разным траекториям, что дает нам разную высоту солнца и разную продолжительность светового дня.
Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · Нет. 27 глава