КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Частина I

ОСНОВИ СФЕРИЧНОЇ ТА ПРАКТИЧНОЇ АСТРОНОМІЇ

Розділ 2

РУХ СОНЦЯ. ВИМІРЮВАННЯ ЧАСУ

2.2. Пори року і теплові пояси

Унаслідок видимого річного руху Сонця його схилення δʘ безперервно змінюється. Основні моменти цього руху такі:

21 березня Сонце перетинає небесний екватор, переходячи з південної півкулі неба в північну (рис. 2.2). Це — весняне рівнодення, початок астрономічної весни. Схилення Сонця у цей день δʘ= 0°. Тривалість дня і ночі однакові — по 12 годин (якщо не враховувати рефракцію). У цей час схилення Сонця зростає.

image2

Рис. 2.2. Перехід Сонця через точку весняного рівнодення

22 червня настає літнє сонцестояння, початок астрономічного літа у північній півкулі. Цього дня схилення досягає свого максимального значення δʘ= +23°26´. За формулою (1.3) знаходимо, що на географічній широті φ = 50° у цей день кутова висота Сонця над горизонтом у верхній кульмінації hвк = +63°26´. Протягом декількох днів (до і після 22 червня) висота Сонця над горизонтом у момент верхньої кульмінації опівдні залишається майже незмінною (звідси й поняття «сонцестояння»). Тривалість дня на вказаній широті — 16 год., ночі — 8 год. Через декілька днів після літнього сонцестояння схилення Сонця починає помітно зменшуватись.

23 вересня — осіннє рівнодення. Схилення Сонця тепер знову дорівнює δʘ =0°, кутова висота Сонця над горизонтом у верхній кульмінації hвк = (90° — φ). Центр диска Сонця перетинає небесний екватор у точці осіннього рівнодення. Це — початок астрономічної осені в північній півкулі. Тривалість дня і ночі знов однакові. У наступні дні схилення Сонця продовжує зменшуватися.

22 грудня — зимове сонцестояння, початок астрономічної зими. Схилення Сонця в цей день досягає мінімального значення за рік δʘ = —23°26´, кутова висота Сонця над горизонтом у верхній кульмінації на широті φ = 50° становить усього 16°34´. День тут триває 8 год., ніч — 16 год.

Зауважимо, що протягом року точка сходу (і заходу) Сонця на горизонті описує велику дугу, при φ = 50° вона становить 75°. Наприклад, азимут точки заходу Сонця 22 грудня А = 54°, а 22 червня — 129°. Уже згадувалося, що за рахунок атмосферної рефракції (і особливості відліку початку дня та його кінця) тривалість дня під час рівнодень (загалом — упродовж року) все ж більша, ніж це було б на планеті без атмосфери.

Вказана тут зміна схилення Сонця δʘупродовж року зумовлена орієнтацією осі обертання Землі у просторі (рис. 2.3). Ця вісь нахилена до площини екліптики під кутом (90° — ε) = 66°34´ і під час руху Землі навколо Сонця переноситься паралельно сама собі (насправді, як вже знаємо, описує на небесній сфері еліпс за майже 26 000 років, але в інтервалі часу в декілька десятків років цим ефектом взагалі нехтуємо). Це і є причиною зміни пір року. Неважко обчислити, що, зокрема, на географічній широті φ = 50° потік сонячної енергії в літній період (так звана інсоляція) у 3,2 рази більший, ніж узимку, а тривалість світлового дня на цій широті влітку вдвічі більша, ніж узимку.

image3

Рис. 2.3. Орбітальний рух Землі навколо Сонця і зміна пір року

Особливості річного руху Сонця на небі на різних географічних широтах проявляються по-різному.

Для спостерігача на екваторі всі світила, також і Сонце, перебувають 12 год. над і 12 год. під горизонтом. Двічі на рік, 20 (21) березня і 22 (23) вересня, Сонце у верхній кульмінації проходить через зеніт, 22 червня Сонце кульмінує на північ від зеніту на кутовій висоті 66°34´, а 22 грудня — на такій же висоті на південь від зеніту.

Для спостерігача на північному тропіку (тропіку Рака) на широті φ = +23°26´ Сонце тільки в день літнього сонцестояння переходить через зеніт. Через півроку, 22 грудня, Сонце переходить через зеніт спостерігача на південному тропіку (тропіку Козорога). У географічних пунктах, розташованих між згаданими тропіками, Сонце переходить через зеніт двічі на рік у ті дні, коли його схилення стає рівним широті місця спостереження.

Для спостерігача на північному полярному колі (широта φ = +66°34´) у день літнього сонцестояння Сонце цілодобово перебуває над горизонтом, а в день зимового сонцестояння цілодобово перебуває під горизонтом (строго кажучи, у цей день за рахунок атмосферної рефракції диск Сонця все ж з'являється над горизонтом біля точки півдня, однак лише ненадовго).

Для спостерігача на північному географічному полюсі Землі Сонце перебуває над горизонтом увесь час, поки його схилення δʘ ≥ 0°, тобто доки воно перебуває над площиною небесного екватора. На північному полюсі Сонце з'являється над горизонтом близько 21 березня, найбільшої кутової висоти над горизонтом (23°26') досягає 22 червня і близько 23 вересня на півроку заходить за горизонт. Унаслідок добового руху небесної сфери воно описує на небі кола, майже паралельні горизонту, у першій половині вказаного періоду повільно підіймаючись все вище над горизонтом, в другій — опускаючись униз до горизонту. В цілому день і ніч на полюсах тривають по півроку.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.