Екваторіальні координати сонця а 15. Практичне визначення географічних та небесних екваторіальних координат

Тема . Видимий рух Сонця

Цілі уроку .

Учні повинні вміти:

1. Визначати по карті екваторіальні координати світил і, навпаки, знаючи координати знаходити світило та визначати його назву за таблицею;

2. Знаючи екваторіальні координати Сонця, визначати його становище на небесній сфері;

3. Визначати час сходу та заходу, а також час перебування над горизонтом зірок та Сонця;

4. Обчислювати висоту світила над горизонтом у верхній кульмінації, знаючи географічну широту місця спостереження та визначивши його екваторіальні координати картою; вирішувати обернену задачу.

5. Визначати відмінювання світил, які не сходять або не заходять для цієї широти місця спостереження.

Основні поняття . Екваторіальна та горизонтальна система координат.

Демонстраційний матеріал . Рухомий карта зоряного неба. Планетарії. Ілюстрація.

Самостійна діяльність учнів. Виконання завдань за допомогою електронного планетарію та рухомої карти зоряного неба.

Світоглядний аспект уроку. p align="justify"> Формування наукового підходу до вивчення світу.

5. Що показує знак відмінювання?

6. Чому дорівнює відмінювання точок, що лежать на екваторі?

Знайдіть на карті концентричні кола, центр яких збігається з північним полюсом світу. Ці кола – паралелі, т. е. геометричне місце точок, мають однакове відмінювання. Перше коло від екватора має відмінність 30°, друга – 60°. Відмінювання відраховується від небесного екватора, якщо до північного полюса, то δ > 0; якщо на південь від екватора, то δ< 0.

Наприклад, знайдіть a Возничого, Капелу. Вона знаходиться посередині між паралелями 30 ° і 60 °, значить її відмінювання приблизно дорівнює 45 °.

Радіальні лінії на карті відповідають колам відмінювання. Щоб визначити пряме сходження світила, потрібно визначити кут від точки весняного рівнодення до кола відмінювання, що проходить це світило. Для цього з'єднайте північний полюс світу і світило прямою лінією і продовжіть її до перетину з внутрішнім кордоном карти, на якій позначено годинник, і є пряме сходження світила.

Наприклад, з'єднуємо Капеллу з північним полюсом світу, продовжуємо цю лінію до внутрішнього краю карти – приблизно 5 годин 10 хвилин.

Завдання учням.

Визначити екваторіальні координати світил та, навпаки, за даними координатами знайти світило. Перевірте себе за допомогою електронного планетарію.

Варіант 1.

3. Визначте екваторіальні координати та в яких сузір'ях знаходяться:

Варіант 2.

1. Визначте координати зірок:

2. За приблизними координатами визначте, які це зірки:

3. Визначте екваторіальні координати та вкажіть у яких сузір'ях знаходяться

Щоб виконати такі завдання, згадаємо, як визначити положення Сонця. Зрозуміло, що Сонце завжди на лінії екліптики. З'єднаємо календарну дату прямою лінією з центром карти та точка перетину цієї лінії з екліптикою і є положення Сонця опівдні.

Завдання учням.

Варіант 1

4. Екваторіальні координати Сонця a = 15 год, d = -15 °. Визначте календарну дату та сузір'я, в якому знаходиться Сонце.

а)a= 21 год,d= 0 ° Б)a= -15 °,d= 21 год В)a= 21 год,d= -15 °

6. Пряме сходження Сонця a = 10год 4хв. Яка яскрава зірка знаходиться цього дня недалеко від Сонця?

а)aСекстанта Б)aГідри В)aЛева

Варіант 2

4. Екваторіальні координати Сонця a = 21 год, d = -15 °. Визначте календарну дату та сузір'я, в якому знаходиться Сонце.

а)aДіви (Спіка) Б)aВолопаса (Арктур)aЛева (Регул)

6. Пряме сходження Сонця a = 7год 50хв. Яка яскрава зірка знаходиться цього дня недалеко від Сонця?

а)aБлизнюків Б)bБлизнюків В)aМалого Пса

Щоб визначити, які світила знаходяться над горизонтом зараз, треба на карту накласти рухоме коло. Поєднати час, вказаний на краю рухомого кола з календарною датою, позначеною на краю карти, та сузір'я, які ви бачите у віконці, ви побачите над горизонтом у цей час.

Протягом доби небесна сфера здійснює повний оберт зі сходу на захід, а горизонт не змінює свого становища щодо спостерігача. Якщо обертати накладне коло за годинниковою стрілкою, імітуючи добове обертання небесної сфери, ми помітимо, що одні світила сягають горизонтом, інші заходять. Повертаючи накладне коло за годинниковою стрілкою, помітте положення кола, коли Альдебаран тільки-но з'явився над горизонтом. Подивіться, який час, зазначений на накладному колі, відповідає потрібній даті, це і буде час сходу. Визначте, в якому боці обрію сходить Альдебаран. Аналогічно визначте час та місце заходу зірки та обчисліть тривалість перебування світила над горизонтом.

Завдання учням.

Варіант 1

7. Які із сузір'їв, які перетинає екліптика, знаходяться над горизонтом у наших широтах о 22 годині 25 червня?

А) Орел Б) Змієносець В) Лев

8. Визначте час сходу та заходу Сонця, тривалість дня 21. 03.

9. Визначте час сходу та заходу Сонця, тривалість дня 22. 12.

Варіант 2

7. Які із сузір'їв, які перетинає екватор, знаходяться над горизонтом у наших широтах о 22 годині 25 січня?

А) Секстант Б) Близнюки В) Оріон Г) Овен

8. Визначте час сходу та заходу Сонця, тривалість дня 21 вересня?

9. Визначте час сходу та заходу Сонця, тривалість дня 22 червня?

Згадайте співвідношення, яким, знаючи екваторіальні координати світил, можна обчислити висоту світила у верхній кульмінації. Розглянемо завдання. Запишемо умову: широта Москви j = 55 °; оскільки відома дата – 21 березня – день весняного рівнодення, то можемо визначити відмінювання Сонця – d = 0°.

Запитання учням.

1. На південь чи північ від зеніту кульмінує Сонце? (Т.к.d < j, то Сонце кульмінує на південь).

2. Яку формулу для обчислення висоти слід скористатися?

3. (h = δ + (90˚ - φ)

4. Розрахуйте висоту Сонця. h = 0 ° + 90 ° - 55 ° = 35 °

Завдання учням. За допомогою електронного планетарію визначте екваторіальні координати світил та перевірте правильність розв'язання задачі.

На якій висоті знаходиться Сонце опівдні 22:12 на широті Москви 55 °? Чому дорівнює висота Веги у верхній кульмінації для Кишинева (j=47°2`)? На якій широті Вега кульмінує у зеніті? Яку умову має задовольняти відмінювання Сонця, щоб опівдні на даній широті j Сонце пройшло через зеніт?

Екліптика.

Вимірюваннями зенітної відстані або висоти Сонця опівдні (тобто в момент його верхньої кульмінації) на одній і тій же географічній широті було встановлено, що відмінювання Сонця протягом року змінюється в межах від +23 ° 27" до -23 ° 27" , двічі на рік переходячи через нуль. Зі спостережень за зміною виду нічного неба випливає, що пряме сходження Сонця протягом року також поступово змінюється від 0° до 360°, або від 0h до 24h. Справді, опівночі у верхній кульмінації перебувають ті зірки, прямі сходження яких від прямого сходження Сонця на 180° чи 12h. Спостереження ж показують, що з кожним днем ​​опівночі кульмінують зірки з великим і великим прямим сходженням, отже, і пряме сходження Сонця з кожним днем ​​збільшується.

Розглядаючи безперервну зміну обох координат Сонця, неважко встановити, що воно переміщається серед зірок із заходу на схід великим колом небесної сфери, який називається екліптикою. Площина екліптики E'" ^ E d
(рис. 11) нахилена до площини небесного екватора під кутом e = 23° 27". Діаметр ПП", перпендикулярний до площини екліптики, називається віссю екліптики і перетинається з поверхнею небесної сфери в північному полюсі екліптики П (що лежить у північній півкулі). південному полюсі екліптики П" (у південній півкулі).

Екліптика перетинається з небесним екватором у двох точках: у точці весняного рівнодення ^ і у точці осіннього рівнодення d. У точці весняного рівнодення Сонце перетинає небесний екватор, переходячи з південної півкулі небесної сфери в північну. У точці осіннього рівнодення d Сонце переходить із північної півкулі в південну. Точки екліптики, віддалені від рівноденних на 90°, називаються точкою літнього сонцестояння (у північній півкулі) та точкою зимового сонцестояння (у південній півкулі).

Велике півколо небесної сфери ПМП, що проходить через полюси екліптики і через світило М, називається колом широти світила.

Зміна екваторіальних координат Сонця при його русі екліптикою відбувається наступним чином. Коли Сонце знаходиться у точці весняного рівнодення (див. 2.8), його пряме сходження і відмінювання дорівнюють нулю. Потім з кожним днем ​​пряме сходження та відмінювання Сонця збільшуються, і коли Сонце прийде в точку літнього сонцестояння, його пряме сходження стане рівним 90° або 6h, а відмінювання досягає максимального значення + 23°27". Після цього відмінювання Сонця починає зменшуватися, а пряме коли Сонце прийде в точку осіннього рівнодення, його пряме сходження = 180° або 12h, а відмінювання = 0° Далі, пряме сходження Сонця, продовжуючи збільшуватися, в точці зимового сонцестояння стає рівним 270° або відмінювання досягає свого мінімального значення - 23 ° 27". Після цього відмінювання Сонця починає зростати, і коли Сонце прийде в точку весняного рівнодення, його відмінювання знову стає рівним нулю, а пряме сходження, досягнувши значення 360 ° або 24h, звертається в нуль.

Ці зміни екваторіальних координат Сонця протягом року відбуваються нерівномірно

Рух Землі навколо Сонця відбувається у тому напрямі, як і обертання Землі навколо осі, і нерівномірно. При цьому вісь обертання Землі завжди нахилена до площини орбіти Землі під кутом 66° 33". Тому нам і здається, що Сонце так само нерівномірно переміщається небесним склепінням серед зірок, так само із заходу на схід, але по колу (екліптиці), площина якої нахилена до площини небесного (і земного) екватора під кутом 23 ° 27 "= 90 ° - 66 ° 33".

При виконанні інсоляційних розрахунків необхідно знати координати Сонця, що визначають його положення на небі в заданий момент часу.

Щоб уявити видимий «рух» Сонця з неба і визначити його координати, слід звернутися до «сонячного стереона», як це зробив свого часу Вітрувій.

Небосвід є напівсферою, опертую на горизонтальне коло, в центрі якого знаходиться розглянута точка О. Через цю точку проходять південна лінія Південь – Північ (Ю – С) та лінія Схід – Захід (В – З), що визначають орієнтацію в даній точці (рис 32).

Рухаючись по колу, Сонце займає на небосхилі в даний момент певне положення, що характеризується двома координатами - висотою стояння h і азимутом a (кут між полуденною лінією і горизонтальною проекцією сонячного променя, спрямованого до точки О від центру сонячного диска). Відраховується від Півдня до Півночі.

Кожен новий день траєкторія руху Сонця буде вищим або нижчим за попередній день, відрізняючись на деяку кутову величину d, яка називається відмінюванням. Протягом року величина відмінювання змінюється від –23,4 до +23,4 про, двічі проходячи через нуль. Нульове значення відмінювання виявляється у ті дні, коли Сонце зійде точно Сході і зайде точно у країнах. При цьому день дорівнюватиме ночі за тривалістю. 21 березня має місце день весняного рівнодення, 23 вересня – день осіннього рівнодення.

Після весняного рівнодення відмінювання набуває позитивного значення і досягає свого максимуму в день літнього сонцестояння – 21 червня. Далі відмінювання зменшується і в день осіннього рівнодення знову стає рівним нулю, після чого набуває негативних значень. Свого мінімуму відмінювання досягає 21 грудня в день зимового сонцестояння. Після цього воно знову починає зростати і т.д.

За 24 години Сонце «проходить» по небосхилу повне коло» в 360 о. При цьому 1 година буде відповідати 15 о. При розрахунку координат Сонця час відраховують зазвичай у градусах від лінії, утвореної перетином вертикальної площини, що проходить через полуденну лінію, з площиною, в якій лежить видимий шлях руху Сонця по небосхилу (рис. 32).

Для даного географічного пункту площина, в якій знаходиться видимий шлях руху Сонця по небосхилу, має нахил щодо вертикальної лінії на кут j, який називається географічною широтою місцевості. При цьому на екваторі, де j = 0 про, площини видимого руху Сонця вертикальні, а на плюсах, де j = 90 про, - горизонтальні (рис. 33).

Отже, координати Сонця на небосхилі залежать від відмінювання, часу доби та географічної широти. Взаємозв'язок між цими параметрами визначається з наступних виразів:

sina · cosh = cosd · sint; sinh = sinj · sind + cosj · cosd · cost, (53)

де h - Висота стояння Сонця, град;

j – географічна широта, град;

d - відмінювання Сонця, град;

t - час доби, виражений у градусах (1год = 15 о);

a – азимут Сонця, град.

Дані формули дозволяють з достатньою мірою точності визначити координати Сонця.

Щоб зрозуміти принцип видимого руху Сонця та інших світил на небесній сфері, розглянемо спершу справжній рух Землі. Земля є однією з планет. Вона безперервно обертається навколо своєї осі.

Період обертання її дорівнює одній добі, тому спостерігачеві, що знаходиться на Землі, здається, що всі небесні світила звертаються навколо Землі зі сходу на захід з тим самим періодом.

Але Земля як обертається навколо своєї осі, а й обертається також навколо Сонця з еліптичної орбіті. Повний оберт навколо Сонця вона здійснює за один рік. Вісь обертання Землі нахилена до площини орбіти під кутом 66 33 '. Положення осі у просторі під час руху Землі навколо Сонця постійно залишається майже незмінним. Тому Північна і Південна півкулі поперемінно бувають звернені у бік Сонця, у результаті Землі відбувається зміна пір року.

При спостереженні піднебіння можна побачити, що зірки протягом багатьох років незмінно зберігають своє взаємне розташування.

Зірки "нерухомі" лише тому, що знаходяться дуже далеко від нас. Відстань до них така велика, що з будь-якої точки земної орбіти вони видно однаково.

А ось тіла сонячної системи - Сонце, Місяць і планети, які знаходяться порівняно недалеко від Землі, і зміну їх положень ми можемо легко помітити. Таким чином, Сонце нарівні з усіма світилами бере участь у добовому русі та одночасно має власний видимий рух (воно називається річним рухом), обумовлене рухом Землі навколо Сонця.

Видимий річний рух Сонця на небесній сфері

Найбільш просто річний рух Сонця можна пояснити за наведеним нижче малюнком. З цього малюнка видно, що залежно від положення Землі на орбіті спостерігач із Землі бачитиме Сонце на тлі різних . Йому здаватиметься, що воно весь час переміщається небесною сферою. Цей рух є відображенням Землі навколо Сонця. За рік Сонце зробить повний обіг.

Велике коло на небесній сфері, яким відбувається видимий річний рух Сонця, називається екліптикою. Екліптика - грецьке слово і в перекладі означає затемнення. Це коло назвали так тому, що затемнення Сонця та Місяця відбуваються лише тоді, коли обидва світила знаходяться на цьому колі.

Варто зазначити, що площина екліптики збігається з площиною орбіти Землі.

Видимий річний рух Сонця по екліптиці відбувається у тому напрямі, у якому Земля рухається орбітою навколо Сонця, т. е. воно переміщається на схід. Протягом року Сонце послідовно проходить за екліптикою 12 сузір'їв, які утворюють пояс та називаються зодіакальними.

Пояс Зодіаку утворюють такі сузір'я: Риби, Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козеріг та Водолій. Внаслідок того, що площина земного екватора нахилена до площини орбіти Землі на 23 ° 27 , площина небесного екваторатакож нахилена до площини екліптики на кут е = 23 27 '.

Нахил екліптики до екватора не зберігається постійним (внаслідок на Землю сил тяжіння Сонця і Місяця), у 1896 р. при затвердженні астрономічних постійних вирішено було нахил екліптики до екватору вважати усереднено рівним 23°27’8″,26.

Небесний екватор та площина екліптики

Екліптика перетинається з небесним екватором у двох точках, які називаються точками весняного та осіннього рівнодень. Точку весняного рівнодення прийнято позначати знаком сузір'я Овен Т, а точку осіннього рівнодення - знаком сузір'я Терезів -. Сонце у цих точках відповідно буває 21 березня та 23 вересня. У ці дні на Землі день дорівнює ночі, Сонце точно сходить у точці сходу і заходить у точці заходу.

Точки весняного та осіннього рівнодення – місця перетину екватора та площини екліптики.

Точки екліптики, що віддаляються від точок рівнодень на 90°, називаються точками сонцестоянь. Точка Е на екліптиці, в якій Сонце займає найвище положення щодо небесного екватора, називається точкою літнього сонцестояння, А точка Е ', в якій воно займає найнижче положення, називається точкою зимового сонцестояння.

У точці літнього сонцестояння Сонце буває 22 червня, а в точці зимового сонцестояння – 22 грудня. Протягом кількох днів, близьких до дат сонцестоянь, південна висота Сонця залишається майже незмінною, у зв'язку з чим ці точки отримали таку назву. Коли Сонце знаходиться в точці літнього сонцестояння, день у Північній півкулі найдовший, а ніч найкоротша, а коли воно знаходиться в точці зимового сонцестояння - навпаки.

У день літнього сонцестояння точки сходу та заходу Сонця максимально віддалені на північ від точок сходу та заходу на горизонті, а в день зимового сонцестояння вони мають найбільше вилучення на південь.

Рух Сонця з екліптики призводить до безперервної зміни його екваторіальних координат, щоденної зміни південної висоти та переміщення по горизонту точок сходу та заходу.

Відомо, що відмінювання Сонця відлічується від площини небесного екватора, а пряме сходження - від точки весняного рівнодення. Тому коли Сонце знаходиться в точці весняного рівнодення, його відмінювання і пряме сходження дорівнюють нулю. Протягом року відмінювання Сонця у період змінюється від +23°26′ до -23°26′, переходячи двічі на рік через нуль, а пряме сходження від 0 до 360°.

Екваторіальні координати Сонця протягом року

Екваторіальні координати Сонця протягом року змінюються нерівномірно. Відбувається це внаслідок нерівномірності руху Сонця з екліптики та руху Сонця з екліптики та нахилу екліптики до екватора. Половину свого видимого річного шляху Сонце проходить за 186 діб із 21 березня до 23 вересня, а другу половину за 179 діб із 23 вересня по 21 березня.

Нерівномірність руху Сонця з екліптики пов'язана з тим, що Земля протягом усього періоду обертання навколо Сонця рухається по орбіті не однаковою швидкістю. Сонце знаходиться в одному з фокусів еліптичної орбіти Землі.

З другого закону Кеплеравідомо, що лінія, що з'єднує Сонце та планету, за рівні проміжки часу описує рівні площі. Відповідно до цього закону Земля, перебуваючи найближче до Сонця, тобто в перигелії, рухається швидше, а перебуваючи далі від Сонця, тобто в афелії- Повільніше.

Ближче до Сонця Земля буває взимку, а влітку далі. Тому в зимові дні вона рухається орбітою швидше, ніж у літні. Внаслідок цього добова зміна прямого сходження Сонця в день зимового сонцестояння дорівнює 1 ° 07 ', тоді як у день літнього сонцестояння воно дорівнює лише 1 ° 02 '.

Відмінність швидкостей руху Землі у кожному точці орбіти викликає нерівномірність зміни як прямого сходження, а й відмінювання Сонця. Однак за рахунок нахилу екліптики до екватора його зміна має інший характер. Найбільш швидко відмінювання Сонця змінюється поблизу точок рівнодення, а в точок сонцестояння воно майже не змінюється.

Знання характеру зміни екваторіальних координат Сонця дозволяє проводити наближений розрахунок прямого сходження та відмінювання Сонця.

Для виконання такого розрахунку беруть найближчу дату із відомими екваторіальними координатами Сонця. Потім враховують, що пряме сходження Сонця за добу змінюється в середньому на 1 °, а відмінювання Сонця протягом місяця до і після проходження точок рівнодення змінюється на 0,4 ° на добу; протягом місяця перед сонцестояннями та після них – на 0,1° на добу, а протягом проміжних місяців між зазначеними – на 0,3°.

приблизно на 20м триваліше тропічного.

§14. ЗМІНА ЕКВАТОРІАЛЬНИХ КООРДИНАТ СОНЦЯ ПРОТЯГОМ РОКУ

Власний річний рух Сонця є відображенням руху Землі, тому всі особливості руху Землі відносяться і до Сонця. Орбітальний рух Землі, як зазначено в § 12, 13, відбувається швидше в перигелії, повільніше – в афелії (див. рис. 23). У зв'язку з цим Сонце з екліптики рухається також нерівномірно - швидше за точку П (4/1) і повільніше - біля A (4/VII). Довгота Сонця, що вважається від точки Овна, має чотири характерні дати самі значення, як і α , тобто. 0, 90, 180, 270 °. Добова зміна довготи внаслідок нерівномірності руху Сонця з екліптики також нерівномірна: біля точки П екліптики ∆λ=61,2"/д; біля точки А - 57,2"/д; у середньому – 59,1"/д.

Зв'язок координат Сонця α і δ з його довготою λ і ε. Провівши через місце Сонця С (рис. 25) меридіан, отримаємо сферичний ∆CD E , Прямокутний при вершині D, з відомими елементами λ і ε. Для визначення α застосуємо формулу котангенсів до кута D:

ctg 90° sin ε=ctg λ sinλ - cos ε cos α

Ці формули застосовуються для розрахунку ефемерид Сонця.

Зміна координат Сонця.Отримаємо ∆α та ∆δ Сонця у функції зміни довготи. Для цього продиференціюємо формулу (58) α і λ, а

формулу (59) по δ і λ, замінивши cosα=cosα cosδ і переходячи до кінцевих приростів, отримаємо:

Підставляючи ці формули значення α, δ і ∆λ для основних точок екліптики (див. рис. 25), отримаємо, що ∆α змінюється від 54 до 66", а ∆δ - від 0 до 24" на добу (скорочено «д »). Найбільше значення ∆α=66,6"/д Сонце має 22 грудня, а найменше - 53,8"/д- близько 18 вересня, їх різниця 13,8 · 4 = 51,2c є різниця найдовших і найкоротших діб в року. Середнє значення за рік ∆α=59,14"/д. Ці величини застосовуються при вимірюванні часу. Для наближених розрахунків приймається ∆α =10 /д, а для ∆δ - значення його в середину першого, другого і третього місяця від рівнодення тобто ∆δ=0,4°/д

У перший місяць до і після рівнодення, ∆δ=0,30 /д-в другий місяць до і після рівнодення і ∆δ=0,10 /д - першого місяця до і після сонцестоянь. За цими даними та табл. 3 побудований графік значень α та δ Сонця за датами

Приклад 15 . Визначити приблизно а і 6 Сонця на 15 листопада. Рішення. 1. Намічаємо найближчу із чотирьох характерних дат: 22/XII;

α = 270 °; δ = 23,5 ° S; ∆α=1/д; ∆δ=0,1°/д та 0,37д.

2. Число доби до цієї дати – 37.

3. ∆α=37д·1 0 /д=37°; ∆δ=30·0,1+7·0,3=5,1°.

4. α = 270-37 = 233 °; δ =23,5°-5,1°=18,4°S.

Про точний розрахунок координат Сонця . Вводиться наступна заміна:

Сонце звертається навколо Землі еліптичною орбітою, відповідної земної. Цей рух визначається законами Кеплера та рівняннями §12. Елементи умовної орбіти Сонця (i-ε та інших.) виходять певну епохуt 0 . Обчислюються величини r та v [див. §12, формули (56), (57)]. За цими даними обчислюється λ, а за формулами (58), (59) - його α і δ (див. §31).

§15. ЯВИ, що супроводжують річний і добовий рух Сонця

Пори року . Кількість сонячної енергії, одержуваної одиничною площею Землі, залежить головним чином висоти Сонця над горизонтом і часу освітлення. У середніх широтах висоти Сонця змінюються протягом року на 46°53", що і призводить до зміни пір року. На рис. 23 у положенні II Земля звернена до Сонця північною півкулею, де висоти Сонця більші, час освітлення триваліший, - настає літо. положенні IV навпаки – у північній півкулі зима, у південній – літо.

Астрономічними ознаками пір року прийнято вважати співвідношення знака та величини відмінювання Сонця з широтою місця. Коли δ стає однойменним із φ, починається весна, а при δмакс починається літо. Коли δ стає різноіменним із φ, починається осінь, а при δмакс починається зима. На цій підставі отримаємо наступні дати початку та кінця пір року: у північній півкулі весна з 21/III no 22/VI, літо з 22/VI по 23/IX, осінь з 23/IX по 23/ХП, зима з 22/XII по 21/Ш; у південному – навпаки.

Внаслідок нерівномірності руху Сонця з екліптики час проходження ділянок екліптики між точками пір року неоднаково, тому для північної півкулі весна триває 92,9 діб; літо – 93,6; осінь – 89,8; зима – 89,0 діб; теплий весняно-літній період на сім днів довший за осінньо-зимовий. У тропіках замість літа та зими розрізняють два сезони

Відповідно сухий та дощовий.

Кліматичні пояси.Поділ Землі на кліматичні пояси пов'язаний з кількістю тепла, що отримується від Сонця, та особливостями його добового руху.

З астрономічного погляду Земля поділяється на п'ять кліматичних поясів.

Спекотний, або тропічний, поясвключає райони, де Сонце може проходити через зеніт. Умова проходження через зеніт: = =. Отже, межами пояса будуть паралелі 23 ° 27 "N і S, тобто тропіки Рака та Козерога.

Помірний пояс – північний та південний – включає райони, в яких Сонце щодня сходить і заходить, але не проходить через зеніт. Умова сходу: δ<90°-φ. Следовательно, границами этих двух поясов будут параллели от 23°27" до 66°33" N и S, т.е. от тропиков до полярных кругов.

Холодний, або полярний пояс (арктичний, антарктичний) включають райони, в яких можливі дні з Сонцем, що не заходить або не сходить. При δ >90°-φ та однойменних Сонце буде незахідним, а при δ >90°-φ і різноіменних - несхідним.

Крайні паралелі, на яких можливе незахідне або несхідне Сонце, називаються полярними колами: північним - φ=66°33" N і південним - φ=66°33"S. Отже, два холодні пояси простягаються від полярних кіл до полюсів.

Особливості руху Сонця у різних широтах. Розглянемо, як відбувається спільне добове та річний рух Сонця за зміни широти місця. Як показано на рис. 24 протягом року Сонце рухається по спіралі і його крайні паралелі створюють пояси сфери в межах 23°27"N і S. Для з'ясування особливостей руху Сонця ці пояси наносяться на сферу в даній широті (рис. 27).

На екваторі (рис. 27, а) всі паралелі Сонця діляться навпіл, тому день завжди приблизно дорівнює ночі. У дні рівнодення δ =0 Сонце рухається екватором, який збігається тут із першим вертикалом; опівдні Сонце проходить через зеніт. До полудня Сонце рухається Оst -й частини першого вертикала, а після полудня - по W-й, тобто. опівдні азимут Сонця миттєво змінюється на 180 °. У дні сонцестоянь паралелям» є тропіки (δ=23°27"), при цьому меридіональні висоти Н=66°33" будуть найменшими.

У тропічному поясі (рис. 27, б) крайні паралелі Сонця вміщують зеніт (φ≤23°27"N, S), тому Сонце проходить через зеніт двічі на рік, а на межах пояса - один. Тривалість дня протягом року змінюється мало. Сонце може перетинати перший вертикал (δ<φ) и не пересекать его. В тропиках изменение азимута происходит весьма неравномерно: велико около кульминаций и мало около первого вертикала.

У Помірному поясі Сонце протягом року завжди піднімається і заходить, причому тривалість дня змінюється в широких межах (крайні паралелі на рис. 24). У цьому поясі Сонце ніколи не проходить через зеніт, а меридіональні висоти змінюються протягом одного року на 26 років.макс.

У полярному поясі (рис. 27, в) може спостерігатися незахідне або не

сонце, що сходить, коли δ ≥90–φ, тобто. можливий полярний день чи ніч. В решту часу Сонце сходить і заходить.

Полярним днем ​​називається проміжок часу, протягом якого

Сонце в добовому русі не заходить і рухається над обрієм (паралелі bb1, Na на рис. 27, в); він продовжується, поки δ ≥90–φ, і однойменно.

Полярною вночі називається проміжок часу, протягом якого Сонце у добовому русі не сходить і рухається під горизонтом

(паралелі Sc, d1 d); ніч триває, поки ≥ 900 -φ і різноіменно.

На полюсах полярний день та ніч тривають майже півроку: на північному полюсі день – з 21 березня по 23 вересня, ніч – з 23 вересня по 21 березня, на південному – навпаки.

Примітка. Насправді полярний день починається на 2-3 дні раніше (закінчується - пізніше) внаслідок дії атмосферної рефракції, напівдіаметра Сонця та способу горизонту (у сумі ≈1°), тому більш точна умова;

де +1 ° вводиться для ночі; - 1 ° - для дня.

Приклад 16 . Дано φ=730 N. Визначити дати початку та кінця полярної ночі та її тривалість.

1. Умова початку та кінця ночі δ =90°–φ і різноіменно, звідки δ =170 S.2. Найближчим значенням буде =23,5° на 22/ХП; значення δ = 17 ° S. Сонце має дві дати, симетричні 22/ХП.

Різниця: 23,5 ° -17 ° = 6,5 ° = ∆δ - загальне збільшення δ.

3. Число доби перевищить 30 (оскільки 6,5°:0,17д -65д ), тому приймемо два добові значення: Δδ=0,1° і 0,3° і отримаємо: З0Д ·0,1°/д=30 , залишок 3,5°; 0,3°/д≈12Д

Отже, за 30Д +12Д =42Д до і після 22/ХП δ=17°S.

4. Полярна ніч розпочнеться 22/ХП-42Д =10/XI, закінчиться 22/ХП+42Д =2/II; тривалість її 84 дні.

За більш точною формулою (61) виходять значення: =18°S; кількість діб 38 та полярна ніч розпочнеться 14 листопада та закінчиться 29 січня; тривалість 76 діб.

Приклад 17 . Дано: φ=14°S. Визначити дати, коли Сонце проходить через зеніт.

1. δ =φ=14°S - буде дві дати.

2. Найближчі дати 23/IX та 21/III: δ =0; ∆δ=0,4°/д та 0,37д;

30 Д · 0,4 ° / д = 12 °; 2 °: 0,37 д = 7Д.

3. Число доби до найближчої дати: З0Д + 7Д = 37Д.

4. Дати проходження Сонця через зеніт: 23/IX+37Д = 30/Х; 21/Ш-37Д = 12/II.