Наша планета, являющаяся частью солнечной системы, вращается вокруг Солнца. Именно Солнце является центром этой системы, а остальные небесные тела обращаются вокруг него. Переменное освещение Земли с разных углов приводит к смене времен года, а вращение вокруг своей оси создает периоды дня и ночи, в которых чередуются свет и тьма. Мы привыкли видеть, как Солнце восходит на востоке и заходит на западе. Однако это не всегда верно. Всего лишь два дня в году — 21 марта и 23 сентября — лучи Солнца одинаково освещают поверхность Земли от Крайнего Севера до Южного полюса. В остальное время светило движется с севера на юг. Давайте разберемся, где на самом деле Солнце восходит и где оно садится, и почему лучи Солнца перестали попадать прямо в комнату, как это было раньше, а немного сдвинулись в сторону.
Восход — это момент, когда верхний край солнечного диска появляется над горизонтом. Можно назвать это рождением нового дня или утренним рассветом. Однако точное время начала восхода зависит от наличия атмосферы и атмосферной рефракции — преломления лучей в слоях атмосферы. Из-за этого земные наблюдатели видят восход раньше его реального момента, и разные территории получают солнечный день различной продолжительности. Например, в экваториальных широтах разница может составлять до 10 минут, а в умеренных широтах — до полутора часов.
Закат — это момент, когда солнечный диск спускается за западный горизонт. По мере приближения к закату, цвета небосвода становятся насыщеннее: сначала солнце становится желтым, затем оранжевым, постепенно переходя в красные тона. Вместе с изменением цветов солнечного диска меняется и цвет окружающего неба, создавая красивый оттенок от золотистого до кроваво-красного на синем или зеленоватом фоне.
Замечая закат, стоит обратить внимание на его противоположную сторону. В этом направлении возникает полоса голубовато-пепельного цвета — тень Земли, а над ней можно увидеть яркий сегмент, называемый Пояс Венеры. Если небо не закрыто облаками, это явление можно наблюдать в любой точке планеты.
По мере того как Солнце опускается ниже горизонта, его цвета становятся еще насыщеннее. Когда светило окончательно скрывается, появляются Лучи Будды — интенсивные полосы красного цвета, которые постепенно исчезают с каждой минутой. В это время также исчезает Пояс Венеры, и на его место поднимается Луна, наступает ночь.
Как распознать закат и восход
Восход и закат солнца указывают на вращение Земли вокруг своей оси. Изначально может показаться, что восход и закат абсолютно одинаковы. Но те, кто встает рано, имеют возможность сравнить: восходящие лучи солнца более яркие, окружающие цвета приобретают более нежные оттенки. В то же время, закат характеризуется окрашиванием светила и окружающего небосвода в теплые красные тона. Вечернее окрашивание обусловлено видимостью частиц пыли, которые поднимаются в воздух при пониженной влажности вечером и под воздействием сильных воздушных потоков.
Виды полушарий и их различия
Земля, наша зеленая планета, условно разделена на четыре полушария: Северное, Южное, Западное и Восточное. Северное и Южное полушария разделяет экватор, а Западное и Восточное определяются по меридианам Гринвича и 180⁰. Северное и Южное полушария влияют на смену времен года. Эта смена происходит благодаря вращению Земли вокруг Солнца и неравномерному освещению. Когда в Северном полушарии наступает зима, в Южном продолжается лето, и наоборот, когда на Южном полушарии заемлет снег, на Северном царит жара.
Виды полушарий:
В Северном полушарии, восход и закат солнца наблюдаются в следующих направлениях:
Весна: Северо-восток
Лето: Северо-восток
Осень: Юго-восток
Зима: Юго-восток
Чтобы точно определить восход на востоке и закат на западе, необходимо дождаться весеннего или осеннего равноденствия, которые приходят 20 марта и 23 сентября соответственно.
Есть еще два особенных дня в году, которые стоит запомнить — дни солнцестояния. В эти дни солнце находится или на самом высоком, или на самом низком пункте своей траектории. Они приходятся на 21-22 декабря (зимнее солнцестояние) и 20-21 июня (летнее солнцестояние).
Ориентирование — полезный навык не только для туристов, но и для каждого, кто интересуется базовой навигацией. Вот как определить нужное направление, находясь в Северном или Южном полушарии:
Лицом повернуться к Солнцу, спиной — к своей тени.
В Северном полушарии:
Спереди — Север,
За спиной — Юг,
Слева — Запад,
Справа — Восток.
Интересный факт! В Северном полушарии небесный шар движется по часовой стрелке на запад через юг, в то время как в Южном полушарии движение идет по часовой стрелке по нордической части небосвода от востока к западу. Путешественник, заблудившийся в Австралии, может перепутать запад и восток.
С какой стороны восходит Солнце
30% населения Земли верит, что Земля стоит на месте, а Солнце перемещается по небу. Это связано с относительностью движения. Если человек выбирает одну систему измерения, то движение объекта или его отсутствие, а также направление этого движения, оцениваются субъективно.
Движение Солнца
Земля движется по своей орбите вокруг Солнца и вращается вокруг своей оси. Она совершает полный оборот за 24 часа (сутки), обороты осуществляются против часовой стрелки. Поэтому утверждение, что солнце всегда восходит на востоке и заходит на западе в одних и тех же местах, неверно. Точки восхода и захода солнца постоянно меняются. В то время как меняются времена года, меняется и ориентация на восход солнца. После весеннего солнцестояния точки восхода и захода начинают смещаться на север. Этот процесс продолжается до дня осеннего равноденствия. Чем севернее находится наблюдатель, тем больше смещается точка восхода солнца к западу.
Куда «уходит» Солнце
Если мы представим нашу планету абсолютно плоской и неподвижной, источник света всегда будет находиться в точке зенита, и не будет ни рассветов, ни закатов. Однако, благодаря тому, что Солнце восходит на востоке и заходит на западе, жизнь на Земле приобретает свою цикличность.
Каждое утро с восточной стороны появляется солнечный диск, проходя заданную траекторию. Та часть горизонта, где Солнце заходит, традиционно называется западом. Фактически, Солнце не «уходит» никуда, оно остается на своем месте, в то время как Земля вращается вокруг своей оси, что приводит к смене дня и ночи. В астрономии моментом заката считается время, когда верхняя часть солнечного диска полностью скрывается за горизонтом.
Как движется Солнце
Взглянув на Солнце (с использованием специального фильтра, конечно), может показаться, что оно находится в неподвижности. Однако, стоит отметить какой-либо предмет для ориентира, и через некоторое время мы заметим движение тени, изменение ее длины, а также то, что Солнце переместилось вправо или западнее относительно этого предмета.
Ось вращения Земли наклонена на 23⁰ по отношению к плоскости ее орбиты и не параллельна оси вращения вокруг Солнца. Этот угол наклона играет важную роль в смене времен года. Когда Земля переходит из южного в северное полушарие, она поднимается на 23⁰, и наоборот, при перемещении в обратном направлении, она опускается на ту же величину. Если бы не было этого угла наклона, мы не знали бы о чередовании времен года.
Уже после весеннего равноденствия, когда восход и закат происходят точно на востоке и западе, мы наблюдаем, что лучи Солнца смещаются в сторону северо-востока. Летом, к примеру, 21 июля смещение на линии горизонта достигает своего максимума. После этого дня мы замечаем, что восход происходит южнее и с каждым днем смещается все больше. 22 сентября Солнце взойдет и застает точно на востоке и западе.
Движение Солнца
Освещенность нашей планеты в разные времена года напрямую зависит от расстояния между Землей и Солнцем и от того, какая сторона Земли в данный момент обращена к Солнцу. Движение Солнца в течение дня можно описать следующим образом:
Около 6 утра главный источник тепла появляется на востоке, а к 6 вечера перемещается на запад. Около 12 часов дня Солнце достигает своего зенита, что соответствует географическому югу. Однако для точной ориентации необходимо принять во внимание разницу между реальным временем и астрономическим временем.
Знание направления освещения по Солнцу, примерного времени и местоположения на карте является важным для многих целей. Для этого нам нужно знать, где Солнце восходит и заходит, как оно движется в течение дня и года.
Один из самых простых и популярных способов ориентации по Солнцу — использование следующего метода:
1. Находим прямую палку примерно в один метр длиной и втыкаем ее в землю так, чтобы тень от нее была хорошо видна.
2. Устанавливаем отметку в точке конца тени.
3. Через 15 минут, во время которых тень переместится, ставим вторую отметку.
4. Соединяем эти две точки прямой линией и продлеваем ее на 30 сантиметров.
5. Стоим на первой отметке левой ногой, а на второй — правой.
В северном полушарии получаем направление на север.
Этот популярный метод ориентирования по Солнцу и часам имеет свои особенности, и неправильное его применение может привести к ошибкам и возникновению чрезвычайных ситуаций. Важно отметить, что этот способ применим только в северном полушарии, выше зоны тропиков. В высоких широтах Солнце не скрывается за горизонтом в течение нескольких недель, и во время полярной ночи оно вообще не видно из-за горизонта.
Местонахождение Солнца в полдень
Обычно мы думаем, что в полдень Солнце находится на юге, и это помогает нам в ориентации. Однако это лишь приблизительное определение местоположения.
Фактически существуют факторы, которые влияют на местоположение Солнца в полдень, подтверждающие, что оно не всегда находится на юге:
1. Долгота местности. Астрономический полдень может не совпадать с официальным полднем в конкретном месте. Принято считать, что в 12 часов дня Солнце находится над экватором, но у нас есть здесь одна ошибка — мы не учитываем, что Солнце еще не достигло своего наивысшего положения в своей траектории. Когда мы наблюдаем его с земли, мы всегда видим его восход на востоке, независимо от того, находится ли мы на северном или южном полушарии. Двое людей, находящихся на разных долготах, увидят Солнце в зените в разное время: первым будет видно солнечное светило тот, кто находится дальше на востоке, а затем тот, кто находится западнее.
2. Переход на летнее или зимнее время. Если не учесть этот фактор, то путешественнику, находящемуся в средних широтах, грозит отклонение в районе 30 градусов, а в тропических странах — еще больше. Это серьезное препятствие, так как даже отклонение на 1 градус может привести путника в сторону от желаемого маршрута. На каждый пройденный километр это отклонение составляет 20 метров.
3. Движение Земли вокруг Солнца. Траектория Земли вокруг Солнца является эллиптической, а не круговой. Таким образом, расстояние между Землей и Солнцем меняется. Когда Земля находится ближе к Солнцу, сутки становятся длиннее, а когда дальше — короче. Солнечные сутки (период от одного полудня до другого) имеют различную продолжительность. Кроме того, Земля наклонена относительно своей оси вращения. В интересах северного полушария, отмечающего каждый день местоположение Солнца в 12:00 часов, нет прямой линии. Отметки выстраиваются в форме вытянутой цифры 8, показывая то северную, то южную сторону. Если не учитывать эти отклонения, в средних широтах можно получить погрешность в направлении 4 градусов, а в тропиках — 10 и более.
4. Географическая широта также влияет на местонахождение солнечного диска. В средних широтах южного полушария Солнце располагается на юге в период солнцестояния, а летом находится над головой. В верхних границах тропиков северного полушария Солнце также находится на юге, а летом оно находится строго над головой. В нижних границах тропиков южного полушария Солнце находится на севере, а зимой — строго над головой. На экваторе Солнце находится на юге с осеннего равноденствия до весеннего равноденствия и на севере с весеннего равноденствия до осеннего равноденствия.
В итоге, там, где тропические зоны переходят в умеренные широты, зенит Солнца (когда нет тени) наблюдается один раз в год. Ближе к экватору это явление происходит 2 раза в год.
Несколько десятилетий назад ученые вычисляли время восхода и заката Солнца методами, требующими продолжительных наблюдений и работы с данными. Современные технологии позволяют сделать эти подсчеты намного проще. Специальные приложения по геолокации и датам вместе с географическими координатами позволяют точно определить, когда Солнце появится над горизонтом, достигнет зенита и заходит за горизонт. Существуют также таблицы, показывающие смещение Солнца на различных широтах в течение года. Азимуты отсчитываются от верхней точки севера.
Эти таблицы опровергают ошибочное представление о восходе и закате.
Из космоса вид солнечного диска выглядит совершенно по-другому. Былие астронавты описывают его следующим образом: все планеты вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, двигаясь с запада на восток. Уран вращается «лежа», вероятно, из-за смещения его центра тяжести, а Венера вращается в противоположном направлении, возможно, из-за столкновения с метеоритом тысячелетия назад.
Космонавты на борту Международной космической станции могут часто видеть восход солнечного диска, так как станция обращается вокруг Земли каждые полтора часа и встречает Солнце 16 раз в сутки.
Как интересно! Впрочем, в космосе восход длится всего несколько секунд. Фотографии, сделанные астронавтами NASA, показывают красивую картину восхода: перед появлением Солнца водная гладь окрашивается в золотистый оттенок, и облака выглядят необычно.
Северный полюс и другие части света
У полярников была сделана интересная находка: находясь на Северном полюсе и наблюдая за заходом солнца, они обратили внимание, что небесное тело движется с востока на запад, в то время как его движение на самом деле происходит с запада на восток. Отметим, что только на Северном полюсе бывает такое явление, когда день и ночь продолжаются полгода. В осеннее равноденствие Солнце полностью описывает круг по горизонту. Ежедневно оно, двигаясь по спирали, поднимается все выше (но не выше 23–27 градусов), пока не достигает пика летнего солнцестояния. Затем процесс повторяется в обратном порядке, пока не наступает осеннее равноденствие. В этот момент светило проходит по всему горизонту и затем с каждым днем витки солнца становятся все более глубокими под горизонтом. Заря может длиться от недели до месяца и наблюдается на всем протяжении горизонта. Белые ночи постепенно становятся все темнее, что является серединой полярной ночи. Но Солнце никогда не опускается ниже 23–27 градусов под горизонтом, поэтому светло и видна утренняя звезда.
Солнце на Северном полюсе
Сравнивая две географические точки, которые находятся на одинаковом расстоянии от экватора, но в разных полушариях, можно заметить, что на Северном полюсе в полдень Солнце находится южнее, в то время как на Южном полюсе его диск движется севернее. На экваторе в полдень Солнце можно увидеть то на севере, то на юге, в то время как два дня в году оно проходит точно над головой.
Сумерки
Вечернее и утреннее периоды, пока главная звезда еще не зашла или только начала восходить, называются сумерками. Это загадочное время, о котором поют поэты и о котором снимают фильмы, длится примерно два часа. Именно в это время восходящие и заходящие лучи светила отбрасывают последние краски на землю, отражаясь в верхних слоях атмосферы. Стоит отметить, что продолжительность сумерек может варьироваться в зависимости от календаря и места наблюдения:
— в экваториальной зоне сумерки длительны примерно 30 минут;
— в умеренных широтах они могут продолжаться около двух часов;
— в субполярных областях сумерки могут длиться несколько суток.
Обратите внимание! Сумерки можно разделить на три периода. Когда солнечный круг опустится за горизонт на 6 градусов, начинаются гражданские сумерки. Когда диск опустится еще на 6–12 градусов, наступают морские сумерки, а при спуске еще на 12–18 градусов начинаются астрономические сумерки. Этот третий период является самым темным и предшествует полному наступлению ночи.
Зачем наблюдать за движением Солнца
Уже давно было замечено, что движение небесных светил всегда соотносится с событиями на Земле. Эти наблюдения повлияли на создание первых календарей, включая солнечные и лунные. Современные наблюдения основаны на научных исследованиях развития нашей планеты:
— биологические ритмы живых организмов связаны с Солнцем;
— зная о вспышках на Солнце, можно предугадать магнитные бури, чтобы людям, чувствительным к метеоусловиям, было комфортно;
— движение Солнца является отличным ориентиром на местности;
— астрономические расчеты базируются на основных показателях солнечной активности.
Солнце оказывает влияние на погоду, поэтому для планирования различных мероприятий рассчитывают траекторию и возможность осадков. Наблюдения первобытных людей были направлены на выживание: во время успеть вернуться в лагерь, построить убежище, найти дорогу в случае заблуждения. Хотя они не знали астрономических терминов, их наблюдения по Солнцу позволили определить стороны света, подсчитать дни и время, разработав песочные, солнечные и каменные часы и приблизив человечество к цивилизации.
