Ocena brak

Oświetlenie Ziemi w ciągu roku

Autor /Czesiek Dodano /27.05.2011

Pozorny ruch Słońca po sferze niebieskiej w ciągu roku odbywa się po drodze zbliżonej do koła zwanej ekliptyką. Płaszczyzna ekliptyki wyznaczona jest przez płaszczyznę orbity ziemskiej i pokrywa się z nią. Ponieważ oś Ziemi nachylona jest do płaszczyzny orbity pod kątem 66° 33', to płaszczyzna ekliptyki musi być nachylona do płaszczyzny równika pod kątem 23° 27', co wynika z prostego wyliczenia 90° - 66° 33' = 23° 27'. Nachylenie w stosunku do siebie obu płaszczyzn powoduje, że w dwóch punktach płaszczyzny te przecinają się, a w dwóch innych są od siebie oddalone o kąt 23° 27'. Punkty przecięcia płaszczyzny ekliptyki z płaszczyzną równika to punkty równonocy wiosennej i jesiennej, natomiast punkty największych odchyleń obu płaszczyzn to przesilenia letnie i zimowe. Wymienione cztery punkty stanowią początek astronomicznych pór roku. W każdym z nich Ziemia oświetlona jest przez Słońce w charakterystyczny sposób.

Równonoc wiosenna - 21 III - pierwszy dzień astronomicznej wiosny na półkuli północnej i pierwszy dzień astronomicznej jesieni na półkuli południowej. Słońce tego dnia w swej pozornej wędrówce po sklepieniu niebieskim zakreśla koło w płaszczyźnie równika niebieskiego, którego odbiciem (umownym) na powierzchni globu jest równik ziemski. W dniu równonocy wiosennej Ziemia oświe­tlona jest przez Słońce w charakterystyczny sposób, a mianowicie:

- osią symetrii oświetlenia jest równik, stąd półkula północna jest tak samo oświetlona jak półkula południowa;

- w momencie górowania Sionce jest w zenicie nad równikiem, co oznacza, że na równiku w momencie górowania widoczne jest pod kątem 90°;

- wysokość Słońca nad horyzontem w momencie górowania zmniejsza się w miarę oddalania od równika o kąt szerokości geograficznej; - na biegunach, w momencie południa słonecznego. Słońce wi­doczne jest na linii horyzontu, co oznacza, że jego wysokość wynosi 0°;

- granica między dniem i nocą przechodzi przez bieguny;

- na całej Ziemi występuje zrównanie długości dnia z długością

nocy-trwaj ą po 12 godzin.

W dniu równonocy wiosennej w każdym punkcie na Ziemi można bardzo łatwo wyznaczyć wartość szerokości geograficznej, ponieważ tworzy ona z kątem, pod którym widoczne jest Słońce w momencie południa, kąt prosty. Tego dnia dla wszystkich punktów na Ziemi szerokość geograficzną obliczamy według wzoru: (p = 90° - h (wysokość Słońca nad horyzontem w momencie górowania). Natomiast wysokość Słońca w południe według wzoru h = 90° - (p. Należy przy tym pamiętać, że Słońce w ciągu całego roku góruje:

na półkuli północnej po południowej stronie nieba,

na półkuli południowej po północnej stronie nieba.

Dzień równonocy wiosennej kończy noc polarną na biegunie północ­nym, na którym od tego dnia rozpoczyna się dzień polarny, natomiast na biegunie południowym odwrotnie. Od dnia 21 marca rozpoczyna się rów­nież wzrost intensywności oświetlenia półkuli północnej oraz zmniejsza się oświetlenie półkuli południowej.

Przesilenie letnie - 22 VI - pierwszy dzień astronomicznego lata na półkuli północnej i astronomicznej zimy na półkuli południowej. Słońce w dniu 22 VI zakreśla w swej pozornej wędrówce koło równo­ległe do równika. Ponieważ na półkuli północnej widoczne jest na tle gwiazdozbioru Raka, stąd równoleżnik, nad którym świeci w zenicie, nazywamy zwrotnikiem Raka. Oświetlenie Ziemi w dniu przesilenia letniego cechują:

- brak symetryczności oświetlenia półkuli północnej i połu­dniowej (lepiej oświetlona jest półkula północna);

- w momencie górowania Słońce jest w zenicie nad zwrotni­kiem Raka;

- na północ i południe od Zwrotnika Raka wysokość górowania Słońca nad horyzontem maleje;

- na półkuli północnej wysokości Słońca nad horyzontem w momencie górowania są większe niż na półkuli południowej;

- na półkuli północnej dzień jest dłuższy niż noc i wydłuża się wraz ze wzrostem szerokości geograficznej;

- na półkuli południowej noc jest dłuższa od dnia, którego długość skraca się wraz ze wzrostem szerokości geograficznej;

  • długość dnia jest równa długości nocy tylko na równiku;

- na północ od równoleżnika 66° 33' N do bieguna północnego występuje dzień polarny, tj. dzień trwający dłużej niż 24 godzi­ny, co oznacza, że w ciągu całej doby Słońce znajduje się nad linią horyzontu; równoleżnik 66° 33' N to koło podbiegu­nowe północne;

- nad biegunem północnym Słońce w południe krąży nad linią horyzontu na wysokości 23° 27';

- na południe od równoleżnika 66° 33' S aż po biegun południo­wy występuje noc polarna, czyli noc trwająca dłużej niż 24 go­dziny - Słońce nie jest widoczne nad linią horyzontu; równo­leżnik 66° 33' S to koło podbiegunowe południowe;

- na biegunie południowym jest noc polarna;

- granica między dniem i nocą przebiega od koła podbieguno­wego północnego do koła podbiegunowego południowego. W dniu przesilenia letniego na półkuli północnej większe wysokości Słońca nad horyzontem w momencie południa słonecznego oraz dłuższy dzień powodują, że otrzymuje ona więcej energii słonecznej, jest zatem cie­plejsza - lato. Przeciwieństwem jest półkula południowa, gdzie Słońce świeci w południe na niższych wysokościach, a dzień jest krótszy od nocy - okres zimy.

Przesilenie letnie to dzień, w którym Słońce góruje w zenicie na szero­kości geograficznej najdalej wysuniętej na północ, w stosunku do równika, w ciągu roku.

Obliczanie szerokości geograficznej, na podstawie pomiaru wysokości Słońca w południe oraz wysokości Słońca dla znanej szerokości geograficznej, jest trudniejsze niż w dniu równonocy. Wysokość Słońca w momencie górowania obliczamy z zastosowaniem wzoru h = (90° - (p) ±23° 27', przy czym:

dla wszystkich punktów położonych na północ od zwrotnika Raka dodamy wartość 23° 27', ponieważ o tyle stopni na północ od równika przesunęło się miejsce, gdzie Słońce w południe świeci w zenicie. Zatem o tyle stopni zwiększa się wysokość Słońca w południe we wszystkich punktach Ziemi położonych na północ od miejsca zenitu Słońca.

dla wszystkich punktów położonych na południe od równika odej­mujemy wartość 23° 27', ponieważ o tyle stopni zmniejszyło się oświetlenie południowej części Ziemi w wyniku przesunięcia osi symetrii oświetlenia z równika w kierunku północy. Analogicznie li­czymy szerokość geograficzną poszczególnych miejsc, posługując się wzorem (p = (90° - h) ± 23° 27'.

Równonoc jesienna - 23 IX - pierwszy dzień astronomicznej jesieni na półkuli północnej i pierwszy dzień astronomicznej wiosny na półkuli południowej. Położenie Ziemi w jej ruchu dookoła Słońca jest identyczne jak w dniu równonocy wiosennej. Identyczne jest również jej oświetlenie. Dlatego sposób wyznaczania szerokości geograficznej na podstawie pomiaru wysokości Słońca jest rów­nież taki sam jak 21 marca. Inna natomiast jest sytuacja na biegu­nach - na biegunie północnym rozpoczyna się noc polarna, na południowym dzień polarny. Od dnia równonocy jesiennej do przesilenia zimowego systematycznie zwiększa się oświetlenie półkuli południowej i zmniejsza półkuli północnej.

Przesilenie zimowe - 22 XII - pierwszy dzień zimy na półkuli północnej i pierwszy dzień lata na półkuli południowej. W dniu przesilenia zimowego Słońce widoczne jest na tle gwiazdozbioru Koziorożca i świeci w zenicie na zwrotniku Koziorożca. Tak jak w dniu przesilenia letniego półkule północna i południowa nie są oświetlone tak samo. W dniu przesilenia zimowego półkula południowa jest oświetlona tak jak półkula północna w czasie przesilenia letniego. Natomiast półkula północna przyjmuje wszystkie cechy oświetlenia półkuli południowej z dnia 22 czerwca. Podobne „odwrócenie" wzorów ((p = 90° - h ± 23° 27'; h = 90° - (p ± 23° 27') stosujemy przy obliczaniu szerokości geograficznej punktu na podstawie pomiaru wysokości Słońca nad horyzontem w momencie górowania i obliczaniu wysokości Słońca dla miejsc o znanej szerokości geograficznej, tzn.

- dla wszystkich punktów położonych na północ od równika odejmujemy wartość 23° 27',

- dla wszystkich punktów położonych na południe od zwrotnika

Koziorożca dodajemy wartość 23° 27'.

Zróżnicowana w ciągu roku wysokość Słońca nad horyzontem w mo­mencie górowania na różnych szerokościach geograficznych, wynikająca ze stałego położenia osi ziemskiej, jest podstawą wydzielenia stref oświetlenia Ziemi.

Podobne prace

Do góry