Høyden på solen over horisonten: endring og måling. Soloppgang i desember

Hvordan endres solens høyde over horisonten gjennom året? For å finne ut, husk resultatene av dine observasjoner av lengden på skyggen som kastes av en gnomon (en 1 m lang stang) ved middagstid. I september var skyggen like lang, i oktober ble den lengre, i november var den enda lengre, og den 20. desember var den lengst. Fra slutten av desember avtar skyggen igjen. Endringen i lengden på gno-monens skygge viser at hele året er solen ved middagstid kl. forskjellige høyder over horisonten (fig. 88). Jo høyere solen er over horisonten, desto kortere er skyggen. Jo lavere solen er over horisonten, desto lengre er skyggen. Solen står høyest opp på den nordlige halvkule 22. juni (på dagen for sommersolverv), og dens laveste posisjon er 22. desember (på dagen for vintersolverv).

Hvorfor er overflateoppvarming avhengig av solens høyde? Fra fig. 89 er det klart at samme mengde lys og varme som kommer fra Solen, med sin høy posisjon faller på et mindre område, og når det er lavt - på et større. Hvilket område vil varmes opp mer? Selvfølgelig mindre, siden strålene er konsentrert der.

Følgelig, jo høyere solen er over horisonten, jo mer rettlinjet faller dens stråler, jo mer varmes den opp jordens overflate, og fra den kommer luften. Så kommer sommeren (fig. 90). Jo lavere solen er over horisonten, desto mindre er innfallsvinkelen til strålene, og desto mindre varmes overflaten opp. Vinteren kommer.

Jo større innfallsvinkelen til solstrålene er på jordoverflaten, jo mer blir den opplyst og oppvarmet.

Hvordan jordoverflaten varmes opp. På overflaten av den sfæriske jorden solstråler, fall i forskjellige vinkler. Den største innfallsvinkelen for stråler er ved ekvator. Mot stolpene avtar den (fig. 91).

I den største vinkelen, nesten vertikalt, faller solstrålene ved ekvator. Jordoverflaten der mottar mest varme fra solen, og det er derfor den er varm nær ekvator hele året og det er ingen årstider.

Jo lenger du kommer nordover eller sørover fra ekvator, jo mindre er innfallsvinkelen til solstrålene. Som et resultat varmes overflaten og luften opp mindre. Det blir kjøligere enn ved ekvator. Årstidene vises: vinter, vår, sommer, høst.

Om vinteren når ikke solstrålene polene og subpolare områdene i det hele tatt. Solen vises ikke over horisonten på flere måneder, og dagen kommer ikke. Dette fenomenet kalles polarnatt . Overflaten og luften er sterkt avkjølt, så vintrene der er veldig harde. Samme sommer går ikke solen ned utenfor horisonten på flere måneder og skinner døgnet rundt (natten faller ikke) - dette polardagen . Det ser ut til at hvis sommeren varer så lenge, bør overflaten også varmes opp. Men solen er lavt over horisonten, dens stråler glir bare over jordens overflate og varmer den nesten ikke opp. Derfor er somrene nær polene kalde.

Belysning og oppvarming av overflaten avhenger av plasseringen på jorden: jo nærmere ekvator, jo større innfallsvinkel for solstrålene, jo mer varmes overflaten opp. Når vi beveger oss bort fra ekvator til polene, reduseres innfallsvinkelen til strålene, og følgelig varmes overflaten mindre opp og blir kaldere.Materiale fra siden

Om våren begynner plantene å vokse raskt

Betydningen av lys og varme for levende natur. Sollys og varme er nødvendig for alle levende ting. Om våren og sommeren, når det er mye lys og varme, blomstrer plantene. Med høstens ankomst, når solen faller over horisonten og tilførselen av lys og varme avtar, kaster plantene bladene. Med begynnelsen av vinteren, når daglengden er kort, er naturen i ro, noen dyr (bjørner, grevlinger) går til og med i dvale. Når våren kommer og solen står høyere, begynner plantene å vokse aktivt igjen og få liv. fauna. Og alt dette takket være solen.

Prydplanter som monstera, ficus, asparges vokser jevnt i alle retninger hvis de vendes gradvis mot lyset. Men blomstrende planter ikke tåler en slik endring godt. Azalea, camellia, geranium, fuchsia og begonia kaster nesten umiddelbart knopper og til og med blader. Derfor er det bedre å ikke omorganisere "sensitive" planter under blomstringen.

Fant du ikke det du lette etter? Bruk søket

På denne siden er det stoff om følgende emner:

kort distribusjon av lys og varme på kloden

Livet på planeten vår avhenger av mengden sollys og varme. Det er skummelt å forestille seg selv for et øyeblikk hva som ville ha skjedd hvis det ikke hadde vært en slik stjerne på himmelen som solen. Hvert gresstrå, hvert blad, hver blomst trenger varme og lys, som mennesker i luften.

Innfallsvinkelen til solens stråler er lik høyden til solen over horisonten

Mengden sollys og varme som når jordoverflaten er direkte proporsjonal med innfallsvinkelen til strålene. Solens stråler kan treffe jorden i en vinkel på 0 til 90 grader. Innvirkningsvinkelen til strålene på jorden er annerledes, fordi planeten vår er sfærisk. Jo større den er, jo lettere og varmere er den.

Således, hvis strålen kommer i en vinkel på 0 grader, glir den bare langs jordoverflaten uten å varme den opp. Denne innfallsvinkelen forekommer i den nordlige og Sydpolene, utenfor polarsirkelen. I rette vinkler faller solstrålene på ekvator og på overflaten mellom sør og

Hvis vinkelen på solstrålene som treffer bakken er rett, indikerer dette det

Dermed er strålene på jordoverflaten og solens høyde over horisonten like. De er avhengige av geografisk breddegrad. Jo nærmere null breddegrad, jo nærmere innfallsvinkelen til strålene er 90 grader, jo høyere er solen over horisonten, jo varmere og lysere er den.

Hvordan solen endrer høyde over horisonten

Høyden på solen over horisonten er ikke konstant. Tvert imot, det er alltid i endring. Årsaken til dette ligger i den kontinuerlige bevegelsen til planeten Jorden rundt stjernen Solen, samt rotasjonen av planeten Jorden rundt sin egen akse. Som et resultat følger dag natt, og årstider følger hverandre.

Territoriet mellom tropene mottar mest varme og lys her er dag og natt nesten like i varighet, og solen er på topp 2 ganger i året.

Overflaten over polarsirkelen får alle mindre varme og lys, det er slike konsepter som natt, som varer i omtrent seks måneder.

Dager med høst- og vårjevndøgn

Det er 4 hovedastrologiske datoer, som bestemmes av solens høyde over horisonten. 23. september og 21. mars er dagene for høst- og vårjevndøgn. Dette betyr at solhøyden over horisonten i september og mars på disse dagene er 90 grader.

Sørlige og er like opplyst av solen, og lengden på natten er lik lengden på dagen. Når astrologisk høst begynner på den nordlige halvkule, så på den sørlige halvkule, tvert imot, er det vår. Det samme kan sies om vinter og sommer. Hvis det er vinter på den sørlige halvkule, så er det sommer på den nordlige halvkule.

Dager med sommer- og vintersolverv

22. juni og 22. desember er sommerdager og 22. desember har den korteste dagen og den lengste natten på den nordlige halvkule, og vintersolen er på sin laveste høyde over horisonten for hele året.

Over breddegrad 66,5 grader er solen under horisonten og stiger ikke. Dette fenomenet, når vintersolen ikke stiger til horisonten, kalles polarnatt. De fleste kort natt skjer på en breddegrad på 67 grader og varer bare 2 dager, og den lengste skjer ved polene og varer i 6 måneder!

Desember er den måneden hele året når nettene er lengst på den nordlige halvkule. Folk i Sentral-Russland våkner til jobb i mørket og kommer også tilbake i mørket. mørke tid dager. Dette er en vanskelig måned for mange, da mangel på sollys påvirker folks fysiske og psykiske velvære. Av denne grunn kan depresjon til og med utvikle seg.

I Moskva i 2016 vil soloppgang 1. desember være klokken 08.33. I dette tilfellet vil lengden på dagen være 7 timer 29 minutter. Det blir veldig tidlig, klokken 16.03. Natten blir 16 timer 31 minutter. Dermed viser det seg at lengden på natten er 2 ganger større enn lengden på dagen!

I år er vintersolverv 21. desember. Den korteste dagen vil vare nøyaktig 7 timer. Da vil samme situasjon vare i 2 dager. Og fra og med 24. desember begynner dagen å gå med overskudd, sakte men sikkert.

I gjennomsnitt vil det legges til ett minutt dagslys per dag. På slutten av måneden vil soloppgangen i desember være nøyaktig klokken 9, som er 27 minutter senere enn 1. desember

22. juni er det sommersolverv. Alt skjer akkurat det motsatte. For hele året er denne datoen den lengste dagen i varighet og den korteste natten. Dette gjelder den nordlige halvkule.

I Yuzhny er det omvendt. Interessante naturfenomener er knyttet til denne dagen. En polardag begynner over polarsirkelen solen går ikke ned under horisonten på Nordpolen på 6 måneder. Mystiske hvite netter begynner i St. Petersburg i juni. De varer fra omtrent midten av juni i to til tre uker.

Alle disse 4 astrologiske datoene kan endres med 1-2 dager, siden solåret ikke alltid sammenfaller med kalenderåret. Forskyvninger skjer også i skuddår.

Solens høyde over horisonten og klimatiske forhold

Solen er en av de viktigste klimadannende faktorene. Avhengig av hvordan solens høyde over horisonten endret seg over et bestemt område av jordens overflate, endres klimatiske forhold og årstider.

For eksempel, i det fjerne nord, faller solstrålene i en veldig liten vinkel og glir bare langs jordoverflaten, uten å varme den opp i det hele tatt. På grunn av denne faktoren er klimaet her ekstremt hardt, det er permafrost, kalde vintre med iskald vind og snø.

Jo høyere solens høyde over horisonten, jo varmere er klimaet. For eksempel ved ekvator er det uvanlig varmt og tropisk. Sesongsvingninger merkes praktisk talt ikke i ekvatorregionen i disse områdene er det evig sommer.

Måler høyden på solen over horisonten

Som de sier, alt genialt er enkelt. Så det er her. Enheten for å måle høyden på solen over horisonten er ganske enkelt enkel. Det er en horisontal flate med en stang i midten 1 meter lang. På en solrik dag ved middagstid, kaster stolpen sin korteste skygge. Ved hjelp av denne korteste skyggen utføres beregninger og målinger. Du må måle vinkelen mellom enden av skyggen og segmentet som forbinder enden av stangen til enden av skyggen. Denne vinkelverdien vil være vinkelen til solen over horisonten. Denne enheten kalles en gnomon.

Gnomon er et eldgammelt astrologisk verktøy. Det finnes andre instrumenter for å måle solens høyde over horisonten, for eksempel sekstanten, kvadranten og astrolabium.

Naturen gir meg et klart svar på dette spørsmålet to ganger i året: sommer og vinter. Slik er ting inne temperert klima, subtropene og i den subarktiske sonen, og alle andre breddegrader lever enten under konstante sommerforhold eller er vant til permafrost. For å forstå denne urettferdigheten er det nødvendig å se på jordens oppførsel fra verdensrommet.

Årsaker til ujevn fordeling av solenergi over jordens overflate

For det første er årsaken skjult i form av kloden. Hvis planeten vår virkelig var flat, slik de første "luminarene" av geografi ønsket, ville hvert kontinent bli opplyst som ekvator, og sommeren ville aldri forlate jorden.

Jordens faktiske form ligner en ellipsoide, som allerede utelukker den jevne fordelingen av lys over overflaten: lysstråler treffer ekvator i rette vinkler, noe som sikrer maksimal oppvarming, men ikke utenfor polarsirkelen de fleste solenergi treffer jorden og reflekteres umiddelbart i en stump vinkel ut i verdensrommet.

Balanse er en indikator på reflektiviteten til jordoverflaten. Så, ekvatorial og tropisk jord absorberer stort antall solenergi og vellykket oppvarming. På nordlige breddegrader er balanseindikatoren veldig høy: Solens stråler kan ikke varme bakken, som er dekket av snøhetter som reflekterer lyset.

Hvorfor er det sommer og vinter på tempererte breddegrader?

Det er helt normalt for oss å dele årstidene inn i vinter og sommer, men hvis vi styres av det jeg sa ovenfor, så lever den tempererte sonen under forhold med konstant vår. Dette ville vært tilfelle hvis det ikke var for enda en overraskelse i egenskapene til jorden.

Jorden gjør følgende bevegelser:

dreier rundt solen;
roterer rundt sin akse;
endrer helningsvinkelen gjennom året.

Takket være sistnevnte kan vi observere årstidene i landet vårt. For å forstå hvordan dette fungerer, se for deg jorden som en potet som du bestemmer deg for å steke hel i en stekepanne. For å gi en mer eller mindre jevn rødme, må du hele tiden rulle den ut og trykke på kantene.

Den viktigste kilden som jordoverflaten og atmosfæren mottar fra termisk energi, er solen. Den sender en kolossal mengde strålende energi inn i det kosmiske rommet: termisk, lys, ultrafiolett. Sendes ut av solen elektromagnetiske bølger forplante seg med en hastighet på 300 000 km/s.

Oppvarmingen av jordoverflaten avhenger av innfallsvinkelen til solstrålene. Alle solstrålene kommer til jordoverflaten parallelt med hverandre, men siden jorden er sfærisk, faller solstrålene på forskjellige deler av overflaten i forskjellige vinkler. Når solen er i senit, faller strålene vertikalt og jorden varmes opp mer.

Hele settet med strålingsenergi sendt av solen kalles solstråling, det er vanligvis uttrykt i kalorier per enhet overflateareal per år.

Solinnstråling avgjør temperaturregime lufttroposfæren på jorden.

Det bør bemerkes at total mengde solstråling er mer enn to milliarder ganger mengden energi som mottas av jorden.

Stråling som når jordoverflaten består av direkte og diffuse.

Stråling som kommer til jorden direkte fra solen i form av direkte sollys under en skyfri himmel kalles direkte. Den bærer den største mengden varme og lys. Hvis planeten vår ikke hadde noen atmosfære, ville jordoverflaten bare motta direkte stråling.

Men når den passerer gjennom atmosfæren, blir omtrent en fjerdedel av solstrålingen spredt av gassmolekyler og urenheter og avviker fra den direkte banen. Noen av dem når jordens overflate og danner seg spredt solstråling. Takk til spredt stråling lys trenger også inn på steder hvor direkte sollys (direkte stråling) ikke trenger inn. Denne strålingen skaper dagslys og gir farge til himmelen.

Total solinnstråling

Alle solstrålene som når jorden er total solstråling, dvs. totalen av direkte og diffus stråling (fig. 1).

Ris. 1. Total solinnstråling for året

Fordeling av solstråling over jordoverflaten

Solstråling er ujevnt fordelt over jorden. Det kommer an på:

1. på lufttetthet og fuktighet - jo høyere de er, jo mindre stråling mottar jordoverflaten;

2. avhengig av områdets geografiske breddegrad - strålingsmengden øker fra polene til ekvator. Mengden direkte solstråling avhenger av lengden på banen som solstrålene beveger seg gjennom atmosfæren. Når solen er i senit (strålenes innfallsvinkel er 90°), treffer strålene jorden gjennom den korteste banen og frigjør intensivt energien til et lite område. På jorden skjer dette i båndet mellom 23° N. w. og 23°S. sh., dvs. mellom tropene. Når du beveger deg bort fra denne sonen mot sør eller nord, øker banelengden til solstrålene, det vil si at vinkelen for deres innfall på jordoverflaten avtar. Strålene begynner å falle på jorden i en mindre vinkel, som om de glir, og nærmer seg tangentlinjen i polområdet. Som et resultat blir den samme energistrømmen fordelt på tvers stort område, derfor øker mengden reflektert energi. Således, i området av ekvator, hvor solstrålene faller på jordoverflaten i en vinkel på 90°, er mengden direkte solstråling mottatt av jordoverflaten høyere, og når vi beveger oss mot polene, er denne mengden kraftig. avtar. I tillegg avhenger lengden på dagen av områdets breddegrad. forskjellige tiderår, som også bestemmer mengden solstråling som kommer inn på jordoverflaten;

3. fra jordens årlige og daglige bevegelse - i mellom- og høye breddegrader varierer innstrømningen av solstråling sterkt i henhold til årstidene, som er forbundet med endringer i solens midthøyde og lengden på dagen;

4. på jordens overflate - jo lysere overflaten er, jo mer sollys reflekterer den. En overflates evne til å reflektere stråling kalles albedo(fra latin hvithet). Snø reflekterer stråling spesielt sterkt (90 %), sand svakere (35 %) og svart jord enda svakere (4 %).

Jordens overflate absorberer solstråling (absorbert stråling), varmes opp og stråler varme ut i atmosfæren (reflektert stråling). De nedre lagene av atmosfæren blokkerer i stor grad terrestrisk stråling. Strålingen som absorberes av jordoverflaten brukes på å varme opp jord, luft og vann.

Den delen av den totale strålingen som blir igjen etter refleksjon og termisk stråling av jordoverflaten kalles strålingsbalanse. Strålingsbalansen på jordoverflaten varierer i løpet av dagen og etter årstidene, men i gjennomsnitt for året har den en positiv verdi overalt, med unntak av isørkenene på Grønland og Antarktis. Strålingsbalansen når sine maksimale verdier ved lave breddegrader (mellom 20° N og 20° S) - over 42*10 2 J/m 2, ved en breddegrad på ca. 60° i begge halvkuler synker den til 8*10 2 - 13*10 2 J/m 2.

Solens stråler gir opptil 20 % av energien sin til atmosfæren, som er fordelt over hele luftens tykkelse, og derfor er oppvarmingen av luften de forårsaker relativt liten. Solen varmer opp jordoverflaten, som overfører varme atmosfærisk luft pga konveksjon(fra lat. konveksjon- levering), dvs. den vertikale bevegelsen av luft oppvarmet ved jordoverflaten, i stedet for hvilken kaldere luft kommer ned. Det er slik atmosfæren mottar mesteparten av varmen sin – i gjennomsnitt tre ganger mer enn direkte fra solen.

Tilstedeværelse i karbondioksid og vanndamp tillater ikke varme som reflekteres fra jordoverflaten fritt unnslippe inn verdensrommet. De skaper drivhuseffekt, takket være at temperaturforskjellen på jorden i løpet av dagen ikke overstiger 15 °C. I fravær av karbondioksid i atmosfæren ville jordoverflaten avkjøles med 40-50 °C over natten.

Som et resultat av den økende skalaen økonomisk aktivitet mennesker - forbrenning av kull og olje ved termiske kraftverk, utslipp industribedrifterøkende utslipp fra biler - innholdet av karbondioksid i atmosfæren øker, noe som fører til økt drivhuseffekt og truer globale klimaendringer.

Solens stråler, etter å ha passert gjennom atmosfæren, treffer jordoverflaten og oppvarmer den, som igjen avgir varme til atmosfæren. Dette forklarer karakteristisk trekk troposfære: reduksjon i lufttemperatur med høyden. Men det er tilfeller når de høyere lagene i atmosfæren viser seg å være varmere enn de lavere. Dette fenomenet kalles temperaturinversjon(fra latin inversio - snu).

En av særegne trekk menneske er nysgjerrighet. Sannsynligvis så alle, som barn, på himmelen og lurte på: "hvorfor er himmelen blå?" Som det viser seg, krever svar på slike tilsynelatende enkle spørsmål en viss kunnskapsbase innen fysikk, og derfor vil ikke alle foreldre være i stand til å forklare barnet sitt riktig årsaken til dette fenomenet.

La oss vurdere dette problemet fra et vitenskapelig synspunkt.

Bølgelengdeområdet til elektromagnetisk stråling dekker nesten hele spekteret av elektromagnetisk stråling, som også inkluderer stråling som er synlig for mennesker. Bildet nedenfor viser avhengigheten av intensiteten til solstråling av bølgelengden til denne strålingen.

Ved å analysere dette bildet kan vi legge merke til det faktum at synlig stråling også er representert av ujevn intensitet for stråling med forskjellige bølgelengder. Dermed gir den fiolette fargen et relativt lite bidrag til synlig stråling, og det største bidraget er blå og grønne farger.

Hvorfor er himmelen blå?

For det første er dette spørsmålet foranlediget av det faktum at luft er en fargeløs gass og ikke bør avgi blått lys. Åpenbart er årsaken til slik stråling vår stjerne.

Som du vet, er hvitt lys faktisk en kombinasjon av stråling fra alle fargene i det synlige spekteret. Ved hjelp av et prisme kan lyset tydelig skilles i en rekke farger. En lignende effekt oppstår på himmelen etter regn og danner en regnbue. Når sollys kommer inn i jordens atmosfære, begynner det å spre seg, d.v.s. strålingen endrer retning. Imidlertid er det særegne ved sammensetningen av luft slik at når lys kommer inn i den, spres stråling med kort bølgelengde sterkere enn langbølget stråling. Således, med tanke på det tidligere avbildede spekteret, kan du se at rødt og oransje lys praktisk talt ikke vil endre banen når de passerer gjennom luften, mens fiolett og blå stråling vil merkbart endre retning. Av denne grunn dukker det opp et visst "vandrende" kortbølget lys i luften, som hele tiden blir spredt i dette miljøet. Som et resultat av det beskrevne fenomenet ser det ut til at kortbølget stråling i det synlige spekteret (fiolett, cyan, blått) sendes ut fra hvert punkt på himmelen.

Det velkjente faktum med strålingsoppfatning er at det menneskelige øyet kan fange, se, stråling bare hvis det kommer direkte inn i øyet. Så når du ser på himmelen, vil du mest sannsynlig se nyanser av den synlige strålingen, hvis bølgelengde er den korteste, siden det er denne som er best spredt i luften.

Hvorfor ser du ikke en tydelig rød farge når du ser på solen? For det første er det usannsynlig at en person vil være i stand til å undersøke solen nøye, siden intens stråling kan skade det visuelle organet. For det andre, til tross for eksistensen av et slikt fenomen som spredning av lys i luften, når det meste av lyset som sendes ut av solen jordens overflate uten å bli spredt. Derfor kombineres alle fargene i det synlige spekteret av stråling, og danner lys med en mer uttalt hvit farge.

La oss gå tilbake til lys spredt av luft, hvis farge, som vi allerede har bestemt, skal ha den korteste bølgelengden. Av synlig stråling har fiolett den korteste bølgelengden, etterfulgt av blå, og blå har en litt lengre bølgelengde. Tatt i betraktning den ujevne intensiteten av solstråling, blir det klart at bidraget lilla magre. Derfor kommer det største bidraget til strålingen som spres av luft fra blått, etterfulgt av blått.

Hvorfor er solnedgangen rød?

I tilfellet når solen gjemmer seg bak horisonten, kan vi observere den samme langbølgede strålingen med rød-oransje farge. I dette tilfellet må lyset fra solen reise en merkbart større avstand i jordens atmosfære før det når observatørens øye. På det punktet der solens stråling begynner å samhandle med atmosfæren, er blått og blått mest uttalt. blå farger. Men med avstand mister kortbølget stråling sin intensitet, da den er betydelig spredt underveis. Mens langbølget stråling gjør en utmerket jobb med å dekke så lange avstander. Det er derfor solen er rød ved solnedgang.

Som nevnt tidligere, selv om langbølget stråling er svakt spredt i luften, skjer spredning fortsatt. Derfor, ved å være i horisonten, sender solen ut lys, hvorfra bare stråling av rød-oransje nyanser når observatøren, som har litt tid til å forsvinne i atmosfæren, og danner det tidligere nevnte "vandrende" lyset. Sistnevnte farger himmelen i varierte nyanser av rødt og oransje.

Hvorfor er skyene hvite?

Når vi snakker om skyer, så vet vi at de består av mikroskopiske væskedråper som sprer synlig lys nesten jevnt, uavhengig av bølgelengden på strålingen. Deretter spres det spredte lyset, rettet i alle retninger fra dråpen, igjen på andre dråper. I dette tilfellet er kombinasjonen av stråling av alle bølgelengder bevart, og skyene "gløder" (reflekterer) i hvitt.

Hvis været er overskyet, når lite solstråling jordens overflate. Ved store skyer, eller et stort antall av dem, absorberes noe av sollyset, noe som får himmelen til å dempe og få en grå farge.