Склонение и максимальная высота Солнца над горизонтом на заданную дату

Небольшой рассказ о склонении и высоте Солнца над горизонтом в зависимости от широты можно найти ниже, под калькулятором.

Склонение и максимальная высота Солнца над горизонтом на заданную дату

Дата

Обновление...

Обновление...

Обновление...

Склонение

 

Широта

°

′

″

с.ш.

ю.ш.

Максимальная высота Солнца

 

Рассчитать

 Ссылка  Сохранить  Виджет

Движение Солнца на разных широтах

Под склонением имеется в виду склонение во второй экваториальной системе координат, которое, в отличие от склонения в первой экваториальной системе координат, из-за суточного движения Земли не изменяется. Это связано с тем, что вторая координата во второй экваториальной системе координат - прямое восхождение, отсчитывается от точки весеннего равноденствия, которая неподвижна. Соответственно, Солнце находится достигает своего склонения, и наивысшего положения, один раз в сутки, в истинный полдень.

Максимальная высота Солнца связана с широтой, на которой находится наблюдатель и склонением Солнца следующим соотношением: h_max = 𝜎 + (90° - 𝜑)
где 𝜎 - склонение Солнца, 𝜑 - широта места.

Максимальное значение склонения Солнца 𝜎, в день летнего солнцестояния, равно углу наклона земной оси - 23°26′14″ (примерно, так как значение угла наклона постоянно немного меняется из-за различных эффектов). Соответственно, можно заметить что для широт, меньших 23°26′14″ (южнее тропика Рака и севернее тропика Козерога), в формуле выше значение иногда может превышать максимальную высоту Солнца над горизонтом в 90° градусов (зенит). На практике это значит что, в случае северного полушария, Солнце кульминирует не к югу от зенита (когда в полдень тень направлена на север), а к северу, и соответственно, тень в полдень направлена на юг. Калькулятор всегда показывает значение меньше 90°, вычитая полученное значение из 180°.

На самом тропике рака в день летного солнцестояния солнце проходит через зенит, то есть в полдень находится прямо над головой - день нулевой тени. Южнее тропика рака день нулевой тени случается два раза в год - когда склонение Солнца равно широте места наблюдения. А вот для широт выше 66°33′46″ (90° - 23°26′14″) (севернее Северного полярного круга и южнее Южного полярного круга), высота может быть отрицательной, что соответствует полярной ночи.

Чтобы подытожить все сказанное, приведу астрономические признаки тепловых поясов из учебника Бакулина¹, главы 1, § 17. Суточное движение Солнца на разных широтах:

1. В холодных поясах (от 𝜑 = ± 66° 34' до 𝜑 = ± 90°) Солнце может быть незаходящим и невосходящим светилом. Полярный день и полярная ночь могут длиться от 24 часов до полугода.
2. В умеренных поясах (от 𝜑 = ± 23° 26’ до 𝜑 = ± 66° 34’) Солнце каждый день восходит и заходит, но никогда не бывает в зените. Полярных дней и ночей здесь никогда не бывает. Продолжительность дня и ночи короче 24 часов. Летом день длиннее ночи, а зимой — наоборот.
3. В жарком поясе (от 𝜑 = + 23° 26' до 𝜑 = — 23° 26') Солнце также всегда восходящее и заходящее светило и два раза в году (на тропиках один раз) в полдень бывает в зените (в разных местах — в разные дни года, а на экваторе — в день весеннего и в день осеннего равноденствий).

Вообще учебник рекомендую, написано понятно.