Схід і захід Сонця — щоденні явища, якими можна насолоджуватися вічно. Сприймаючи як належне, рідко цікавишся, за яким алгоритмом відбувається рух небесного світила, що впливає на траєкторію, чому трапляються незвичайні речі: полярні дні і ночі, північне сяйво або затемнення.
Виникнення заходу і сходу небесного світила
Земля знаходиться в постійному русі навколо сонця, так і навколо своєї осі. Раз у добу, за винятком полярних широт, можна спостерігати, як вогненна куля зникає за горизонтом і знову там з’являється через день, але вже з іншого боку. Схід і захід сонця — це час, коли “горить” диск небесного світила зникає з поля зору, а крайня верхня точка повністю ховається або з’являється (в момент світанку).
Є поняття «межі дня і ночі». Цей параметр істотно впливає на зеніт. Останнє означає лінію, спрямовану з точки на поверхню землі перпендикулярно їй. Зенітний кут — це відстань між напрямком променя до центру землі і вертикаллю. В залежності від розміру кута можна сказати, зійшло сонце повністю. Те ж саме визначає кінець сутінків і початок ночі.
В астрономії є поняття сутінків:
Слід висновок: сутінки мають початок і кінець. Їх тривалість залежить від положення сонця на заході. Якби земля не мала атмосфери, а сонце було точкою, зенітний кут дорівнював 90 градусам. Так як сонце не має кутового діаметра, світло відбивається твердими частинками. Тому верхній край диска залежить від руху центру світила. При нормальній атмосфері кут в 90 градусів перетворюється в пряму за 50 хвилин. Відповідно, якщо захід починався б із зменшення прямого кута, сутінки тривали довше.
Як тільки сонце сховалося за горизонтом, починається другий етап сутінків — цивільний вигляд. Кут зеніту становить менше 96 градусів до протилежній стороні півкулі. Далі кут збільшується до 102 градусів. Це навігаційні сутінки. Все ще ясно, на воді видна лінія горизонту. Потім настають астрономічні сутінки: кут становить 108 градусів, а видимість об’єктів стає слабкою.
Важливо! Такі алгоритми розрахунків не підходять для тих міст, де час не змінюється літнім і зимовим. Також не буде вірним результат, наприклад, для Нової Зеландії. Літній час діє з травня по вересень. Тому час сходу і заходу сонця скрізь різне.
Чому сонце стає червоним?
Схід і захід сонця створюють оптичний ефект. Промені сонця освітлюють земну поверхню, забарвлюючи небо у різні фарби. На світанку ми бачимо більше ніжні відтінки червоного, жовтого. На заході переважають червоні і бордові кольори.
Справа в тому, що до вечора поверхню землі прогрівається, вологість зменшується, і швидкість потоків повітря збільшується. Різниця колірної гамми залежить від місцевості:
Диск сонця знаходиться далеко від горизонту. Промені відбиваються від поверхні. В західній частині горизонту фарби не такі яскраві. Вони помаранчеві, червоні або жовті.
Чим ближче до горизонту, тим більше червоного кольору ми бачимо. По обидві сторони від нього проходить золотиста кромка. Над зорею видніється сяйво. З іншого боку землі на небосхилі з’являється блакитнуватий відтінок. Це тінь Землі. Над нею сегмент небосхилу забарвлюється в попелястий колір — Пояс Венери. Виникає над горизонтом на рівні 10 до 20°.
Цікаво! Червоні промені сонця найдовші, їх помітно навіть на заході. Жовті та білі промені самі короткі, тому їх не видно, коли сонце заходить за обрій.
Як впливає фаза місяця?
Місяць не завжди постає у вигляді повного диска. Спочатку вона виглядає, як півмісяць, потім починає збільшуватися. Коли вона знову стає повною, зменшується. Цей процес зачіпає кілька фаз, утворюючи цикл довжиною в 29,5 доби:
Схід сонця і місяця пов’язані між собою. Поверхня супутника відбиває сонячне світло, показуючи амплітуду руху навколо Землі.
Розрахунок сходу і заходу сонця
Щоб порахувати, коли встає і сідає сонце, фізики, астрономи використовують формулу з урахуванням відмінювання небесного світила. Значення широти можна дізнатися по карті світу, а висоту полюса — згідно географічній широті (одне значення).
Наприклад:
cos(t) = -(0.0148 + sin(f)*sin(d)) / (cos(f) * cos(d)),
- де t — часовий кут,
- f — широта,
- d — відмінювання.
0.0148 (це синус 51′) — внесок від рефракції і розміру диска. Якщо б його не було, формула була б набагато красивіше, в правій частині було б: tg(f)*tg(d) *.
Отже, в граничному випадку, коли день дорівнює ночі під час сонцестояння, очевидно: t дорівнює 6 годин (90°), cos(t) = 0. Отримуємо просте рівняння: sin(f)*sin(-23.5°) = -0.0148, звідки f = 2.1° (приблизно). На цій широті 21 грудня день дорівнює ночі, тобто 12 годин.
Зараз графік сходу і заходу сонця можна дізнатися, скачавши спеціальну програму, звернувшись до календарним джерел. В Інтернеті також доступні різні варіанти підрахунків, спрощені та розгорнуті, причому з урахуванням поправок, руху сонця і місця знаходження людини. Схід і захід сонця — цікаві явища, але й, крім цього, у світі залишається багато загадок, науковість яких розбивається про реалії сприйняття інформації.
Чому довжина дня різна?
Коли на перших шпальтах «Тихого Дону» з’явилася інформація про час заходу і сходу сонця, виникали питання у читачів. Наприклад, чому довгота дня відрізняється від тієї, що заявлена в календарях?
Довгота дня — період часу між сходом і заходом сонця. Але не завжди можна порахувати навіть приблизний час цього процесу. Справа в тому, що кут схилення світила має певне значення. Він впливає на сезонні зміни в погоді, довготу дня. Схід і захід сонця визначає, скільки годин буде день, скільки — ніч. Взимку ніч довша, влітку — день.
А ось географічна широта впливає на тривалість світлового дня. Чим далі від екватора, тим менше день взимку і більше — влітку.
Ось простий приклад:
Москва знаходиться приблизно на 55о с. ш. (північної широти), станиця Вешенської — 49о с. ш., а Ростов-на-Дону — 47о с. ш. Довгота дня в залежності від широти змінюється так: в один і той же день, 22 січня, в Москві вона становить 8 год 01 хв, ст. Вешенской — 8 ч. 54 хв., а в Ростові-на-Дону — 9 год 10 хв.
Влітку все навпаки: в той час, коли на півдні Росії в кінці червня довгота дня дорівнює 15 годині, в Санкт-Петербурзі вона доходить до 18 годин, тобто чим далі на північ, тим довше літній день.
Найбільша довгота дня буває в день літнього сонцестояння (приблизитеьно 22 червня), а найменша — в день зимового сонцестояння (22 грудня).
З приводу календарів можна сказати одне: у них в основному друкують довготу дня для широти приблизно 55-56о. Це широта Москви. А в газеті «Тихий Дон» вказується довгота дня саме для Вешенской. Тому цифри і різняться.
Цікаві факти: полярні дні рівнодення, північне сяйво
Крім графіка сходу і заходу сонця, непостійності руху світлових променів, є багато цікавих фактів про небесних тілах. Нещодавно астрономи вирішили показати, як виглядає Земля з місяця. І ось, що вийшло:
Схід Землі — звична справа для гостей супутника місяця. А чи знали ви, що:
Усі наукові дослідження, про яких відомо людству, не покриває навіть 1 % знань про космос, планети і їх поведінці у Всесвіті. Які ще таємниці зберігає Земля, як довго буде світити Сонце і скільки запасів енергії є у нашої галактики?
