Определение по солнцу широты местности. Легко.

[Бабинцев Виктор]

(Начало в теме "Причина смены времен года")


Сегодня, 8 декабря, нам нужно по солнцу определить широту нашей местности.

Известно, что 22 сентября, в день осеннего равноденствия, полуденное солнце на экваторе бывает в зените, т. е. под углом 90 градусов к горизонту, а на Северном полюсе – в «плоскости горизонта». Мы же находимся где-то на 50 параллели и видим солнце в этот день примерно под углом (90 – 50) 40 градусов.

Скоро 22 декабря – день зимнего солнцестояния или солнцеворота. В этот день полуденное солнце будет ниже, чем в сентябре, ровно на 23,44 градуса. ( Это угол наклона плоскости орбиты земли к Плоскости экватора. Когда Земля поднимается по наклонной орбите относительно Солнца, солнце день ото дня опускается к горизонту, и в «верхнем» Северном полушарии наступает зима.) Следовательно, 22 декабря мы будем видеть самое низкое полуденное солнце в году под углом (40 – 23,44) 16, 36 градусов.

Сегодня 8 декабря и до 22 декабря еще 14 дней. Вопрос: под каким углом к горизонту мы увидели бы полуденное солнце сегодня, находясь на 50 параллели?

Солнце зимой в среднем опускается, а летом поднимается на (23.44 : 90 дн.) 0,26 градусов в день. 8 декабря оно еще не опустилось до самой низкой точки на (14 х 0,26) 3,64 градуса. Следовательно, сегодня солнце на 50 параллели должно быть под углом (16.36 + 3,64) 20 градусов.

Для определения широты нашей местности мы берем следующие инструменты: уровень, большой транспортир, угольник и метровую линейку. В полдень посредством уровня и угольника устанавливаем основание транспортира в горизонтальное на уровне глаз положение и с помощью приложенной к плоскости транспортира линейки, «нацеленной» на солнце, определяем угол его над горизонтом. 

У нас получилось не 20 градусов, а 14. Следовательно, мы находимся не на 50 параллели, а севернее ее на (20 – 14) 6 градусов. Ответ: мы находимся на 56 градусах Северной широты. Кстати, это широта Екатеринбурга, в котором я сейчас нахожусь.

Эту задачку можно решить иначе, если отталкиваться в расчетах от широты Северного полярного круга – 66,5 градуса. Как известно, на полярном круге 22 декабря солнце бывает под углом 0 градусов к горизонту, а 8 декабря оно там еще на (0,26 х 14) 3,64 градусах к горизонту. Мы же его сегодня видим под углом 14 градусов. Стало быть, мы находимся южнее Северного полярного круга на (14 – 3,64) 10,36 градуса. Широта нашей местности – (66,5 – 10,36) 56,14 градуса.

Расхождение полученных результатов – 56 и 56,14 градусов – объясняется неточностью измерения углов и их округлением, а также несовершенством нашего «сектанта».


PS. В настоящее время эта тема в ввиду сложности объяснения и восприятия не входит в школьный курс астрономии. Но ничего сложного в ней, как мы видим, нет, если только четко себе представлять обращение всегда истинно вертикальной Земли по наклонной к Плоскости экватора орбите. Правильное объяснение природы – всегда еще и более простое. Это закон, открытый еще Ломоносовым.

[Pluto]

Солнце зимой в среднем опускается, а летом поднимается на (23.44 : 90 дн.) 0,26 градусов в день.

По Вашему - Солнце поднимается летом и опускается зимой линейно, т.е. с постоянной угловой скоростью? А потом в солнцестояние скачком начинает двигаться в другую сторону?

[Бабинцев Виктор]

Солнце зимой в среднем опускается, а летом поднимается на (23.44 : 90 дн.) 0,26 градусов в день.

По Вашему - Солнце поднимается летом и опускается зимой линейно, т.е. с постоянной угловой скоростью? А потом в солнцестояние скачком начинает двигаться в другую сторону?

Нет, я так не думаю. Поэтому говорю "в среднем". И говорю не Солнце, а солнце, которое у нас на небосводе поднимается день ото дня - это к весне, а опускается - это к зиме. Когда Земля поднимается по наклонной орбите относительно Солнца, солнце на небосводе день за днем клонится к горизонту.

[SWN]

8 декабря оно еще не опустилось до самой низкой точки на (14 х 0,26) 3,64 градуса

Склонение Солнца 8 декабря (-)22,55 градуса, т.е. на 0,9 градуса отличается от момента солнцестояния. Получается заметная ошибка.

[Бабинцев Виктор]

8 декабря оно еще не опустилось до самой низкой точки на (14 х 0,26) 3,64 градуса

Склонение Солнца 8 декабря (-)22,55 градуса, т.е. на 0,9 градуса отличается от момента солнцестояния. Получается заметная ошибка.

Я говорил о широте Северного полярного круга. А Вы о какой?

[Sergey from Sydney]

если только четко себе представлять обращение всегда истинно вертикальной Земли по наклонной к Плоскости экватора орбите.

Вам удобно считать ось Земли вертикальной, а плоскость ее экватора - горизонтальной? Ваше право. Точно так же можно считать горизонтальной плоскость эклиптики или какую-нибудь другую плоскость. Это всего лишь выбор системы координат, из соображений практического удобства. Никакого глубокого физического смысла в этом нет: во Вселенной нет выделенных направлений, и любое направление столь же "истинно вертикально", как и любое другое.

[Pluto]

Еще раз - Ваш метод не годится, т.к. расчет положения Солнца исходя из его "средней" скорости - неверен (слишком грубо). К тому же есть еще такая штука - уравнение времени.

[SWN]

8 декабря оно еще не опустилось до самой низкой точки на (14 х 0,26) 3,64 градуса

Склонение Солнца 8 декабря (-)22,55 градуса, т.е. на 0,9 градуса отличается от момента солнцестояния. Получается заметная ошибка.

Я говорил о широте Северного полярного круга. А Вы о какой?

Ни о какой. Склонение Солнца от широты не зависит.

[Diman]

Способ неточный. Может, лучше подождать темноты и по полярной звезде?

[Pluto]

Есть нормальные способы определения широты по Солнцу, по звездам. Описаны во всех учебниках по астрономии. Зачем изобретать велосипед, тем более неправильный.

[Бабинцев Виктор]

Есть нормальные способы определения широты по Солнцу, по звездам. Описаны во всех учебниках по астрономии. Зачем изобретать велосипед, тем более неправильный.

Речь о "школьном" методе, дающем детишкам лишь представление о способах определения широты местности.

[Diman]

Но всё же по Полярной будет понятнее

[Бабинцев Виктор]

Но всё же по Полярной будет понятнее

Согласен. Но не полезней.

[Skipper_NORTON]

Солнце зимой в среднем опускается, а летом поднимается

 
Вообще то в среднем наоборот - солнце зимой поднимается, а летом - опускается.
 
Зимой оно опускается только до 22 декабря, т.е. три недели, а затем 10 недель поднимается     Аналогичные суждения и для лета.
 
А вы зря наезжаете на человека.  Так можно отпугнуть, и пропадет интерес к астрономии.  Многие даже не знают какая звезда на небе самая яркая. 
 

Согласен. Но не полезней.

 
Если хотите определить широту местности - по высоте Солнца в полдень, то вы должны знать две вещи.
1) Склонение Солнца (и не надо его вычислять "линейным способом", а просто найдите соответствующие таблицы для каждого дня года.  Например, 19 октября склонение равно -10 градусов, т.е. Солнце стоит во время истинного полдня на 10 градусов ниже, чем во время равноденствий).  Глянули в таблицу и узнали.
 
2) должны уметь вычислить время "истинного полдня", оно зависит от поясного времени (например для Москвы было и UTC+3 и UTC+4).  UTC  - всемирное время.  Оно еще зависит и от долготы местности.  Например в точке с географической долготой  25 градусов в.д.  истинный полдень наступит раньше чем в точке 15 градусов в.д.  на 40 минут.   Так вы узнаете время "среднего полдня".  Но Земля вращается вокруг Солнца немного неравномерно, потому, чтобы узнать время ИСТИННОГО полдня, нужно знать еще т.н  "уравнение времени", это тоже смотрите по таблицам (для каждого для года).   Истинный полдень может отличаться от среднего полдня в пределах -17+14 минут  приблизительно.   

[SWN]

2) должны уметь вычислить время "истинного полдня",

А можно просто гномон поставить.

[AstroNick]

Солнце зимой в среднем опускается, а летом поднимается на (23.44 : 90 дн.) 0,26 градусов в день. 8 декабря оно еще не опустилось до самой низкой точки на (14 х 0,26) 3,64 градуса. Следовательно, сегодня солнце на 50 параллели должно быть под углом (16.36 + 3,64) 20 градусов.

Это, конечно, замечательно, но вот по эфемеридам склонение Солнца с 8 по 22 декабря меняется всего лишь на 46', а вовсе не 3.64 градуса (потому что вблизи солнцестояний скорость изменения склонения Солнца особенно сильно отличается от средней)! В итоге вы чуть-чуть ошиблись с теоретической оценкой высоты Солнца над горизонтом - всего лишь примерно на 3 градуса, или 6 видимых диаметров Луны! Если такая точность устраивает, то метод вполне можно считать работоспособным! 

[Бабинцев Виктор]

Это первый школьный опыт, дающий первое представление. Однако широта Екатеринбурга была определена ,скажем так, "удовлетворительно".