Как встает солнце по сторонам света схема. Определение сторон света. 7 способов

Ориентирование по солнцу позволяет определить три жизненно важных фактора: направление на стороны света, положение ориентирующегося относительно известных населенных пунктов и направление движения к знакомым объектам. Часто случается, что ни компаса, ни навигатора под рукой нет. В этом случае, определить стороны горизонта можно и по солнцу.

Что такое ориентирование

Самые разные ситуации могут произойти во время путешествий или прогулок за грибами. Заблудиться можно как в дремучем, густом лесу, так и в открытой степи. В любом случае, для того чтобы найти дорогу домой, нужно правильно ориентироваться в окружающем пространстве. Это значит — уметь определить стороны горизонта, свое положение по отношению к ближайшим населенным пунктам и выбрать направление движения к ним. Основы этих знаний заложены в школьной программе. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток.

За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените. Для ориентации в географии обозначают четыре главных направления – север, запад, юг и восток. За годы своего существования человечество выработало большое количество разных методов определения сторон света. Еще в древности люди знали основной принцип как ориентироваться по солнцу – восточное направление указывает место его восхода, а западное – место заката. Все древние карты ориентировались на юг, который определялся положением солнца в зените

Способы ориентирования по солнцу

Казалось бы, всем известно, как правильно и просто можно определить восток и запад: солнце поднимается и заходит в этих сторонах горизонта. Но, это не совсем точно. Чтобы правильно определять нужное направление, необходимо учитывать свое местонахождение – Южное полушарие или Северное, поскольку место восхода и захода солнца, по которому можно ориентироваться, различается.

Так, в Северном полушарии светило восходит на востоке и закатывается на западе только 21 марта и 23 сентября, – это дни весеннего и осеннего равноденствия. После 21 марта место восхода сдвигается ближе к северу, а в день летнего солнцестояния (21 июня) оно восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе, потому что в этот день северный полюс максимально приближен к планете Солнце. Когда близится зимний сезон, светило заходит уже ближе к югу, в день зимнего солнцестояния (22 декабря) восход происходит на юго-востоке, а закат – на юго-западе. Соответственно, касаемо Южного полушария, восход и заход  происходит с точностью наоборот относительно Северного.Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат».

Ориентирование на местности по солнцу: солнечные часы

Если под рукой нет механических часов, можно использовать естественный «циферблат». Способ заключается в определении сторон света по тени, отбрасываемой от линейного предмета. Если времени на ожидание солнечного перемещения нет, можно воспользоваться более быстрым вариантом этого метода: Для этого нужно вставить палку в землю, чтобы она отбрасывала четкую тень. Отметить первую метку на земле там, где заканчивается тень от палки. Приблизительно через 20 минут тень переместится на некоторое расстояние, это будет местом для второй метки. Необходимо соединить две получившиеся метки прямой линией, это получится ось восток-запад. Высокая палка более точно определяет направление. Необходимо встать таким образом, чтобы первая метка находилась слева, а вторая справа. Таким образом, вы встанете лицом точно на север, справа окажется восток, а слева западное направление. Это касается определения сторон северного полушария.

В южном полушарии тень будет указывать на юг, слева окажется запад, а по правую руку – восток. Ориентирования на местности по солнцу Второй вариант этого способа более точный, но им можно воспользоваться, если вы располагаете большим количеством времени. Наблюдение начинается до того, как светило войдет в зенит: Вставляется длинная палка в землю, как в первом случае, делается первая отметка. Между основанием шеста и первой отметкой протягивается веревка, начиная с этой метки, на земле прочерчивается полукруг. Пока солнце будет восходить, время близиться к полудню, тень от палки будет становиться все короче, удаляясь от границы очерченной дуги. Перемещение тени совершается в восточном направлении.

Когда солнце перейдет зенит, тень от палки начнет расти, пока снова не коснется начерченной дуги. Это место нужно отметить второй меткой. Обе метки соединяются прямой линией, а чтобы определить северное направление, необходимо встать в такое же положение, аналогичное предыдущему описанному варианту. Самый простой способ, по аналогии с вышеперечисленными методами, состоит в следующем: необходимо встать спиной ровно в полдень к направлению солнечного света, развести руки вправо и влево. Падающая тень будет указывать северное направление, позади будет юг, по правую руку – восток, по левую руку – запад. Не стоит забывать о том, что, в южном полушарии падающая тень, наоборот, указывает южное направление.

По положению Солнца

Бывают ситуации, когда понимание расположения сторон света не играет особой роли, например, если человек заблудился в незнакомой ему местности, например, в лесу, карты нет и ему не известен аварийный азимут. В этом случае Солнце поможет двигаться в одном направлении, а не ходить зигзагами. А четкое выдерживание направления движения при условии возможности двигаться по азимуту (отсутствие густого подлеска и других труднопроходимых препятствий) поможет максимально быстро и с наименьшими энергетическими затратами добраться до просеки, тропинки, ручья, трассы, железной дороги — всему тому, что поспособствует выходу к людям.

На заметку

Часто доводилось встречать информацию о том, что без ориентиров человек в лесу будет ходить кругами, возвращаясь на прежнее место. В этом случае еще говорят, что «леший крутит». Приводится даже примерный радиус круга, который опишет человек в результате своего движения. Авторы этих заявлений связывают такой эффект с тем, что один шаг у человека всегда короче другого. Однако если провести реальный эксперимент, в котором человек должен будет пытаться двигаться по прямой линии с завязанными глазами, то сразу станет ясно, что описанная информация имеет мало общего с реальностью. В эксперименте на короткой дистанции один и тот же человек в результате ряда экспериментов будет смещаться то влево, то вправо от заданного движения, а в экспериментах с большими расстояниями траектория движения человека будет описывать зигзаги.

Этот способ ориентирования работает по следующему алгоритму:

1. Определяется угол («азимут») направления движения относительно положения Солнца в данный момент.
2. Находится ориентир (например, куст, камень или дерево), лежащий в направлении движения и находящийся как можно дальше от человека.
3. Переместившись к этому ориентиру, по Солнцу и определенному ранее углу уточняется направление дальнейшего движения, на котором находится следующий ориентир.
4. Таким образом, происходит передвижение от ориентира к ориентиру. При этом время от времени вносятся корректировки в «азимут» с учетом скорости и направления движения Солнца в этой местности.

Если Солнце при этом находится перед лицом человеком, слева или справа от него, то угол удобно измерять относительно проекции Солнца на горизонт. Если же Солнце находится за спиной, что создает некоторые сложности при отсчете угла непосредственно по Солнцу, тогда этот угол отмеряется не от Солнца, а от тени, отбрасываемой человеком.

Такое ориентирование также позволяет провести разведку местности в разных направлениях, уменьшая шансы потеряться, что наиболее актуально в лесу. Для этого:

1. В исходной точке оставляется хорошо заметный ориентир (например, сложенные пирамидкой палки или привязанный к ветке дерева яркий кусок ткани).
2. От этого ориентира человек в течение минуты двигается в выбранном направлении, предварительно определив его «азимут».
3. Через минуту человек поворачивается на 180 градусов и двигается в обратном направлении по обратному азимуту.
4. Дойдя до оставленного ориентира, выбирается новое направление, которое необходимо разведать, и вся процедура повторяется.

В этом способе удобно пользоваться «азимутом», определенным, как по Солнцу, так и по тени. Так, например, если во время движения, осуществляемого от ориентира, Солнце находилось правее направления движения на угол равный 15 градусам, то при возвращении к ориентиру нужно выбирать направление движения так, чтобы тень была правее на те же 15 градусов.

Данный метод ориентирования весьма приблизительный и, как говорилось ранее, предназначен для аварийных ситуаций, когда человеку все равно, куда идти, лишь бы в одном направлении.

Вместе с тем, этот метод прекрасно сочетается с методами ориентирования по гномону. Так, сориентировавшись на местности по гномону всего один раз и выбрав нужное направление движения, можно использовать данный метод в течение всего последующего светового дня. Важно отметить, что для уменьшения ошибки нужно, ориентируясь на этот метод двигаться примерно одинаковое число часов, как до обеда, так и после него. Например, если движение началось в 8 часов утра, то и заканчивать движение нужно в 4 часа вечера. Это, конечно же, не означает, что движение должно быть непрерывным без отдыха, однако как скорость движения, так и время на отдых с утра и вечером должны быть примерно одинаковыми. Кроме того, двигаться можно, например, с 7 утра до 10 дня, а после — с 2 часов дня до 5 часов вечера.

Думаю, о том, как определять стороны света по Солнцу, мы разобрались, а теперь хотелось бы немного поговорить о том, как по Солнцу вычислить свои координаты. Эта тема не пользуется большой популярностью и многие туристы о ней вообще не в курсе, но поскольку определение своего места положения напрямую относится к теме ориентирования, не вижу смысла не рассмотреть ее.

По конечным точкам двух теней

В основе этого метода лежит понимание того, что Солнце всегда движется с востока на запад, а значит тень будет двигаться с запада на восток. Если отметить два положения конца тени гномона с промежутком в 15–20 минут, а затем соединить две сделанные отметки, полученный отрезок расположится в направлении запад—восток.

Для реализации этого способа не нужно ждать весь день до того, как тень вечером приобретет ту же длину, что и утром — достаточно просто двух точек, отмечающих концы, на более-менее значимом расстоянии.

Данный метод позволяет сориентироваться по Солнцу без часов в течение короткого промежутка времени, однако может давать существенные погрешности в дни далекие от дат весеннего и осеннего равноденствий. Если же приходится пользоваться данным способом летом или зимой, тогда лучше это делать в обеденные часы: ближе к полудню величина ошибки метода уменьшается. Это особенно актуально для высоких широт в полярный день, когда определение сторон света этим методом в 12:00 и 24:00 будет давать диаметрально противоположные показания, то есть, например, там, где в полдень был определен юг, в полночь определится север и наоборот.

Солнечное ориентирование в пасмурную погоду

Ориентирование на местности по солнцу возможно даже в пасмурную погоду. Осуществляется оно при помощи теней, которые отбрасывают предметы летом даже при отсутствии солнечного света. Этот способ позволяет определить линию восток-запад. Необходимо воткнуть в землю длинную палку (примерно сорок сантиметров) таким образом, чтобы она не отбрасывала тень: это означает, что ее верхушка указывает на солнце. Далее, нужно подождать, пока она снова не начнет отбрасывать тень, и, по мере продвижения тени, выкладывать камешки там, куда указывал конец палки на земле.

Таким образом, получится, что  тень будет продвигаться с запада на восток, от первого положенного камешка до второго. Линию север-юг определяют перпендикулярно линии запад-восток. Ориентирование по солнцу возможно даже после его заката: летними ночами, относительно северных широт, от близкого расположения к горизонту зашедшего светила, северная сторона небосвода становится более светлой, а южная – более темной. Несмотря на видимую сложность, способы ориентирования на местности относительно дневного светила позволяют, не отрываясь от похода, определяться с правильностью направления относительно сторон света, знакомых объектов, а также определять собственное местоположение относительно населенных пунктов или знакомых ориентиров. Необходимо лишь учитывать правильность расчетов, а также декретное время.

Природные ориентиры

В случае когда выдался пасмурный день, можно воспользоваться другими ориентирами, имеющимися в лесу, так как ориентироваться по солнцу не представляется возможным. Подсказать, где север, а где юг, могут деревья. Лишайники и мох покрывают обычно северную сторону их ствола. От солнечных лучей влага с южной стороны деревьев просыхает достаточно быстро, поэтому лишайник не имеет шансов выжить.

Кроме того, ветви с южной стороны дерева более длинные и густые. Поможет определить стороны горизонта и обычный муравейник. Обычно он расположен с южной стороны дерева, т. к. иначе на него бы падала тень. Муравьям же необходимы солнечные лучи. Кроме того, склон муравейника с северной стороны более крутой. Природные ориентиры нужно обязательно использовать в комплексе, не полагаясь на какой-либо один. Если внимательно присматриваться к окружающим предметам, а также знать, как ориентироваться по солнцу и компасу, любой поход в лес обязательно закончится благополучно. 

Ориентирование на местности по Солнцу, в том числе без часов

Все методы ориентирование по Солнцу основаны на понимании того, где Солнце встает, где садится и как движется относительно сторон света в течение суток. Несмотря на то, что в движении Солнца по небосводу имеются особенности в зависимости от широты местности и времени года, в общем с астрономической точки зрения его перещение очень стабильно. Солнце всегда встает на восточной стороне планеты и садится на западной (хотя строго на востоке оно восходит лишь в отдельные дни, равно как и лишь в два дня в году садится строго на западе), в том или ином полушарии в тот или иной сезон в конкретное время суток оно находится в конкретной точке небесной сферы. Зная эти зависимости, можно по положению светила определить собственное расположение и необходимое направление движения с достаточной для целей ориентирования точностью.

Траектория «движения» зенита Солнца в течение года за полярным кругом

Известно множество методов ориентирования по Солнцу, в том числе с часами и без них, с гномоном, с различными построениями на земле и просто с наблюдением Солнца на небе.

Однако перед тем, как рассказывать о конкретных методах, позволяющих определить стороны света по Солнцу, необходимо разобраться с теоретической основой этих методов. Не понимая теории, есть риск использовать большинство способов ориентирования неправильно из-за их зависимости от широты местности и времени. А такие ошибки могут быть чреваты дезориентацией и опасностью для жизни. Именно благодаря теории в заучивании методов ориентирования не будет надобности: человек сам сможет придумать свой метод, опираясь на понимание процессов, лежащих в основе всех способов ориентирования по Солнцу. Приведенные же здесь примеры позволят лучше разобраться в вопросе и подтолкнут мысль в нужном направлении.

Теоретические основы

Здесь перечислим аксиомы, доказанные факты и некоторые выводы, следующие из них.

Истина №1. Земля вращается вокруг Солнца.

Истина №2. Вращение Земли, если смотреть сверху на северный полюс, осуществляется против часовой стрелки. Из этого следует вывод, что Солнце в начале освещает более восточные регионы. Для наблюдателя же, находящегося на Земле, это выглядит так, как будто Солнце встает на востоке и садится на западе.

Из этой же истины следует, что Солнце в середине своего движения, то есть в промежутке между востоком и западом, что соответствует середине дня, для наблюдателя будет находиться в самой высшей точке своей траектории движения — зените. В это же время оно будет находиться на линии север–юг.

Если представить, что наблюдатель находится в северном полушарии, то получится, что Солнце для него движется по небесной сфере слева направо. Если же наблюдатель переместится в южное полушарие (например, в Австралию), тогда движение Солнца для него будет справа налево. Но это правило четко работает только в средних и высоких широтах, а в тропических зонах и на экваторе оно может изменяться, в связи с явлением, о котором расскажем далее.

Истина №3. Ось вращения Земли наклонена по отношению к Солнцу на угол 23,44 градуса. Это в сочетании с тем, что Земля вращается вокруг Солнца, приводит к тому, что в разное время года для наблюдателя, находящегося в одной точке Земли, траектория движения Солнца по небесной сфере будет смещаться то выше, то ниже.

При более высоком положении Солнца над горизонтом его лучи будут падать на поверхность Земли под более тупым углом, а значит на единицу площади попадет больше света, чем в случае с более низким положением Солнца, — на этой территории потеплеет и со временем настанет лето. Обратный процесс приведет к похолоданию и наступлению зимы.

Из-за наклона земной оси получается, что когда в северном полушарии наступает зима, в южное полушарие приходит лето, и наоборот.

Понимая эти процессы, несложно догадаться, что Солнце будет восходить строго на востоке и заходить строго на западе только в дни весеннего и осеннего равноденствий, когда длина дня равна длине ночи. С марта по сентябрь Солнце будет подниматься на северо-востоке и садиться на северо-западе, а в период с сентября по март будет всходить на юго-востоке и садиться за горизонт на юго-западе.

Чтобы сказать, где Солнце будет в полдень, нужно знать, в какой точке Земли будет находиться наблюдатель.

Для примера рассмотрим период с июня по декабрь в северном полушарии. В этот период в средних и высоких широтах Солнце будет на юге. На экваторе Солнце будет вначале на севере, а затем окажется на юге. В районе тропиков картина будет схожа с картиной на экваторе за тем только исключением, что в северной стороне Солнце будет меньшее количество дней, и тем более будет выражено это различие, чем дальше от экватора и ближе к умеренной зоне будет находиться наблюдатель.

В период с июня по декабрь в северном полушарии будет наблюдаться обратная картина. Отметим, что стабильность будет только в средних и высоких широтах: здесь Солнце в течение всего года в полдень будет находиться на юге.

Глядя на эту схему, можно просчитать нахождение полуденного Солнца и в южном полушарии. Здесь по сравнением с северным полушарием все будет наоборот.

Истина №4. Земля вращается с угловой скоростью примерно 15 градусов в час. Поэтому и наблюдаемое с Земли движение Солнца по небосводу происходит примерно с той же скоростью.

Истина №5. Если стать лицом к северу, то за спиной окажется юг, справа — восток, а слева — запад.

Ну вот, с теоретической частью разобрались, а значит пора переходить непосредственно к рассмотрению методов ориентирования по Солнцу.

Как определить стороны света по Солнцу

Существует множество разных способов ориентирования, но мы разберем лишь пять из них, которые позволят сориентироваться почти в любой ситуации, когда на небе видно Солнце.

Способ №1. По часам и Солнцу

Мы уже знаем, где должно находиться Солнце в 6 часов утра, 6 часов вечера и в 12 часов дня, а значит в это время, которое можно определить по часам, можно более менее точно найти стороны света.

Например, в 18:00 Солнце должно быть на западе. Это значит, что если в это время стать таким образом, чтобы Солнце оказалось точно слева, то перед нами будет север, позади юг, а справа — восток.

Способ №2. По тени от шеста

Поскольку в середине дня Солнце находится на максимальной высоте, тени, отбрасываемые вертикально расположенными прямыми объектами (например, столбом электропередач), будут самые короткие. Самая короткая тень будет означать, что Солнце находится на линии север–юг. А где именно — на севере или юге — зависит от полушария, а в тропической и экваториальной зоне, как помним, — и от времени года.

Подробно об этом методе мы рассказывали в отдельной статье…

Эти два метода позволяют сориентироваться в любой точке мира в ясный день. Однако для человека, двигающегося по маршруту, они неудобны, так как не дают возможности сориентироваться в любое время дня, отличное от 6, 12 и 18 часов. Поэтому разберем более подходящий для этого случая способ.

Способ №3. По двум теневым точкам

Поскольку Солнце всегда движется с востока на запад, тень, отбрасываемая предметами, находящимися в его лучах, будет двигаться в противоположном направлении. Таким образом, если на ровной горизонтальной площадке два раза с небольшим (15–20 минут) промежутком времени отметить положение конца тени, то получатся две точки. Если эти точки соединить прямой, она примерно будет соответствовать направлению запад—восток (первая точка будет указывать на запад, вторая — на восток). Зная две стороны света, нетрудно найти и все остальные.

Однако и у этого метода есть свои недостатки. Он требует наличия ровной горизонтальной площадки, поэтому не всегда может быть воплощен в жизнь корректно. Например, в горной местности или у людей, сидящих в движущейся лодке, с ним могут быть проблемы.

Самое простое построение с помощью теней, позволяющее найти направление на север

В связи с этим рассмотрим еще один метод, для которого не обязательно наличие ровной горизонтальной поверхности.

Способ №4. По Солнцу и часам со стрелками

Этот метод основан на том, что Солнце движется в два раза быстрее, чем часовая стрелка часов, то есть за то время, пока часовая стрелка совершает поворот, например, на 30 градусов, Солнце проходит путь по небосводу равный 60 градусам.

Для того, чтобы найти направление север–юг:

1. Часы располагают горизонтально циферблатом вверх.
2. Часовую стрелку направляют в сторону Солнца, а точнее в сторону проекции его на горизонт.
3. Определяют направление на юг или север (в зависимости от точки на земном шаре, где находится человек). Для этого проводят биссектрису из угла, образованного часовой стрелкой и цифрой «12» — это и будет направление на юг (север).

Заметьте, что если это 6 часов утра, то биссектриса покажет на цифру «9», если же 6 часов вечера, то на цифру «3» на циферблате. Часто именно в этом моменте у изучающих данный способ людей возникают вопросы и путаница.

Следует отметить, что данный способ корректно работает только в северном полушарии, когда Солнце движется слева направо. В других регионах при обратном движении Солнца метод нужно изменить.

Но что делать, если часы не механические, а электронные без стрелок, или же единственным источником, из которого можно узнать время, является радиоточка? Специально для этого случая я придумал свой собственный метод, которым с успехом пользуюсь уже не первый год.

Способ №5. По Солнцу и времени

Он основан на понимании того, что Солнце движется по небосводу с востока на запад с угловой скоростью 15 градусов в час, а в 12 часов располагается на линии север–юг. Способ реализовывается следующим образом:

1. Определяется, сколько времени осталось до полудня (12:00) или сколько прошло после полудня.
2. Зная время и скорость Солнца, определяется угол, на котором Солнце будет находиться относительно направления север–юг.
3. Если полдень еще не настал, то от Солнца, а точнее его проекции на горизонт, по ходу его движения откладывается полученный в результате расчетов угол. Если полдень уже прошел, то этот угол откладывается от Солнца в противоположную сторону. Таким образом находится направление север–юг.

Если полдень еще не наступил, тогда нужно стать так, чтобы Солнце было справа. Если же время перевалило за полдень, тогда нужно стать так, чтобы Солнце оказалось левее. В этом случае перед лицом окажется север, а за спиной — юг.

Подробнее об этом методе сказано в статье про гномон…

Последние два способа дают наименьшую ошибку в высоких широтах в течение полярного дня, пока Солнце видно над горизонтом, а также в средних широтах в зимний период, когда Солнце не поднимается высоко над горизонтом. В тропиках же и на экваторе эти способы дают большие ошибки из-за того, что Солнце в полдень расположено наиболее высоко над горизонтом, и поэтому в этих регионах ориентироваться с помощью них не рекомендуется.

Заметим, что во всех указанных способах, где используются показания времени, нужно делать поправку с учетом перевода часов на летнее время, а также при необходимости получения более точных результатов — и на другие факторы, влияющие на отклонение в показаниях земных и астрономических часов.

Все перечисленные методы ориентирования по Солнцу надежны и могут быть использованы в качестве аварийных методов в условиях, когда по каким-либо причинам не удается воспользоваться современными приборами, предназначенными для этих целей.

Эти методы надежнее методов ориентирования по мху, квартальным столбам, церковным крестам, так часто описываемых в специальной литературе. Также в большинстве случаев эти методы практичнее методов ориентирования по звездам, поскольку зачастую группе или человеку, оказавшемуся в аварийной ситуации, приходится преодолевать маршрут именно в светлое время суток, когда вероятность травмы минимальна и проще разглядеть окружающую местность и ориентиры на ней.

Автор: Максим Чечетов

Как Земля вращается вокруг Солнца?

Нам всем говорили, что Земля вращается вокруг Солнца. Наша звезда, конечно же, имеет гравитационное влияние на все планеты Солнечной системы, причем ближайшие планеты движутся по орбите вокруг нее быстрее, чем те, что дальше.

На Земле мы находимся довольно близко к Солнцу, на расстоянии около 150 миллионов километров (93 миллиона миль). Орбита Земли вокруг Солнца занимает 940 миллионов километров и 365,24 дня, или то, что мы называем одним годом.

За это время Земля набирает скорость 108 000 км/ч (67 000 миль в час) на своем пути вокруг Солнца.

Если представить себе паровой след, оставляемый Землей на орбите, через год Земля встретится с ним и завершит этот след, образуя слегка сплющенный круг (эллипс) вокруг Солнца.

Это воображаемая линия, которую мы называем эклиптикой, и с нашей точки зрения на Земле мы всегда находим Солнце и другие планеты где-то на этом пути или близко к нему.

Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг оси, проходящей через Северный и Южный полюса — это то, что дает нам день и ночь.

Земля вращается со скоростью 1670 км/ч (1030 миль в час) вокруг полярной оси, но не под прямым углом к ​​своей орбитальной траектории. Ось наклонена на 23,5°.

Вот почему все земные шары наклоняются. Они представляют нашу планету, находящуюся в космосе и вращающуюся вокруг Солнца — то, что технически известно как «наклонение эклиптики Земли».

С наклоненной Землей, вращающейся вокруг Солнца, в течение года мы можем начать понимать астрономические точки, которые отмечают начало времен года.

Хотя верно то, что Земля имеет слегка эллиптическую орбиту, что приводит к разнице в 5 миллионов км (3 миллиона миль) между ближайшей точкой Земли к Солнцу (известной как перигелий) и самой дальней точкой (афелием), это не так. что вызывает времена года.

На самом деле зимой в северном полушарии Земля находится настолько близко к Солнцу, насколько это возможно: перигелий приходится на 4 января.

Времена года определяются наклоном Земли на 23,5° и тем, как это влияет на количество солнечного света, попадающего на нашу планету от Солнца.

Чтобы продемонстрировать, давайте начнем с того, что Северный полюс полностью наклонен к Солнцу на 23,5°, а Южный полюс полностью отклоняется от Солнца.

Северное полушарие получает большую дозу солнечного света, и день, когда это происходит, является самым длинным летним днем ​​в этой части мира, а в южном полушарии самый короткий зимний день. Этот момент, известный как солнцестояние, приходится на 20 июня.

Больше похоже на это

Еще одно солнцестояние через шесть месяцев, когда наклон меняется на противоположный. Теперь Южный полюс наклонен к Солнцу, а Северный полюс уходит в космос. Это самый короткий день на севере и самый длинный день на юге, около 21 декабря.

Поэтому лучшее время для наблюдения за звездами — зима. Это когда ваш конкретный полюс направлен от Солнца, и, следовательно, когда дни короче, а ночи длиннее.

День за днем ​​звезды и созвездия слегка смещаются на небе из-за того, что Земля вращается вокруг Солнца. Чтобы визуализировать это, представьте, что вы смотрите на Землю намного выше Северного полюса.

Отсюда видно, как наша планета движется против часовой стрелки. Теперь, если мы проведем линию со стрелкой от Солнца через Землю и дальше в космос, она укажет на созвездие, пик которого приходится на полночь.

Однако на следующий день Земля сдвинется, и линия тоже сдвинется. В течение года эта «полуночная» наблюдательная линия движется по всему небу, поэтому по мере того, как мы вращаемся вокруг Земли, видимые созвездия меняются.

Наклон земной оси означает, что одни и те же звезды появляются над полюсами. В северном полушарии Полярная звезда ночью всегда находится в одном и том же месте — почти прямо над Северным полюсом.

Если бы ось вращения Земли смещалась куда-либо в течение года, когда Земля движется вокруг Солнца, мы бы увидели изменение положения этой звезды.

В более длительных временных масштабах земная ось смещается, но очень, очень медленно. Это смещение, или колебание, называется прецессией, и оно медленно перемещает полюс, но для завершения одного круга требуется 25 800 лет.

Это вид движения, который не заметен глазу при нашей жизни, но построение траектории на звездной карте выше показывает, что такие звезды, как Тубан в Драконе и Вега в Лире, раньше носили титул Полярной звезды, поскольку они будет снова в далеком будущем.

Первоначально это руководство было опубликовано в январском выпуске журнала BBC Sky at Night Magazine за январь 2012 года.

Солнце вращается? Наука о солнечном вращении

Диаграмма показывает, как вращение солнца зависит от широты.
(Изображение предоставлено НАСА)

Постоянное положение Солнца на небе, а также тот факт, что Земля и другие планеты вращаются вокруг него, могут создать впечатление, что оно статично и не движется и не вращается.

Тем не менее, мы знали, что Солнце вращается с 17 века. Как и у большинства планет Солнечной системы, это вращение происходит против часовой стрелки, но помимо того, что оно значительно медленнее, чем вращение Земли, вращение Солнца гораздо сложнее.

Откуда мы знаем, что солнце вращается

Открытие того, что солнце вращается, относится ко времени Галилео Галилея , согласно Британская библиотека . Вместе с несколькими астрономами-современниками Галилей наблюдал темные пятна на Солнце, которые мы теперь называем солнечными пятнами и понимаем, как важные части солнечного цикла.

Галилей заметил еще кое-что. Он обнаружил, что эти темные пятна двигались, исчезали и возвращались, когда он наблюдал за солнцем в свой телескоп.

В 1612 году ранний ученый писал: «Также очевидно, что их вращение происходит вокруг солнца… мне кажется более вероятным, что это движение солнечного шара, а не его окружения», согласно книге «Открытия». и Мнения Галилея» (открывается в новой вкладке) (Doubleday, 1957).

Используя солнечные пятна, он обнаружил, что солнце вращается, что весьма иронично, учитывая, что эти темные прохладные пятна на поверхности солнца являются артефактом этого вращения.

По сей день астрономы и ученые, изучающие Солнце, используют солнечные пятна и другие особенности на поверхности нашей звезды для измерения ее вращения. Тем не менее, нам еще многое предстоит узнать о вращении Солнца. В первую очередь, насколько оно отличается от вращения нашей планеты.

Солнце вращается иначе?

В то время как Земля и другие внутренние планеты состоят из твердой породы, Солнце представляет собой сверхгорячий шар из плотного ионизированного газа, в основном водорода и гелия, называемого плазмой.

Это означает, что его вращение отличается от того, как вращаются наша планета, Марс, Венера и Меркурий.

Солнце испытывает нечто, называемое дифференциальным вращением. Это означает, что ее вращение происходит с разной скоростью в зависимости от того, с какой стороны вы смотрите на звезду.

«Поскольку Солнце представляет собой шар из газа/плазмы, ему не нужно жестко вращаться, как твердым планетам и лунам», — сообщает НАСА. «Источником этого «дифференциального вращения» является область текущих исследований в области солнечной астрономии».

Статьи по теме

При движении от полюсов Солнца к его экватору время, в течение которого вращается эта область плазмы, сокращается. Полюса совершают оборот за 35 дней, а область чуть выше экватора совершает оборот всего за 25 дней. Это означает, что ни одна область Солнца не совершает оборот по орбите так быстро, как наша планета.

Вокруг Солнца (справа) вращаются планеты Солнечной системы. (Изображение предоставлено: ANDRZEJ WOJCICKI/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images.)

Однако различия в скорости вращения нашей звезды не ограничиваются ее поверхностью. Слои внутренней части Солнца также вращаются с разной скоростью, причем внутренние области на самом деле вращаются больше подобно твердым телам внутренней Солнечной системы.

По оценкам астрономов, ядро ​​Солнца на самом деле вращается так же быстро, как один раз в неделю, в четыре раза быстрее, чем его поверхность и промежуточные слои, согласно странице Солнечной и гелиосферной обсерватории НАСА (SOHO) . Это привело к тому, что ученые-солнечники интенсивно изучают эффекты, возникающие в результате разной скорости вращения нашей звезды.

Этот тип вращения не уникален для Солнца или даже для звездных тел. Газовые гиганты Юпитер и Сатурн также испытывают дифференциальное вращение. Это неудивительно, учитывая их газообразный состав. Ледяные гиганты Уран и Нептун также имеют дифференциальное вращение  — все они вращаются быстрее на экваторе, чем на полюсах.

Почему солнце вращается?

Вращение Солнца против часовой стрелки и вращение против часовой стрелки всей Солнечной системы (за исключением двух планет) является результатом ее образования около 4,5 миллиардов лет назад.

В этот момент истории Вселенной Солнечная система представляла собой не более чем гигантский вращающийся диск из газа и пыли. NASA Science предполагает, что , что взорвавшаяся звезда привела к его коллапсу с образованием солнечной туманности.

В центре этой туманности образовалось наше Солнце, включив 99 процентов доступной материи с внешними сгустками пыли, образующими планеты. Но он включал в себя и кое-что еще.

«Вращение Солнца обусловлено сохранением углового момента», ученый Национальной радиоастрономической обсерватории (НРАО) Джефф Мангам сказал (откроется в новой вкладке). «Это означает, что газовое облако, из которого образовалось солнце, имело некоторый остаточный угловой момент, который передавался солнцу при его формировании, что придает солнцу вращение, которое мы наблюдаем сегодня».

Солнце образовалось около 4,5 миллиардов лет назад. (Изображение предоставлено ESA)

Дополнительные ресурсы

Узнайте, как НАСА и ЕКА исследуют ядро ​​Солнца, включая скорость, с которой оно вращается, на странице NASA SOHO (откроется в новой вкладке). Кроме того, вы можете узнать больше о нарушителях правил Солнечной системы Венере и Уране и их ретроградном вращении на веб-сайте Science Alert (откроется в новой вкладке).

Библиография

«Письма о солнечных пятнах Галилея (открывается в новой вкладке)». Британская библиотека (2022 г.).

«Вращение Солнца зависит от широты (открывается в новой вкладке)». НАСА (2013).

«Открытия и мнения Галилея (открывается в новой вкладке)» (Doubleday, 1957).

«ЕКА, НАСА SOHO обнаруживает быстро вращающееся солнечное ядро ​​(открывается в новой вкладке)». НАСА (2017).

«Наша Солнечная система». NASA Science, Исследование Солнечной системы (открывается в новой вкладке) (2021 г.).

«Почему Солнце вращается?». Национальная радиоастрономическая обсерватория (открывается в новой вкладке) (2020 г.).

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Роберт Ли – научный журналист из Великобритании, чьи статьи были опубликованы в журналах Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek и ZME Science.