Солнцестояние
Солнцестояние — это время, когда Солнце достигает своего самого северного или южного отклонения относительно небесного экватора небесной сферы. Ежегодно происходят два солнцестояния: примерно 20−22 июня и 20−22 декабря. Во многих странах времена года определяются по дням солнцестояний и равноденствий.
Термин солнцестояние также можно использовать в более широком смысле, как день, когда это происходит. В день солнцестояния в любом полушарии наблюдается либо наибольшее количество солнечного света в году (летнее солнцестояние), либо наименьшее количество солнечного света в году (зимнее солнцестояние) для любого места, кроме экватора. Альтернативные термины, без двусмысленности относительно того, какое полушарие является контекстом, — это «июньское солнцестояние» и «декабрьское солнцестояние», относящиеся к месяцам, в которых они происходят каждый год[1].
Определения и системы отсчета[править]
Для наблюдателя на Северном полюсе Солнце достигает наивысшего положения на небе один раз в году в июне. День, когда это происходит, называется днем июньского солнцестояния. Точно так же для наблюдателя на Южном полюсе Солнце достигает наивысшего положения в день декабрьского солнцестояния. Когда на одном полюсе происходит летнее солнцестояние, на другом — зимнее солнцестояние. Движение Солнца на запад никогда не прекращается, поскольку Земля постоянно вращается. Однако движение Солнца по склонению (то есть по вертикали) останавливается, прежде чем повернуть вспять, в момент солнцестояния. В этом смысле солнцестояние означает «стояние солнца».
Наблюдателю в инерциальной системе отсчета кажется, что планета Земля вращается вокруг своей оси и вращается вокруг Солнца по эллиптической траектории с Солнцем в одном фокусе. Ось Земли наклонена относительно плоскости земной орбиты и сохраняет положение, мало меняющееся по отношению к фону звезд. Таким образом, наблюдатель на Земле видит путь Солнца, который является результатом как вращения, так и покоя.
Компонент движения Солнца, видимый наземным наблюдателем, вызванный вращением наклоненной оси, которая, сохраняя тот же угол в пространстве, ориентирована к Солнцу или от него, представляет собой наблюдаемое ежедневное приращение (и боковое смещение) подъема Солнца в полдень в течение примерно шести месяцев и наблюдаемое ежедневное уменьшение в течение оставшихся шести месяцев. На максимальной или минимальной высоте относительное годовое движение Солнца перпендикулярно горизонту прекращается и меняет направление на противоположное.
За пределами тропиков максимальная высота приходится на летнее солнцестояние, а минимальная — на зимнее солнцестояние. Путь Солнца, или эклиптика, проходит с севера на юг между северным и южным полушариями. Дни становятся длиннее в период летнего солнцестояния и короче в период зимнего солнцестояния. Когда путь Солнца пересекает экватор, продолжительность ночей на широтах +L° и −L° одинакова. Это известно как равноденствие. В тропическом году бывает два солнцестояния и два равноденствия[2].
Связь с временами года[править]
Времена года возникают потому, что ось вращения Земли не перпендикулярна ее орбитальной плоскости (плоскости эклиптики), а в настоящее время составляет угол около 23,44 ° (называемый наклоном эклиптики), а также потому, что ось сохраняет свою ориентацию относительно в инерциальную систему отсчета. В результате полугодие Северное полушарие наклонено к Солнцу, а другое полугодие — Южное полушарие. Двумя моментами, когда наклон оси вращения Земли имеет максимальный эффект, являются солнцестояния.
В день июньского солнцестояния подсолнечная точка находится севернее, чем в любое другое время: на 23,44° северной широты, известной как тропик Рака. Точно так же во время декабрьского солнцестояния подсолнечная точка находится южнее, чем в любое другое время: на 23,44 ° южной широты, известной как тропик Козерога. Подсолнечная точка будет пересекать каждую широту между этими двумя крайностями ровно два раза в год.
Также во время июньского солнцестояния места на Полярном круге (66,56° северной широты) будут видеть Солнце прямо над горизонтом в полночь, а все места к северу от него будут видеть Солнце над горизонтом в течение 24 часов. Это полуночное солнце, или солнце летней ночи, или полярный день. С другой стороны, в местах за Южным полярным кругом (66,56° южной широты) в полдень Солнце будет видно прямо над горизонтом, а во всех местах к югу от него Солнце не будет видно над горизонтом в любое время суток. Это полярная ночь. Во время декабрьского солнцестояния воздействие на оба полушария прямо противоположное. При этом полярный морской лед ежегодно отрастает из-за недостатка солнечного света в воздухе над морем и над ним. Самые теплые и самые холодные периоды года в регионах с умеренным климатом сдвигаются примерно на один месяц после солнцестояний из-за тепловой инерции Земли.
Источники[править]
- ↑ The Summer and Winter Solstices. Scholastic (2017). Проверено 1 октября 2017.
- ↑ For an introduction to these topics of astronomy refer to Bowditch Nathaniel The American Practical Navigator: an Epitome of Navigation. — Bethesda, Maryland: National Geospatial-Intelligence Agency.
