Какова полуденная высота солнца в Архангельске (широта 65 градусов) и Ашхабаде (широта 38 градусов) во время летнего и зимнего солнцестояния? Какие различия в высоте солнца: а) в один и тот же день в этих городах; б) в каждом из городов в дни солнцестояний? Какие заключения можно сделать на основе полученных результатов?
Ответ:
1. Полуденная высота солнца — это угол между направлением к солнцу и горизонтом. Она изменяется в течение года из-за наклона оси Земли относительно плоскости орбиты вокруг солнца.
2. Время солнцестояния — это момент, когда солнце достигает наибольшей высоты в течение года. В летнем солнцестоянии (примерно 21 июня) солнце достигает наибольшей высоты в году в северном полушарии, а в зимнем солнцестоянии (примерно 21 декабря) — наибольшей низоты.
3. Чтобы найти полуденную высоту солнца в определенной точке на Земле, мы можем использовать следующую формулу:
sin(полуденная высота) = sin(широта) * sin(наклон оси Земли) + cos(широта) * cos(наклон оси Земли) * cos(угол поворота Земли).
В данной формуле широта измеряется в градусах, а наклон оси Земли составляет примерно 23.5 градусов. Угол поворота Земли измеряется в днях от солнцестояния и составляет примерно 360/365.
Обратите внимание, что для определения полуденной высоты солнца в летнее солнцестояние мы должны использовать угол поворота Земли в зимнее солнцестояние, и наоборот.
Теперь мы можем решить задачу.
а) Полуденная высота солнца в один и тот же день в Архангельске и Ашхабаде будет различаться из-за разницы в широте. Найдем значения для каждого города в разные сезоны:
— В Архангельске (широта 65 градусов):
— В летнее солнцестояние (летом): использовать угол поворота Земли зимнего солнцестояния.
— В зимнее солнцестояние (зимой): использовать угол поворота Земли летнего солнцестояния.
— В Ашхабаде (широта 38 градусов):
— В летнее солнцестояние (летом): использовать угол поворота Земли зимнего солнцестояния.
— В зимнее солнцестояние (зимой): использовать угол поворота Земли летнего солнцестояния.
Для получения численных значений используем формулу, указанную выше, с учетом нужных параметров.
б) В каждом из городов полуденная высота солнца будет различаться в дни солнцестояния из-за угла поворота Земли. Найдем значения для каждого города в разные сезоны:
— В Архангельске в дни солнцестояний:
— В летнее солнцестояние: использовать угол поворота Земли зимнего солнцестояния.
— В зимнее солнцестояние: использовать угол поворота Земли летнего солнцестояния.
— В Ашхабаде в дни солнцестояний:
— В летнее солнцестояние: использовать угол поворота Земли зимнего солнцестояния.
— В зимнее солнцестояние: использовать угол поворота Земли летнего солнцестояния.
Опять же, мы можем использовать формулу, указанную выше, чтобы получить численные значения.
Полученные результаты позволяют сделать следующие заключения:
— Полуденная высота солнца в Архангельске будет всегда ниже, чем в Ашхабаде, из-за большей широты города Архангельск.
— В летнее солнцестояние солнце достигает наибольшей высоты в году, поэтому полуденная высота солнца будет самой высокой.
— В зимнее солнцестояние солнце достигает наибольшей низоты в году, поэтому полуденная высота солнца будет самой низкой.
— В один и тот же день в разных городах полуденная высота солнца будет различаться, и это связано исключительно с разницей в широте городов.
— В каждом из городов полуденная высота солнца будет различаться в день солнцестояния из-за угла поворота Земли.
Общий вывод: полуденная высота солнца зависит от широты места и сезона года. Чем больше широта, тем ниже будет полуденная высота солнца, и наоборот. Солнцестояния также влияют на полуденную высоту солнца, солнце достигает наибольшей высоты в летнее солнцестояние и наибольшей низоты в зимнее солнцестояние.