8 класс.                                                                    Тема: Определение зенитального положения Солнца.

Зенитом называют наивысшую точку на небосводе, то есть, когда говорят о том, что солнце в зените - это значит, что светило расположено прямо по вертикали над головой наблюдающего. Солнечные лучи в таком случае падают перпендикулярно к поверхности земли - под прямым углом. Так что, если предметы не отбрасывают тени - это значит, что солнце в зените. 

ВЫЧИСЛЕНИЕ УГЛОВ ПАДЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЛУЧЕЙ И
РАЗНИЦЫ ВРЕМЕНИ НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Угол падения солнечных лучей на земную поверхность зависит от географической широты и изменения положения Земли по отношению к Солнцу. Эту зависимость можно выразить формулой

ω = 90° − φ±A

 Здесь

 ω - угол падения солнечных лучей, 

A - широта, на которой Солнце стоит в зените (между 23,5° с.ш. и 23,5° ю.ш.), 

φ - географическая широта заданного объекта (значение от 0° до ± 90°).

Определение географической широты на основании данных углов падения солнечных лучей. 

Для этого используется формула 

φ =  90° − ω ± .A 

Вначале нужно найти разницу между максимальным (90°) и данным углами. Если найденный пункт расположен в одном и том же полушарии с зенитной широтой, то полученный ответ и величина зенитной параллели складываются, если наоборот - вычитаются.

Определение географической широты, на которой Солнце стоит в зените. Для этого используется формула 

A = φ − (90° − ω).

Сначала необходимо вычислить разницу между максимальным (90°) и данным углами. Полученную цифру отнимают от величины географической широты пункта.

ЗАДАНИЕ 1

На основании контурной карты определите: Угол падения солнечных лучей в пунктах А и B, если Солнце стоит в зените над пунктом М.

ЗАДАНИЕ 2

На основании данных в таблице определите северные и южные широты пунктов и заполните таблицу.  φ =  90° − ω ± .A 

Пункты	1	2	3
Угол падения солнечных лучей  ω	28°	50°	70°
Параллели, на которых Солнце в зените   A	23° с.ш.	15° ю.ш.	12° ю.ш.
Географические широты  φ	_____ с.ш.	_____ю.ш.	______с.ш.

Определение широты, на которой солнце стоит в зените

Так как происходит постоянное перемещение небесных тел относительно друг друга и собственной оси каждого, зенит солнца на протяжении всего земного года все время сдвигается в направлении от тропика к тропику со скоростью округленно равной 1° за четверо суток (точнее - 3,8), что в пересчете на неделю составит 2°.

Это значит, что определить, как солнце в зените будет смещаться в отношении земли, очень просто. Имея для отправной точки знания о днях солнцестояния, можно приблизительно посчитать широту, на которой солнце будет достигать своего зенита для любой даты. Дважды в год Солнце находится в зените над экватором - 21 марта и 23 сентября в те календарные дни, когда света и тьмы в сутках поровну - это осеннее и весеннее равноденствие.

Значит в расчетах широты нахождения солнца в зените это те исходные числа, которые можно брать за основу. 

Например: рассчитывая широту, на которой будет солнце в зените в российский День космонавтики - 12 апреля, необходимо определить количество суток, прошедших с ближайшей опорной даты (это будет весеннее равноденствие 21 марта). Между отправной точкой во времени и расчетной 22 календарных дня. Если смещение светила на 1° происходит за 3,8, суток, то за 22 его нахождение изменится на 22 : 3,8 = 5,7°. Так как в данном случае нет необходимости в точных вычислениях, можно округлить полученное значение до 6° - именно так изменится угол Солнца по отношению к Земле в направлении его движения к северу от экватора.

А следовательно, если 21 марта солнце было в зените над экваторов, за 22 дня продвинулось на 6° к северу от экватора, значит 12 апреля солнце в зените находится на широте 0° + 6° = 6° с.ш.

ЗАДАНИЕ 3

 Рассчитайте угол падения солнечных лучей для своей местности в дни равноденствия и на сегодня. Угол падения солнечных лучей = от 90° отнимаем широту местности (в данном случае берем широту Макеевки) и отнимаем либо прибавляем параллель, на которой солнце в зените.

                                                  ω = 90° − φ ± A