wschód słońca

Wschód słońca na przełęczy Simplon (2018)

Ponieważ wschód słońca nazywany jest zarówno przekroczeniem horyzontu ( wschodu ) przez słońce, jak i czasem tego zdarzenia w codziennym przebiegu słońca, a także zjawiskiem niebieskim razem ze wszystkimi jego (także meteorologicznymi ) zjawiskami.

semestr

9 czerwca (? = 22,9 ° N) słońce wschodzi w New Brighton (? = 45,0575 °) pod kątem 39,8 ° nad horyzontem

Wschód słońca następuje po świcie , jego przeciwieństwem jest zachód słońca . Potocznie i na przykład w fotografii wschód słońca jest otoczony niebieską godziną (przed wschodem słońca) i złotą godziną (po wschodzie słońca).

Przyczyną tego zjawiska jest rotacja Ziemi , która przenosi widza poza granicę dnia i nocy . W sensie pokonania całego dysku słonecznego zajmuje to dwie minuty w tropikach , trzy do czterech minut w Europie Środkowej, w zależności od pory roku , od kilku do wielu minut w regionach polarnych i ponad dzień na biegunach.

Słowo wschód słońca odnosi się do ludzkiego obserwatora, a tym samym do geocentrycznego światopoglądu. W rzeczywistości słońce nie wschodzi, ale pozycja ziemskiego obserwatora obraca się w kierunku słońca w wyniku obrotu Ziemi.

Przybliżony czas od świtu do wschodu słońca można określić na podstawie przesuniętego w czasie śpiewu ptaków (patrz zegar ptaków ).

Fenomenologia astronomiczna

Peñón de Ifach ( Calpe ), Hiszpania

Wraz z zachodem słońca , przejściem i kulminacją południka , wzrost jest jednym z najważniejszych aspektów fenomenologii astronomicznej , dlatego wszystkie kalendarze astronomiczne i roczniki zawierają odpowiednie daty dla słońca i księżyca . Obliczanie takich czasów opisano w artykule Widoczność (astronomia) . Czasy wschodu i zachodu słońca w Niemczech są najczęściej związane z centralnym miastem Kassel, aw Austrii z 15.  stopniem długości geograficznej . Lokalne czasy odbiegają od niego zgodnie z rzeczywistym czasem lokalnym . Na przykład w Cottbus słońce wschodzi około 35 minut wcześniej niż w Akwizgranie .

Wschód słońca z Fondachelli-Fantina

Wschód słońca na farmie w Namibii (2014)

Ze względu na równanie czasu najwcześniejszy wschód słońca nie pokrywa się z przesileniem letnim , ale występuje około 17 czerwca. Analogicznie, ostatni wschód słońca nie przypada w czasie przesilenia zimowego (obecnie głównie 21 grudnia), ale w północnych Niemczech około 29 grudnia, w Szwajcarii około 3 stycznia. Różnica w stosunku do czasu wschodu słońca w dniu przesilenia wynosi tylko około dwóch minut.

Czas wschodu słońca definiuje się jako moment, w którym wierzchołek tarczy słonecznej przecina geocentryczny lub rzeczywisty horyzont ; jeśli spadnie poniżej górnej krawędzi, jest zachód słońca.

Od około ± 65 ° szerokości geograficznej (w pobliżu bieguna polarnego) oraz ze względu na krzywiznę promieni świetlnych w ziemskiej atmosferze spowodowaną przez załamanie astronomiczne , tylko połowa tarczy słonecznej może przekroczyć rzeczywisty horyzont w czasie przesilenia zimowego. Od około ± 67,41 °, górna krawędź tarczy słonecznej nie osiąga już prawdziwego horyzontu (patrz także noc polarna ).

Pozorna wielkość słońca waha się od 31 ′  28 ″ na początku lipca do 32 ′ 32 ″ na początku stycznia, co powoduje odchylenie około ± 1,7% w ciągu roku. Średnia pozorna średnica Słońca wynosi 31'59,3 cala. Ze względu na krzywiznę promieni świetlnych w ziemskiej atmosferze, wydaje się, że dysk słoneczny został podniesiony o około 0,6 °.

Ogólne prognozy nie mogą uwzględniać rzeczywistych przebiegów horyzontu określonych miejsc i odnosić się do idealnego horyzontu matematycznego , który jest wszędzie na wysokości 0 °. Aby obliczyć takie czasy, patrz wzrost (astronomia) .

Azymut słońca o wschodzie słońca

Wschód słońca dla różnych szerokości geograficznych na początku lata na półkuli północnej

Wschód słońca dla różnych szerokości geograficznych na początku zimy na półkuli północnej

Azymut wschodzącego słońca zależy od szerokości geograficznej obserwatora i aktualną deklinacji na słońcu , to znaczy sezonu.

Azymut  wschodzącego słońca można obliczyć jako funkcję szerokości geograficznej  obserwatora i deklinacji  słońca za pomocą trygonometrii sferycznej . 21 czerwca (początek lata na półkuli północnej) słońce znajduje się w strefie zwrotnikowej i ma deklinację 23,4 ° na północ. 23 września i 21 marca słońce znajduje się na równiku niebieskim i ma deklinację 0 °. 21 grudnia (początek zimy na półkuli N) słońce ma deklinację 23,4 ° S. Azymut wschodzącego słońca to: ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$${\ displaystyle \ alpha _ {SR}}$

${\ Displaystyle \ alfa _ {SR} = \ arccos \ lewo [{\ Frac {\ sin (\ delta)} {\ cos (\ varphi)}} \ prawej]}$

Obliczenie azymutu wschodu słońca pokazuje między innymi, że na początku zimy na z. B. 80 ° szerokości geograficznej północnej słońce nie wschodzi. Dla tej szerokości geograficznej i podanej deklinacji -23,4 ° azymut nie ma rzeczywistej wartości.

Stromość (kąt ), z jaką słońce wschodzi nad horyzontem o wschodzie słońca, można obliczyć dla różnych szerokości geograficznych i podanej deklinacji w następujący sposób: ${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$

${\ Displaystyle \ beta = \ arctan \ lewo [\ cot (\ varphi) {\ sqrt {1- \ sin ^ {2} (\ delta) \ sec ^ {2} (\ varphi)}} \ prawej] = \ arctan \ left [{\ frac {\ sin (\ alpha _ {SR})} {\ tan (\ varphi)}} \ right]}$

Wykres po prawej pokazuje, że na początku lata na półkuli północnej (21 czerwca), dla obserwatora na 60 ° szerokości geograficznej północnej, słońce wschodzi na azymucie 37 ° i wznosi się zgodnie z ruchem wskazówek zegara nad horyzontem pod stosunkowo płaskim kątem 19 °. Dla obserwatora znajdującego się 20 ° na północ, słońce wschodzi znacznie bardziej stromo na azymucie 65 °, a mianowicie pod kątem 68 °, nad horyzontem. Dla tego obserwatora słońce wschodzące na północnym wschodzie biegnie na wschód, a później nagle rano na północ. Dla obserwatorów na równiku słońce wschodzi pionowo o wschodzie słońca przez cały rok. Na początku wiosny i jesieni w każdym miejscu na ziemi słońce wschodzi ukośnie nad horyzontem. Na przykład w te dwa dni na 40 ° szerokości geograficznej słońce wschodzi o wschodzie słońca pod kątem 50 ° nad horyzontem. Zarówno na początku lata, jak i zimy słońce wschodzi w tym samym miejscu o wschodzie słońca pod kątem 45 °. ${\ displaystyle \ beta}$${\ Displaystyle \ beta = (90 ^ {\ circ} - \ varphi)}$${\ Displaystyle (\ delta = \ pm 23,4 ^ {\ circ})}$

Druga grafika przedstawia azymut słońca i stromiznę trajektorii słońca o wschodzie słońca 21 grudnia (początek zimy w N) dla obserwatorów na wybranych szerokościach geograficznych. Tutaj także słońce wznosi się pionowo nad horyzontem dla obserwatora na równiku.

Wyprowadzenie wzorów

Azymut słońca o wschodzie słońca

Sferyczny trójkąt na sferze niebieskiej

Stromość wschodu słońca

Aby obliczyć azymut słońca o wschodzie słońca i obliczyć stromość, z jaką słońce wschodzi nad horyzontem o wschodzie słońca, należy rozważyć trójkąt sferyczny, na który składają się trzy punkty biegun północny , zenit obserwatora i położenie słońca . Na rysunku Z oznacza zenit, NP biegun północny, a SP biegun południowy. to azymut słońca widziany przez obserwatora. c to odległość zenitowa Słońca widziana z perspektywy obserwatora. jest szerokością geograficzną obserwatora i jest deklinacją słońca. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$

Pokazany trójkąt jest opisany za pomocą prawa cosinusa strony kulistej :

${\ Displaystyle \ cos (\ alfa) = {\ Frac {\ cos (a) - \ cos (b) \ cos (c)} {\ sin (b) \ sin (c)}}}$

Jeśli zastąpi się , b i c, z , i , gdzie h oznacza wysokość Słońca nad horyzontem, jest następujący: ${\ Displaystyle a = 90 ^ {\ circ} - \ delta}$${\ Displaystyle b = 90 ^ {\ circ} - \ varphi}$${\ displaystyle c = 90 ^ {\ circ} -h}$

${\ Displaystyle \ alpha = \ arccos [\ s (h) \ s (\ varphi) (\ sin (\ delta) - \ sin (h) \ sin (\ varphi))]}$

O wschodzie słońca słońce jest na wysokości h = 0 ° nad ziemią. Przy h = 0 ° azymut wschodzącego słońca staje się:

${\ Displaystyle \ alfa _ {SR} = \ arccos \ lewo [{\ Frac {\ sin (\ delta)} {\ cos (\ varphi)}} \ prawej]}$

Stromość wschodu słońca

O wschodzie słońca słońce wschodzi ukośnie nad horyzontem. To jest: ${\ displaystyle \ beta}$

${\ Displaystyle \ tan (\ beta) = dh / d \ alpha = {\ frac {1} {d \ alfa / dh}}}$

Pierwsze wyprowadzenie od do h w punkcie h = 0 daje: ${\ displaystyle \ alpha}$

${\ Displaystyle \ tan (\ beta) = \ lewo [\ cot (\ varphi) {\ sqrt {1- \ sin ^ {2} (\ delta) \ sec ^ {2} (\ varphi)}} \ prawej] = {\ frac {\ sin (\ alpha _ {SR})} {\ tan (\ varphi)}}}$

Kąt jest dodatni, gdy słońce wschodzi od lewej do prawej, tj. Ze wschodu na południe. Jeśli słońce wschodzące na wschodzie biegnie od prawej do lewej o wschodzie słońca, tj. Na północ, kąt jest wyrażany ujemnie. ${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle \ beta}$

Zależność jasności od czasu

Sposób, w jaki natężenie oświetlenia wzrasta o świcie i jego przebieg podczas wschodu słońca, można łatwo uchwycić , mierząc jasność . Oprócz aspektu czysto fenomenologicznego jest to m.in. B. dla biologii i dla rozwoju symulatorów wschodu słońca (np. Do użytku jako budziki świetlne ).

Zależność jasności w czasie w okresie przed wschodem słońca zależy w dużej mierze od pory roku, pogody i szerokości geograficznej. Przy bezchmurnym niebie jasność można bardzo dobrze oszacować za pomocą funkcji wykładniczej . Natężenie oświetlenia podwaja się co pięć minut.

${\ Displaystyle E = 80 ~ \ mathrm {lx} \ cdot 1 {,} 15 ^ {\ Frac {t} {1 ~ \ mathrm {min}}} = 80 ~ \ mathrm {lx} \ cdot e ^ {\ frac {t} {7 {,} 16 ~ \ mathrm {min}}}}$

${\ displaystyle E}$to natężenie oświetlenia i czas, w którym jest czas wschodu słońca. to liczba Eulera . W rezultacie 10 lx ( luksów ), czyli mniej więcej natężenie oświetlenia ulicznego, osiągane jest około 15 minut przed wschodem słońca, a jasność przeciętnego oświetlenia biurowego (około 800 luksów) zostaje przekroczona około 16 minut po wschodzie słońca. Ta formuła jest odpowiednia dla okresu od jednej godziny przed wschodem słońca do pół godziny po wschodzie słońca (tj. Od -60 min do +30 min) dla szerokości geograficznej Niemiec. Jasność wzrasta szybciej latem i wolniej zimą niż wskazano. ${\ displaystyle t}$${\ displaystyle t = 0}$${\ displaystyle e}$${\ displaystyle t}$

Zobacz też

• zmierzch
• Dysk słoneczny
• Pozycja słońca
• Poranne niebo
• Świt
• wyczucie czasu

linki internetowe

Wikisłownik: Sunrise  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• Obliczanie pozycji słońca
• Reprezentacja globalnego wschodu, zachodu i zmierzchu
• Obliczanie czasu wschodu i zachodu słońca w programie Excel - z refrakcją i czasem zmierzchu cywilnego
• Światowe godziny wschodu i zachodu słońca
• Aktualne współrzędne słońca, kąty godzinowe i wschód / zachód słońca dla dowolnej lokalizacji

Indywidualne dowody

1. ^ Porównawcze długości najdłuższego dnia i najdłuższej nocy oraz najkrótszego dnia i najkrótszej nocy. Zakład Zastosowań Astronomicznych. Obserwatorium Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. 19 czerwca 2006.
2. ↑ tabela deklinacji